科普| 你知道区块链在涉海领域有哪些应用前景吗？

作为计算机科学领域的前沿技术，区块链技术被认为是继蒸汽技术革命、电力技术革命、信息技术革命之后的又一颠覆式创新技术革命。2019年10月，国务院印发的《交通强国建设纲要》指出，要大力发展智慧交通，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。2020年8月，《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》提出打造包括智慧航道和智慧港口的多项智慧交通基础设施，并明确要通过区块链技术，实现电子单证、业务在线办理、危险品全链条监管和全程物流可视化。

01什么是区块链？

区块链技术最早出现在化名为中本聪（Satoshi Nakamoto）的学者编写的论文《Bitcoin: a peer-to-peer electronic cash system》中，最初应用于比特币交易。区块链涉及非对称加密、智能合约、P2P协议、共识机制和块链结构等相关技术，具有去中心化、多方维护、时序数据、智能合约、不可篡改、开放共识、安全可信等特性。在实际应用中，区块链被视作一种去中心化的数据库以及一种分布式交易账本。

基于数据的读写权限和管理权限的差异，区块链可分为如下三类：

公有链

公有链，也称非许可链，“完全去中心化”的管理机构。网络中的各个节点可自由加入和退出，可随意查看区块链上的任意信息，且对相关的数据信息未设置读写访问权限。典型的共识算法可分为工作量证明（proof of work, PoW）、权威证明（proof of authority, PoA）和股权证明（proof of stake, PoS）。代表应用包括比特币、以太坊等。

私有链

私有链由私有组织或单位创建，写入权限仅局限在组织内部，读取权限有限对外开放。私有链通常采用具有可信中心的部分去中心化结构和容错性低、性能效率低的Paxos和Raft等共识机制，因此记账效率要远高于联盟链和公有链。

联盟链

联盟链，也称为许可链，介于公有链和私有链之间，在结构上采用“部分去中心化”的方式，由若干机构联合构建，只限联盟成员参与，某个节点的加入需要获得联盟其他成员的许可，数据读取权限和记账规则等均需根据联盟中的相关规则进行定制。与公有链相比，联盟链所拥有的节点数量较少。典型的共识机制由拜占庭容错机制（byzantine fault tolerance, BFT）和实用拜占庭容错机制（practical byzantine fault tolerance, PBFT）。代表应用Hyperledger Fabric、Fisco Bcos等。

目前，虽然区块链的发展标准尚未统一，但却可通过其发展演化过程来更深入地认识了解区块链。区块链的发展演化阶段大致如下：

区块链1.0

区块链1.0是区块链技术的基础版本，能实现可编程货币，是与货币支付、汇款、兑换、交易和转移等功能相关的数字货币应用。常见的数字货币有比特币等。

区块链2.0

区块链2.0是区块链技术的进阶版本，能实现可编程金融，是与股票、债券、期货和智能合约等相关的金融领域应用。在区块链2.0中，以以太坊为代表实现了更复杂的分布式合约记录-智能合约。

区块链3.0

区块链3.0是区块链技术的高级版本，能够实现可编程社会，可应用到任何有需求的领域，包括金融、物流、医疗健康、电子政务以及社交媒体等领域，进而涵盖整个人类社会。迅雷链克是区块链3.0背景下的典型应用，也是区块链技术与云计算的成功结合。

目前，区块链行业进入了由2.0向3.0过渡的阶段，若区块链1.0版本和区块链2.0版本的典型特点分别是数字货币和智能合约，区块链3.0版本的特点则是基于规则的可信智能社会治理体系。区块链3.0的核心是区块链应用落地。

02区块链的作用

从信任机制到价值创造

作用一：创造信任环境

区块链难以篡改、公开透明、全程追溯等特点决定了它能够低成本的创造信任环境，通过设计机制可以大幅提高作恶的难度和成本。

作用二：解决“数据孤岛”

区块链的加密机制有望解决“数据孤岛”问题。用户有望通过身份认证系统和私钥体系确定自身对数据的所有权，这样可以有效地改善数据被迫由商业机构托管的现状。

作用三：弱化中介依赖

区块链技术建立在点对点的对等网络上，它强调全网信息公开，而利用区块链技术搭建的平台可以降低对中介的依赖性。

作用四：提升协作效率

借助智能合约、分布式账本和共识算法，区块链可以将规则交由机器来执行，更好提高多方协同效率。

03区块链在涉海领域的应用前景

01海事船检领域

（一）基于区块链的海运证书无纸化

在全球海运贸易背景下，船舶证书、船员证书、货物证明文件等往往都还需要各国口岸查验纸质证书原件。若能基于区块链技术建立合作的电子证书平台，并以签署公约方式认可平台保管的电子证书与纸质证书原件具有同等法律效力，在实际检查过程中采信电子证书，即可打破这一现状。目前，菲律宾海运业通过一个共享的数字海员证书的平台—IDsure，将菲律宾海员证书纳入区块链平台管理，并实现海员证书无纸化。

（二）基于区块链的船舶报告、登记

船舶签证业务取消后，如何及时准确地掌握进出港船舶信息成为海事部门面临的一大难题，目前实施的船舶报告制采取船方抵/离港前自行报告、海事部门事中事后监管的方式进行，海事部门在日常监督检查过程中也发现了个别船舶存在瞒报、谎报等情况。区块链的不可篡改性可以有效解决上述问题，海事部门可以在事后进行检查，完全不必担心信息未及时检查带来的信息失真问题。

（三）基于区块链的船舶与海洋工程行业数据共享

船舶行业产业链具有产业覆盖面广、协同流程多、生命周期长等特点，产业链各单位之间的协同存在大量的数据流转需求。之前数据流转主要的方式有手工录入、文件传输、软件接口等。这样的数据流转模式存在效率低、不及时、易出错、难追溯等问题。中国船级社建立基于区块链的数据共享平台CSBC，能实现产业链多方的数据共享，减少数据重复录入工作量，提高效率，并可存证和追溯。

02港口与航运领域

03海洋领域

海洋数据共享不充分的根本原因并非是技术受限，而是信任和激励不足，开放数据的潜在利益与维护责任不匹配。除此之外，海洋环境、海洋地理信息和海洋管理等领域的业务特点与管理职责各异，造就了多样化的数据需求。利用区块链技术进行海洋数据的共享与服务，可有效解决目前海洋数据共享所面临的主管能动性不足、安全性和一致性难以保证和离线数据申请审批手需复杂等问题，进而有效提高海洋数据的流通性和应用价值。