●军事物流Military Logistics
区块链在军事物流中的应用和展望
刘正元，王清华
(陆军勤务学院军事物流系，重庆401331)
摘要：为提高军事物流的高效性、安全性和可靠性，综述区块链在国内外物流和军事物流中的应
用，以区块链的基础架构为出发点，提出在军事物流中运用联盟链，设计军事联盟链中各层级关键技术的运用方式，并为解决军事物流中的4个痛点提出未来运用区块链技术的4个展望。关键词：区块链；联盟链；军事物流
DOI :10．16807/j．cnki．12-1372/e．2020．12．014中图分类号:E233
文献标志码:A
文章编号:1674-
2192(2020)12-0069-05Application and Prospect of Blockchain in Military Logistics
LIU Zhengyuan ，WANG Qinghua
(Military Logistics Department ，Army Logistics University ，Chongqing 401331，China )
Abstract :In order to improve the efficiency ，curity and reliability of military logistics ，this paper firstly summarizes the application of blockchain in domestic and foreign logistics and military logistics．Then ，taking the infrastructure of block-chain as the starting point ，it propos the application of alliance chain in military logistics ，and designs the application mode of key technologies at all levels in military alliance chain．Finally ，it puts forward four future prospects of using blockchain technology to solve the four pain points in military logistics．Keywords :blockchain ;alliance chain ;military logistics
收稿日期:2020-07-02；修回日期:2020-09-10．作者简介：刘正元(1998—)，男，硕士研究生;
王清华(1972—)，男，博士，教授，博士研究生导师．
如今，大数据、人工智能
［1］
、物联网的成熟应
用为区块链技术的运用提供了数据、脚本、传输共享的技术支撑，
而区块链技术的运用能更好地适应军事物流柔性重组、灵活多样、多域自治、规范集成的发展要求。区块链的点对点网络为集成使用价值和交换价值提供了新的发展方向，并且区块链与共享经济、智慧物流的结合也越来越紧密
［2－3］
。
1区块链研究现状
王蕴韬等
［4］
为实现区块链技术，从数据层、网
络层、
共识层、激励层、合约层和应用层6个层面进行分析阐述。杨慧琴等
［5］
结合供应链设计出区
块链的7层基础架构，
分别为数据基础设施层、数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。
第22卷第12期2020年12月
军事交通学院学报
Journal of Military Transportation University Vol．22No．12December 2020
其中区块链中数据基础设施层和数据层主要是通过数据将一系列信息安全地保存在区块链中，并保证区块链中的基本特性能够发挥，关键技术包含信息模型、关联验证结构和加密机制［6］；网络层主要目标是在节点间引入随机拓扑结构和实现有效信息传播，按其体系架构可分为无结构对等网络、结构化对等网络和混合式对等网络［7］；共识层运用共识算法以解决分布式一致性问题［8］；合约层和激励层可编程实现，支撑应用层的个性化改造。
区块链技术运用在物流中将会带来5个好处：一是区块链的可追溯性能监管整个物流全过程，防止参与者发生欺诈、失误等违约行为和制造假冒伪劣产品；二是分布式账本可以提高共享物流信息的透明度，克服数据孤岛带来的限制，增进多方间的信任并减少物流成本；三是通过虚拟货币技术和智能合约可以自动化部署物流相关法律和政策，克服融资、结算、清算难等问题，以实现高效运作；四是区块链中的防篡改特性和非对称加密技术能保证数据的存储安全和传输安全；五是区块链的分布式思维能促进物流范式的革命，重塑集中互锁的数据库和网络世界运行规则，以实现价值互联网，有利于帮助小型物流企业达到进入供应链的门槛，从多角度提供可伸缩的物流解决方案。
相比于社会物流，军事物流具有很强的特殊性，主要包括军事物资的专用性、物流信息安全保密性、物流管理严格性、物流运作缜密性以及物流供需不均衡等方面［9］。目前区块链在军事物流中的研究较少，而且我军在后勤保障物资运输中并没有一套完全可追踪物流数据的系统。于明媛等［10］认为在军事物流中运用区块链能打造可视化物流，实施精确保障，确保信息安全，促进军民融合，共享军地资源；何岩等［11］认为区块链的分布式数据存储将极大地提升数据传输网络的抗打击能力，并能运用区块链的防篡改性详细记录各类档案信息，提出“区块链+供应链”的军事物流网络将逐步形成；邓群［12］设计出基于区块链的军事供应链模型的总体架构，并展开论述了耦合机制、部署机制和安全机制；吴士泓等［13］研究了区块链技术在军用物资采购供应方面的应用，并提出智能合约在军队被装场景下的实例运用；王清华等［14］探讨了军用被装基于区块链技术的质量监控优化思路和配套
措施。赵国宏［15］利用区块链防篡改、可溯源的特性，基于去中心的组织方式和集体维护的模式，采用智能合约的自动运行机制，实现由个人信任向机器信任转变，契合了军事系统扁平化指挥、信息可靠、协同决策、自动化、智能化等需求。
2区块链在军事物流中的运用
传统军事物流是中心化的组织结构，具有4个痛点：一是仓库之间的衔接作业具有滞后性。由于每个仓库与中心节点的距离不同和信息传输具有时延性，很难做到所有仓库的数据更新达成一致。二是运输工具的使用效率低。运输工具在完成运输任务后必须返回所属的仓库，导致产生迂回运输等问题。三是信息传递层级多、步骤繁琐、调拨时间长。仓库的物资申请都是"烟囱式"的层级化申请，即各需求仓库都先将自己所需物资申报给上级仓库，若上级仓库能满足保障其所有的下属仓库，则可直接从本仓库运输物资到下属仓库或调用隶属于本仓库的其他下属仓库；若上级仓库不能满足下属仓库的物资，则还需向更上一级仓库申请。四是决策失误风险较大。集中式仓库在大数据时代，难免发生决策失误，一旦集中式仓库决策失误，将会造成军事物流的重大损失。
区块链技术在军事物流中具有可行性，然而在军事物流中运用区块链技术，存在层级中心式指挥与分布式去中心化的矛盾、信息受控与全网皆知的矛盾、高实时性与繁琐认证的矛盾等，所以要结合具体情况具体分析，以便实现高效、安全、可靠。区块链按类型分，可分为公有链、私有链和联盟链。蒙
代尔提出三元悖论问题：任何一个分布式系统最多只能满足扩展性、安全性、去中心化三者中两个。军事后勤系统中更看重高效和安全这两方面性能，故军事物流中可采用联盟链的区块链技术。联盟链是由多个私有链组成的集群，其特点是部分去中心化、可控性较强、处理速度快、隐私保护强。正是由于联盟链部分去中心化，其共识机制只需要从主节点中按一定规则轮流选取负责行使记账权，而且联盟链具有一定准入条件，只有该联盟链上的节点才可以进行读取修改和访问等活动，这大大提升了军事物流中运用区块链技术的效率和安全性。
07军事交通学院学报第22卷第12期
军事物流联盟链可分为3类节点：第1类是由主节点(可靠的仓库)构成的核心节点，负责将全部数据写入区块链账本；第2类是由普通仓库构成的职能节点，负责监督验证区块链中的数据；第3类是部队用户构成的普通节点，只能进行数据的查询(见表1)。其中：核心节点和职能节点是全节点，可以借鉴委托权益证明机制(DPoS)选举出主节点；部队用户是轻节点，可以借鉴以太坊运用简单支付验证［16］(simplified payment verification，SPV)的方法，通过建立交易树、收据树和状态树，在节省存储空间的基础上实现快速验证账户是否存在、判断交易是否执行成功等功能，节点之间达成军内网传输协议。在此基础上，军事联盟链的数据结构应采取Merkle Bucket树以控制树的深度和宽度，从而实现不同性能和资源需求间的权衡［17］。各级仓库可使用多重数字签名进行访问控制，并结合助记表以实现密钥的非电子化存储，降低密钥遗忘、泄露的风险。
表1军事物流联盟链中的3类节点
现实对象联盟链中的代表节点联盟链中的功能
部队用户普通节点(轻节点)数据的查询
普遍仓库职能节点(全节点)数据的验证
联盟主节点核心节点(全节点)全部数据的写入
军事物流联盟链可以在一定区域内同一层级或不同层级的仓库中选择一个作为主节点，由各主节点相连构成的链就是联盟链中的主链，主节点所覆盖的各职能节点互相进行点对点的信息传输，并与所有主节点构成联盟链中的从链，其物流网络运用联盟链如图1所示。主节点会轮流得到记账权，得到记账权后将负责记录其所覆盖区域内所有仓库的交易信息(获得记账权时间间隔内的交易信息)。由于主节点一旦被确定将有很大权限，所以在选择主节点时要尽可能选择可靠性高的仓库，一般在层级较高的仓库中选出主节点。军事物流联盟链中可采用实用拜占庭容错系统(practical byzantine fault tolerance，PBFT)，使算法复杂度由指数级降低到多项式级，在保证活性和安全性的前提下共同维护一个状态。为此，需要运行一些协议，其中最基础的一致性协议必须包含请求(request)、预准备(pre-prepare)、准备(pre-pare)、确认(commit)和回复(reply)。请求和回复过程为客户端发起请求并收到最
终答复，预准备和准备阶段用来确保时序性，准备和确认过程应确保请求即使在视图转换后，在新的视图中仍然保持原有顺序不变［18］
。
图1军事物流联盟链
军事物流在运用联盟链的基础上，还可以结合侧链、闪电网络、分片技术以应对数据膨胀，有向无环图以突破性能瓶颈等，但要注意智能合约“预言机”机制和适用性问题［19］。在组织结构上，有从属关系的仓库由于其交易频繁，可采用闪电网络建立链下通道，在保密要求高的仓库中可采用多通道技术构建相互隔离的区块链，以提升区块链的存储量和安全性；在应急仓库中可采用有向无环图方式使得每个区块只打包一个交易，以提升信息的时效性。在战时既要求时效性和保密性高等特殊情况，还可以将交易的执行和共识进行解耦，使得交易可并行执行任务，区块链底层平台只负责交易定序及合法性验证工作，而将交易执行的任务交由联合指挥机构，极大提升区块链的性能。联合指挥机构不仅可以得到区块链共识账本信息，还可以连接外部核心数据库，在执行交易后将结果反馈到区块链进行区块提交，为保证分布式账本数据之间的一致性，需要物流监管机构进行结果审查，审查通过结果反馈才能到达区块链。改良后的军事物流区块链架构流程如图2所示。
3军事物流中运用区块链的展望
区块链的运用在各领域会起到提高安全性和降低运营成本等作用，然而不同场景的运用还会带来一些特定的改变。在军事物流中运用区块链
17
2020年12月刘正元等：区块链在军事物流中的应用和展望
将会带来4个重大转变：作业的同步化、工具的公有化、业务的预置化和决策的扁平化
。
图2改良后的军事物流区块链架构流程
1)作业的同步化。每个联盟链的主节点都包含一定范围内的许多仓库，每个仓库通过ＲFID 进行物资信息输入，利用物联网技术上传至云平台进行数据分析、挖掘，在共识完成后每个仓库都通过区块链进行分布式信息存储，实现整个联盟链的同步更新。一个完整的军事物流过程会经过多种类型的仓库，如转运中心、物流中心、配送中心和加工中心等，因为经过不同功能中心产品的成品化程度不同，所以需要进行不同的作业方式。目前军事物流中数据相关度较差、时效性不足，难以保证各仓库衔接作业的同步运作，而区块链在军事物流中的运用不仅可以同步更新数据，而且可以根据内部合作情况，调整信息公开度，使不同仓库之间的衔接作业同步运作，大幅提升保障作业的运行速度和精准性。
2)工具的公有化。区块链不仅能使仓库管理能力得到改善，而且还能进一步实现运输工具的公有化，
即每个运输工具将不具有固定的所属仓库，
而是能根据实际情况半自主选择每次发起配送任务的仓库。首先，有了物联网技术，在运输工具中装载传感器后，可通过配送过程可视化等技术进行实时跟踪；其次，
有了区块链技术，由于每个节点都有一个分布式账本，就能通过多方维护，以确保运输工具去处的准确性，避免“动中通”带
来的问题。虽然运输工具没有负责维修保管的仓库，
但可以根据带有时间戳的区块链发现运输工具的具体损坏时间和位置，让使用运输工具执行此次任务的仓库负责维修保管。
3)业务的预置化。现在的军队物流业务模式是逐级申请批准，难以应对突发应急状况，可以运用区块链实现提前申请、预制方案，实现保障业务的扁平化。两个仓库之间进行物资交易，需要上级或更上级之间的批准，这是由军队集中式管理的特性决定的，很难轻易改变。运用区块链后，两个仓库可以预测未来需要进行的交易，提前上报；在上级批准后，两个仓库都将批准的方案存储到区块链中；若有突发状况，需要应急处理时，这两个仓库将会通过智能合约调用存储在区块链中的预制方案，此时两个仓库间的交易可以立刻执行，不需要等待上级批准。事后出现问题，也可以通过区块链技术的可溯源性追查负责单位和相关人员。
4)决策的扁平化。军事物流中运用物联网技术后，
所有设备、人员和运输工具等都可以看作是一个节点，所以不仅是仓库与仓库之间可以运用区块链技术，
在一些智能化设备中也可以使用区块链技术进行分布式决策，
并在此基础上自动得到整体决策方案。区块链辅助无人机群的决策过
27军事交通学院学报第22卷第12期
程为：当无人机群需要商议一致的时候，一架无人机可以通过区块链创建出一个特殊的事务，这个事务包含决策的不同选项所对应的数字地址，当该事务得到全网的节点确认之后，其他无人机可以对自己支持的选项进行投票，方式是向该选项对应的数字地址转账代币［20］。现在“蜂群”作战理念已经较为完善，未来无人机进行“蜂群”保障是一大趋势，可以在“蜂群”中运用自组织网络(Ad hoc)或分组无线网(PＲNET)进行自组织、自适应的动态重组，再通过区块链技术更新数据和信息，并在分布式决策的基础上协同得到新的整体策略，此时每架无人机相当于一个边缘智能体，能够通过自身传感器决策得到局部最优解。区块链的运用可以实现无人机群信息的实时共享，不需要“蜂头”进行指挥调度，所以能增强整个无人机群的抗毁性，提高智能化决策更新速率，增加备份冗余，避免因保障过程中个别无人机的事故而影响整个无人机群执行保障任务。
4结语
本文根据区块链现有技术架构并结合军事物流特性，设计了军事联盟链各层级的关键技术，为解决军事物流中的4个痛点提出运用区块链技术的4个转变。区块链作为分布式账本带来的透明度可能不适用于军事机密机构，但一般性的军事物流机构可运用区块链技术提高监管、作业等效率，甚至有助于构建兼容的军民融合平台，实现军事物流的深度军民融合。
参考文献:
［1］肖焕彬，初良勇，林赟敏．人工智能技术在供应链物流领域的应用［J］．价值工程，2019(25):154-156．
［2］李晓，刘正刚．基于区块链技术的供应链智能治理机制［J］．中国流通经济，2017，31(11):34-44．
［3］HUCKLE S，BHATTACHAＲYAＲ，WHITE M，et al．Internet of things，blockchain and shared economy applications［J］．Proce-
dia Computer Science，2016(98):461-466．
［4］王蕴韬，李彦婷．对区块链技术的基本解读和认识［J］．现代电信科技，2017，47(2):31-34．
［5］杨慧琴，孙磊，赵西超．基于区块链技术的互信共赢型供应链信息平台构建［J］．科技进步与对策，2018，35(5):
21-31．
［6］曾诗钦，霍如，黄韬，等．区块链技术研究综述：原理、进展与应用［J］．通信学报，2020，41(1):134-151．
［7］王学龙，张璟．P2P关键技术研究综述［J］．计算机应用研究，2010，27(3):801-805．
［8］郑敏，王虹，刘洪，等．区块链共识算法研究综述［J］．技术研究，2019(7):8-24．
［9］刘杭，李青峰，许科杰．区块链技术在提高未来战场后勤物流网络安全性的应用以及展望［J］．中国新通信，2019，21
(3):135-136．
［10］于明媛，杨澄懿，刘俊，等．区块链技术在军事物流应用前景［J］．物流科技，2018(10):138-140．
［11］何岩，徐庶博．区块链技术的军事应用［C］//中国指挥与控制学会．第六届中国指挥控制大会论文集:2018年下卷．北
京：电子工业出版社，2018:799-801．
［12］邓群．基于区块链的军事供应链模型构想［J］．军事运筹与系统工程，2018，32(2):66-70．
［13］吴士泓，凌大荣，鲁静．区块链在军事供应链管理中的应用［J］．物流技术，2018，37(11):119-123，158．
［14］王清华，张国强．区块链技术在军用被装质量监控中的应用初探［J］．包装工程，2018，39(23):15-19．
［15］赵国宏．军事区块链研究［J］．指挥与控制学报，2019，5
(4):259-268．
［16］Empowering Light Nodes in Blockchains with Block Summariza-tion［C］//Paris:IEEE．20189th IFIP International Conference
on New Technologies，Mobility and Security(NTMS)．New
York:IEEE，2018:1-5．
［17］邵奇峰，金澈清，张召，等．区块链技术：架构及进展［J］．计算机学报，2018，41(5):969-988．
［18］魏翼飞，李晓东，于非．区块链原理、架构与应用［M］．北京：清华大学出版社，2019:295-296．
［19］中国信息通信研究院和可信区块链推进计划．2019年区块链白皮书［EB/OL］．(2019-11-12)［2020-05-07］．
www．199it．com/archives/96477．html．
［20］方俊杰，雷凯．面向边缘人工智能计算的区块链技术综述［J］．应用科学学报，2020，38(1):1-21．
(编辑：史海英)
37
2020年12月刘正元等：区块链在军事物流中的应用和展望
