基于聯盟鏈的鐵塔電費結算管理系統

居彬 趙靜杰 吳洲洋 李敏 潘鉞

（1.江蘇電信軟件研究院 江蘇省南京市 210000 2.江蘇電信財務共享服務中心 江蘇省南京市 210000）

1 引言

傳統的鐵塔電費結算方案一般先由電力公司對電費進行托收，鐵塔公司賬戶墊付，由鐵塔公司分別向各運營商提供涉及的電費數據。各運營商根據推送的電表信息、用電數據以及不同分攤比例，計算分攤金額進行線下人工對賬，確認無誤后付款。最后，鐵塔公司收回墊付電費并核銷匯總，完成一輪周期的回款。傳統方案面臨的問題主要有：

（1）業財分離，缺乏有效管理；

（2）結算頻次參差不齊，收、支確認時間長，造成回款周期長；

（3）信息共享率低，各方維護的數據不一致；

（4）存在信任問題，數據的準確性無法確定；

（5）關聯往來核對困難，全流程缺乏閉環管理，審計風險大。

日益擴大的電表規模，以及電費結算過程中的復雜性，無疑大大增加了電費結算的管理難度[1]。

針對以上問題，本文提出并實現了一種基于聯盟鏈的鐵塔電費結算管理系統。通過構建鐵塔公司和運營商間的電費結算聯盟鏈，將鐵塔和電表基本信息、用電原始信息、用電分攤比例和電費繳納流水等數據通過智能合約上鏈，并在鏈上計算各方的分攤金額。各運營商和鐵塔公司共同管理、維護區塊數據，且每方都擁有完整的賬本副本，實現數據和結算流程的透明。電費結算周期更靈活，發起方和付款方進行投票確認后，即可進入到結算環節。而當結算存在異議時，查詢各自賬本進行歷史流程溯源，驗證對比，達到有據可依、有據可查。由此實現結算過程中數據的多方閉環管理，防篡改、可溯源，提升了結算的開放性、透明度和效率[2]。

2 基于聯盟鏈的結算系統

2.1 系統總體架構

IaaS 層提供區塊鏈網絡和業務系統運行所需的云資源，通過Docker 容器化技術提供微服務。

區塊鏈模塊提供底層區塊鏈服務，包括分布式賬本、共識排序、智能合約、點對點通信和背書策略。

（1）組織、節點管理：負責添加組織、添加節點、節點加入移出。

（2）成員管理：成員身份注冊和身份認證。

（3）通道管理：主要功能包括通道創建、加入通道、通道信息查看和網絡加入。

（4）智能合約管理：智能合約開發、部署及升級。

根據1997年《刑法》第416條第2款的規定，阻礙解救被拐賣、綁架婦女兒童罪在客觀方面表現為:負有解救職責的國家機關工作人員利用職務阻礙解救被拐賣、綁架的婦女、兒童。在司法實踐中，就本罪客觀方面的認定而言，應當注意把握以下兩個方面的問題:

（5）鏈上數據管理：數據上鏈、數據查詢、索引刪除和歷史流程溯源等。

業務系統模塊功能：

（1）系統管理：組織內部的用戶、角色及權限管理。

（2）基礎信息管理：負責站址、電表、固定比例和分攤比例等基礎信息維護。

（3）投票確認：數據上鏈時需發起投票并由參與方確認，以滿足背書策略。

（4）異常告警：配置預警模版，比較歷史用電和各個電表的結算均值，進行異常告警。

前臺展示功能分為管理界面和區塊鏈瀏覽器，管理界面為用戶操作窗口，區塊鏈瀏覽器提供區塊鏈網絡的可視化界面，展示區塊高度、交易數量和交易頻次等信息。

2.2 鏈上鏈下聯動處理模式

采用鏈上鏈下聯動模式進行數據交互，減少上鏈的開銷，如圖2 所示。將電表、電費和結算等需要供多方查詢、修改（以追加的形式）、共享的數據上鏈，這些數據貫穿了結算流程的起始、過程與結尾，需要對真實性進行背書，其他數據鏈下存儲。將電費的分攤金額進行鏈上計算，而數據異常分析等復雜業務邏輯放在鏈下處理，精簡合約代碼和計算量，聚焦關鍵驗證邏輯。對于發票流水等文件存儲，直接將文件上鏈意義不大。將具體文件存儲在文件服務器，計算文件的數字指紋，結合文件的URI 地址、持有人及簽名信息一起上鏈。驗證文件的真實性時，攜帶身份信息訪問URI 地址，下載文件后重新計算數字指紋，對比驗證即可[3]。

3 實驗與測試

3.1 環境配置

4 臺Linux 虛擬機，每臺配置為操作系統為CentOS 7、CPU 16核、內存32GB、數據盤500GB、帶寬100Mbps。區塊鏈引擎采用Hyperledger Fabric[4]，提供底層區塊鏈服務。采用Docker 容器化方式部署，復用虛擬機資源。其中排序節點3 個，鐵塔節點2 個，電信節點2 個，CA 中心2 個，系統前后臺服務各1 個。性能測試工具采用Jmeter。

3.2 數據上鏈速度測試

Fabric 上鏈測試的數據類型、共識算法、出塊時間、出塊交易數、背書策略、采用的狀態數據庫和通信加密方式，分別設置為Key/Value 形式、Etcd-raft、2 秒、10 個、電信和鐵塔節點同時背書、CouchDB 和單向通信加密。

分別用樣本數量10、25、50、75、100 對數據上鏈進行多次多并發測試，TPS 依次為65.6±2.9、111.2±3.5、137.5±4.1、145.3±5.2和144.9±6.3。由實驗數據得知，系統在50 并發量時上鏈性能已接近飽和。并發量小于50 時，TPS 隨著并發量提高。并發量大于50 時，如圖3 為并發量100 時的走勢圖，TPS 基本維持在140 水平。

3.3 鏈上查詢速度測試

測試查詢速度設置與上鏈相同，分別用樣本數量10、25、50、75、100 對數據上鏈進行多次多并發測試，TPS 依次為488.6±2.1、528.2±3.0、538.3±3.4、545.3±4.2 和544.9±4.6。分析數據可知，系統在25 并發量時，查詢性能已接近峰值。查詢操作占用的開銷小，速度快。如圖4 所示，鏈上查詢TPS 的波動比數據上鏈TPS 的波動小，更穩定。

3.4 鏈改前后周期估算

對鏈改前后的結算周期進行估算：改進前，線下對賬5～7 天、報賬受結算周期影響7～15 天、數據缺乏閉環管理審批核銷3～5 天，總回款時間約為15～27 天。改進后，線上對賬2～3 天、報賬周期分批靈活5～7 天，賬本數據共享一致審批核銷2～3 天，總回款時間約9～13 天。鏈改后方案縮短結算周期近1 倍，降低人工成本的同時，使整個結算流程閉環可控，加快回款。

圖1：系統總體架構圖

圖2：鏈上鏈下數據交互圖

圖3：并發量為100 時數據上鏈性能

圖4：并發量為100 時鏈上數據查詢性能

4 結束語

本文提出并實現的基于聯盟鏈的鐵塔電費結算管理系統具有較好的數據上鏈和查詢性能，對原有結算體系進行了聯盟鏈模式的流程改造，在降低審計監管風險的同時，縮短資金周轉周期，給企業帶來更多效益。