多式联运是一种高级的交通运输组织形式,是综合运输的重要发展阶段。在开展多式联运业务时,多式联运单证承担着发货收据、运输合同、物权凭证、提货凭据等多项功能,与物流效率和物流成本密切相关。目前使用的纸质单证和电子单证存在内容重复填写、制作速度慢、信息共享难等问题,这给物流业实现降本增效的发展目标带来了巨大阻力。区块链技术自诞生后便引起了各行各业的广泛关注。由智能合约、非对称加密、共识算法、时间戳等多种技术集合而成的区块链技术,具有脚本自动化执行、网络点对点传输、信息可溯源、数据不可篡改等特点。应用区块链技术对多式联运单证进行数字化升级,能够有效地解决当前多式联运单证中存在的内容重复填写、制作速度慢、信息共享难等问题。本文创新地提出了覆盖多式联运全程所有参与者的多式联运数字化单证的概念以及数字化单证背景下的多式联运顶层业务模式,并在改进实用拜占庭容错算法的基础上构建了多式联运共识机制。完成的工作包括以下主要内容:整理多式联运全过程涉及的各种传统单证,深入研究每一种单证的内容和作用,广泛搜集关于多式联运单证的国内外标准,通过整合航空、公路、铁路和水路四种运输方式以及海关等监管单位涉及的主要单证形成了多式联运数字化单证的主要内容。通过对比分析在传统单证和基于区块链技术的数字化单证两种背景下的多式联运业务模式总结出了多式联运数字化单证的特点。将多式联运传统单证的发货收据、运输合同、物权凭证、提货凭据等业务需求转化为多式联运数字化单证系统的用户功能,设计了多式联运数字化单证的分层系统架构和应用流程。采用“主合约加工具合约”的结构设计了多式联运数字化单证的以太坊智能合约,并完成了开发、部署及常规安全性检测等工作。考虑多式联运应用场景的特殊性,在实用拜占庭容错算法的基础上做出改变主节点选取方式等调整,构建了多式联运共识机制并完成了仿真实验。模拟以太坊区块链环境,采用Truffle框架创建去中心化应用,实现了多式联运数字化单证系统的各项用户功能。