面向征信的區塊鏈模式設計與應用研究

郭樹行，宋子琦

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面向征信的區塊鏈模式設計與應用研究

郭樹行，宋子琦

（中央財經大學信息學院，北京 102206）

根據目前我國征信體系現狀，結合傳統征信體系結構所產生的問題，從監管層面提出基于區塊鏈技術的征信行業體系結構和2種數據交易模式以及征信數據交易平臺技術架構，具有去中心化、安全可信、集體維護、不可篡改等特點。闡述數據交易的各個過程，探討區塊鏈在征信行業應用的優勢：促進征信數據共享、提升對征信業監管質量、確保信息主體隱私權、有效提升征信數據維度。

區塊鏈技術；征信行業；數據交易模式；征信體系結構

1 引言

目前，隨著云計算、大數據、人工智能等高新技術的應用和迅速發展，區塊鏈技術也受到各方的關注。區塊鏈技術在諸多領域中具有廣泛的應用前景，如征信領域、物聯網領域、跨境支付領域等[1]。

區塊鏈技術作為數字加密貨幣體系的重要支撐技術，伴隨比特幣而產生。區塊鏈技術是一種基本不可能被篡改與銷毀的分布式共享總賬，突出的特點在于去中心化[2]。區塊鏈技術的核心優勢是去中心化，能夠通過運用數據加密、時間戳、分布式共識和經濟激勵等手段，在節點無需互相信任的分布式系統中實現基于去中心化的點對點交易、同步和協作[3]，從而為解決中心化機構普遍存在的高成本、低效率和數據存儲不安全等問題提供解決方案[4]。

區塊鏈的底層技術框架普遍適用于諸多行業。區塊鏈技術在行業中的逐步應用將會為行業帶來全新的變革[5,6]。特別是在征信行業中，區塊鏈的技術優勢可以解決傳統技術架構無法解決的瓶頸，進而提升征信數據交易的效率，同時保證交易數據的真實性和安全性[7]。

征信業傳統技術架構無法很好地解決當前問題，并且整體的征信體系還有待進一步完善。但是，隨著區塊鏈技術的不斷成熟，為解決目前我國征信業的瓶頸提供了新的方案。

2 研究現狀

目前，國內關于區塊鏈的研究相對較多，但基于區塊鏈的征信行業數據交易研究相對較少，主要的研究方向有社會征信體系建設、征信數據交易模式、征信數據交易安全、征信數據預測分析等。王強等[8]提出征信機構間共享用戶信用數據和征信機構從其他機構獲取用戶信用數據的2種交易模式。劉財林等[9]提出區塊鏈技術在我國社會信用體系建設中的應用。楊茂江等[10]提出基于密碼和區塊鏈技術的數據交易平臺設計。王俊生等[11]提出基于區塊鏈修正KMV模型在互聯網金融征信中信用風險評價。

在征信行業中運用區塊鏈技術主要有2種模式。第一種模式是運用區塊鏈技術將現有的征信數據庫相互連接，實現各個機構間的征信數據交易。第二種模式是構建基于區塊鏈技術為底層框架的分布式數據庫，建立新型征信生態體系。

目前，我國大部分的區塊鏈企業和征信機構采用第一種模式進行合作，主要代表企業有布比公司、公信寶公司。其中，布比公司已經具備快速構建上層應用業務的能力，并且滿足大規模用戶數量的應用場景，處理性能已經達到萬級TPS。布比區塊鏈已經應用于聯合征信、股權債券、數字資產、貿易金融等領域。在征信領域中，布比公司與甜橙信用達成戰略合作關系，布比區塊鏈正被運用于信貸記錄共享、黑名單共享等[12]。

同時，中國人民銀行也積極探索區塊鏈在貨幣發行中的實際應用。2016年12月15日，基于數字貨幣的票款對付結算和基于區塊鏈全生命周期的數字票據登記流轉功能已經全部實現。這標志我國中央銀行成為全球首個研究數字貨幣及真實應用的中央銀行。經國務院批準成立的上海保交所聯合9家保險機構，從功能、性能、安全、運維4個方面驗證了區塊鏈數據交易技術。在此次驗證中，保交所作為區塊鏈的管理節點，各個保險機構作為驗證及交易節點，總計構建10個節點的小型聯盟鏈。其中，在性能方面處理能力最高可達300 TPS，基本滿足當前數據交易系統對性能的需求。

3 我國征信體系現狀

3.1 我國傳統征信行業體系結構

目前，征信領域中主要存在3種社會征信體系，即政府主導型、市場主導型、會員制。我國的征信體系屬于政府主導型，以央行為中心的公共征信為主，以市場為導向的征信作為重要補充[13]。我國的社會征信機構、資信評級機構、地方信用信息服務機構、新興民營征信服務機構等都受到以人民銀行為中心的監管，如上海資信、華夏信用、芝麻信用、平安前海征信中心等。

在以上征信機構中，傳統的征信機構一般自身不產生征信數據，主要數據來自傳統金融機構、P2P互聯網金融公司的信貸數據或者通過購買、外接、置換產生。新興的互聯網征信機構一般以自身生態或股東企業領域所產生的數據為主，外部合作的數據為輔。然而，征信機構間進行征信數據交易相對較少。我國傳統的征信行業體系結構如圖1所示。

圖1 我國傳統的征信行業體系結構

3.2 我國征信業亟待解決問題

我國征信行業發展迅速，但仍有以下諸多問題有待解決。

1) 缺乏征信數據共享

在我國的征信行業中，存在比較嚴重的信息孤島問題。征信機構和其他機構、征信機構之間缺少征信數據共享和交易，更無法實現在行業內進行安全的、高質量、高效率的數據交易。由于我國法律對于數據歸屬權存在空白，大部分機構出于保護內部數據的考慮，禁止數據外部流通。并且，目前也缺乏合理高效的交易機制，這使征信機構在交易中，獲取數據難度較大，付出的成本往往低于獲取的收益。

長久以往，各個機構會對數據的流通、交易喪失積極性，這將會進一步加劇信息孤島問題。征信行業的信息孤島問題，使各機構的大量數據無法被有效利用，進而限制我國征信行業的整體發展。

2) 征信行業難以有效監管

征信機構的主要服務是對外提供大量可靠的征信數據。為了獲取這些數據，征信機構主要運用各個渠道收集、加工、整理征信相關的數據。在互聯網的時代下，征信機構可以通過互聯網獲取海量的相關征信信息。但是，互聯網上的數據容易受到非法篡改和泄露，并且監管機構難以阻止征信機構違規獲取這類數據。并且，這些數據很可能會侵犯企業或者個人的隱私，進而侵犯企業或者個人的合法權益。

在傳統的技術框架中，如果我國的監管機構采用嚴格的制度約束，這將阻礙我國征信行業的整體發展，甚至可能會導致產生個人信息交易的黑市。如果我國的監管機構采用較為寬松的制度約束，則很難保證征信市場的穩定性和透明性。因此，在傳統技術框架的基礎下，我國征信行業難以有效進行管控[14]。

3) 難以保證信息主體隱私權

目前，央行對征信數據共享的安全性愈加嚴格。如果難以保證征信數據共享的安全性，則對于保護用戶與企業的隱私信息更無從談起。

中國人民銀行征信管理局規定征信機構收集、使用用戶信息，應該經過用戶同意。并且，用戶有權拒絕征信機構將個人信息運用在商業領域，以此加強對個人、企業的隱私保護。然而，我國的征信業受制于傳統的技術結構。在傳統的技術框架中，無法保證安全的共享征信數據。同時，傳統征信系統的底層技術架構也難以保證信息主體對自身信息的控制權，對于是否存在泄露信息主體的隱私關注度相對較低。

4) 缺少多維度的征信數據

在大數據時代下，盡管互聯網充斥著海量的數據。但是，這些在互聯網上的數據很容易被捏造、篡改，其數據質量并不高[15]。相對而言，在各個機構中的業務數據的數據質量比較高。例如，螞蟻金服的交易記錄、信貸機構的貸款信息、社保機構的社保信息、法院的違法記錄等，以上的信息均可以反映出用戶的信用水平。但是，由于各個機構間的信息互不流通，導致了每個機構掌握的數據維度十分單一，難以對個人的信用度準確地進行評估。

另外，我國的政府機關和事業單位掌握大量重要的數據，但出于對信息安全的考慮，大部分數據不對社會上其他企業開放。雖然，在一定程度上保護了個人和企業信息的安全性。但是，這也造成了大量數據資源使用不充分、征信企業數據維度單一，阻礙了征信業的整體發展。

4 區塊鏈在征信業的應用

4.1 基于區塊鏈的征信行業體系結構

針對上述我國征信業亟待解決的問題，本文采用聯盟鏈的架構方式，搭建起基于區塊鏈的多行業征信數據交易平臺。以此重塑整個征信行業的體系結構，推進征信行業不斷發展。在新的體系中，加入除征信機構以外的其他行業機構，拓寬信用應用的領域，促進多行業相關征信數據流通。例如，電商機構具有豐富的個人、企業的交易數據，可以將這些數據進一步封裝為征信數據。在保護企業和個人隱私的同時，提供相應的信用等級，以此可以更加全面地對企業或者個人的信用做出評價。

通過區塊鏈技術提升監管機構的監管質量，同時淡化監管機構的中心作用，加強多行業間征信數據的流通，以此激發征信市場活力。基于區塊鏈技術的征信行業體系結構如圖2所示。

圖2 基于區塊鏈技術的征信行業體系結構

4.2 征信數據交易模式

針對基于區塊鏈技術的征信體系結構，本文提出2種數據共享交易的模式，致力于運用區塊鏈技術解決征信行業的痛點問題。在底層技術架構層面上，確保對交易數據的安全性、有效性。實現對征信行業整體的有效監管，確保征信數據交易市場平穩運行。

目前，構建基于區塊鏈技術為底層框架的分布式數據庫的交易有很多優點，例如，征信數據均帶有時間戳封閉在區塊中，可以解決征信數據的“個人遺忘權”問題等。但是，這種模式在實際運用中實現難度較大。因此，本文提出的這2種交易模式均基于區塊鏈將現有各個機構的征信數據庫相互連接的交易模式，這種模式下征信數據交易平臺僅存儲機構間交易記錄。

在廣播用戶數據摘要階段，首先，各機構計算信息主體唯一ID（例如，姓名+身份證或者護照）的Hash值，獲取信息主體的征信數據時間（如2015.1.1~2016.12.31征信數據）、機構所在行業（如電商行業）以及數據提供方地址；然后，為該條征信數據信息定價；最后，從公鑰池中各個機構選定數據交易所用的密鑰對，在摘要信息中添加公鑰信息，并使用相應的私鑰對此簽名，以形成完整的用戶摘要信息向數據交易平臺進行廣播。用戶摘要信息如圖3所示。

圖3 用戶摘要信息

在用戶數據摘要匹配階段，有征信數據需求的機構計算目標用戶的Hash值，得到目標用戶的信息密文，將密文索引值發送至征信數據交易平臺后，平臺解析用戶密文，檢索在區塊鏈中是否存在對應目標用戶的信息，并返回結果。如果存在目標用戶的摘要信息，開始征信數據獲取階段，征信數據需求方選取一個或多個用戶摘要信息，并向其中數據提供方地址發送請求和本次請求使用的公私鑰對。數據提供方收到請求后，獲取公鑰信息后驗證簽名。數據提供方從數據庫中按照自身所在行業的標準數據格式進行提取，再使用數據需求方的公鑰進行加密后，用自己的私鑰進行簽名。最后發送至數據需求方。

在驗證用戶數據階段，為了防止單一數據源提供征信信息的局限性，以及用戶只針對自己有利的征信信息進行授權等問題。征信數據需求方獲取多行業的征信數據進行定性的驗證（多行業征信數據可能存在差異，故僅做定性驗證）。信用定性驗證的條件是基于用戶信用良好的情況下，多行業的信用應基本保持良好狀態，反之亦然。如果用戶屢次無理由不進行授權，則用戶可能存在信用風險，故征信機構可適當降低其信用評級。

最后，征信數據平臺中生成交易概要記錄鏈。各個機構都可以對此進行下載和查詢，以對平臺和其他的各個機構進行監督。同時，監管機構可以用交易鏈信息和備案信息互為參照，確保交易信息的完整有效。

4.2.1 嚴格監管數據交易模式

在建立基于區塊鏈的征信數據共享交易平臺的初期，由于各項技術還不夠成熟，可暫時先采用嚴格監管數據交易模式。在這種模式下，監管機構作為最重要的節點，一切數據交易都要經過監管機構的授權。

征信機構與其他機構作為參與者，同時作為平臺中征信數據的提供方和接收方。雖然，去中心化是區塊鏈的顯著特征，而設立監管機構作為平臺的“中心”，似乎有悖區塊鏈的特征，同時，也會大幅度降低數據交易的速度。但是，作為對應用區塊鏈技術的前期探索，同時維護交易平臺的穩定，保證市場規范的運行，犧牲部分效率應該是可以接受的。如圖4所示，嚴格監管數據交易模式步驟如下。

1) 各機構從自身的數據庫中提取摘要信息。

2) 各機構通過區塊鏈廣播摘要信息，并保存在區塊鏈中。

3) 當征信機構A想查詢用戶E信息時，先查詢自身所在節點的摘要信息。然后通過區塊鏈進行摘要匹配。匹配到征信機構B、C和其他機構D的摘要信息中包含用戶E。

4) 征信機構A通過區塊鏈向征信機構B、C和其他機構D發送用戶E數據請求信息。

5) 征信機構B、C和其他機構D接收請求用戶E數據的信息。

6) 征信機構B、C和其他機構D通過區塊鏈向監管機構請求授權。

7) 監管機構進行審核，在數據庫中存入請求授權記錄，同時向用戶E請求授權。

8) 用戶E向監管機構發送用戶授權許可。

9) 監管機構向征信機構B、C和其他機構D發送授權信息。

10) 征信機構B、C和其他機構D接收授權信息。

11) 征信機構B、C和其他機構D從數據庫中提取用戶E信息。

12) 征信機構B、C和其他機構D從數據庫中獲取用戶E信息。

13) 征信機構B、C和其他機構D通過區塊鏈向征信機構A發送用戶E數據。

14) 征信機構A接收用戶E數據。

15) 對征信機構B、C和其他機構D發送的數據進行比對，驗證用戶E數據的真實性。

16) 確認無誤后，征信機構A向數據庫中存入用戶E的數據。

17) 征信機構A向征信機構B、C和其他機構D支付費用。

18) 征信機構B、C和其他機構D接收酬金。

圖4 嚴格監管數據交易模式

4.2.2 寬松監管數據交易模式

隨著基于區塊鏈技術的數據交易平臺逐步成熟，可以更換寬松監管數據交易模式。相比嚴格監管數據交易模式，監管機構作為一般的節點，數據交易僅需要經過向監管機構備案。并且，由平臺直接向用戶請求授權，不需要經過監管機構，具體步驟不再贅述。寬松監管數據交易模式如圖5所示。

4.3 征信數據交易平臺技術架構

針對多行業的征信數據交易，可以由監管部門主導建立基于區塊鏈的征信數據交易平臺。在征信數據交易平臺整體架構中，主要由應用層、合約層、共識層、網絡層、數據層這5個層次共同構成。征信數據交易平臺技術架構如圖6所示。

應用層：應用層面向征信數據交易的應用場景，為征信數據供給方、征信數據需求方、監管機構、征信信息主體提供相應的信息流。通過與應用層的交互，征信數據供給方、征信數據需求方可以進行高效的征信數據交易；監管機構可以獲悉平臺中詳細的交易記錄，為平臺良好健康的運行提供保障。征信信息主體可以追溯授權記錄，確保自身信息的安全性。

合約層：合約層主要構成是以智能合約為核心，各類的腳本代碼、算法機制為重要補充。其中，智能合約包括交易合約、監督合約、授權合約、仲裁合約。各類合約可以保證相應的事務，在不受外界因素干擾的情況下高效地執行。

圖5 寬松監管數據交易模式

圖6 征信數據交易平臺技術架構

共識層：在征信數據交易平臺的共識層中封裝了整個系統的共識機制。共識機制保證惡意節點的攻擊或者節點的意外損害不對整體系統造成威脅。在本系統中主要采用拜占庭容錯算法，拜占庭容錯算法優勢有收斂速度快、響應時間快、技術成熟等，較適合征信領域的聯盟鏈[16]。同時，可信任的多行業征信交易聯盟鏈確保了惡意節點不會超過三分之一，進一步維護了系統的安全性。

網絡層：網絡層封裝了征信交易平臺的網絡協議、網絡接入和身份驗證等要素。P2P網絡協議使平臺中各個節點以扁平式拓撲結構互相連通。身份驗證機制確保監管機構可以了解每個節點的身份信息。網絡接入管理機制確保平臺中的各個節點可以穩定地相互連接，并且進行征信數據的交易。

數據層：在征信數據交易平臺中的各個節點都可以根據特定的Merkel樹和Hash算法，將某時間段內產生的交易數據加載至數據區塊中，并且鏈接到前一個區塊。在這個過程中，主要涉及Hash算法、時間戳、鏈式結構、Merkel樹。

5 關鍵技術原理

5.1 數據傳輸加密

在征信數據交易平臺數據傳輸安全方面，采用SM2橢圓曲線公鑰密碼算法。SM2算法用較短的密鑰就能達到RSA2048的安全強度，而且計算速度較快，所以目前應用很普遍。SM2還具有存儲空間占用、帶寬要求低等優勢，適合應用在區塊鏈征信數據交易平臺中[17]。

數據提供方和數據需求方進行交易，數據提供方用數據需求方的公鑰對征信數據進行加密，數據接收方用自身的私鑰對加密的征信數據進行解密，實現數據供給方對征信數據加密部分關鍵步驟如下。

1) 產生隨機數∈[1,?1]。

2) 計算橢圓曲線1=[]=(1,1)，將1的數據類型轉化為比特串。

3) 計算橢圓曲線上的點[]P，若為無窮遠的點，則提示錯誤并退出。

4) 計算橢圓曲線上的點[]P=(2,2)，將2,2的數據類型轉化為比特串。

5) 計算(11,)，若計算后=0，則重新執行。

6) 計算2⊕。

7) 計算3(22)。

8) 最后輸出密文123。

5.2 區塊結構

征信數據交易平臺將已經完成的交易形成交易信息，封裝至帶有時間戳的數據區塊中。區塊主要分為兩部分。第一部分是區塊頭（header），其中包含前一個區塊Hash地址、時間戳（timestamp）、默克爾根（Merkle-root）以及當前的版本號（version）。第二部分區塊體（body），其中包含在區塊生成的階段中經過驗證的征信數據交易記錄和區塊中的交易數量。征信數據的交易記錄是通過默克爾數的數據結構進行存儲的。采用默克爾樹的主要優勢有快速比較大量數據、快速定位被篡改的數據、采用零知識證明驗證。征信數據交易記錄通過默克爾樹的Hash過程產生唯一默克爾根的Hash值存儲至區塊頭中。以Protobuf格式定義的征信數據區塊底層數據結構如下。

Message Block {

uint32 version = 1;

google.protobuf.Timestamp timestamp = 2;

repeated Transaction transactions =3;

bytes previousBlockHash = 4;

}

6 區塊鏈在征信業的應用優勢

根據本文中提出的2種數據交易模式和區塊鏈本身的技術優勢，可以為征信行業帶來以下的優勢。

1) 促進征信數據共享

在基于區塊鏈技術的征信數據交易平臺逐步成熟后，采用寬松監管數據交易模式。可以實現征信數據需求方和供給方的點對點連接，不需要經過中心的第三方機構，簡化了數據交易的流程，提高了征信交易模式的運行效率。并且，區塊鏈系統可以通過智能合約實現平臺的高度自治，提高平臺整體的規范性，進一步提升征信交易模式的運行效率。

同時，平臺中各節點拓寬了獲取數據的渠道。實現多行業共同參與數據交易，使征信數據更加全面，提高對于征信主體信用評估的準確性。這將有助打破我國征信長久以來存在的信息孤島，推動我國征信行業的整體發展。

2) 提升對征信業監管質量

本文根據征信數據交易平臺的成熟度，分別為監管機構制定了2種監管方式，可以滿足監管機構對平臺中各個節點交易記錄的存檔需求。另一方面，基于拜占庭容錯（PBFT）共識算法的數據交易平臺會真實完整地記錄各節點全部交易過程，并且含有完整的時間戳。征信數據平臺的各類信息是高度透明的，這為監管機構管理整個平臺交易記錄提供了“第二道保險”。

通過以上2方面監管的方式，監管機構可以實時地對平臺中的交易進行審查、跟蹤，可以保證平臺正常的運營。同時，根據交易記錄可以為征信相關的政策制定提供依據。

3) 確保信息主體隱私權

相比傳統的征信體系，基于區塊鏈技術的征信數據交易平臺可以從底層技術架構保證信息主體的隱私權。涉及信息主體的交易必須經過其授權后才可以進行，保證信息主體的隱私權。并且，區塊鏈中僅保存信息主體的摘要，既可以滿足其他征信機構查詢也能夠保護其他信息不被泄露。

在數據交易的過程中，除了數據供給方和數據接收方以外，整個交易信息進行加密存儲，平臺中其他機構均不會獲得交易的數據。這種交易數據的可追溯性，明確了交易數據的所屬權。可以增強個人和機構的信息保護意識，有利于我國征信體系的進一步完善。

4) 有效提升征信數據維度

由于基于區塊鏈技術的征信數據交易平臺可以消除數據需求方和供給方對于數據所有權、數據安全性等多方面的顧慮。這將很大程度上促進由多個行業以及征信機構等在平臺中的交易，使數據需求方可以更加快捷高效地獲取多維度的征信數據，并且有助于對企業或者個人做出更為精確的信用評級，使社會資源更加合理地進行配置。

7 結束語

本文首先介紹了我國傳統征信行業的體系結構，并詳細分析了傳統征信行業的體系結構需要解決的問題。其次，根據傳統征信行業體系結構的問題，從注重監管的角度出發，提出基于區塊鏈技術的征信體系結構，并基于此提出2種數據共享交易的模式和征信數據交易平臺的架構。最后，總結區塊鏈技術在征信行業中的應用主要優勢。但是，由于區塊鏈技術研究和基礎理論尚未完全成熟，在各領域的應用還在逐步探究。本文希望能為區塊鏈技術在征信行業應用提供一種思路，為將來的研究提供參考和借鑒。

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Design and application of blockchain pattern for credit information industry

GUO Shuohang, SONG Ziqi

School of Information, Central University of Finance and Economics, Beijing,102206, China

Based on the current status of Chinese credit information system, expounding the problems arising from the traditional credit information system structure, a credit system structure based on blockchain technology and two data transaction pattern and the technical framework of the credit data trading platform was proposed, It has the characteristics of decentralization, safe and credible, collective maintenance, and untampering. And the process of data transaction were expounded. To explore the advantage of application of blockchain in the credit and information industry: promote credit data sharing, improve the quality of supervision of the credit and information industry, ensure the privacy of the information subject, effectively improve the dimension of credit information.

blockchain technology, credit information industry, data trading pattern, credit information system structure

TP319

A

10.11959/j.issn.2096-109x.2018029

2018-01-16；

2018-03-21

宋子琦，772858926@qq.com

郭樹行（1978-），男，河北滄州人，中央財經大學副教授，主要研究方向為信息服務與網絡科學、企業架構與IT規劃設計、IT項目管理。

宋子琦（1995-），男，北京人，中央財經大學碩士生，主要研究方向為區塊鏈技術、信息服務與網絡科學。