區塊鏈對財政信息化的促進研究

施 麟，陳 杰，陳長軍

（1.東南大學，江蘇南京 210096；2.江蘇省財政廳財政信息管理中心，江蘇南京 210024）

0 引言

2019年10月24日，中共中央政治局專門針對一項新的技術進行了集體學習，習近平總書記更是在會上指出要把它作為核心技術自主創新的重要突破口，明確主攻方向，加大投入力度，著力攻克一批關鍵核心技術，加快推動技術和產業創新發展。究竟是什么神秘技術能讓高層領導如此重視？它就是最近火熱的“區塊鏈”。

學界普遍認為區塊鏈技術第一次提出是學者中本聰（Satoshi Nakamoto）在2008年發表的學術論文《比特幣：一種點對點電子現金系統》。一般認為區塊鏈是由眾多平等的分布式節點共同構成的去中心化的可信分布式存儲系統［1］。美國學者梅蘭妮·斯萬［2］將區塊鏈的發展分為3個階段：區塊鏈1.0是技術起源，主要是非對稱算法、P2P在數字貨幣方面的應用；區塊鏈2.0是在分布式賬本、鏈式數據方面的拓展；區塊鏈3.0是在智能合約、SVM、貨幣經濟和市場的應用。

我國的區塊鏈技術是在2016年左右才開始逐漸發展起來的。2016年12月，區塊鏈技術被納入《“十三五”國家信息化規劃》，標志著區塊鏈進入我國戰略性前沿技術的范圍；2017年4月騰訊發布《騰訊區塊鏈方案白皮書》，同年11月完成了區塊鏈生態平臺的搭建。國內另一家互聯網巨頭百度公司，在其網絡百科全書平臺“百度百科”中，開始運用區塊鏈技術來記錄平臺中詞條信息的更改記錄，以增加該平臺在線服務的透明度和可追溯性。2018年3月，工信部發布《2018年信息化和軟件服務業標準化工作要點》，提出推動組建全國信息化和工業化融合管理標準化技術委員會、全國區塊鏈和分布式記賬技術標準化委員會。2018年8月10日，全國首張區塊鏈電子發票在深圳國貿旋轉餐廳開出。2018年8月17日，京東集團與中國太平洋保險集團聯合宣布全國首個利用區塊鏈技術實現增值稅專用發票電子化項目正式上線運行。

1 區塊鏈理論和應用價值

從本質上來看，區塊鏈是一種建立在點對點（Peer-to-Peer，P2P）網絡上的去中心化分布式計算架構，內含的事務記錄、賬戶細節、協議狀態、智能合約等數據以鏈式區塊的形式存儲，通過共識機制更新，形成一條蘊含時間次序的鏈，從而保證數據的完整性、不可篡改性、時序性和編程性。

區塊鏈的核心技術是共識算法、Merkle存儲結構、零知識證明（Zero Knowledge Proof）。因為P2P網絡節點的分散平等，所以需要協商一個共識算法，通過POW（Proof of Work）、POS（Proof of Stake）協調全網中所有節點數據的一致性［3］，從而保證整個鏈式的穩定和效率，區塊鏈主體數據結構如表1所示。Merkle存儲結構是讓每一條存儲數據都會計算出一個根哈希值存入區塊頭，從而保證任何一個達成共識后的數據不可篡改刪除（見圖1）。

同時對已經發現的可疑數據遍歷樹形圖迅速定位，保證數據溯源安全可信。在零知識證明中，區塊鏈賬戶可以在不讀取對方實際身份信息的情況下，通過密碼學的原理對交易方的身份進行驗證，而不是基于第三方機構的擔保。

區塊鏈技術的創新打破了時間與地域的限制，按照時間順序將數據進行區塊的組合，通過密碼學原理將數據的分布形式、計算范式進行固定，形成可信賴的分布式賬本，具有連接社會經濟、提升資產管理效率、優化社會結構等眾多應用價值。第一，區塊鏈技術可以提供新的價值網絡。整個鏈式系統參與節點都具有同步的信息存儲，可以消除先入或者信息優勢的壟斷者，企業可以自由地共享產品、服務，普通的消費者也可以共享自己富余的資源。第二，區塊鏈技術憑借其不可篡改的特性可以提升社會經濟管理效率。企業之間的交易過程所產生的所有數據都將被實時記錄，并通過特有的加密方式進行傳輸存儲，即使其中某些服務器受到攻擊，也無法篡改交易記錄，形成的智能合約可有效避免因信用問題引發的糾紛。第三，區塊鏈技術的去信任化與開放性特征可以實現社會去中心化自治，即在一個流通標準體系下，社會參與體具有相同的權利與義務。例如區塊鏈技術能夠打破會計監督工作的壁壘，將社會大部分企業、會計相關從業人員甚至普通老百姓拉入審計工作中，提高社會對會計監督工作的認可與合理性。第四，區塊鏈特有的編程性可以極大地提高金融交易的資產利用率，使得事務可以做到部分自動化響應，由于不需要交易中介和清算中心，可以大幅度減少交易過程中的復雜人工，降低結算成本。

表1 區塊鏈主體數據結構

圖1 Merkle數據結構

2 財政信息化發展難題

財政是政府為了滿足公共需要、防止市場失效而參與國民收入分配的活動，以達到優化資源配置、公平分配及穩定和發展經濟的目標。近年來，財政信息化工作發展迅速，信息系統快速發展較好地規范了財政業務管理，增加了決策透明度，提高了工作效率，有力地支撐了多項財政改革。但相比全面建立現代財政制度的實際需求，財政信息化仍然存在一些問題，主要體現為以下幾個方面。

2.1 基礎數據缺失與數據碎片化并存

數據源是財政的技術基石，而政府信息平臺分散化，未實現財政部平臺、各地方政府平臺、各地公共資源交易平臺、各專業網站平臺的信息共享。同時政務信息系統數量繁多，大量相似功能、同質化的信息系統建設使得用戶需要切換多個系統完成業務處理，一方面消耗了大量財力，另一方面行業基礎數據又嚴重缺失，體驗和效率不高。

2.2 一體化標準不健全與系統孤島并存

當前政府財政信息數據利用之所以不夠完善，核心原因在于無法形成一個權威中心，各級政府、企業、第三方機構都有意愿自己跑馬圈地，互聯互通不足。同時一體化標準不健全，缺乏統一的業務行為規范和數據交換標準，各地財政要素代碼不盡相同，導致搜集到的數據無法直接使用，需要進一步加工或者翻譯，致使原始數據缺乏準確性。一些市縣尚未建成財政核心業務信息系統，已建成的信息系統也不能滿足財政專項資金可追溯的要求，使得上下級財政間信息割裂，統計決策困難，系統間共享度偏低，數據流不能隨著業務流實時傳遞，形成了大量的“系統孤島”。

2.3 信息失真與信息安全事件高發并存

財政業務大數據共享機制與傳播機制不明確，數據在多次傳播過程中缺乏校驗機制，容易導致最終數據失真［4］；財政橫向關聯的某些具有數據優勢的企業因利益問題也不愿意公開發布，只能通過技術清洗和脫敏有限制地采用。同時，海量數據的集中也意味著大量政經利益的匯集，總有一些人想方設法試圖謀取不當得利。目前針對財政數據的勒索攻擊和數據泄露日趨嚴重，全球政府金融數據安全事件呈高發態勢，數據平臺的復雜邏輯TAP、多維采集和應用API都會成為黑客攻擊的突破口［5］。以Hadoop為例，雖然存在一些開源的數據審計與認證模塊，但都是基于平臺簡單的ACL，在數據南北向流轉、出入口防護、多租戶隔離等方面有明顯不足，對數據整體框架結構安全的防護欠缺考慮。

3 區塊鏈技術重塑財政信息化

區塊鏈技術的成熟和廣泛運用，必將給財政工作帶來更多、更深刻的變革。如何率先面對新技術可能帶來的影響和挑戰，更好地發揮財政在現代化國家治理中的基礎性和重要支柱性作用，已經成為當前財政信息化建設需要探究的問題。

3.1 重塑財政信息化頂層設計

區塊鏈技術革命性地改變了以往只遵從CAP（Consistency Availability Partition tolerance）分布式系統的運行模式［6］，包括一系列政府財政資金之間的收、支、更、退、免等業務的大部分交易數據可以在基于聯盟信任鏈式域中體現。因此，財政信息化頂層設計需要確立“政府財政+區塊鏈”的戰略地位，對于區塊鏈技術在高效低能、安全性、去中心化三者之間進行取舍，鏈式增加項目庫和基礎信息平臺的透明性，對每一筆財政業務交易按照可信流程進行審查，在財政數據應用互通上突破孤島，通過統一規范準則，對沉淀在財政數據倉庫中的寶貴財富進行交叉授權利用，根據多種HT函數擬合分析量化預測對未來影響財政的因素，形成財政信息化建設的全新技術路徑。

3.2 重塑財政業務數據追溯能力

在某種程度上，區塊鏈改變了財政原始數據數字化記錄的方式，并將原本的財政業務系統變成一種鏈式結構，實現了財務數據的分布管理和監控。區塊鏈的數據記錄是通過多方數據哈希同步的形式，留下不可篡改且發生時間明確的載體信息，區塊的追加以時間為主線，以鏈表結構順序記載了特定對象的歷史和走向，其全過程驗證與采集財政業務數據，能夠直接從呈現試圖一直追蹤到原始會計憑證，針對賬戶地址的交易行為提出可疑交易資金流模型，對匹配模型的強關系實體賬戶地址進行針對性歸并，一方面起到了對資金流明晰整合的作用，另一方面從歸并結果中確定控制賬戶地址的實體身份和其他存在嫌疑的賬戶IP［7］。同時，為連續監測創造了條件，系統中凡變動必向全網廣播，這一“牽一發而動全身”的信息處理機制，可遏制信息的異常篡改，財政內部審查人員能輕松基于此記錄分析來龍去脈，作穿透式監管。

3.3 重塑財政信息業務可信平臺

區塊鏈技術構建了一套完整的協議機制，每個節點均可以維護一個完整的業務資金交易數據副本，并不需要第三方權威機構進行可信度背書［8］。區塊鏈可以幫助建立一個牢靠、透明的財政收支、清算等新業態的可信業務平臺，相關政府部門可以通過智能合約授權，輔以本身的密碼學和共識算法的優勢，對訪問方、訪問路徑與數據進行限制。其次，數據安全是財政信息化的基礎，由于采取聯盟鏈或私有鏈的構架，可以建立嚴格的準入限制規則，確?？尚艠I務平臺的各參與方具有一定風險抵御能力。再者，區塊鏈追求的是有條件的透明化和經過合理授權設計的共享形態，只有借助PKI（公私鑰橢圓算法體系）的有效分配和精準管控，才能實現各類財政信息的披露與精準投放，一方面使業務需求者消除了信息不對等，另一方面與未來區塊鏈業態對應的立法和執法結合也降低了信息安全風險，為數據工程利用提供了可能。

3.4 重塑財政信息化資源配置與運維模式

采用區塊鏈技術框架可以徹底改變集中化運算、存儲帶來的核心節點的高消耗和縱向擴展的限制，不需要在數據中心部署大批量的高性能服務器，可單獨選擇下線故障節點進行維護，待修復并完成數據同步后，再平滑投入生產環境，以保證整個系統7×24小時不間斷工作，可以大幅度節省中心機房的建設規模，以及高并發系統的開發和后期接入維護成本，減少系統中心化帶來的風險集中化［9］。其次，結合物網聯動與大數據技術，將多種設備嵌入RFID放入區塊鏈系統，降低信息需求和運維之間的時間延遲與信息差，讓人與資源少跑冤枉路，讓數據多跑路，轉而由信息系統輔助決策，自動化為運維環境分配資源，讓寶貴的人工和資源雙向匹配［10］，從而改變運維模式優化資源配置。

3.5 重塑財政信息化生態效益

由于區塊鏈的智能合約技術，降低了搜索與反復驗證的成本，同時管理及支付成本也隨之下降。例如區塊鏈電子票據實現了開票、收票、報銷全流程線上管理，只需用手機即可開票，無須專用設備；同時流程壓縮，鏈上儲存可以在查驗環節一鍵勾選批量驗真、驗重功能，無須手工輸入。區塊鏈的每一個區塊都等于一個作業中心，在創建的過程中會產生一定的交易記錄并對其進行有效的動態化反映［11］。區塊在轉移的時候，對記錄在作業活動中的各項數據進行一定量化的語義轉錄，會使得財政的分析變得更為準確，從而有利于提高政府決策的總體效益。同時，政府財政關聯的各行業，可以通過預先編輯好的智能合約部署到區塊鏈上，在保證通信協議一致的情況下，不同節點可基于不同開發者、系統構架、編程語言來處理，使財政的每一筆交易按照既定的邏輯規則自動執行，以便更有效地降低自身成本，提高效益充分融入財政信息化生態圈，實現高效的數據交互和系統運行。

4 結語

區塊鏈作為一種信任機制、共識協作和價值交付的平臺，已逐漸演化為解決價值傳遞的一種底層基礎協議，區塊鏈作為下一代全球信用認證和價值互聯網的基礎協議之一，越來越受到各方的重視。可以預見，區塊鏈技術以其特有的去中心化、智能合約、防篡改可追溯等特點，在未來會極大地推動政府財政信息化建設，引領從基于“互聯網+”的財政交易成本和效率時代往基于“區塊鏈+”的財政行業生態應用、DAPP的激勵機制時代轉變［12］。同時，我們也應看到區塊鏈技術仍然面臨一些威脅和挑戰，如：可拓展性的限制、隱私保護限制、鏈上缺乏治理和標準的威脅等。因此在后續研究中，應結合TPM（可信計算）、規避算法、財政政策定位、救濟機制等，更為審慎地看待區塊鏈技術對政府財政可能帶來的應用價值，為提升政府財政管理水平提供更為安全、可靠的解決方案。