基于區(qū)塊鏈技術的數(shù)字票據(jù)平臺研究

張濤

（中遠海運科技（北京）有限公司解決方案事業(yè)部，北京100010）

1 為什么采用區(qū)塊鏈技術?

1.1 傳統(tǒng)票據(jù)市場現(xiàn)狀分析

票據(jù)作為一種信用工具被個人或企業(yè)使用，在金融交易中是債權和債務發(fā)生、轉移與償付過程的體現(xiàn)。目前，票據(jù)業(yè)務領域存在著諸多問題，主要包括以下幾種：

（1）票據(jù)是否真實的問題。在當今市場上，假票、克隆票等偽造的票據(jù)層出不窮，這對票據(jù)的真實性造成了極大的負面影響。

（2）票據(jù)的信用風險問題。在當今市場上，總有部分承兌人無法履行自己的承諾，即不能在匯票的截止日期前進行付款。票據(jù)的信用問題值得關注。

（3）票據(jù)交易過程中存在許多違規(guī)現(xiàn)象的問題。違規(guī)現(xiàn)象一般包括一票多賣、出租賬戶、清單交易。在當今市場上，部分票據(jù)違規(guī)操作對票據(jù)行業(yè)造成了一定的混亂，產生了不良的影響。

（4）監(jiān)管部門對票據(jù)企業(yè)進行監(jiān)管工作的成本非常高，事中監(jiān)管難度大。

1.2 傳統(tǒng)票據(jù)分類及主要風險分析

在我國的傳統(tǒng)票據(jù)分類中主要分為紙質票據(jù)和電子票據(jù)。

（1）紙質票據(jù)。在傳統(tǒng)票據(jù)市場的交易中使用的單據(jù)通常為紙質票據(jù)，所以在票據(jù)交易過程中，拒絕對款項進行支付、重復支付匯款、票據(jù)詐騙等風險案例十分常見，而在這些風險案例中，紙質票據(jù)的“一票多賣”現(xiàn)象尤為顯著。

（2）電子票據(jù)。相較于紙質票據(jù)，電子票據(jù)從誕生起就具備明顯的先進性，能夠更好地保障票據(jù)本身的真實性。但是由于我國在電子票據(jù)市場上相關法律法規(guī)還不健全，其流通性發(fā)展得并不好，甚至還趕不上紙質票據(jù)，目前來看我國仍以紙質票據(jù)流通為主。在常見票據(jù)風險案例中，電子票據(jù)的打款背書異步現(xiàn)象尤為顯著，打款存在一定風險。

1.3 傳統(tǒng)票據(jù)大型風險案例分析

2016年農業(yè)銀行北京分行出現(xiàn)了一起大型票據(jù)風險事件，該票據(jù)案件涉及金額近40億，驚動了國務院，引起了國內外巨大的轟動。該起案件簡單來說就是一家銀行想和農業(yè)銀行進行資產交易，以票據(jù)作為擔保向其借取資金。但是當交易到期的時候，該銀行并沒有在規(guī)定的時間內贖回票據(jù)，而農行的人員卻發(fā)現(xiàn)相關抵押票據(jù)不翼而飛，留下的只是一堆假票，甚至部分是報紙。而這筆抵押票據(jù)背后的資金也以某種途徑非法進入股市，隨后股價下跌產生巨額資金虧口，導致票款無法兌付，使農行遭受巨大損失并引發(fā)一系列嚴重后果。

縱觀該事件的始末，原因在于現(xiàn)有的票據(jù)市場運行出現(xiàn)了問題。一般情況下，銀行之間的交易都需要在中介機構的協(xié)助下才能完成，如果一些不良分子和票據(jù)中介機構勾結起來，票據(jù)就會落入中介之手，中介便可以將非法途徑獲得的票據(jù)換成現(xiàn)金投入股市之中，想大賺一筆之后再將票據(jù)贖回放回原來的銀行中。在該案件充分展現(xiàn)了票據(jù)市場監(jiān)管難及中介過度參與的弊端。而借助區(qū)塊鏈技術，票據(jù)市場就可以有效做到“去中介化”。

1.4 區(qū)塊鏈大環(huán)境背景分析

近些年區(qū)塊鏈以極其迅猛的速度發(fā)展起來，與金融相關的多個行業(yè)都和區(qū)塊鏈建立了緊密的聯(lián)系。雖然之前，由于區(qū)塊鏈缺少真實落地的場景而不被相關專家看好，但是現(xiàn)在，區(qū)塊鏈已經在經濟領域占據(jù)了不可替代的地位，并且占據(jù)的比重還會持續(xù)增加。與之前的“中心記賬”相比，區(qū)塊鏈的“分布式記賬”具有很多非常明顯的優(yōu)勢：

（1）數(shù)據(jù)不易被篡改，并且可以追根溯源。

（2）數(shù)據(jù)安全可靠、私密性高，為用戶隱私及數(shù)據(jù)自治提供強有力的保障。

（3）信息公開透明，提升平臺原生公信力。（一般傳統(tǒng)平臺，平臺擁有方都能看到用戶相關數(shù)據(jù)）

（4）將信息同步效率大幅提高，簡化交易流程。

1.5 區(qū)塊鏈技術解決傳統(tǒng)票據(jù)市場的痛點分析

將區(qū)塊鏈技術和票據(jù)進行結合，使票據(jù)信息可以依靠區(qū)塊鏈實現(xiàn)去中心化結構的存儲、確認及傳遞。與此同時，區(qū)塊鏈通過密碼學建立起來的信任機制，可以做到去“中介化”，以及時間戳帶來的不易篡改的性質，又使票據(jù)交易的各個環(huán)節(jié)都能被所有參與者掌握，因為整個過程都是公開透明的。

這種新型的票據(jù)市場交易模式能夠有效地監(jiān)督和激勵交易主體，還可以為每個同業(yè)者提供相互的賬務信息，即共享。在共享方式下，票據(jù)交易和票據(jù)業(yè)務的處理就能節(jié)約大量關于基礎設施的成本，提高交易的處理效率，還能有效地規(guī)避傳統(tǒng)票據(jù)市場經常出現(xiàn)的票據(jù)偽造問題，從而降低金融市場的交易風險。無論是從流動性還是從安全性來說，以區(qū)塊鏈為基礎的票據(jù)交易模式都能更加完善票據(jù)市場，推動票據(jù)業(yè)務的發(fā)展。總的來說，區(qū)塊鏈票據(jù)具有以下優(yōu)點：

（1）可實現(xiàn)票據(jù)價值傳遞的去中心化。

（2）有效預防票據(jù)市場存在的風險。

（3）能夠更好地對票據(jù)系統(tǒng)進行搭建維護、更安全地存儲數(shù)據(jù)。

2 區(qū)塊鏈技術的本質是什么?

2.1 區(qū)塊鏈的本質特征介紹

區(qū)塊鏈的主要作用是驗證網絡交易信息的有效性，比如現(xiàn)在眾所周知的比特幣交易。而網絡交易信息的有效性能夠通過區(qū)塊鏈來驗證，正是得益于區(qū)塊鏈所擁有的本質特征。具體如下：

（1）去中心化。我們日常中通過微信和支付寶的交易，都屬于中心化交易，而去中心化則是不需要借助任何第三方中心化金融機構的幫助，通過區(qū)塊鏈獨有的以公鑰和私鑰為基礎的加密技術來達成交易。區(qū)塊鏈可以把數(shù)據(jù)以一個公共總賬的形式記錄下來，交易雙方也可以直接查看資產的交易細節(jié)。

（2）不信任機制。交易是所有權的轉移，其建立在信任的基礎之上，而信任問題是目前票據(jù)市場上最普遍、最無法杜絕的問題，其花樣層出不窮。區(qū)塊鏈的誕生就是為了解決交易過程中的信用問題，他因不信任而生，去中心化就是不信任機制的一個典型體現(xiàn)。得益于區(qū)塊鏈的不信任機制，那些不具備借助第三方機構能力的交易也能順利完成。

（3）不可篡改。區(qū)塊鏈以密碼學為基礎，采用先進的數(shù)據(jù)加密技術和分布式存儲機制等來保障賬本上的交易數(shù)據(jù)不可篡改。用戶對任何交易都要進行數(shù)字簽名，并通過數(shù)字證書來驗證，從而保證交易的真實性和可靠性。區(qū)塊鏈通過一個對等網絡，對數(shù)據(jù)進行分布式存儲，每個網絡節(jié)點上都存儲著全網數(shù)據(jù)的副本，所以對任一節(jié)點的賬本進行篡改都是徒勞無功的，因為你不太可能把整個區(qū)塊鏈網絡中51%以上的每個區(qū)塊的賬本副本都進行篡改。區(qū)塊鏈必須保證每個賬本的數(shù)據(jù)一致才能健康地運行，所以區(qū)塊鏈擁有的不可篡改特性為區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)提供了極高的安全性與穩(wěn)定性。

（4）可追溯性。區(qū)塊鏈上的往來信息均可被追溯和查看。通過研究區(qū)塊鏈上區(qū)塊的數(shù)據(jù)結構，可知區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊體組成，區(qū)塊體中記錄了所有的交易信息，而區(qū)塊頭是對整個區(qū)塊信息的匯總，同時區(qū)塊頭中也記錄了前區(qū)塊的哈希值，這樣每一個區(qū)塊都能追溯到前一個區(qū)塊，所有的區(qū)塊連接起來，便形成了一條完整且不會丟失的信息交易鏈。同時區(qū)塊鏈在金融領域中也是一把追蹤的好手，對票據(jù)流向、資金流向可進行全程的追蹤與監(jiān)管。

2.2 區(qū)塊鏈的通常分類介紹

根據(jù)參與方的準入機制不同，區(qū)塊鏈通常分為三類：

（1）公有鏈。人人可用的區(qū)塊鏈。最典型的就是比特幣、以太坊等，世界上任何人都可以參與其中。

（2）私有鏈。用戶需要被篩選。私有鏈中的數(shù)據(jù)信息具有私密性，不會隨意的被任何一個聯(lián)網的人獲取。它通常由某個組織或者機構控制，用戶的參與需要被嚴格地限制。

（3）聯(lián)盟鏈。多方參與彼此信任。由若干個組織或者機構共同發(fā)起和管理的區(qū)塊鏈，參與者需要被授權許可。

2.3 區(qū)塊鏈的核心技術介紹

（1）分布式賬本。分布式賬本采用去中心化設計，通過公鑰、私鑰及簽名來控制訪問權，這種機制能夠保障賬本中記錄數(shù)據(jù)的安全性、準確性和保密性。參與者可以在其上進行交易，在交易中他們也可以進行資產或數(shù)據(jù)的交換，分布式賬本則會把這些交易記錄在區(qū)塊鏈上，整個過程沒有第三方。分布式賬本具有數(shù)據(jù)公開透明、不可篡改、可追溯且能夠永久保存等優(yōu)良特性。例如在票據(jù)交易中，每一個關鍵環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)都會被記錄其中，且在信息及資產轉移過程中只有確認了私鑰和公鑰的內容完全正確后方可執(zhí)行。

（2）加密和授權區(qū)。塊鏈基于密碼學原理，采用先進的加密算法和數(shù)字簽名、數(shù)字證書技術，對鏈中用戶的信息和交易數(shù)據(jù)進行高度加密，保障了交易數(shù)據(jù)的安全性和真實性。唯一的私鑰由用戶保管，且對用戶的身份及交易進行隱私保護。

（3）共識機制。共識機制的主要作用是決定區(qū)塊鏈節(jié)點的記賬權，可以有效保證區(qū)塊鏈上的所有參與節(jié)點相互信任，并及時解決沖突問題。在區(qū)塊鏈中支持多種共識算法，共識機制是解決分布式存儲中數(shù)據(jù)一致性的有效解決方案，通過共識辨別出所有誠實節(jié)點和有效交易，將若干交易打包成區(qū)塊寫入賬本，這些信息具有兩個特性：一致性和有效性。

（4）智能合約。智能合約自動生成契約信任，它是一個預先設定好的程序代碼，這種代碼可以自動執(zhí)行制定的合約中的條款。在執(zhí)行合約的過程中，智能合約幾乎不使用第三方機構或平臺，且這些交易會被賦予不可逆和可追溯的特性，且公開透明不可篡改，從而提高交易的安全性，減少意外的發(fā)生。

3 區(qū)塊鏈數(shù)字票據(jù)平臺綜述

3.1 平臺優(yōu)勢介紹

平臺以區(qū)塊鏈技術為基礎，將紙質票據(jù)作業(yè)數(shù)字化。具有以下優(yōu)勢：

（1）有效解決了票據(jù)空間存放的問題。金融領域在進行紙質作業(yè)的時候，必定會產生大量紙質材料，由于這些材料帶有重要數(shù)據(jù)信息，所以需要封存起來。一旦這些材料丟失，將會造成嚴重后果，而采用數(shù)字票據(jù)平臺則會解決存放的問題，且不用擔心紙質材料上的信息被破壞或丟失。

（2）大大提高票據(jù)作業(yè)處理效率。紙質票據(jù)使用的是紙質實物，所以在進行交易時，往往需要一系列繁瑣的操作流程。而票據(jù)的程序化和數(shù)字化則會大大提高辦事效率。

（3）降低票據(jù)交易操作風險。在紙質票據(jù)交易中，非常容易出現(xiàn)操作風險，這種風險由于監(jiān)管難度較大而難以避免。而借助區(qū)塊鏈技術的不可篡改、可追溯等特性及智能合約和加密授權技術可大大降低票據(jù)交易中的操作風險。

3.2 平臺核心業(yè)務流程介紹

紙質票據(jù)和電子票據(jù)的主要區(qū)別在于信用環(huán)境，在重要的票據(jù)交易中，使用紙質票據(jù)的情況依然較多，而且在短期內不會改變。該平臺將市面上對紙質票據(jù)進行托管的作業(yè)模式由線下轉為線上，其好處就是能夠使被托管的紙質票據(jù)順利地轉成電子票據(jù)，行駛和電子票據(jù)一樣的功能，方便查詢、交易和監(jiān)督。借助區(qū)塊鏈技術讓票據(jù)市場變得更加值得信任。

票據(jù)托管方在區(qū)塊鏈中發(fā)布一條包含票據(jù)所有信息的區(qū)塊，并需委托方對票據(jù)的真實性和所有權進行聲明確認。這個節(jié)點先對交易的數(shù)據(jù)進行記賬，然后在委托方所在的節(jié)點下增加該筆票據(jù)資產，最后紙質票據(jù)就能轉換成電子票據(jù)被使用和流通了。

相關監(jiān)管部門（如金融監(jiān)管機構）加入該平臺，也成為區(qū)塊鏈票據(jù)網絡中的一部分。監(jiān)管部門可實時獲取區(qū)塊鏈中票據(jù)交易過程中的細節(jié)，通過公共賬本了解相關票據(jù)的發(fā)售、托管及評估等信息，從而對票據(jù)作業(yè)進行有效的監(jiān)督和管理。不僅提高了票據(jù)交易的效率，還推進票據(jù)市場或整個供應鏈條向更好的方向發(fā)展。

3.3 平臺核心功能闡述

（1）憑證檔案柜功能。平臺將最基礎的交易信息保存在區(qū)塊鏈中，由于該平臺是針對票據(jù)問題提出的解決方案，必然會涉及到企業(yè)會計，在會計行業(yè)中最基礎的信息均來自于會計憑證，在這些會計憑證的基礎上進一步匯總分析和整理，可制定出總賬、分賬等一些會計報表，因此平臺便具備了憑證檔案柜的功能。

借助區(qū)塊鏈技術，信息記錄時序統(tǒng)一，區(qū)塊編號無法被篡改，這與裝訂憑證本時所強調的及時性和序號連續(xù)性相契合。在會計行業(yè)為了避免事后人為篡改，會計憑證需要用帳繩及時裝訂成冊，而使用區(qū)塊鏈技術能夠達到和使用帳繩串聯(lián)成冊同樣的效果，甚至更安全。

（2）憑證流轉。通常票據(jù)作業(yè)中票據(jù)轉讓采用“背書轉讓”的方式，需要票據(jù)權利人（被背書人）在票據(jù)背面簽名的同時對背書人進行指定，即表示當期權利人同意且確認權利流轉，保證交易的安全。平臺正是參考了“背書轉讓”的思路，借助密碼學將權利人簽名和背書人指定流程以非對稱加密的形式展現(xiàn)出來，使平臺具備了一般憑證的流轉形式，而且保證了交易記錄的統(tǒng)一性和安全性。

（3）作業(yè)流數(shù)據(jù)同步存儲。區(qū)塊鏈網絡中每個區(qū)塊上的數(shù)據(jù)信息并不是在一個節(jié)點中產生的，而是通過多個節(jié)點之間的交換傳遞、相互對比及計算得到的，利用網絡進行通信的時候，總是不可避免地遇到一些突發(fā)事件，如網絡故障或網絡攻擊等。為了避免此些情況，保障作業(yè)流能夠正常運行，平臺采用了一種科學的共識機制，保障在異常情況下仍能使交易信息相互吻合，并且擁有相同的次序，讓平臺具有統(tǒng)一憑證的功能。

（4）全程記錄功能。平臺底層采用區(qū)塊鏈技術及相應網絡，基于區(qū)塊鏈的分布式賬本機制，在該網絡中每一個節(jié)點都有一份平臺交易的完整副本。平臺通過獨特的算法程序對交易數(shù)據(jù)自動記錄，并隨時間不斷增加，將交易的全生命周期數(shù)據(jù)都完完整整地記錄下來，且無人可以刪改。這樣數(shù)據(jù)信息的可信度和有效性便得到了強有力的保證，數(shù)據(jù)信息也具有了全程性和唯一性。

4 區(qū)塊鏈數(shù)字票據(jù)平臺技術架構介紹

4.1 平臺技術架構介紹（如圖1）

圖1 技術架構

說明：

用戶層——用于各級用戶管理區(qū)塊鏈平臺和業(yè)務操作，支持提供多種前端交互，包括PC、平板、移動終端等

應用系統(tǒng)層——為數(shù)據(jù)服務交易涉及的各環(huán)節(jié)提供業(yè)務數(shù)據(jù)上傳、提交、關聯(lián)、查詢、統(tǒng)計等數(shù)據(jù)管理與服務，并基于數(shù)據(jù)實現(xiàn)業(yè)務處理與管理

平臺管理層——為上層應用提供用戶賬號、資源目錄、基礎配置、權限管理等應用支撐服務

接入層——供外部調用區(qū)塊鏈接口的業(yè)務服務封裝組件，主要包括賬戶、分布式賬本、策略管理三大類功能服務，數(shù)據(jù)操作層面包含數(shù)據(jù)提交與數(shù)據(jù)查詢兩類方法

底層——票據(jù)平臺的核心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、規(guī)則開放、高效執(zhí)行、建立信任、共識機制等

4.2 平臺底層區(qū)塊鏈架構介紹

該票據(jù)平臺區(qū)塊鏈采用Hyperledger Fabric框架搭建，F(xiàn)abric是由IBM貢獻的一個非常成熟的區(qū)塊鏈底層技術框架,通過SDK和API的形式為開發(fā)者提供調用服務，是區(qū)塊鏈聯(lián)盟鏈中一個非常優(yōu)秀的開源項目。其具有如下技術優(yōu)勢：

（1）獲得許可的成員及身份識別機制。

（2）具有更加優(yōu)化的性能、可伸縮性和信任水平。

（3）以“需要知道”為原則來公開數(shù)據(jù)。

（4）可為不可變分布式賬本提供豐富的查詢手段。

（5）支持插件組件方式的模塊化架構。

（6）強數(shù)字密鑰驗證和敏感數(shù)據(jù)保護。

4.3 平臺底層核心組成及實現(xiàn)

（1）分布式賬本。分布式賬本是一種去中心化的有效解決方案，它的底層實現(xiàn)依賴于分布式存儲，即存儲在區(qū)塊鏈的對等網絡（也稱P2P網絡）中，該對等網絡中任一區(qū)塊節(jié)點上賬本的交易數(shù)據(jù)完全一致。其優(yōu)點是一個區(qū)塊節(jié)點的賬本丟了仍可從其他區(qū)塊獲取，同時數(shù)據(jù)很難造假，因為試圖篡改某一區(qū)塊賬本，則要去修改該網絡上每一區(qū)塊的賬本，其工作量無疑是巨大的，且賬本中每筆交易都可追蹤溯源，可借此來追究法律責任。而缺點也十分明顯，就是會占用較多存儲資源，因為整個P2P網絡中的節(jié)點都擁有全網數(shù)據(jù)的副本，這對存儲造成了極大的浪費。

（2）智能合約。智能合約會按照程序提前設定的規(guī)則定期進行檢查，滿足條件即可觸發(fā)，自動執(zhí)行合約，如發(fā)現(xiàn)異常立即終止交易或自動扣款等。智能合約的開發(fā)使用Solidity語言，這是以太坊智能合約主打的編程語言，其依賴EVM（ethereum virtual machine）環(huán)境，如果熟悉Java系列開發(fā)的同學，則可以理解EVM扮演了和JVM相同的角色。Solidity則是類似于JS的一門編程語言，其使用難度不太大，使用Solidity可開發(fā)出一段能夠自我執(zhí)行的代碼程序，通常該段代碼程序被視為一份永不可悔改且極具權威的交易合約，它是一種既定的規(guī)則，自我執(zhí)行，從而規(guī)避人類的作弊違約行為。智能合約也可借助GO語言進行開發(fā)，其本質是一樣的。

（3）數(shù)據(jù)一致性（共識算法）。區(qū)塊鏈建立了一種信任機制，即共識機制。共識算法也被稱為共識機制，為保障整個系統(tǒng)的安全性和一致性，其在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中扮演者舉足重輕的角色。在不同類型的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，有不同的共識算法，如：工作量證明（POW）算法、一致性共識算法（RAFT）、實用拜占庭容錯（PBFT）算法等，每種算法各有千秋，需要根據(jù)自己實際的特定場景來選擇。

（4）證書信任鏈。一般來說CA證書分為兩大類，即根證書和中間證書。這些證書以根證書為基準構成了一個復雜的證書信任鏈,信任鏈中的證書從任一節(jié)點到根都必須是有效可信的，也就是說必須要保證這些證書的簽發(fā)機構是權威可信的CA機構，如果根證書得不到信任，那么其所關聯(lián)的任一證書都將得不到信任。

5 區(qū)塊鏈數(shù)字票據(jù)平臺后續(xù)擴展及規(guī)劃展望

平臺在保證基本業(yè)務的同時，應注重不斷地探索和創(chuàng)新，力求發(fā)展得更好。在一些常見的可能產生信用風險的交易中，或者交割雙方地位不平等的交易中，都可以應用區(qū)塊鏈技術，實現(xiàn)交易的同步交割，最大限度地保障交割雙方的平等性，解決資金清算不及時的問題，提高資金交易效率并有效降低信用風險，如：DVP券款對付中加入?yún)^(qū)塊鏈技術可大大降低違約風險。票據(jù)業(yè)務中還可借助區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)實時追蹤物流、信息流和資金流等場景。隨著我國信用體系建設的發(fā)展和健全，區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)+征信的模式也可以應用到票據(jù)平臺之中。區(qū)塊鏈預言機和智能合約的結合用于維護市場及資產價格的穩(wěn)定也是新的應用場景，值得去探索。

6 結語

采用區(qū)塊鏈技術的數(shù)字票據(jù)平臺，可有效解決傳統(tǒng)票據(jù)的存儲問題及交易過程中的信用風險問題。同時可以有效做到“去中介化”，并保證賬本上的任何數(shù)據(jù)不可篡改，信息公開透明，并使交易可追根溯源。