يضم سوق الشحن أصحاب مصلحة متعددين، من مالكي البضائع وشركات الشحن إلى السلطات البحرية. ولمنع إخفاء المعلومات وانتهاكات الخصوصية، ينشئ هؤلاء غالبًا عمليات معقدة متعددة الطبقات لتبادل البيانات، مما يخفض كفاءة سوق الشحن بشدة. ويمكن لتقنية سلسلة الكتل اللامركزية منع التلاعب بالبيانات، مؤسِّسةً آلية توافق فعالة بين الأطراف. تلخص هذه الورقة أولًا سيناريوهات تطبيق التقنية في سوق الشحن، بما يشمل إدارة سلاسل الإمداد والعقود الذكية وإدارة الموانئ وإدارة الأطقم والتأمين البحري وحماية البيئة. ثم توضح، باستخدام حالات واقعية مثل TradeLens وCargoX وCOSCO SHIPPING Hi ECO وInsurwave، مزايا التقنية في تعزيز كفاءة الشحن وخفض التكاليف. وأخيرًا تحدد تحديات تطبيقها في سوق الشحن من المنظورين التقني والتنظيمي.
كشفت الأزمة المالية العالمية عام 2008 نقاط ضعف النظام المالي التقليدي ومساوئ الإدارة المركزية، فطبّقت الحكومات سياسات نقدية ميسّرة خففت الضغوط قصيرة الأمد لكنها قوّضت الثقة بالنظام المالي. وفي هذا السياق نشر ساتوشي ناكاموتو الورقة البيضاء «بيتكوين: نظام نقد إلكتروني من نظير إلى نظير» في 31 أكتوبر 2008 (Nakamoto, 2008)، مقدّمًا عملة رقمية قائمة على سلسلة الكتل. وتكمن ابتكاراتها في استخدام السلسلة لبناء شبكة دفع آمنة تغني عن الوسطاء، بحل مشكلة الإنفاق المزدوج (Zaghloul et al., 2020) وآلية «تعدين» تحفّز المشاركين على التحقق من المعاملات.
ومع تطور التقنية، توسعت تطبيقاتها خارج القطاع المالي نحو التجارة الدولية والشحن، إذ يعالج النقل البحري نحو 90% من حجم التجارة العالمية (Farah B et al., 2024). لكن الصناعة تعاني عمليات معقدة وشفافية ناقصة وتكاليف تشغيلية عالية: فشحنة من كينيا إلى هولندا تتطلب عادة أكثر من 30 طرفًا وأكثر من 200 تفاعل وما يصل إلى 10 أيام لمعالجة مستندات الشحن (Kim et al., 2024)، وقد تشمل الشحنة الواحدة أكثر من 40 منظمة بوثائق بصيغ متنوعة (Jensen et al., 2018). وتوفر التقنية بلامركزيتها وعدم قابليتها للتلاعب حلًا لمشكلات عدم تماثل المعلومات وانعدام الثقة (Liu et al., 2023)، مع أتمتة العمليات المعقدة عبر العقود الذكية (Viriyasitavat and Hoonsopon, 2019).
اعتمدت البيانات على المواقع الرسمية لكبرى شركات الشحن مثل COSCO Shipping وميرسك وMSC، وخدمة Clarkesontrack، ودراسات السنوات الخمس الأخيرة عبر Scopus وScienceDirect وWeb of Science بكلمات مفتاحية مثل «blockchain + ports». ويُنظَّم باقي الورقة كالتالي: القسم 2 يعرّف المبادئ والاتجاهات والمزايا، والقسم 3 يحدد تحديات الصناعة البحرية، والقسم 4 يناقش سيناريوهات التطبيق، والقسم 5 يعرض دراسات الحالة، والقسم 6 يفحص التحديات والقيود، والقسم 7 يخلص بالنتائج.
تشكّل تقنية السجل الموزع (DLT) أساس سلسلة الكتل (Leema et al., 2021): تُخزَّن البيانات عبر عقد متعددة تحتفظ كل منها بنسخة كاملة من السجل، بما يتيح التخزين والمشاركة اللامركزية. وتستخدم السلسلة خوارزميات التجزئة (hash) وآليات التوافق لضمان التخزين الدائم وعدم قابلية البيانات على السلسلة للتلاعب: تولّد الخوارزميات «بصمات» فريدة للبيانات يتغير فيها أي تعديل طفيف للبصمة فيُكتشف العبث، بينما تمكّن آليات التوافق العقد من الاتفاق على صحة البيانات. كما تعمل السلسلة أداة «تدقيق بيانات» وتخفض تكاليف الخوادم المركزية، وتحجب طلبات العقد الخبيثة بالتوقيعات الرقمية وخوارزميات التوافق.
تطورت التقنية من تطبيقها الأول في بيتكوين (Efanov and Roschin, 2018) إلى منصة إيثيريوم من الجيل الثاني مع العقود الذكية، ثم سلسلة الكتل 3.0 مع Hyperledger (Benhamouda et al., 2019)، وصولًا إلى سلسلة الكتل 5.0 المدمجة مع الذكاء الاصطناعي والصناعة 4.0 (Peck and Moore, 2017؛ Yaga et al., 2019). فالجيل الأول (1.0) أمّن التخزين الموزع وشفافية المعاملات بآلية إثبات العمل (PoW) (Ferdous et al., 2020)، والثاني أدخل الطرق التشفيرية الجديدة وأشجار Merkle (Mao et al., 2017) لإدارة فعالة للمعاملات، ثم جاءت الأجيال اللاحقة بقابلية التوسع والتكامل الصناعي.
تحقق التقنية شفافية البيانات وقابلية تتبعها عبر السجل الموزع (Feng et al., 2020؛ Zhu et al., 2021؛ Piera et al., 2022) بتقليل عدم تماثل المعلومات، فتصبح بيانات الشحن ومواقع السفن وعمليات الموانئ قابلة للمشاركة لحظيًا. ويمنع ثباتها (Dahal, 2023) تغيير البيانات أو حذفها بعد تسجيلها، إذ ترتبط كل كتلة تشفيريًا بسابقتها في سلسلة لا رجعة فيها تكافح التزوير والاحتيال. كما تضمن أمن البيانات عبر التشفير والتوافق، إذ تُشفَّر المعاملات وتتحقق منها عقد متعددة، وتتيح العقود الذكية أتمتة العمليات وتقليل الوسطاء والتكاليف.
تؤدي الصناعة البحرية دورًا محوريًا في التجارة العالمية، لكن عملياتها معقدة وتضم أصحاب مصلحة عديدين وتبادلًا متكررًا للبيانات، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة وعدم تماثل المعلومات وأحيانًا انتهاكات الخصوصية وسلامة البيانات. واعتمدت تاريخيًا على الوثائق الورقية أو الأنظمة الإلكترونية المجزأة (Liu et al., 2023)، فنشأت جزر بيانات تحجب حالة البضائع ومواقع السفن وتقدم الموانئ عن المشاركة اللحظية، مما يفاقم صعوبات التنسيق ويعيق دقة القرارات وتوقيتها. كما أن الإجراءات المرهقة وغير الفعالة من المشكلات الجوهرية في العمليات البحرية التقليدية.
تشمل سلاسل الإمداد البحرية الشاحنين والناقلين والموانئ والجمارك والمرسَل إليهم، وتبادل المعلومات فيها معقد وعرضة للأخطاء، وتعتمد الإدارة التقليدية على الوثائق الورقية أو الأنظمة المجزأة فتتفاقم جزر البيانات (Jovanovic et al., 2022). وتقدم التقنية حلًا مبتكرًا عبر السجل الموزع (Abeyratne and Monfared, 2016؛ Deshpande et al., 2017؛ Sunyaev and Sunyaev, 2020): تسجيل حالة البضائع ومواقع السفن وتقدم الموانئ بما يتيح لجميع الأطراف الوصول والتحقق لحظيًا، مع تتبع الشحنات خطوة بخطوة من الشحن إلى التسليم، ومنع الاحتيال بثبات السجل.
تعتمد العمليات البحرية التقليدية على التنفيذ اليدوي لبنود العقود، وهو بطيء وعرضة للنزاعات بسبب عدم التماثل والأخطاء البشرية والاحتيال المتعمد. وتوفر العقود الذكية القائمة على السلسلة بروتوكولات مؤتمتة تشفّر البنود وتنفّذها تلقائيًا عند تحقق الشروط دون وسطاء: فعند وصول البضاعة تتحقق العقود من حالتها ومعلوماتها اللوجستية مقابل الشروط المحددة وتطلق الدفع، مما يرفع كفاءة التنفيذ ويخفض النزاعات والتكاليف.
تعتمد إدارة الموانئ التقليدية على الوثائق الورقية فيصعب تبادل المعلومات لحظيًا والتعاون، مما يؤثر في الكفاءة العامة. وتتيح التقنية تسجيل استخدام معدات الميناء (الرافعات والشاحنات والمستودعات) ومشاركته لحظيًا لتحسين تخصيص الموارد وتقليل تعطل المعدات وازدحام الموانئ وتحسين الإنتاجية. كما يساعد ثبات السجل في كشف المخاطر كالاحتيال وتلف البضائع والمخالفات التنظيمية، ويبسّط فحوص الامتثال، ويعزز منصة تبادل بيانات لامركزية ترفع كفاءة التعاون بين مديري الموانئ وشركات الشحن والموردين.
تُعد إدارة الأطقم عنصرًا حاسمًا (Praetorius et al., 2020) تشمل الشهادات وسجلات العمل والتطور المهني، وتعتمد تقليديًا على الوثائق الورقية المعرضة للضياع والتزوير. وتوفر التقنية تسجيلًا آمنًا لشهادات البحارة وسجلات التدريب والتاريخ المهني بطريقة شفافة غير قابلة للتغيير، فتتحقق شركات الشحن والسلطات من المؤهلات لحظيًا مانعة التزوير، مع تتبع شامل لسجلات الرحلات والأداء يدعم التوظيف، ويبسط الإجراءات ويقلل أخطاء التشغيل اليدوي.
تمر عملية التأمين البحري التقليدية (Shuyi and Lee, 2021) بمراحل معقدة من التقييم والإصدار والمراقبة إلى الإبلاغ والتفاوض والتسوية، معتمدة على العمليات اليدوية والوثائق الورقية، فتطول المعالجات وتكثر النزاعات والمطالبات الاحتيالية والتعويضات المكررة. وتسجّل التقنية بنود الوثائق وسجلات المطالبات والتسويات لحظيًا بما يتيح الوصول والتحقق للجميع، مانعة الاحتيال والتكرار، ومعززة الشفافية والكفاءة وعدالة السوق عبر العقود الذكية.
يُعد النقل البحري مسؤلًا عن نحو 3% من انبعاثات غازات الدفيئة العالمية (Rony et al., 2023)، خصوصًا ثاني أكسيد الكربون (Alamoush et al., 2024)، وتلوث الهواء من وقود السفن (Weihao et al., 2020). وفرضت المنظمة البحرية الدولية (IMO) مناطق ضبط الانبعاثات (ECAs) وأوامر حد الكبريت (SLO)، لكن طرق التسجيل التقليدية عرضة للتلاعب والتزوير. وتوفر التقنية بلامركزيتها وثباتها منصة موثوقة لتسجيل بيانات انبعاثات السفن ومعالجة النفايات بدقة، بما يمكّن الرصد والتحقق لحظيًا وإنفاذ اللوائح البيئية بفعالية.
طوّرت ميرسك بالتعاون مع IBM عام 2018 منصة TradeLens التي توفر قاعدة بيانات مشتركة لحظية لتتبع البضائع، يستفيد منها الناقلون والشاحنون ومشغلو الموانئ والجمارك بمعلومات دقيقة شبه لحظية. وباستخدام تحليلات البيانات، حسّن المشاركون أنظمة التخطيط الداخلية وقللوا الشكوك حول توافر البضائع وحسّنوا خدمة العملاء (Vujičić et al., 2020)، كما خفّضت المنصة تكاليف إعادة تموضع الحاويات الفارغة عبر الرؤية العالمية لمواقعها وتحسين التخصيص والتوجيه.
يُعد سند الشحن (BoL) وثيقة حاسمة تتضمن الشاحن والمرسَل إليه والناقل ووصف البضاعة والأجور، وهو سند ملكية يعترف بحامله مالكًا قانونيًا للبضائع. وقدمت CargoX عام 2018 سندات الشحن الإلكترونية (eBL) الأولى القائمة على السلسلة (Li et al., 2020)، بما عزز أمن المعاملات وكفاءتها: إذ يضمن ثبات السلسلة قابلية تتبع كل عملية ويرفع الشفافية والثقة، ويحوّل السجل الموزع صناعة اللوجستيات بأمن معزز وسرعة وخفض للوثائق الورقية.
استجابت COSCO SHIPPING لقرارات ذروة الكربون والحياد الكربوني الصينيتين وهدف المنظمة البحرية الدولية لصافي الصفر بحلول 2050 بإطلاق تطبيق Hi ECO لتتبع خفض الكربون واعتماده، مقدمة خدمات شحن أخضر بالوقود الحيوي يخفض الانبعاثات بنسبة 17%-19% مقارنة بالوقود التقليدي. وباستغلال قابلية التتبع والثبات في السلسلة، يضمن التطبيق أن جميع بيانات انبعاثات الكربون حقيقية وشفافة وجديرة بالثقة، مما يعزز ثقة العملاء بالشحن الصديق للبيئة.
لمعالجة انخفاض الشفافية وبطء المعالجة وارتفاع التكاليف في التأمين البحري التقليدي، طُورت Insurwave أول منصة تأمين بحري قائمة على السلسلة بتعاون EY وGuardtime، وهي منصة لامركزية بالكامل تدمج بيانات متعددة المصادر (مواقع السفن وحالة البضائع والأحوال الجوية) بوصول لحظي للجميع. وعند دخول السفينة منطقة عالية المخاطر (نزاع أو طقس شديد)، يحدد النظام الخطر تلقائيًا ويعدّل الأقساط أو يطلق المطالبات (Averin et al., 2021)، مما يخفض التدخل اليدوي والتكاليف ويحسّن دقة البيانات عبر سجل تدقيق ثابت (Singhal et al., 2024).
رغم الفرص الكبيرة التي تقدمها التقنية للصناعة البحرية، يلزم تقييم شامل للتحديات والمخاطر التقنية المصاحبة لهذه التقنية الناشئة، وهو اعتبار جوهري.
قابلية التوسع: تتعامل الصناعة البحرية مع حجم ضخم من المعاملات والبيانات (معلومات البضائع ومواقع السفن وسجلات الموانئ) يتطلب معالجة وتخزينًا فعالين، لكن شبكات مثل بيتكوين وإيثيريوم تعاني الإنتاجية المنخفضة وزمن الاستجابة العالي عند التزامن العالي (Alamoush et al., 2024)، فتعجز عن تلبية الطلب على المعاملات عالية التكرار والمعالجة لحظيًا. قابلية التشغيل البيني: يتبادل أصحاب المصلحة البيانات عبر أنظمة قديمة مستقلة بمعايير وصيغ مختلفة، مما يعيق التبادل عبر الأنظمة ويفاقم جزر البيانات، وقد فاقمت محاولات بناء أنظمة ملكية المشكلة قبل التوجه نحو المعايير المشتركة.
النقل البحري عابر للحدود ويعمل عبر ولايات قضائية بمتطلبات متباينة في حماية البيانات والخصوصية والأمن السيبراني والتشريعات البحرية، فتختلف المواقف تجاه التقنية: سنغافورة وسويسرا وضعتا لوائح واضحة تشجع الابتكار، بينما تحفظت الهند بتدابير صارمة وفرضت بعض دول الشرق الأوسط قيودًا شديدة. كما تتعارض لامركزية السلسلة وشفافيتها العالية مع اللائحة الأوروبية العامة لحماية البيانات (GDPR) التي تمنح الأفراد «الحق في المحو»، وهو ما يصعب التوفيق مع السجلات غير القابلة للتغيير.
تشكّل الطبيعة التقليدية المحافظة للصناعة البحرية (Marija et al., 2020)، بجذورها الراسخة في العمليات المستقرة وآليات توزيع الأرباح، عائقًا أمام التقنيات الجديدة خشية الآثار التخريبية: فيرى الوسطاء كوكلاء الشحن فيها تهديدًا لدورهم، مما يولّد مقاومة. ويلزم تعزيز فهم الصناعة ووعيها عبر التعليم والتدريب (Liu et al., 2023؛ Sergey et al., 2023)، وتصميم حلول توازن مصالح جميع الأطراف، ومعالجة مخاوف تبادل البيانات والخصوصية بين أصحاب المصلحة المتنافسين.
توفر طبيعة سلسلة الكتل اللامركزية والثابتة والشفافة نهجًا جديدًا لمعالجة المشكلات المزمنة في صناعة الشحن البحري. فعبر تطبيقات إدارة سلاسل الإمداد والعقود الذكية وإدارة الموانئ وإدارة الأطقم والتأمين البحري وحماية البيئة، تعزز التقنية الشفافية وتبسّط العمليات وتخفض التكاليف. وتهدف الورقة إلى معالجة تعقيدات تبادل البيانات متعدد الأطراف ونقاط الألم المزمنة: عدم تماثل المعلومات والإجراءات المرهقة ومخاطر الاحتيال العالية، مقدمة مسارات تطبيق وأمثلة عملية واستراتيجيات لمواجهة التحديات، بما يفيد شركات الشحن والكوادر البحرية والسلطات التنظيمية.
يقتصر نطاق تحليل الحالات على منصات رائدة مثل TradeLens وCargoX وكبرى شركات الشحن، دون استكشاف كافٍ لسيناريوهات الشركات الصغيرة والمتوسطة والموانئ الإقليمية، ودون مقارنة لاختلافات التبني بين الكيانات. كما تميل المناقشة التقنية نحو الأطر النظرية دون تحليل معمق للاختناقات التقنية أو بيانات اختبار أداء لآليات التوافق في السياقات البحرية. وأخيرًا يعتمد تحليل القبول على دراسات الحالة دون مسوحات أو بيانات تجريبية لسلوك أصحاب المصلحة، فيصعب قياس العوائق الفعلية كميًا.
يمكن توسيع البحث في أبعاد: (1) التكامل التقني وتحسين الأداء: دمج السلسلة مع 5G والحوسبة الطرفية وإنترنت الأشياء لبناء نظام بيانات على السلسلة لحظي يغطي وصلة «السفينة-الميناء-البضاعة»، مع معالجة التجزئة (sharding) وتحسين التوافق عبر السلاسل تحت المعاملات عالية التكرار. (2) الشحن الأخضر والاستدامة: آليات السلسلة في تتبع البصمة الكربونية واعتماد الوقود الأخضر، ومنصات تداول كربون بالعقود الذكية لأتمتة التحقق من الانبعاثات والحصص، وتوسيع أنظمة تتبع الوقود الحيوي لتوحيد أسواق الكربون. (3) المعايير العابرة للصناعات والتعاون التنظيمي: العمل مع المنظمات البحرية لتوحيد المعايير والأطر التنظيمية.
The shipping market involves multiple stakeholders, including cargo owners, shipping companies, and maritime authorities. To prevent issues such as information concealment and privacy breaches, these stakeholders often establish complex and multi-layered data exchange processes, which significantly reduce the operational efficiency of the shipping market. Decentralized blockchain technology can prevent data tampering, thereby establishing an effective consensus mechanism among multiple parties. This paper first summarizes the application scenarios of blockchain technology in the shipping market, including supply chain management, smart contracts, port management, crew management, marine insurance, and environmental protection. Subsequently, using real-world cases such as TradeLens, CargoX, COSCO SHIPPING Hi ECO, and Insurwave, the advantages of blockchain technology in enhancing shipping efficiency and reducing costs are elaborated. Finally, the challenges of applying blockchain technology in the shipping market, from both technical and regulatory perspectives, are outlined.
The 2008 global financial crisis exposed the vulnerabilities of the traditional financial system and the drawbacks of centralized management, prompting loose monetary policies that eased short-term pressures but eroded public confidence. Against this backdrop, Satoshi Nakamoto published the whitepaper Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System on October 31, 2008 (Nakamoto, 2008), introducing a blockchain-based digital currency. Its core innovation uses blockchain to build a secure payment network eliminating third-party intermediaries — solving the double-spending problem (Zaghloul et al., 2020) with a "mining" mechanism incentivizing validators.
As blockchain evolved, applications expanded beyond finance into international trade and shipping, which handles approximately 90% of global trade volume (Farah B et al., 2024). Yet the industry suffers complex processes, data opacity, and high costs: a Kenya-to-Netherlands shipment typically involves 30+ parties, 200+ interactions, and up to 10 days of document processing (Kim et al., 2024), and a single shipment can involve 40+ organizations with documents in many formats (Jensen et al., 2018). Blockchain's decentralized, tamper-proof nature addresses information asymmetry and trust deficits (Liu et al., 2023), while smart contracts automate complex processes (Viriyasitavat and Hoonsopon, 2019).
Data come from major carriers' official websites (COSCO Shipping, Maersk, MSC), the Clarkesontrack tracking service, and past-five-year studies via Scopus, ScienceDirect, and Web of Science with keywords like "blockchain + ports". The remainder is organized as follows: Section 2 covers principles, trends, and advantages; Section 3 the maritime industry's challenges; Section 4 application scenarios; Section 5 case studies; Section 6 challenges and limitations; Section 7 conclusions.
Distributed Ledger Technology (DLT) forms blockchain's foundation (Leema et al., 2021): data stored across multiple nodes, each keeping a full ledger copy, enabling decentralized storage and sharing. Hash algorithms and consensus mechanisms ensure permanent, tamper-proof on-chain data: hashes generate unique data "fingerprints" where even minor changes alter the fingerprint, making tampering detectable, while consensus lets nodes agree on data authenticity. Blockchain also serves as a "data audit" tool, cuts centralized-server costs, and blocks malicious node requests via digital signatures and consensus algorithms.
Blockchain evolved from Bitcoin (Efanov and Roschin, 2018) to second-generation Ethereum with smart contracts, then blockchain 3.0 with Hyperledger (Benhamouda et al., 2019), and now blockchain 5.0 integrated with AI and Industry 4.0 (Peck and Moore, 2017; Yaga et al., 2019). Blockchain 1.0 secured distributed storage and transaction transparency via Proof of Work (Ferdous et al., 2020); 2.0 introduced new cryptographic methods and Merkle trees (Mao et al., 2017) for efficient transaction management; later generations brought scalability and industrial integration.
Blockchain achieves data transparency and traceability through distributed ledgers (Feng et al., 2020; Zhu et al., 2021; Piera et al., 2022), reducing information asymmetry — shipping data such as cargo status, vessel locations, and port handling can be shared in real time. Its immutability (Dahal, 2023) prevents post-recording alteration or deletion: each block is cryptographically linked to the previous one, forming an irreversible chain that fights forgery and fraud. It ensures security via cryptography and consensus — transactions encrypted and multi-node verified — while smart contracts automate processes and cut intermediaries and costs.
The maritime industry is pivotal to global trade, yet its processes are complex, multi-stakeholder, and data-exchange intensive — causing low efficiency, information asymmetry, and occasional privacy and data-integrity violations. Historically reliant on paper documentation or fragmented electronic systems (Liu et al., 2023), it developed data silos hiding cargo status, vessel locations, and port progress from real-time sharing, worsening coordination and hampering accurate, timely decisions. Cumbersome, inefficient procedures pervade traditional maritime operations.
Maritime supply chains span shippers, carriers, ports, customs, and consignees, with complex, error-prone information exchange; traditional management on paper or fragmented systems deepens data silos (Jovanovic et al., 2022). Blockchain offers an innovative fix via distributed ledgers (Abeyratne and Monfared, 2016; Deshpande et al., 2017; Sunyaev and Sunyaev, 2020): recording cargo status, vessel locations, and port progress so all stakeholders access and verify in real time, with door-to-door cargo traceability and fraud prevention through immutability.
Traditional maritime operations rely on manual contract-term fulfillment — slow and dispute-prone from asymmetry, human error, or deliberate fraud. Blockchain smart contracts provide automated protocols encoding terms into code, self-executing when conditions are met without intermediaries: on cargo arrival, contracts verify cargo status and logistics against preset terms and trigger payment — raising execution efficiency and cutting disputes and costs.
Traditional port management on paper documents hinders real-time sharing and collaboration, hurting overall efficiency. Blockchain records and shares port-equipment usage (cranes, trucks, warehouses) in real time to optimize resource allocation, cut idle time and congestion, and improve throughput. Its immutability records all historical operational data, helping detect fraud, cargo damage, or regulatory violations, simplifying compliance checks, and building a decentralized sharing platform that boosts collaboration among port managers, carriers, and suppliers.
Crew management is critical (Praetorius et al., 2020) — certification, work records, career development — traditionally paper-based and vulnerable to loss and forgery. Blockchain securely records seafarers' certificates, training, and work history transparently and immutably, letting companies and authorities verify credentials in real time against forgery, with comprehensive voyage and performance tracking supporting recruitment — simplifying procedures and reducing manual-operation errors.
The traditional marine-insurance process (Shuyi and Lee, 2021) runs complex stages from risk assessment and issuance through monitoring to reporting, negotiation, and settlement — manual, paper-based, slow, dispute-ridden, with common fraudulent and duplicate claims. Blockchain records policy terms, claims history, and settlements in real time for universal access and verification, preventing fraud and duplication and enhancing transparency, efficiency, and market fairness via smart contracts.
Maritime transport accounts for about 3% of global greenhouse-gas emissions (Rony et al., 2023), especially carbon dioxide (Alamoush et al., 2024), plus air pollution from bunker fuel (Weihao et al., 2020). IMO Emission Control Areas (ECAs) and sulfur limit orders (SLO) exist, but traditional recording is tamper-prone. Blockchain's decentralized, immutable nature provides a reliable platform for accurately recording ship-emission data and waste treatment, enabling real-time monitoring, verification, and effective environmental enforcement.
In 2018, Maersk with IBM developed the TradeLens platform — a shared real-time cargo-tracking database serving carriers, shippers, port operators, and customs with accurate near-real-time information. Via advanced analytics, participants improved internal planning, reduced cargo-availability uncertainties, and enhanced customer service (Vujičić et al., 2020); the platform also cut empty-container-repositioning costs through global container visibility and optimized allocation and routing.
The Bill of Lading (BoL) is critical in international trade — shipper, consignee, carrier, cargo description, freight, BoL number — and a title document whose holder is the legal cargo owner. In 2018, CargoX introduced the first blockchain-based electronic Bills of Lading (eBL) (Li et al., 2020), greatly enhancing transaction security and efficiency: blockchain immutability ensures traceability of every operation, raising transparency and trust and transforming logistics with stronger security, speed, and less paperwork.
Responding to China's carbon-peak/neutrality decisions and IMO's net-zero-by-2050 target, COSCO SHIPPING launched the Hi ECO carbon-reduction traceability and certification application, offering green shipping via biofuel with 17%–19% lower emissions than conventional fuels. Leveraging blockchain traceability and immutability, Hi ECO ensures all carbon-emission data are authentic, transparent, and trustworthy — boosting customer confidence in eco-friendly shipping.
To address traditional marine insurance's low transparency, slow processing, and high costs, Insurwave was built as the first blockchain-based marine-insurance platform — an EY–Guardtime collaboration, fully decentralized, integrating multi-source data (vessel locations, cargo status, weather) with real-time access for all. When a vessel enters a high-risk area (conflict or severe weather), the system auto-identifies the risk and adjusts premiums or triggers claims (Averin et al., 2021) — cutting manual intervention and costs and improving data accuracy through an immutable audit record (Singhal et al., 2024).
As an innovative technology, blockchain offers the maritime industry major opportunities — yet its technical challenges and risks must be comprehensively assessed alongside its potential value.
Scalability: maritime operations involve massive transaction/data volumes (cargo data, vessel positions, port records) needing efficient processing and storage, but networks like Bitcoin and Ethereum struggle with low throughput and high latency under high concurrency (Alamoush et al., 2024) — unable to meet high-frequency, real-time demands. Interoperability: stakeholders exchange data across independent legacy systems with different standards and formats, blocking cross-system exchange and deepening silos; early proprietary-system attempts worsened the problem before the shift to shared standards.
Maritime transport is inherently cross-border across jurisdictions with differing data-protection, privacy, cybersecurity, and maritime-legislation requirements, and national attitudes toward blockchain vary: Singapore and Switzerland set clear pro-innovation regulations, India stays cautious with strict measures, and some Middle Eastern countries impose severe limits. Blockchain's decentralized, highly transparent nature also conflicts with the EU General Data Protection Regulation (GDPR), which grants a "right to be forgotten" — hard to reconcile with immutable records.
The maritime industry's traditional, conservative nature (Marija et al., 2020) — rooted in stable processes and established profit-sharing — resists new technologies over disruption fears: intermediaries such as freight forwarders see disintermediation threats and resist. Raising industry understanding through education and training is essential (Liu et al., 2023; Sergey et al., 2023), solutions must balance all stakeholders' interests, and data-sharing and privacy concerns among competing stakeholders must be addressed.
Blockchain's decentralized, immutable, highly transparent nature offers a new approach to long-standing maritime-shipping problems. Through supply chain management, smart contracts, port management, crew management, marine insurance, and environmental protection, it can significantly enhance transparency, streamline processes, and cut costs. This paper addresses multi-stakeholder data-exchange complexities and chronic pain points — information asymmetry, cumbersome procedures, high fraud risks — providing application pathways, practical examples, and challenge-tackling strategies valuable to shipping companies, maritime personnel, and regulators.
Case analysis is limited to leading platforms such as TradeLens and CargoX and large carriers, underexploring small/medium shipping firms and regional ports or adoption differences across entity scales. Technical discussion leans theoretical, lacking deep analysis of maritime implementation bottlenecks or consensus-algorithm performance test data. Industry-acceptance analysis relies on case descriptions without stakeholder surveys or empirical data, hindering quantitative assessment of real obstacles.
Future research can expand along: (1) Technology integration and performance optimization — fusing blockchain with 5G, edge computing, and IoT for a real-time on-chain data system across the "vessel-port-cargo" link, tackling sharding optimization and cross-chain standardization under high-frequency transactions. (2) Green shipping and sustainability — blockchain mechanisms for carbon-footprint tracking and green-fuel certification, smart-contract carbon-trading platforms automating emission-data and quota verification, and biofuel-traceability expansion toward unified global carbon markets. (3) Cross-industry standards and regulatory collaboration with maritime organizations on unified standards and regulatory frameworks.