近年来，随着比特币、数字货币的兴起，区块链成为热点话题。作为分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等多技术组合创新的全新分布式基础架构，区块链具有多中心化、不可篡改、公开透明的技术特点，可有效解决传统交易模式中数据在系统内流转过程中的造假行为，从而构建可信交易环境，打造可信社会。近年来多国政府机构、国际货币基金组织、全球知名企业以及标准、开源组织和产业联盟等纷纷投入到区块链场景应用和产业开发中，区块链的产业应用价值日渐清晰。2019 年 10 月 24 日下午，习近平总书记在主持中共中央政治局第十八次集体学习时强调：在新一轮技术革新和产业变革中，要发挥区块链在促进数据共享、优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率、建设可信体系等方面的作用，把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展，积极推进区块链和经济社会融合发展。
习近平总书记讲话将区块链技术的重要性上升到前所未有的新高度。目前，国内区块链在金融、政务、民生、司法、医疗、公益、税务等领域有越来越多的应用，呈现全面开花的局面。交通运输行业是人流、货流、资金流、信息流、商务流“五流合一”的行业，区块链技术与交通运输深度融合能产生化学反应，改造基因，对交通运输行业数据共享、降本提质增效、增强监管效力、提升服务能力、强化安全水平、构建信用体系等方面均有较好的促进作用，在交通基础设施、货运物流、客运出行、行业管理服务等诸多领域有着广阔的应用前景。
全球范围内区块链技术在交通运输领域已经行动起来，全球区块链货运联盟（Blockchain in Transport Alliance）于 2017 年 8 月成立，是一家全球化的区块链教育和标准开发行业组织；国际航运物流区块链应用迅猛发展，全球主要航运物流企业均积极参与。
国内交通运输领域区块链应用整体尚处于起步阶段，主要应用局限于商品物流溯源、物流供应链金融等少数领域，缺乏行业应用的顶层设计，缺乏有效的政策引导，缺乏统一的行业应用规范和技术标准，缺乏符合行业发展特点和需求的公共底层平台作落地支撑，缺乏区块链技术核心人才储备和资本投入，不利于区块链在交通运输领域的快速推广应用。《交通强国建设纲要》明确提出，大力发展智慧交通，推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合。当前，国家正在加快推进新型基础设施建设，区块链技术被明确纳入新基建范围。区块链的重要性和对交通运输行业的应用价值已经成为广泛共识，交通运输部和各地交通运输主管部门在研究编制“十四五”规划时，纷纷对区块链应用提出了要求。
可以预见，区块链在交通运输行业的应用步伐在未来将加快，范围将扩大。《交通运输区块链白皮书（2020）》由中国公路学会、中国银行股份有限公司、中银金融科技有限公司、杭州趣链科技有限公司、华为技术有限公司华为云、交通金融科技创新联合实验室六家单位共同研究编制，是中国交通运输领域第一份关于区块链技术及应用的白皮书。白皮书编制秉持“科学、专业、独立、客观”的原则，旨在为公众了解交通运输领域区块链技术应用提供一扇窗口，记录区块链在交通运输行业的成长轨迹，搭建交通运输区块链产学研智库合作平台。
二、区块链分类
区块链可以分为公有链、联盟链和私有链。公有链是完全开放的网络，所有参与者都可以参与系统维护，比特币和以太坊是公有链的典型代表。联盟链和私有链则是有限开放的网络，链中的参与方需要事先约定。典型的联盟链有 Fabric、Hyperchain、PoissonChain 区块链。私有链由个人或者私人机构所有，记账权归个人或私人机构所有，不对外开放。
1．公有链公有链的特点是面向所有人开放，任何人均可参与到网络中共同维护区块链，新成员在加入公有链时无需进行任何形式的认证、授权或审核，具备强匿名性。
2．联盟链联盟链的特点是限定了联盟成员的范围，系统内部进行事务确认的共识节点是事前设定或选举好的。新成员在加入联盟链时，需要经过联盟成员投票决定是否同意加入。由于联盟链模式符合监管要求，拥有更高的应用可扩展性，能够与实体经济紧密结合，因此我国目前的区块链应用模式主要以联盟链为主。
3．私有链私有链的特点是仅限于单个机构内部使用，读写权、记账权和成员范围由组织内自由定制。与联盟链的区别在于，联盟链是机构与机构之间的区块链网络，而私有链是单个机构内部的区块链网络。私有链模式大多用于联盟链的过渡，少部分情况下在机构内部不同部门之间应用。
三、技术特点
多中心化。区块链技术采用分布式架构，不依赖于单个中心设备或者管理机构。通过数据的多中心化记录、存储和更新，将被共识的信息记录在区块中，避免了第三方的干预和单点依赖风险，提高了数据的安全性和完整性。
不可篡改。
公开透明。
除了各参与方的隐私信息外，其它数据对网络的全部节点是公开透明的。
四、技术挑战
区块链性能：
随着区块链系统中业务量的快速增长，系统延迟增加，吞吐量低等性能问题就会凸显。目前主流联盟链单链的性能在数千至数万笔交易每秒，尽管与中心化系统的最高性能仍有差距，但已可满足大多数场景的需求。对于并发量要求高的应用场景，区块链技术的性能有待进一步提高，需要突破高性能共识机制，拓展区块链技术的适用性。
互操作性：
尽管区块链技术较好的实现了链内的数据共享，但由于不同区块链间采用的数据结构、共识机制、加密算法等技术路线不一致，会导致链与链间的数据难互通、信息难交互、身份难识别。需要在跨链技术与跨链协议方面进行突破，实现链与链数据共享和更广范围的价值互联。
运维管理：
多方参与的区块链系统在运维管理方面将会面临巨大的挑战，例如系统升级、系统维护、业务规则更新等，需要多方线下沟通才能处理链上的协同治理问题。
隐私保护：
区块链的特点决定存储在区块链上的数据公开可访问，每个有权限的节点都可以无差别的获取数据，这使得区块链应用面临隐私问题的挑战。需要针对实际使用场景完善隐私保护方法，规避安全风险。
可信和安全性：
在区块链应用中，安全性威胁与可信问题不容忽视。为提高自主可信和安全性，应采用国密加密算法，支持可信执行环境 TEE，优先选用拥有自主知识产权的关键技术。
面转向应用实践，在金融、政务、民生、司法等领域显示出了良好的应用效果。
一、金融领域
金融本质上就是对个人、企业等机构的信用管理，在信用的基础上开展金融活动。区块链技术来源于数字货币，凭借其多中心化、公开透明、不可篡改等特点，与金融具有天然的契合性，区块链技术也是最早在金融领域发挥其价值。区块链作为信任工具，拥有优化金融基础架构的潜力，各类金融资产，诸如股权、债券、票据、保单等都可以上链，成为数字资产。通过区块链技术实现存储、转移、交易，能够有效降低成本和风险，使金融交易更加安全、高效、可信。目前国内金融领域有相当数量的区块链应用已经落地运营，涉及跨境支付、供应链金融、保险等细分领域。根据已实际应用的金融场景，区块链主要应用模式体现在共享风险数据、存证交易类关键证据、进行信用传递和金融资产交换。国外方面，欧洲中央银行在《欧元体系的愿景—欧洲金融市场基础设施的未来》报告中表示，区块链技术可以有效降低交易中的支付成本，并提高支付系统的速度和灵活性。纳斯达克证券交易所、花旗银行和 VISA 等其他金融机构也在证券交易、数字货币、支付和结算以及技术服务领域执行了诸多项目和应用。
二、政务领域
2018 年国务院出台的《关于加快推进全国一体化在线政务服务平台建设的指导意见》指出，要在 2022 年底前，全面建成全国一体化在线政务服务平台，实现“一网办”。在政务领域，依托区块链可以搭建一套完整的政务数据协同体系，有效提高政府数据开放度、透明度，促进跨部门的数据交换和共享。通过构建多层的数据治理体系，固化数据的“责权利”，并以此为依据进行后续的数据治理工作，进行更加透明的数据监管和审计。政务领域是我国区块链落地的重点示范高地，在有关部门和各地得到了积极应用，目前主要应用于政府数据共享、数据提笼监管、互联网金融监管、电子发票、一站式服务等。
三、民生领域
2019 年 10 月 24 日中共中央政治局第十八次集体学习中，习近平总书记在主持学习时强调指出：要探索“区块链 +”在民生领域的运用，积极推动区块链技术在教育、就业、养老、精准脱贫、医疗健康、商品防伪、食品安全、公益、社会救助等领域的应用，为人民群众提供更加智能、更加便捷、更加优质的公共服务。区块链对促进跨部门数据共享，提升数据开放度和透明度，实现公共服务多元化、政府治理透明化、城市管理精细化等方面具有重大的意义，多个省市出台了专项发展政策，支持区块链在民生领域的探索。北京发布的《北京市区块链创新发展行动计划（2020—2022 年）》中提出要推进公共安全“全程可查，流程可溯”。
四、其它领域
除了金融、政务、民生、法律等服务领域外，区块链技术还已经开始应用于实体经济的许多领域，包括产品溯源、版权保护、电子证据、能源、医疗、公益存储等，这里不一一列举。根据中国信息通信研究院发布的《区块链白皮书（2019 年）》，截至 2019 年 5 月，北京、上海、广东、山东等全国超过 30 个省市地区发布政策指导文件，开展区块链产业布局。全国已成立区块链产业园共计 22 家，杭州、广东、上海等沿海城市占比过半，其中 20 家为政府主导或参与推进。应用领域方面，政务民生类应用项目数量显著增多，司法存证、税务、电子票据、产品溯源等其他领域稳步发展。
区块链作为信任工具，可以促进信息共享，提升协同效率，非常适合处理网状的关系。交通运输行业是人流、货流、资金流、信息流、商务流“五流合一”的行业，是典型的网状结构，非常适合区块链的场景应用。交通运输行业参与方众多，若各参与方间难以形成一套有效的互信协作机制，就会致使信息共享与开放进程缓慢，资源共享难，互联互通难。区块链技术与交通运输深度融合能产生化学反应，改造基因，对交通运输行业数据共享、降本提质增效、增强监管效力、提升服务能力、强化安全水平、构建信用体系等方面均有较好的促进作用，在交通基础设施、货运物流、客运出行、行业管理服务等诸多领域有着广阔的应用前景。
一、交通运输领域区块链应用现状
目前，全球范围内区块链技术在交通运输领域已经行动起来。全球区块链货运联盟（Blockchain in Transport Alliance）成立于 2017 年 8 月，是一家全球化的区块链教育和标准开发行业组织。BiTA 整合货运及物流行业中的各方，利用区块链技术，提高货运流程的安全性、透明度及效率，核心是降低成本，提高运输效率。目前已经吸引了包括美国快递公司 UPS、联邦快递 FedEx、BNSF 铁路公司、施耐德卡车运输公司、GE 运输系统集团、国内京东物流在内的数百家公司加盟，旗下成员包括整车运输企业、第三方物流服务提供商、科技公司、知名零售商和金融服务提供商。马士基航运与 IBM合作利用区块链分布式账本技术，联合开发了全球贸易数字化平台（GTD）。
总的来看，区块链技术对于交通运输的价值在国际上已经得到行业认可，形成共识。国内交通运输领域的区块链应用也逐渐兴起，呈现良好的发展势头。
下面，报告分别从交通基础设施、货运物流、客运出行、行业管理服务方面，介绍交通运输领域区块链的应用空间和实践案例。
不可篡改、高度安全、透明共享的特性可以在交通基础设施的全生命周期运营管理中发挥重要作用，如工程招投标、工程安全质量监管、工程养护、资产管理、路网运行管理、通行费清分结算等。以交通工程质量监管为例，存在数据透明度难以保障、原材料源头信息采集难等问题。可以搭建联盟链，通过智能合约将基础设施建设相关数据上链，解决原材料生产、现场施工、验收检测、行业监督各方面的数据安全和信任问题，从而实现工程质量溯源。
客运出行领域随着社会经济发展，公众出行方式日趋多样化，交通工具数量不断增加，城市人口日益增长，交通拥堵不断发生，保障出行安全、便捷出行、高效出行成为亟待解决的难题，高效的一体化出行解决方案成为未来发展趋势。结合区块链的技术特性，将区块链技术融合到客运出行管理、服务信息化系统中，可以提升安全监管效率和服务水平，在网约车及共享汽车安全监管、MaaS 出行服务、交通疏堵等方面有较好的应用价值。
目前，区块链技术在城市公共交通领域、共享出行领域得到了应用。管理部门通过交通出行数据上链，实现智能交通疏导、路线调整、运力调度，缓解交通堵塞问题，加强交通管理各方之间的联系，使交通综合管理更加高效、可靠。同时，推动智慧城市演进升级，扩充城市大脑容量，提升城市交通管理智能化、服务便利水平。
区块链 + 共享出行案例
北京首汽智行科技有限公司于 2018 年 5 月推出“共享出行”战略，围绕创建平台整体方案、创新数字权益流通模式、搭建平台生态体系和发行平台数字资产四个方面构建去中心化共享汽车区块链联动平台，依托区块链技术为共享出行解决社会参与各方信任和高效协同问题。GoFun 出行意图利用该平台解决用户身份验证、信用体系、数据共享、隐私保护、数据造假、数据安全、数据溯源、公平奖励机制等核心难题。平台还可以支撑加盟商和其他合作伙伴快速接入总部平台，支持共享数据、共建联盟，减少数据冗余，降低企业成本。该平台项目纳入了 2019 年 3 月国家互联网信息办公室发布的《境内区块链信息服务备案编号（第一批）》。
二、交通运输领域区块链发展存在的问题
伴随着社会对区块链的价值和场景适用度的认识不断提高，区块链应用已从单一的加密货币应用延伸到经济社会的多个行业。对比区块链在金融、政务、民生、法律等其他行业应用情况，在交通运输行业大规模推广应用还存在以下几方面问题：
缺乏行业应用的顶层设计和整体规划。
目前，我国交通运输行业对区块链技术认知总体不足，对区块链技术本身、行业应用价值、应用前景研究尚不深入，处于市场分散化的实践状态。虽然在一些地方出台的区块链指导意见中涉及了交通运输领域的应用，但缺乏行业性的顶层设计，发展思路、应用场景、推进路线不明确，容易导致未来各地交通运输部门在推进过程中缺乏指导，发展规划和技术路线各不相同，产生技术异构、资源配置割裂、应用场景分割化、评价机制不统一等问题。
缺乏统一的行业应用规范和技术标准。
由于区块链技术尚未在交通运输行业形成大规模的应用态势，各领域应用还处于研究和试水阶段，尚未形成系统的行业应用规范和标准。亟需从技术要素评估、性能评估和安全性评估等角度对技术应用进行规范，并在产品设计、软件开发和系统运营上给出具体的技术指标、评估方法和相应标准。
缺乏符合行业发展特点和需求的公共底层平台作落地支撑。
区块链技术在我国交通运输领域落地应用多是在开源区块链底层平台基础上进行适用性的调整开发，在并发用户数、吞吐量、可靠性、安全性等方面进行优化，实现身份验证、隐私保护、节点管理等功能。现阶段，国内大型原生区块链公司和科技企业开发的区块链底层平台在应用场景各有侧重，鲜有符合交通运输行业特点和需求的公共底层平台，致使技术人才紧缺，技术落地效果欠佳，试错成本高昂，推广进程缓慢。亟需开发或探寻一套高性能、低成本的公共底层平台，以解决成链成本高、底层平台异构、数据无法交换、推广应用难等问题。
缺乏区块链技术核心人才储备和资本投入。
区块链人才是复合型人才，不仅要求技术人员掌握主流区块链系统开发语言、密码学、计算机网络基础，还要有区块链开源项目开发经验，对交通行业有较为深入的了解，目前我国交通区块链技术人才储备还难以满足大规模应用需求。同时，交通区块链系统建设需要投入大量研发成本和硬件设备，需要探索政府和市场交通区块链技术研发和应用的协同创新模式，依托金融资本、产业资本和科技企业的各自优势，为交通区块链产业化发展提供投融资解决方案。
一、区块链 + 公路自由流收费
区块链技术可解决跨省通行费清分结算周期长、偷漏逃费检查难、联网收费稽查压力大等问题。区块链技术既能够保证数据的安全性，又能确保清分结算的实时性，从而实现跨省车辆通行信息、收费信息的公开透明，减少交易摩擦。结合区块链技术，可以提供通行费的实时清分结算，达到降本增效目的。
基于区块链的高速公路自由流收费架构整体采用多级区块链网络，管理层级逐级下分，数据逐级保存。通过智能合约将采集的车辆通行数据上链，并对通行数据进行更加高效地加工处理，产生车辆交易流水、所有车辆车牌信息、龙门架系统设备及安全状态信息、跨省通行费计算结果等加工数据，为高速公路收费业务划拨扣款与结算提供依据，还可以向个人或企业用户提供车辆行驶轨迹查询、计费结算管理、数据分析。
二、区块链 + 物流供应链金融
长期以来，小微企业由于自身信用不足、抵质押物相对缺乏、信息不对称等原因导致其融资难、融资贵、融资慢。随着金融科技的发展，区块链技术被业内认为是破解供应链金融当前困境的解决方案，“区块链 + 供应链金融”被越来越多地应用于实际业务中。以无车承运人货运监管服务信息平台为例 a，虽然无车承运人平台在很大程度上缓解了“货找车”、“车找货”的货源与车源不匹配的问题，但建立和维护成本较高，平台三方诚信机制不健全。信息保密度及可靠性无保障，结算复杂，阻碍了无车承运人平台的发展。
三、区块链 + 交通综合行政执法
全国各地的交通综合执法存在跨部门、跨地区、跨专业信息不联通，监管信息化程度低，数据时效和安全性差等问题。加快交通执法信息整合、推进智慧执法是当务之急。通过引入区块链技术，促进道路运输执法、路政航政执法、海事执法、污染防治、工程质量监督等多项业务信息互联互通，促进跨部门、跨地区一体化执法信息数据共享。将执法流程和记录、行政处罚、信用评价等信息上链，增强执法的规范性和透明度，以及运输全过程监管数据的时效性和安全性，缓解监管部门压力。
