基于區塊鏈的大數據交易模式研究與探索

李源，高寧，孫晶,2，趙會群

1. 北方工業大學信息學院，北京 100144；2. 北方工業大學大規模流數據集成與分析技術北京市重點實驗室，北京 100144

1 引言

2020年政府工作報告中首次寫入了“新型基礎設施建設”（以下簡稱新基建）的概念。同年，國家發展和改革委員會明確了新基建的范圍。新基建是我國發展的戰略性布局。短期來看，新基建具有穩定增長、調整產業結構等作用；長期來看，新基建是夯實基礎、推進高質量發展的戰略性、先導性、全局性工程。

大數據是數字經濟發展的關鍵一環。隨著大數據的蓬勃發展，數據成為國家和企業非常重要的戰略性資產。數據資產[1]作為一種新型的資產在法律上還沒有明確的歸類，數據確權[2]存在爭議。數據不同于其他商品，其價值不會因使用而降低，反而可能因為持續的挖掘展現出越來越高的價值，且同一份數據對于不同的使用者會展現出不同的價值，因此數據的價值難以估量[3]。目前數據定價[3-4]仍沒有公認的規范。當前的交易數據主要由一些數據交易企業或機構提供，其專精于各自領域的數據收集和分析處理，數據不經過多維度的挖掘就不能發揮其全部的價值，且相關數據逐漸向企業聚集可能產生“數據孤島”現象[5]。國內外現有的數據交易[6]平臺仍處于發展階段，雖有一定進展，但仍不滿足數據交易的要求。

當前針對數據確權、數據定價和數據交易的研究都是孤立的研究[2-4,6]。本文將三者有機結合起來進行分析，提出了新型大數據交易模式，即數據確權、數據定價和數據交易間存在迭代關系。可以看出，數據確權和數據定價是數據交易的基礎，數據交易是目的，但數據交易反過來又能促進數據確權和數據定價的發展。針對數據確權和數據定價的研究已有進展，而相關工作需要有足夠的經驗支持才能完善。數據確權、數據定價和數據交易間存在的問題限制了三者的發展，打破僵局的最好辦法是創新數據交易模式，以提高數據交易量，根據大量的交易樣本積累經驗對數據確權、數據定價和數據交易進行探索。

將區塊鏈技術應用到大數據交易中是一種可行的問題解決方案[7]，該方案可以充分發揮區塊鏈技術的優勢，從模式上改變數據交易現狀。區塊鏈以去中心化的存儲方式構建了一種新型信任機制，用戶可以不依賴于第三方進行安全的交易。這種去中心化的交易模式對于數據交易有促進作用，一方面交易的安全得到了保證，可以提高大數據交易量；另一方面這種去中心化的交易也使得交易價格透明，可以更好地維護數據交易秩序。同時交易數據量的增多能促進市場在交易中探索到合適的定價規范，從而幫助解決數據定價的難題。此外，參照在專利等方面的應用，區塊鏈技術在數據的確權上也有良好的適用性，數據資產登記在區塊鏈賬本上的記錄難以篡改。通過對新型大數據交易模式和區塊鏈技術在數據交易中的應用進行分析，本文提出了一個基于聯盟鏈的新型大數據交易模式平臺的方案，從個人和數據交易雙方的角度，對平臺的權益保護、定價機制和交易模式進行了探索性設計。

2 新型大數據交易模式

朱揚勇等人[8]對信息資產、數字資產、數據資產3個相關概念的起源和問題進行了分析和探討，并給出了數據資產的定義：擁有數據權屬（勘探權、使用權、所有權）、有價值、可計量、可讀取的網絡空間中的數據集。數據資產的確權和定價是數據資產交易的基礎。本節討論了數據資產確權、數據定價和數據交易的現狀及主要存在的問題，并深入分析了三者內在的迭代交互關系，即新型大數據交易模式。

2.1 研究現狀及存在的主要問題

2.1.1 數據資產確權

數據資產確權是研究數據資產定價首先要解決的問題，這也困擾著國內外學者，因為不論數據是屬于產生數據的個人，還是屬于收集、使用數據產生經濟作用的企業，兩者都有合理的解釋。從個體的角度出發，數據由個體產生，理應歸個體所有。我國《民法典》中規定，物權是指權利人依法對特定的物享有直接支配和排他的權利，包括所有權、用益物權和擔保物權。物權涉及有形資產和無形資產。但是法律并未規定數據屬于何種資產。企業收集和使用個體的信息也并未與其發生利益交換，且企業在收集和處理個體產生的數據、制作數據集時投入了大量的成本，此時數據表現出的價值已經獨立于個體的信息，因此企業應當對其制作的數據集享有使用權和排他權。大數據的價值源于其海量的數據，而個體的信息在大數據中的占比微不足道，且個體也在大數據的發展中獲得了方便，這導致個體想要維護自身權利需要付出的成本與收益差距過大，于是個體往往主動放棄了這一權利。

除了資產確權問題，個人隱私問題也是數字經濟時代出現的難題。隨著智能手機的普及，越來越多的企業取消了其產品在網頁端的支持。究其原因，個人用戶的數據往往與其手機號碼綁定，通過網頁收集的數據與獲取用戶手機號后收集的數據價值相差極大，企業將收集的信息進行售賣或通過分析以提高自身業務能力無疑都會使企業產生巨大收益。在這種情況下，個人很難知道自身被收集的數據被何人作何用途，個人隱私有泄露的風險。

2.1.2 數據資產定價

數據資產定價是數據交易平臺的核心組成部分之一。董祥千等人[9]討論了數據資產交易的市場模型，并提出了一種基于利潤最大化的數據資產價值評估模型。數據的采集、加工處理、交易產生的稅收和交易費等構成了企業制作數據集的成本，將該成本與企業的預期收益結合，就構成了數據提供者預期的基本價格。將基本價格與市場的供需關系結合，即可得出數據交易的最終價格。最終價格是多方共贏的結果。

數據的價格受到質量的影響，而數據的質量參差不齊，對數據進行定價不能忽略其本身的質量。趙會群等人[10]根據大數據的4V特征，設定了大數據可用性評價模型，分別是數據體積、數據多樣性、數據緊迫性和數據差異性，再對其特性進行調整，分別乘以和為1的價值加權系數后，將通過求和運算得到的結果作為這個數據集的可用性評價分數，在此基礎上設計了一種大數據估值算法。國內外還有很多從大數據維度對數據進行分析、定價的研究。這些方法可以客觀地對數據進行定價，但是不同類型的數據價值體現不同，仍需探索不同的數據定價規范。

2.1.3 數據資產的交易

戴炳榮等人[11]從數據資產化、數據資產管理和數據資產運營3個階段提出了12個數據資產標準化的建議，數據資產的標準化是大數據應用和發展的基礎。一個典型的數據交易系統包含數據提供者、數據交易平臺和數據購買者。數據提供者提供原始數據或處理后的數據，根據成本定價銷售；數據交易平臺根據定價模型或平臺的定價策略對數據進行定價；數據購買者根據自身情況購買數據。

基于數據的資產化和數據對企業發展的重要性，國內外涌現出很多涉及數據交易的企業和機構。NTT Data是日本的信息系統集成商，其開展了轉售來自Twitter等社交平臺的數據的業務；Factual是一家位置數據公司，其出售地理位置數據，并提供相關的技術服務；Xignite主要面向金融行業，提供基于云的金融市場數據管理方案，可以使用戶的內部系統與數據源脫鉤，將用戶從昂貴的傳統基礎設施中解放出來。我國也有很多大數據平臺。貴陽大數據交易所采用協議定價、拍賣定價和集合定價并存的方式，現交易額已突破一億元，但是貴陽大數據交易所不支持個人購買數據；上海數據交易中心使用聯盟鏈技術，以發展聯盟等形式，構建了我國第一個去中心化在線數據流通平臺。

現有涉及數據交易的企業和機構包含了多個領域數據的交易，但由于企業自身業務的側重點不同，其或側重于某一領域數據的出售，或側重于對某一領域數據的處理和分析。單純由企業提供數據的交易模式可能導致一家企業獨大，逐漸壟斷某一領域的數據，進而產生“數據孤島”和數據定價不合理的現象。另外，現有的數據交易平臺仍處于發展階段，平臺中可用于交易的數據不夠豐富，部分平臺對數據個人購買者仍有限制。對于部分數據購買者而言，他們首先需要向某一企業或機構購買數據，然后再由其他企業或機構對購買的數據進行處理和分析，這個過程非常煩瑣、周期較長，且數據的安全需要得到有效保護。種種問題限制了數據交易量的增長。

2.2 三者迭代交互關系分析

個體信息是構成大數據不可或缺的部分，卻不是大數據的最終成品，而企業在收集和使用個體信息并投入成本制作大數據集的過程中未與個體進行利益交換，因此企業對其開發的數據集的所有權是不完整的。這導致了數據確權和收益分配的爭議。在現有的數據交易模式中，企業并未向其收集數據的個體支付報酬，如果法律明確規定了個人對數據的所有權，那么企業就必須向其收集數據的個體支付報酬，這增加了企業制作數據集的成本。收益分配直接影響數據的定價。

盡管有很多研究針對數據定價模式進行了探索，且其中不乏有效的定價模式，但數據資產不同于其他有形資產，不符合邊際效用遞減、價格彈性和非排他私有資產特性，數據資產的定價仍然沒有公認的標準。數據資產定價應當根據不同的數據類型采取不同的定價策略，這有待于在一個良好的市場環境下逐步探索。數據定價是數據交易的重要組成部分，數據定價不合理會導致數據購買者放棄購買數據或對數據價格保持觀望，從而降低數據成交量。數據的交易受到供需關系調節，在交易市場中數據的價格會隨著交易量的變化而改變，這也展示出了除了從數據本身的價值來研究數據定價算法，從交易模式入手、通過交易樣本分析也是研究數據定價的關鍵。

數據作為一種商品，數據確權和數據定價是其可以用于交易的必要資產化步驟，直接影響著數據交易。數據交易的成功案例對于數據確權和數據定價研究有重要的參考意義，三者內在的迭代交互關系如圖1所示。市場調節會遵循價值規律的要求適應供需關系的變化，通過競爭給企業提供壓力和動力，實現優勝劣汰，并協調生產與需求的關系。數據確權、數據定價和數據交易各自存在的問題形成了彼此制約的閉環，除了相關理論的研究，在健康的市場中探索各自問題的解決方案也是解決問題的關鍵，這也是新型大數據交易模式的理念。不同于傳統數據交易模式，新型大數據交易模式中不僅包含數據提供者、數據購買者和數據交易平臺，還可通過數據交易平臺，將數據分析者融入交易模式，為數據交易雙方提供全面的數據交易環境。在良好的交易環境中發揮數據確權、數據定價和數據交易間的迭代作用，可促進三者彼此研究的正向發展。

圖1 數據確權、數據定價和數據交易間的迭代交互關系

3 區塊鏈技術在新型大數據交易模式中的應用

將區塊鏈技術應用到大數據交易中，可以充分發揮區塊鏈技術的優勢，從模式上改變數據交易現狀。本節主要討論區塊鏈在數據交易中的應用，并設計了一個基于聯盟鏈的新型大數據交易模式平臺，從平臺的權益保護、數據定價和數據交易3個方面進行了探索性設計。

3.1 基于區塊鏈的數據交易

3.1.1 相關研究工作

目前研究界有許多關于區塊鏈在數據交易上應用的研究。Banerjee P等人[7]討論了當今數據市場安全性的不足，并引入了區塊鏈作為解決方案；Nasonov D等人[12]從企業數據交易的角度考慮，構建了一個基于區塊鏈的數據市場用于驗證數據交易的完整性；?zyilmaz K R等人[13]基于以太坊區塊鏈實現了物聯網設備交易的數據市場；López D等人[14]設計了基于智能移動數據市場的多層區塊鏈框架，以解決相關的隱私、安全性和可擴展性挑戰；Sahoo S等人[15]基于以太坊區塊鏈研究了大數據交易背景下的水印問題；汪靖偉等人[16]將區塊鏈技術引入數據市場，提高了數據交易的透明性和安全性；Swan M[17]對區塊鏈技術進行了分析，認為其可以成為一種保護個人隱私的新機制；此后章寧等人[18]就這個問題進行了詳細闡述。

3.1.2 區塊鏈技術在數據交易中的應用

區塊鏈技術的去中心化特性使得其被應用于數據交易市場時可以有效地減少中間機構對交易雙方的影響。區塊鏈的透明性和安全性可以保證交易環境的透明公正，礦工節點在認證時會拒絕無效交易。而且區塊鏈塊鏈式的數據結構[19]使得所有上鏈的交易具有可追溯性，上鏈的交易很難被刪除，默克爾哈希樹[20]使得上鏈的數據可以被驗證，以保證上鏈的數據難以被篡改。區塊鏈的匿名性可以保證對于一項公開的交易，無法追溯到交易的雙方，這保證了交易雙方的安全。區塊鏈技術在大數據交易上有廣大的應用前景。

在數據管理方面。李雨霏等人[21]將數據標準管理、元數據管理、數據質量管理、主數據管理、數據模型管理、數據共享管理、數據安全管理和數據價值管理納入數據管理職能。區塊鏈技術在數據共享管理和數據安全管理方面有良好的適用性。數據共享管理是指企業開展數據共享和交換，從而實現數據內外部價值的一系列活動。數據安全管理的目的是保障數據的使用安全和共享安全，確保企業的數據不會被泄露。區塊鏈技術為企業間和企業內部數據的共享提供了便捷且安全的方案，企業可以構建聯盟鏈，通過智能合約，在與特定企業進行數據共享時，聯盟鏈中的其他企業不能獲取共享的數據。同時，區塊鏈透明的記賬和難以篡改的特性保證了數據的安全。

在數據運營方面，數據運營主要包括數據的確權、估值、流通和數據服務。目前存在大量濫用數據使用權的問題，將數據存儲在區塊鏈上可以保證數據的使用記錄透明、難以篡改、可追溯，以杜絕數據的濫用，保證數據所有者的權益。在數據估值、流通和數據服務方面，可以通過構建基于區塊鏈的數據市場，將多個具有不同功能的企業聯合起來，數據的流通通過區塊鏈平臺，數據的定價和交易需要區塊鏈節點達成共識，多方監督下保證數據的定價合理、交易規范，并由此促進數據的流通。

在技術平臺方面，相關企業的業務主要分為數據采集、數據存儲、數據處理和數據分析4個方面。不同企業的業務側重點不同，如果某一數據購買者有需求，傳統的方式是向某一數據提供者購買數據，并由數據購買者自己處理數據或將數據交由數據分析企業進行處理。引入區塊鏈技術可以將這個煩瑣的流程大大簡化，因為基于區塊鏈的數據市場不僅包括數據提供者和數據購買者，還包括數據分析企業。在相同情況下，數據購買者可以上傳自身的需求，購買合適的數據，并選擇數據分析企業對購買的數據進行處理，而不再需要使用多個平臺。

3.2 基于聯盟鏈的新型大數據交易模式平臺

通過前文分析可知，現有的數據交易市場存在如下問題：

● 個人隱私無法保證，數據確權問題仍處于探索階段，個人信息被企業使用時，個人無法獲得收益，個人對數據的維權艱難，維權結果往往得不償失；

● 數據資產定價標準尚不明確，目前仍處于探索階段，這需要一個良好的數據交易環境；

● 數據的交易量低，數據交易的發展仍處于起步階段，交易流程煩瑣，可能產生“數據孤島”問題。

這些看似彼此獨立的問題其實存在內在的聯系，可通過提高數據交易量，進而對交易樣本進行分析的方式逐步解決。結合區塊鏈技術在數據交易中的應用優勢，本文設計了一個基于聯盟鏈的新型大數據交易模式平臺。新型交易模式的關鍵在于整合交易市場中的資源，通過交易平臺的約束形成健康的交易市場，并在交易市場中進行合理的嘗試，發揮數據確權、數據定價和數據交易之間的迭代作用，以促進彼此研究的發展。在新型交易模式中，交易數據的安全通過聯盟鏈保證，聯盟鏈具有將多個企業聯合的突出優勢。采用聯盟鏈一方面可以避免“數據孤島”的產生；另一方面可以減少數據交易的煩瑣過程，提高交易效率。同時，聯盟鏈允許個人用戶加入，個人用戶也可以將數據通過交易平臺出售。

交易平臺的系統分為3層，分別是區塊鏈層、應用層和外部存儲層。區塊鏈層負責控制服務，外部存儲層提供存儲服務，應用層作為用戶與區塊鏈層和外部存儲層交互的入口，如圖2所示。區塊鏈層選用聯盟鏈的方式，為了保證數據的隱私性，只有具有權限的人才可以訪問數據。為了減輕區塊鏈的負擔，將存儲服務和控制服務分開，區塊鏈上只存儲哈希值，以保證數據的完整性。哈希值同樣可以作為檢索時的關鍵詞之一。區塊鏈層僅保存交易功能所需的基本識別信息和交易記錄，用戶共享的細節數據存儲在外部存儲層。應用層主要面向用戶的客戶端。它幫助用戶與區塊鏈層和外部存儲層進行交互，以便用戶參與數據交易活動。應用層通過信息接收模塊獲取交易請求、查詢請求和接收數據，然后通過與智能合約[22]的交互完成交易操作、查詢操作和交易記錄操作，用戶共享的細節數據通過外部存儲層交互模塊存儲在外部存儲層。外部存儲層由第三方存儲提供商提供的分布式存儲服務實現。外部存儲層是完全分布式的，不會受到單點故障的影響。存儲服務存儲用戶數據，并負責備份數據，以確保數據可訪問。

圖2 交易平臺系統實現架構

聯盟鏈中的節點可以分為4類，分別是數據分析者、數據提供者、數據購買者和個人用戶。由數據分析者和部分提供數據的企業作為聯盟委員參與聯盟鏈的構建和維護。個人用戶和數據提供者及數據購買者加入聯盟鏈需要經過聯盟委員的允許。

3.2.1 權益保護方面

個人信息來自個人的生活軌跡。個人信息被企業收集后可以產生收益，在個人不知情的情況下這是對個人隱私的侵犯，且個人維權艱難。為了減少這種情況的發生，平臺針對個人用戶設計了數據售賣功能，個人用戶可以在交易平臺進行個人數據的售賣，將其他軟件（如淘寶、美團、滴滴出行等）的使用數據導入客戶端，數據存儲后會返還對應的哈希值給個人用戶，用戶可以用此哈希值進行檢索。當個人用戶存儲的數據被用于交易時，個人用戶可以從交易額中獲得收益。由于每次交易都會被寫入區塊鏈，個人用戶可以根據哈希值檢索自身數據被何時使用。同時，交易平臺也會對個人用戶的數據進行分析，生成個體視角的報告并返還給個人用戶。個人用戶的數據由平臺進行脫敏處理后出售，且只出售數據的使用權。個人用戶與交易平臺的交互如圖3所示。平臺可以保護上傳的個人數據安全。隨著平臺的發展和個人用戶的增多，平臺中個人用戶數據的價值也會逐漸增大，且平臺的數據分析功能完備，這會促進企業通過平臺購買個人數據，一方面個人用戶會獲得更多收益，促使越來越多的個人用戶加入；另一方面，這降低了企業收集個人信息的預期收益，使得企業不再收集個人信息，以達到保護個人權益的目的。這是應對大數據發展情況下個人數據泄露問題的一次有益探索。

圖3 個人用戶與區塊鏈的交互示意圖

3.2.2 數據定價方面

對自身數據價值認知清晰的數據提供者可以直接在平臺上架數據或拍賣數據。因為大數據商品和一般商品不同，不適用于邊際效用遞減，數據的價值不會因為使用而損失，且復制成本遠低于制作成本，所以平臺對交易的數據設置了兩種定價方案，分別是使用權的交易定價和所有權的交易定價。購買使用權的用戶只能使用數據而不能再將購買的數據通過平臺進行交易，數據賣方可以繼續售賣這份數據；當數據以所有權交易的方式出售后，購買者擁有數據的所有權，可以在使用后將數據通過平臺進行銷售，數據原賣方不可以再對此數據進行出售。數據使用權的定價應該低于數據所有權的定價。

采用這種定價模式可以促使部分數據購買者參與交易，雖然數據的價值不會因為使用而流失或減少，但是一些數據具有時效性，對于企業來說，購買這些只有短期使用價值數據的所有權成本過高，很可能達不到預期收益，這就會使得企業放棄購買數據，從而錯過轉瞬即逝的商業機遇。反之，如果數據提供者可以僅出售數據的使用權而保留對數據的所有權，企業就可以以較低的價格獲得數據的使用權。同時，數據提供者也會為了盈利將數據進行完善以提高市場競爭力，從而促進數據質量的提升。數據交易量的上升、數據質量的提高會極大地促進數據交易的發展。由于聯盟鏈具有整合多個企業的特性，擁有數據卻對數據價值認知不清的數據擁有者可以將數據上傳到交易平臺，由聯盟鏈中的數據分析節點代為分析數據并定價，此時數據只有數據分析節點和數據擁有者可見。由于平臺存儲了多個交易樣本且分析結果在節點間達成了共識，平臺會給出更加合理的定價。

3.2.3 數據交易方面

數據購買者如果只依據數據賣方對交易數據的描述來確定數據的價值，進而與賣方進行交易，可能會出現“雙輸”的局面，數據賣方認為自己的數據價值更高，這次交易賣虧了，而數據購買者認為這份數據不符合預期，這次交易買虧了。針對這種情況，平臺對數據購買者設置了數據查詢功能，數據購買者可以支付一定的費用，并向平臺提供查詢語句，平臺會對數據進行抽樣，然后依據數據購買者提供的查詢語句進行處理，并反饋報告給數據購買者。數據購買者據此確定這份數據是否是其所需要的。對于數據購買者來說，這種模式極大地明確了數據的價值，避免了交易后因為數據質量產生的爭執，可以促進交易市場的良性循環。對于一些想要通過購買數據提升自身業務水平卻不具備數據分析能力的企業，可以在購買數據后支付額外的報酬，由網絡中的數據分析企業代為處理數據。平臺交易流程如圖4所示。

圖4 平臺交易流程示意圖

數據使用權的交易往往采用協商定價的方式，由于數據可以多次售賣，預期的收益被多次交易的收益稀釋，交易雙方有交易價格的商談空間。數據所有權的交易往往采用拍賣的方式進行，數據購買者使用數據后可以進行二次出售以回收成本，具有可觀的預期收益。數據提供者通過單次交易獲得收益，往往期望更高的交易價格，價高者得的拍賣定價方式更合理。聯盟鏈最大的優勢就是資源整合，基于聯盟鏈的數據交易平臺可以將原本獨立的多個企業聯合起來，在聯盟鏈網絡環境中沒有絕對的領導者，所有企業通過共識完成交易，這使得企業間可以優勢互補。一方面保證了交易的合理性，提高了交易的效率；另一方面基于聯盟鏈的數據交易平臺不僅通過提供更多服務提高了交易質量，而且有效地避免了“數據孤島”的產生。

4 結束語

針對個人數據確權爭議、數據定價困難和數據交易量低等問題，本文通過深入分析總結出數據確權、數據定價和數據交易間相互作用的內在迭代關系，三者并不是孤立的研究，將其視為一個整體并從中尋找突破點是解決問題的關鍵，由此本文提出了新型大數據交易模式，并設計了一個基于聯盟鏈的新型大數據交易模式平臺的方案，引入聯盟鏈將具有不同功能的多個企業聯合，在權益保護、定價機制和交易模式3個方面對平臺方案進行了設計，從多個維度豐富了平臺的功能，是區塊鏈技術與大數據結合的一次有益探索。目前區塊鏈技術和大數據都處于發展階段，個人數據的確權需要法律法規的進一步完善，數據的定價規范和交易模式需要進一步探索。未來隨著數據確權問題得到解決、數據定價和交易模式的規范化，區塊鏈與大數據的結合應用會越來越廣泛。