1.2　区块链与区块链交通概述

智能交通并不是最新概念，早在多年前，世界各国就已经提出了智能交通，并持续对之进行研发和应用。然而，在传统互联网时代，智能交通系统更多集中在对数据的采集、存储、分析、安全与共享上，无法做到实时、准确和高效。正因如此，即便在智能交通建设和应用最为成熟的欧美地区，交通改善情况也不容乐观，权威机构提供的预测数据显示，2013—2030年，德国、英国、法国和美国很可能因交通拥堵带来高达4.4亿美元的成本损失。

面对既有智能交通系统技术的瓶颈，各国必须寻找更新一代的互联网信息技术予以突破。在这一全球背景下，区块链智能交通系统呼之欲出。

1.2.1　区块链原理

想了解区块链的人，不妨首先设想这样的场景。

假设在苍茫的群山之间，有一个与世隔绝的小村庄，名为桃花源。在桃花源中，每个家庭都拥有一定规模的资产，这些资产包括牛马、房产、日用品、蔬菜、粮食等。村子里的物质交换只在村民之间进行，村子里只有一位能写会算的村长，所有的交易都由他记录。无论交易信息增长多少，村长都如实地将信息记录在他自己的账本中，并加以保管。

然而，伴随村庄的扩大，由村长一个人记账的模式开始出现问题。为了缓解自己记账的工作压力，村长将记账技能传授给村子里的所有居民，使他们都能参与到记账过程中来。

为了确保记账结果不受影响，村长要求每家村民都应将所有的交易金额、交易时间等信息记录下来，同时，每笔交易记录都需要交易双方签字后才能生效。为了保存信息，村长还为每家村民分配了各自独立的信箱，只有该家庭成员才能使用钥匙打开自家的信箱，查看账目信息的变动。

从此之后，村里的记账模式发生了革命性的变化：一旦产生新的交易记录，交易人就将一页记载了新交易信息的记录，挨家挨户地放到每个村民的信箱中，这些交易信息按照放入信箱的先后顺序，自然形成了账本，而且每家每户的账本都完全相同，每户村民都可以随时打开信箱，查看所有人的账本，了解每个人的资产变化。

村长满意地发现，在这种情况下，即使有个别用心不良的村民对其信箱中的账本进行篡改，其他人的交易记录也无法改变，交易结果依然存在。甚至当村长不在时，村民只需要拿出每家保存的账本，根据多数原则确定统一的交易结果，并对其他人手中的错误账本进行修改，就能自主完成记账。

这种记账方式被称为分布式记账，区块链正是基于这一原理而形成的。

1.2.2　区块链的定义与特征

本质上，区块链可以看作基于互联网的分布式账本技术。如果用数学函数进行解释，人们可以将这一技术所对应的多种因素看作函数中的变量或因子。如分布式网络、共识机制、加密算法、智能合约、权限许可、价值和资产等，都是不同的变量。这些变量之间形成的有机组合，使区块链技术具有了与传统技术不同的新特征。

1.区块链是动态的点对点网络

在传统信息网络中，无论是银行等金融机构，还是互联网站等信息技术机构，抑或交通管理等公共服务机构，其“记账”的方式都是中心化的。在这样的网络中，信息的传递和处理，犹如桃花源村子中的所有村民都需要将交易信息报告到村长那里，在经济发展、社会进步的大背景下，这种中心化网络很容易变得效率低下。

与这种传统的中心化、集中式网络架构不同，区块链对中央服务器的概念加以弱化。在整个区块链分布式网络中，各个节点不再区分所谓的服务器和客户端，不同节点都可以向其他节点请求服务，也可以提供服务。一笔刚通过验证，并被传递到区块链网络中任意节点的数据，会被同时发送到其周边的相邻节点，而这些节点又会迅速将之传递到周围的其他节点。以此类推，在短时间内，一笔数据就会传播到网络中的不同角落，直到整个网络的所有节点都对之进行记录、保存。

节点之间能够直接交换资源，而不需要通过服务器进行桥接，这就像在桃花源村中，每个村民之间都能够进行“对账”，而不必经过村长。这样，身处区块链网络中，不同用户之间就能够直接实现资源的分享和利用。

区块链网络是动态的。在这个网络中，不断有新节点加入和原节点退出。新节点不断加入，为系统引入新的资源。这样，整个网络由此得到构建、维护和发展，而资源的丰富性与多样性也随之得到扩充，随着节点数量的增加，区块链网络的分散性、可用性与整体性也随之增强。

2.区块链是分布式记录网络

区块链推翻了传统的记录模式，数据信息不再由单个机构记录，而是由网络中的每个节点共同参与记录。因此，在分布式网络中，每个节点都有账本的完整备份。如果有人想篡改记录，就必须对网络中海量的节点所存储的账本备份进行改变，这种难度几乎无法逾越，使分布式记录比中心式记录更为安全。

3.区块链是对哈希算法的具体应用

由于新交易不断产生，记账本会有越来越多的新增信息页。体现在区块链结构上，一个又一个新产生的区块会不断链接到现有区块链的尾端。通过对哈希算法的具体应用，能够确保其中每个新的页面、每个新的区块都是真实准确的。

哈希算法是一种单向密码体制。该算法的原理是接收一段明文，以一种不可逆的方式，将之转化成一段长度较短、位数固定的输出散列，这种不可逆的方式即为加密。这意味着，任何人都无法通过输出散列的内容，倒推出与原文有关的任何信息。

正是由于原文信息的变化，哪怕只是某一位数字有所更改，都会导致散列结果完全不同。这样就能够做到让输出散列与输入原文完全一一对应，利用此特性，在区块链网络中可以轻而易举地检验信息是否被修改。

因此，通过哈希算法，人们能够对一个信息区块的所有信息进行加密，从而将信息内容压缩为一串由数字和字母组成的字符串。这个字符串无法反推出原来的内容，其名称即为区块链的“哈希值”。哈希值可以准确地对一个区块进行标识，对任何节点都能够简便地对其区块头进行哈希计算，获取该区块的哈希值。当人们想要确认区块的内容是否被篡改时，只需要利用哈希算法对之进行计算。如果记账信息没有变化，哈希值也就不会发生变化。

在区块链网络中，通常使用SHA-256的哈希算法对区块进行加密，该算法的输出长度为256位，即生成长度为32字节的随机散列。

1.2.3　区块链交通的现状与趋势

区块链交通，即将区块链网络技术加以具体应用所形成的智能交通系统。利用区块链分布式存储不可篡改数据的特质，解决智能交通系统的现有问题。同时，利用区块链的激励与沟通机制，促使智能交通系统中的各硬件主体，进行大数据的实时、准确、高效分享交换，在分布式算力和网络资源的共享下，形成有效的信息化管理和使用闭环。

目前，区块链技术的逐步应用，正与互联网、云计算、大数据、物联网等先进技术进行有效结合，对线上资源加以重新合理分配，开拓线下新型的交通运行模式，从而改善智能交通的现有问题。我国交通部门也正在积极利用区块链技术，将同行业信息加以整合，并与相关互联网行业合作，利用区块链、大数据与智能交通的融合，推进交通行业的变革前行，区块链交通与大数据虽然具有广阔的前景，但其应用正处于初级阶段，从当前的实际情况来看，主要存在以下两个问题。

1.设备新增以及管理问题

随着区块链、大数据等新技术的引入，智能交通系统需要不断更新及完善，客观上促使新旧设备不断更替，随之带来大量设备新增、维护与维修问题，并涉及前端设备管理人员的培养、储备、部署问题。

例如，目前在我国一二线城市的交通重点地段和路口，各类前端信息化设备进行了有效的全面覆盖，但由于自然与人为原因，实际保存与工作效率并不高。如果不能及时加以发现、维护和更新、替换，会给进一步推动区块链交通的投资带来较大的成本压力。

2.技术规范的标准统一

多年之前，我国的智能交通系统已经逐步建设，但到目前为止，尚未形成统一规范的技术标准。在区块链技术融入之后，智能交通的发展速度将更加迅猛，导致硬件建设会更加领先于行业统一标准。在这种情况下，更先进地区的智能交通系统将自成一体，全国智能交通一体化建设会由于相互衔接与配合的问题而放慢。

例如，由于目前各城市道路上的传感器标准不一，交通数据在区块链网络上的获取与共享无法高效实现，从而导致相关部门难以完全发挥区块链的作用来对交通流量数据进行抓取、分析和预测。

需要明确的是，虽然存在上述问题，但区块链交通仍是必然的发展方向。通过对区块链技术的使用，力求规模效应，全面的交通智能化管理最终将得以实现。在不久之后，一旦解决基础设施问题，区块链技术将能够在数据共享、服务创新以及诚信安全方面，满足交通系统多方面、多领域的强烈实际需求。