区块链是一种去中心化的分布式数据储存技术，它诞生于比特币底层的基础性技术，由于其高度安全的加密过程和信用机制，开始在各行各业掀起应用热潮。在物流领域，区块链也逐渐被应用于解决货物安全和信息传递等问题。本文在对区块链相关概念、特征及原理进行较为详细的阐述后，以区块链技术在第三方物流服务质量改进应用为研究对象，从第三方物流目前普遍存在的货物安全、物流时效、设备技术及服务态度四个方面的问题入手，提出了第三方物流区块链的设计方案。这条区块链由订单、运输、仓储和配送四个区块构成。该区块链通过对物流全过程信息的记录储存，利用非对称加密技术和记账格式对物流活动中的信息处理、运作效率、信用机制、管理活动四方面进行改进完善，从而改进第三方物流服务质量。

区块链技术源于比特币领域，随着不断完善和推广，区块链技术开始广泛应用于金融和非金融业务。2016年我国各大金融峰会中提出金融改革中账务信息不对称的技术难题可通过区块链有效解决。另外在供应链金融领域，区块链技术带来的信息化水平和信用机制的改进也展现出较高的应用前景。区块链技术除了在金融领域有广泛应用，近年来也衍生到各行各业，如生物技术的识别、物联网安全、网络安全和隐私保护、施工管理等等。

在物流领域，区块链技术发展极为迅速。2016年中国物流与采购联合会区块链应用分会成立，这有助于推广区块链技术在物流领域中的应用，并构建物流企业的信用机制。2018年6月，中国管理科学研究院学术委员会区块链研究中心召开物流供应链体系+区块链新闻信息发布会，专题研讨区块链技术在物流供应链中的实践与应用，并宣布中国物流供应链+区块链应用正式登场。除此之外，众多学者也提出了区块链技术的透明性和不可篡改性可大幅度简化物流仓储流程，其不可篡改和去信任化下的流通记录可大幅提升物流效率，降低物流成本。区块链技术也提供了数据访问和搜索的功能，从而解决第三方和第四方物流过程中物流供应商和零售商信息不对称的问题。在电子商务物流过程中，区块链技术可实现对运输、仓储、配送各环节信息的加密储存和实时追踪，从而促进电商物流模式的转型升级，所以京东、阿里也于2018年开始积极布局区块链在物流体系中的建设。在大数据日益发展的今天，信息的传递、数据的存储、交易的透明化、信用的积累关系着物流服务质量的高低，物流行业要跟紧趋势，应用区块链技术助力发展。

1. 区块链相关概念

区块链是来源于比特币的一个重要概念，它最早出现于中本聪（Satoshi Nakamoto）的比特币白皮书，它是通过对以区块形式存在的一组数据实施哈希运算得到散列值并加上时间戳，多个这样的区块相互链接形成一个链条。

（1）区块结构

在区块链中，交易记录数据被永久储存在各存储单元中，这些存储单元就称为区块。一般而言，区块的结构包括区块头和区块体两部分。区块头，包含了当前区块的版本号、时间戳、随机数、目标哈希值、Merkle根和前一区块的哈希值。区块体，则记录了区块创建过程中所发生的并经过验证的所有交易的记录。区块结构如图1。

（2）时间戳

时间戳通常是一个字符序列，表明区块数据的写入时间。全网的记录者需要在每个区块加盖一个时间戳，以表示写入这个信息的时间。

（3）哈希值

哈希算法是保证交易信息不可篡改的单向密码体制。区块链中通常使用SHA-256哈希算法，即输出长度为32字节、256位的随机散列。通过输出散列无法推断出与原文有关的信息，并且输入信息的一丁点变化，都将导致随后的哈希值发生明显的变化。

（4）Merkle树

Merkle树的作用是快速归纳和校验区块数据的存在性和完整性，最常见的形式是二叉Merkle树，如图2。其构建形式是自底向上构建，只需要比较两份数据的根哈希值即可进行数据的校验。

（5）非对称加密技术

非对称加密需要两个密钥：公开密钥和私有密钥，用公开密钥对数据进行加密，就需要相对应的私钥来解密，通信双方无须交换密钥就可以建立保密通信。本文提到的区块链技术中私有密钥用于加密和签名，公钥用于解密和验证。

2. 区块链的主要特征

区块链的主要特征为去中心化、去信任、集体维护、不可篡改和匿名性。去中心化是指任何节点都有可能成为中心但不具备中心控制功能，它们都有均等的权利和义务；去信任是指系统中所有的节点在公开透明的运作规则下可以处在无须信任的环境下进行数据交换，节点之间不存在相互欺骗；集体维护是指区块链中的数据需要所有节点的共同维护，并且人人都可以参与维护的过程；不可篡改是指信息经过验证添加到区块链后，就会向全网广播并被永久的存储起来，任何人在单个节点上修改数据是无效的；匿名性是指由于各节点之间是无须相互信任的，也就意味着各节点无须公开身份。

3. 区块链的工作原理

在比特币系统中，创建区块的过程叫作“挖矿”，参与挖矿的用户被称作“矿工”，“矿工”通过解SHA256难题竞争十分钟一个区块的记账权，计算力最快的“矿工”便可以得到记账权和比特币作为奖励。创建区块链的整个流程如下：

（1）每一笔交易必须广播给每个矿工，从而让全网承认有效；

（2）每个矿工的任务就是对这十分钟一笔的交易数据打包做哈希运算，盖上时间戳，然后记入区块；

（3）为了给区块竞争记账权，每个矿工需要解SHA-256难题证明自己的工作量；

（4）最先解出SHA-256难题的矿工赢得了该区块的记账权，并向全网公布这笔交易，由全网其他矿工进行核对。

（5）经过全网矿工核对的区块，如果没有错误便将该区块链接到区块链的尾部，形成一个合法记账的区块单链。

（6）接着所有矿工转向下一个区块的创建，当前区块的哈希值也会被记录在下个区块。

区块链记账格式如图3。

1. 第三方物流服务质量的现状

第三方物流由美国最早提出，简称TPL或3PL。第三方物流是指独立于供需双方，为客户提供专项或全面的物流系统设计或系统运营的物流服务模式。第三方物流不属于供货方，也不属于收货方，它不存在商品的买卖关系，而是通过与供方和需方合作，并为其提供专业化的物流服务。第三方物流服务质量是指第三方物流企业在向顾客提供物流服务的过程中，其服务是否能够满足顾客需求，是否能够达到既定的标准以及获得顾客满意度的保证程度。

当前，我国物流行业处于持续、快速的发展阶段，行业内的竞争不断加剧，一批具有较强专业能力的第三方物流企业迅速崛起。与传统物流相比较而言，第三方物流的运营成本和专业化水平更具优势，符合现代物流业发展的趋势。但相比于发达国家，我国物流业起步相对较晚、行业准入门槛低、整体发展水平不高，这就导致我国第三方物流服务质量较发达国家仍有明显的差距。目前，我国大多数第三方物流企业规模较小，市场份额少，无法提供整体配套的物流服务使其缺乏竞争力；其次，由于规模及资金的限制，绝大多数第三方物流企业在信息化水平的建设上受到制约；另外，第三方物流从业人员普遍文化程度较低，大多数从事低端劳动，专业化水平低；加之物流业的快速发展，对第三方物流也提出了更高的期望和要求，第三方物流不仅仅局限于提供传统的运输配送等服务，更要提供信息化的增值服务。

2. 第三方物流服务质量存在的问题

随着对第三方物流需求的扩大和第三方物流企业的增多，第三方物流服务质量逐渐暴露出一些问题，这已成为制约第三方物流发展和企业生存的瓶颈，目前主要存在以下几项主要问题：

（1）货物安全问题。物流公司在运输、装卸、搬运的过程中要对货物的安全性负责，对某些货物需要进行特殊的保护，以减少货物丢失和毁损。然而近年来丢包损件、错领误领的现象时有发生，某些节假日期间这类问题更是频繁发生。虽然物流公司承诺对损坏的货物予以赔偿，但信息的可追溯性差导致落实还有一定的难度。

（2）物流时效问题。时效性具体包括物流服务人员送货的准时度、揽件的及时性以及业务处理时间等。为保证物流的时效性，第三方物流企业要选择合适的运输工具，合理规划路线，也要提高信息的处理速度和人员的工作效率。但由于各方的不完善，物流企业未能在规定时间将货物送至目的地，物流延误现象成了影响客户满意度的重要原因。

（3）设备技术问题。自动化和智能化是当前物流行业的重要发展趋势，先进的技术和设备是其必要的基础，但目前中小型第三方物流企业在引进某些设备技术方面仍存在很大的障碍，例如资金缺乏、规模有限等，没有先进的设施支撑，就很难在物流效率和信息化水平方面有大的突破，顾客也就无法享受到先进技术带来的便捷高效的物流服务体验。

（4）服务态度问题。收货方直接接触物流工作人员有两种情况，一种是与配送人员签收货物，另一种是拨打物流客服热线。在这两种情况下，常常由于工作人员的态度问题引发争执和不满。配送人员不礼貌的言语、蛮横的行为，客服的拒接挂机、敷衍了事，使得双方因此发生争执，甚至导致更恶劣的行为。

1. 第三方物流区块链的工作原理

区块链作为一种新型的分布式数据库，其优势恰好可以弥补第三方物流服务质量的不足，本文提出为第三方物流设计区块链的构想，根据第三方物流的业务流程，可按顺序分为订单区块、运输区块、仓储区块以及配送区块等，各区块相互链接，形成一条区块链。

第三方物流活动的基础数据存储于区块体的Merkle树最底层，计算得到最终的Merkle根记入区块头。供货方、收货方和物流企业相关人员都要注册这条区块链的账户，并生成属于自己的公开密钥和私有密钥，在发生物流活动时，每一区块需要双方的公开密钥和私有密钥才可运行。这个过程大致也可分为六个步骤：①用户A将物流指令传输给用户B；②该项物流活动的交易数据存储于区块中；③用户B将该区块向全网所有成员广播公布；④各成员经过核实该物流正确无误后由A和B签名；⑤该区块随后加入区块链，这项物流记录便不可修改和删除；⑥该物流活动完成。

2. 第三方物流区块链的结构

（1）订单区块

当供货方向第三方物流公司下达订单后，第三方物流公司接单并将订单信息录入订单区块，包括：①订单号、②时间信息（下单时间、付款时间）、③发货方信息（名称、地址、联系方式）、④收货方信息（名称、地址、联系方式）、⑤货物信息（名称、数量、规格）等。此区块涉及供货方和第三方物流公司业务部的记账模式，供货方通过订单传输消息的哈希值和业务部的公开密钥生成一个数字签名，而后这笔交易向所有成员公布，订单区块随后加入区块链。

（2）运输区块

订单验收核实后，第三方物流公司根据订单内容合理选择运输方式、配置运输工具、规划运输路线，这些数据信息录入运输区块中，包括：①运输工具信息（车辆型号、车牌号、航班号、集装箱代号等）、②路线信息（距离、路况、途径中转站）、③时间信息（预计到达时间、实际到达时间）等。该区块由业务部和运输部链接，业务部利用订单区块的哈希值和运输部的公开密钥签署数字签名后，同样向所有成员公布，运输区块加入区块链。

（3）仓储区块

货物送至指定地点仓库后，第三方物流公司要进行必要的库存管理措施，此过程的数据信息录入仓储区块，包括：①入库信息（入库时间、验货员、入库单）、②出库信息（出库时间、验货员、出库单）、③仓位信息（仓位号、温湿度、空气含量）、④货物信息（种类、数量、货损货差）等。运输部通过运输区块的哈希值以及仓储部的公开密钥生成签名，再向所有成员公布，仓储区块进入区块链。

（4）配送区块

货物到达指定配送中心后，第三方物流公司将货物配送至收货方地址处，收货方查看区块信息确认无误后签收。此区块录入的数据有：①配送人员信息（姓名、电话）、②配送方式（车辆信息）、③配送时间（预计时间、实际时间）、④签收信息（签收时间、签收人）等。仓储部通过仓储区块的哈希值和配送区块的公钥签署数字签名，经过广播公布后将配送区块加入区块链。而后在签收货物环节，配送人员通过区块信息核实签收人信息，才可完成物流过程。

第三方物流区块链结构图，如图4。

第三方物流区块链记账格式图，如图5。

3. 第三方物流服务质量改进体现

（1）物流信息处理的改进

区块链以分布式多节点的结构将供货方、收货方、货物、物流、资金流、信息流等所有详细信息存储在每个区块中，相当于物流活动的大型数据库，各个物流节点通过独有的密钥进行签名和验证，所有的信息都要上传到网络实现信息共享和共识。

货物从发出到接收过程的所有信息都准确无误地保存在区块链中，将传感器、RFID、GPS、GIS等物流信息技术和区块链技术结合，便可实现信息的实时追踪，也能直接定位到出现问题的环节。例如在运输食品的过程中有些食品变质了，任何一方都可以直接用手机查看区块链，便可看到整个运输过程中集装箱、运输车辆或者仓库的温湿度；如果货物出现丢失或毁损，通过查看区块链，就可得知在哪个环节出了问题，也简化了追究责任获取赔偿的过程。同时，在货物配送签收环节，需派件员和收货人在确认区块链中的信息无误后用双方独有的私有密钥进行签名，不能缺少任何一方的签名。这样一来，一方面派件员无法伪造签名，避免了派件员逃避责任和考核的现象；另一方面也杜绝了有人冒名收取货物的现象，可有效的促进物流实名制的落实。第三方物流区块链和物流信息技术的结合，如图6。

（2）物流运作效率的改进

目前，我国物流活动仍需要大量的人力交接和交流工作，以及大量的纸质文件使得物流活动繁琐复杂，区块链可以实现交易的数字化和自动化，大大降低流程的复杂性，压缩中间环节。另外区块链的高度准确性避免了错误和欺诈现象的发生，从而缩短了物流运作过程的时间，减少不必要的浪费。

当区块链技术发展到一定程度，还可以将其应用于智能化运输，把物流相关信息存储在区块中，区块链会自主决定运输路线和日程安排。区块链还可以通过调取以往的区块链记录进行分析，根据经验不断优化路线和日程，使效率不断提高。

（3）物流信用机制的改进

物流企业在申请贷款时，需要提供相应的信用信息，但信息的不完整、不准确和高成本使得贷款难以实现。区块链的用处在于它记录了大量的信息，这些信息不但透明且难以篡改，因此，申请贷款时不再需要征求银行、征信公司等开具信息证明，贷款机构可以直接调取区块链的相关信息数据。

物流本身是无形的，在网络上记录的是物流的数字产品，区块链可以证明物流的所有权，由于区块链的不可更改和不可伪造，便使物流商品具备了资产化的特征。基于区块链的智能资产构建的无须信任的资产管理系统可以解除信任危机和欺诈风险，使物流企业更迅速、更便捷地获取融资，从而改善营商环境。

（4）物流管理活动的改进

区块链除了可以实时追踪货物的物流信息，同样可查询物流人员的信息，每个工作人员信用度和被投诉率等均记录在区块链内，向所有成员公开，如客户在区块链中查看某工作人员信息后不满意，可提出更换其他人员。区块链中记载了物流人员的详细信息和所有工作记录，不可更改的区块链确保了这些信息的真实可靠。区块链还可以与个人档案衔接，档案管理部门可以通过调取区块链获取个人信息，任何工作的信用记录可直接导入个人档案，为了当前的业绩考核和今后的工作生活，每个人必须担负起自己的责任，也能有效的改善物流人员的态度和素质问题。

4.实例分析

基于区块链的资产托管系统于2016年10月上线后，已成功实现了上百笔交易，解决了传统托管系统中环节繁琐的问题，减少了重复信用校验，原有业务环节也缩短了将近60%～80%。2017年1月10日，中国邮政储蓄银行与IBM宣布推出该资产托管系统，这是中国银行业首次将区块链技术应用于银行核心业务。邮政储蓄银行应用的区块链技术，将为邮政的其他业务提供技术支撑和经验基础。美国邮政局、澳大利亚邮政局在2016年相继提出应用区块链技术服务于其金融和物流业务，照此趋势，中国邮政将区块链技术应用于物流业务指日可待。根据国家邮政局统计的2016年各月国内主要快递企业消费者申诉情况，得到2016全年我国主要快递企业有效申诉率排行如表1，其中EMS的申诉率为7.87，其物流服务质量处于中上游水平，与顺丰速运差距较大，与四通一达竞争激烈，可见其服务质量仍有可提升的空间。

2016年EMS申诉率中（如表2），主要问题为延误、丢失毁损、投递服务等，区块链技术恰好可以有效解决这几类问题，提高服务质量。

本文选取中国邮政速递物流为例，为了更清楚地展示区块链的实现过程，本文以寄件人、收件人和EMS等三方简单的快递业务为例（此处假设寄件人李某从广州用EMS寄20kg生鲜食品给北京的收件人王某）。

（1）区块链账户的注册登录

EMS所有物流工作人员均要注册区块链账户，注册时以个人工号开通账户，每个账户包含三个模块，分别为基本信息（姓名、职务、联系方式、所属部门）、绩效考核（奖惩情况、信用度）、密钥信息（公钥、私钥）等，前两个模块向所有成员公开，密钥模块仅有本人可见，每个注册的工作人员都会由系统分配公钥和私钥。EMS区块链注册界面初步构想，如图7。

（2）物流信息的全流程加密

李某填写EMS快递详情单，EMS业务员A接单并将订单内所有信息录入订单区块。这些信息通过Mekle树计算出Mekle根计入订单区块头，张某在确认订单的正确性后，凭借订单号获取个人私钥，与业务员A的公钥共同生成数字签名，订单区块按此交易确认时间加盖时间戳，公私钥加密的订单录入保证了订单信息的安全性，任何人不得篡改，随即业务员A将这笔交易广播至运输部、仓储部、配送部各个节点，经核实记入区块链， EMS区块链个人信息模块界面初步构想，如图8。

其他区块程序如上，每个区块的录入都需要上一区块的私钥才能完成签名，也就是说，整个物流过程中，信息是绝对安全加密的，任何人没有可以篡改伪造的机会。该包裹信息的加密过程如图9。

（3）货物状态的实时追踪

区块链可实现货物的实时追踪，李某和王某都有权利通过区块链查看这20kg生鲜的物流状态和详细信息，相比于目前快递的物流查询功能，区块链下的物流追踪不仅仅是到某个节点才更新一条物流信息。例如李某于2019年3月25日寄出，他在26日上午查询时，货物仍在运输途中，这时他看到的物流信息如图10。

当李某于3月27日8时查询时，物流信息更新为如图11。

区块链与物流信息技术的结合，为货物的安全提供了极大的保障。李某通过以上物流追踪，可实时定位货物的具体位置，并通过货物包装的传感器了解温湿度情况，确保生鲜处于合适的储存状态。

（4）物流人员的有效监督

对于涉及此物流过程的工作人员，寄件人李某和收件人王某都有查看其信息的权利，例如在派件员D的信用度一栏，可知其准时率、延误率、丢件毁损率、态度评分等，如在配送活动发生之前查看对D的某项指标不是很满意，可联系配送部更换人员。如在配送结束后对D的服务不满意，可直接在其人员信息界面评价或投诉，记录会直接更新至区块链相关板块。如此透明的考核记录直接激励工作人员认真负责地做好本职工作并对顾客保持良好的服务态度。

1. 结论

本文首先从相关概念、主要特征和工作原理上对区块链技术展开了较为全面的介绍，区块链技术以区块的形式储存数据，通过哈希运算、时间戳、非对称加密技术等实现数据的加密和共享，从而形成一条无法篡改的链条。其次针对目前第三方物流服务质量中存在的货物安全、信息传递、物流时效以及服务态度四个方面的问题，提出了设计适合物流活动的区块链来改进第三方物流服务质量的构想，这条区块链包括订单区块、运输区块、仓储区块和配送区块四个组成部分，利用区块链技术中的分布式数据存储和信息加密等技术，可有效地实现货物安全的保障和物流信息的追踪，提高第三方物流服务质量。最后以中国邮政速递物流为例，从用户注册、物流信息加密、物流状态实时追踪、人员管理四个方面全面展示了区块链在物流中的具体应用。

2. 展望

从早期比特币的挖掘搬运，到现实中物品的搬运，区块链的应用已从金融领域迈向其他各个方面。继互联网+、大数据、云计算、人工智能后，区块链从一个陌生的技术术语变成各个领域最受