商業銀行區塊鏈技術在工業互聯網的應用研究

王晏然

（交通銀行股份有限公司北京市分行，北京 100033）

作為科技領域重要的技術創新，區塊鏈被認為在數字貨幣、生產制造、金融等眾多領域都擁有廣泛的應用前景（黃國平，2019）。國家高度重視以區塊鏈為代表的新型基礎設施在產業變革中的重要作用。2021年3月，培育壯大區塊鏈等新興數字產業規劃已寫入“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要。

特別在工業互聯網領域，隨著以區塊鏈為代表的創新信息技術與工業體系的全面融合，商業銀行應充分認識到區塊鏈為互聯網經濟帶來革命性的價值創造能力，積極利用區塊鏈技術為工業互聯網進行金融賦能，提高商業銀行科技金融競爭。目前商業銀行的區塊鏈技術在工業互聯網領域的應用的理論研究尚處于空白，本文嘗試結合區塊鏈技術在工業互聯網領域中探索若干可行的商業銀行金融服務的應用場景。

一、區塊鏈技術的本質及特征

區塊鏈和其他互聯網技術最大的不同是，自身并不是一種單一技術。區塊鏈本質上已經是一種由多技術應用的集成。根據王贊強等（2020）對區塊鏈基本架構的總結，我們可以窺視區塊鏈技術的全貌（見圖1）。

圖1 區塊鏈基礎架構模型

本質上，區塊鏈是一個不可篡改、不可偽造的分布式賬本，也是包含網絡協議、共識技術、加密技術、智能合約的技術集合。區塊鏈以P2P網絡協議將節點組網，系統中每個分布運行的節點產生新的數據后，把數據加密封裝到一個新的數據區塊（Block）中，并在區塊頭上打上時間標記（時間戳）。新區塊通過網絡共享協議對所有節點進行廣播，由其他所有節點通過共識機制進行驗證后，與其他區塊以鏈式結構相連接。區塊鏈的獨特的功能和特征是由其核心技術決定的。本文不過多探討區塊鏈技術問題，為便于后續開展銀行區塊鏈技術應用在工業互聯網平臺場景中應用的探討，以下整理出區塊鏈四大主要的功能特征。

第一，去中心化。區塊鏈通過網絡協議將參與節點組成網絡實現信息交互，數據分布儲存在各區塊里，不再依靠數據管理節點（如核心企業、平臺運營機構或SaaS服務商）和信息管理中介（如政府數據中心、銀行、征信機構等），實現數據的分布式存儲、記錄與更新。部分節點出現問題不會影響整個網絡與產業生態，也降低了對關鍵節點的依賴。這個特征為區塊鏈在產業互聯網的應用提供了充分必要的條件。

第二，節點信任。建立在同一算法技術與去中心化前提下的節點間的信任。首先，通過規范的共識機制保證各區塊的每一筆交易在所有節點和區塊上實現信息一致性和正確性；其次，通過加密算法保證鏈上信息在交互過程中的完整性與不可篡改的能力，加上去中心化的集體維護與自治機制保證信息的完備性，共同創造與確保不同節點間的信任。區塊鏈創造的節點信任有效的彌補了互聯網經濟提供了最為關鍵的信任管理和價值傳遞的能力。

第三，高信息透明度。區塊鏈去中心化的特征決定了數據生成、修改均對所有節點進行廣播，使得信息透明度高且可共享、可追溯、無法偽造和篡改。節點間的高度透明使得創建基于區塊鏈的新型信任關系成為可能。這種新型的信任關系和信任創造機制能夠解決互聯網領域、金融領域里廣泛存在的陌生人信任難題、交易欺詐問題，緩解信息不對稱帶來的沖突，消除信息孤島。

第四。，高安全性。區塊鏈中數據的廣播和傳輸過程均是通過特殊的加密技術來保障數據安全性和隱私要求。一是哈希算法提取數據的“指紋”，用于信息完整性校驗、交易簽名；通過非對稱加密算法生成一對唯一性密鑰（即公鑰和私鑰），生成信息存儲憑證、賬戶、身份識別工具，使得匿名交易成為可能，極大程度提供隱私保護。以分布式網絡節點共享管理的網絡架構，使得任何區塊中數據的修改需要所有節點共識，發生人為篡改以及黑客攻擊對整個網絡生態所造成的影響非常有限。此外，區塊鏈作為良好的技術生態，使得多方安全計算等隱私安全保護策略提供更好的發展空間。

二、區塊鏈技術與工業互聯網平臺的結合

根據李佳等（2021）的概括，工業互聯網是新一代信息技術與工業經濟深度融合的全新的產業生態和經濟形態。2021年6月，工信部發布《加快推動區塊鏈技術應用和產業發展的指導意見》，提出“打造基于區塊鏈技術的工業互聯網新模式、新業態”的指導意見。再參考工信部《工業互聯網創新發展行動計劃（2021——2023年）》關于“推動區塊鏈等與工業互聯網的融合技術研究，加強融合產品及其解決方案的測試驗證和商業化推廣”的要求，區塊鏈與工業互聯網平臺架構的結合已形成頂層指導方向。

從技術結構來看，區塊鏈與工業互聯網平臺也具備高度可融合的特征。王贊強等（2020）對區塊鏈基本架構分為數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層、應用層（如圖1所示），同時，他們對區塊鏈技術與智能制造協同設計系統進行了論證。再參考于建秋等（2021）以及楊欣等（2020）對于基于區塊鏈的工業互聯網平臺系統架構的研究對基于區塊鏈的云制造平臺體系架構的研究，我們可以總結出這樣一個基本事實：區塊鏈技術從數據庫、網絡協議、多鏈跨鏈交互等數據層、網絡層與工業互聯網基礎設施（IaaS）的集成，到加密算法、共識算法、區塊與節點管理、數據安全處理、智能合約、數字身份、交易、存證、分布式賬本等功能層面與工業互聯網服務層（PaaS）的集成，再到具體應用接口、與終端交互設備與工業互聯網應用層（SaaS）的集成，全方位立體的與工業互聯網平臺開展兼容與調和。此外，區塊鏈能有效地為工業互聯網平臺提供云計算、物聯網、人工智能、多方安全計算等前沿科技應用載體。

圖2 區塊鏈與工業互聯網平臺架構的結合模型

《工業互聯網創新發展行動計劃（2021——2023年）》還對創新產融合作模式提出要求，“鼓勵有條件的金融機構在業務范圍內與工業互聯網企業按照依法合規、風險可控的原則開展合作”，“探索建立基于生產數據的增信系統，提供個性化、精準化的金融產品和服務”。由于區塊鏈的優勢是多方協作、交易可追溯、信息共享程度高、存證確權容易，因此，在公共服務領域，比如互聯網平臺等多方信任機制難以形成的地方，通過銀行與互聯網平臺的系統對接，能夠打破生態內金融服務出現的信息孤島，從生態層面解決多方信任和協作問題，實現銀行金融服務的有效穿透（郭曉蓓等，2020）。

三、銀行區塊鏈在工業互聯網平臺上的應用

1.銀行區塊鏈網絡的選型

根據訪問權限的開放程度，或者叫去中心化程度的區別，區塊鏈網絡分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈三種。一般來說，去中心化程度越高、信任和安全程度越高，交易效率則越低。這要求商業銀行基于不同的場景及業務需求選擇相應的網絡類型。

去中心化程度最高的是公有鏈。任何人或節點均可以訪問并參加鏈上數據的讀寫與數據共識檢驗。公有鏈的主要特點是公開，但基于加密算法的應用，保證公有鏈依然安全。包括比特幣在內的大多數虛擬貨幣就是公有鏈成功應用的案例。如果商業銀行接入互聯網平臺僅是面向不確定的公眾提供基礎金融信息服務（如金融產品獲取、匯率查詢等），并且不強調性能和高等級的數據安全要求，可接受基于公有鏈開展系統對接。

私有鏈是將各個節點的數據記錄權限收歸內部核心節點控制，而讀取權限可視需求有選擇性地對外開放。私有鏈對交易效率、隱私保障和管理控制有著更高要求的場景，主要應用在企業集團或企業聯盟內部開展數據管理。如果商業銀行為產業互聯網平臺提供基礎結算、對賬、數據共享等業務，無需過大的共識范圍，并注重性能和隱私，則私有鏈是較好的選擇。

聯盟鏈半公開，是介入公有鏈和私有鏈之間、供群體或組織使用的區塊鏈類型。聯盟鏈發起人需要指定幾個數據記錄人，所有區塊的生存均需要所有數據記錄人進行共識，其他節點可申請查詢（讀取）和申請交易，但無法記錄數據。本質上，聯盟鏈也屬于私有鏈，只是私有的程度不同。商業銀行與各類產業互聯網平臺及SaaS服務商對接，為相對有限與確定的用戶提供支付結算、線上融資并開展風險管理，需要和互聯網平臺一起管理區塊鏈，包括客戶身份認證、交易鑒權、簽名等，應該選擇聯盟鏈。此外，區塊鏈技術并不具備強大海量數據存儲與管理的有效補充，需要中心化的數據存儲，這也需通過聯盟鏈實現。

2.金融應用場景

在工業互聯網中，商業銀行通過區塊鏈共識機制保證平臺、上下游和其他參與者的數據在全網達成共識，確保信息對稱和透明；通過加密算法實現信息的安全交互，解決了信息被篡改的可能；區塊鏈的時間戳特性保證了歷史數據的完整性。這些都有利于同為鏈上節點的商業銀行針對工業互聯網提供有針對性的金融服務。一是實現支付結算與資金管理的智能化，提高支付效率和資金安全；二是高效低成本的獲取系統內真實可靠的數據、優化信用創造機制，形成新的貿易融資模式，有效降低融資風險；三是提高數據治理水平，提高KYC、風控策略、反洗錢的智能化水平，降低銀行和工業互聯網雙方的風險。

（1）支付結算

一是智能支付。工業互聯網中的交易雙方大多都是對公單位，無法引入微信、支付寶等三方支付公司做交易監管，傳統的線上下單、線下匯款的模式，使得業務風險無法控制。平臺和交易雙方的開戶行接入平臺的區塊鏈，能夠保證雙方交易履約并完成支付。交易協議、標的物的交付、訂單生成均編輯為智能合約，并通過區塊鏈確認節點信任并約定支付條件。一旦觸發支付條件，合約自動執行，向銀行發送支付指令，不需要人為操控。平臺的合作銀行深度介入區塊鏈體系，還可提供虛擬賬戶體系、數字人民幣等支付結算產品，提供更全面的交易資金的監管體系，借助分布式記賬和智能合約，工業互聯網平臺將支付訂單與業務訂單、合同等進行自動關聯，防止人為產生虛假訂單和資金被挪用。此外，區塊鏈技術實現銀行與工業互聯網產供銷參與者的互聯互通，將產供銷進度上鏈并以進度的訂單為基礎擴大擔保支付智能合約的使用，完成指定進度的供應、自動觸發指定金額的支付指令，降低銀行擔保支付業務對擔保措施的要求，優化上下游供應商的資金狀況。

二是線上競價。通過區塊鏈技術打造智能線上競價機制，實現標書根據智能合約自動生成、并通過智能合約自動完成比選確定競標成績和中標方，節省了從招標材料準備、發布到評審、公示等一系列繁雜的人工環節；同時以智能合約自動向銀行申請虛擬賬戶作為每位投標人單獨的投標保證金賬戶，并對投標人的保證金繳存情況進行判斷，未中標自動發送指令退還保證金，全流程無須人工干預，加大招標透明度，防止腐敗。

（2）產業鏈金融

傳統的產業鏈金融在面對由工業互聯網平臺搭建的線上化的產業生態顯現出多種困難：一是產業鏈上的節點實際上依然是信息孤島，核心企業的信用難以多級傳遞覆蓋至末端供應商，“融資難、融資貴”的問題依然普遍存在；二是銀行針對供應商的貸前調查和貿易背景真實性審核效率低、難度大、存在人為干預的風險，更難以快速核定供應商的授信額度；三是銀行為提高數據質量，需要分別將工業互聯網平臺與核心企業、供應商、物流、銀行等各參與方的業務系統分別對接，費時費力，還難以保證收集到數據的真實性、準確性和可靠性。

區塊鏈技術能夠很好地解決傳統產業鏈金融的盲區。區塊鏈可以溯源和共識以及加密與隱私保護，并且上面的數據都存在時間戳，因此它能提供完全可信的環境。由區塊鏈記錄的核心企業基于各供應商的應付賬款、各級供應商基于再上級的應付賬款，均能被銀行準確識別，并結合供應商在區塊鏈中存在的訂單、合同、發票和既往交易等其他信息，甚至引入對法院、海關、保險、物流倉儲、稅務等外部數據進行交叉驗證，使銀行依靠的信息更準確和全面，能迅速形成對供應商的整體刻畫，在核心企業的銀行授信額度內自動形成供應商的授信額度和貸款利率。

通過將區塊鏈寫進工業互聯網運行的底層技術架構，核心企業從銀行獲得的信任被傳遞至包含末端小微企業在內的各級供應商，將核心企業的風險承擔覆蓋至整個上下游鏈條，對于提高產業鏈整體的融資效率，穩定產業生態起到自動穩定器的作用；對于上下游企業而言，基于區塊鏈的產業鏈金融可在無抵押無擔保的情況下拓展融資渠道，提高經營穩定性；對于銀行而言，通過區塊鏈開展的產業鏈融資，可以低風險低成本的開拓中小微企業客戶的融資需要，提升普惠金融服務水平。根據2018北京數字經濟論壇——區塊鏈應用創新峰會提供的數據顯示，“區塊鏈+產業鏈金融”可幫助中小微企業降低50%的融資成本。

（3）數字票據

區塊鏈技術打通上下游企業與工業互聯網平臺間的信息壁壘，以實時的方式獲取完整的采購、生產、銷售的運營數據。在此基礎上，工業互聯網平臺利用區塊鏈，在各參與方訂立合同以及發票、保單的基礎上形成通用的可信憑證，并以此作為業務背景真實性證明，使用智能合約將開票申請轉制為區塊鏈網絡內可見、可信、可拆分轉讓、可融資、風險可控的“數字票據”。數字票據的實質是基于真實的業務背景下的應收應付賬款通過區塊鏈合約化、憑證化、流通化，成為在一定范圍內（鏈上或跨鏈）具有流通性的債權憑證，降低上下游企業和平臺的應收應付的資金壓力。

圖3 可信憑證與電子票據的產生

一是“可見”與“可拆分轉讓”。依托分布式賬本配合共識機制生成的可信憑證，上下游企業作為區塊鏈系統的節點可申請開立/承兌數字票據。區塊鏈將開票行為向各節點進行廣播，使得開出的數字票據獲得系統內認可與流通，實現系統內任意兩個企業的信用穿透，擺脫了單純依靠核心企業開展產業鏈融資的約束。同樣是基于可信憑證，持票人可申請將數字票據拆分和轉讓，均能在系統內獲得有效的流通。

二是“可信”。分布式賬本信息透明且不可篡改的特點，確保由電子合同、電子發票、電子保單生成可信憑證得以解決交易背景信息來源的信用和安全問題；同時，交易信息可追溯的特征進一步保證數字票據從發行、使用、轉讓全過程公開透明且非經授權不可篡改內容。收票方簽收數字票據即視為收入確認與應收賬款確權、簽收行為同步向整個平臺廣播。對于商業銀行來說，借助區塊鏈的溯源特性，針對可信憑證支持的數字票據可以完整追溯信息來源和真偽，解決流轉過程中信息驗真的難題。

三是“可融資”。雖然已有中企云鏈、航信金服等大型企業集團在一定范圍組織信用聯盟開展的應收賬款債權憑證流轉創新，但依然無法擺脫商業信用的穿透問題和信貸風險控制能力問題，信用聯盟模式難以在獲得商業銀行的廣泛認可。但基于區塊鏈方式生成的數字票據的融資申請，以透明可追溯的背景信息、共識的數據登記機制使得上鏈的一家或多家銀行既可基于票據本身直接向上下游供應商提供類似訂單融資的短期小額授信，也可追溯至核心企業，依靠核心企業承擔風險，使得工業互聯網平臺構建的生態內的企業信用能夠傳導和追溯。特別是上下游企業遠離核心企業，難以通過正常的產業鏈金融核定授信額度時，區塊鏈數字票據更有利于銀行拓展本地中小客戶的融資需求。

四是“風險可控”。針對屢禁不絕的空頭票據、票據重復融資現象，利用區塊鏈的時間戳及全網公開的特點，在交易發生后的存檔便于銀行開展融資貸前調查工作，不會受到人為干擾。區塊鏈同樣能降低融資業務的貸后管理的風險和成本。以傳統的現場/線上提交資料、通過抽查憑證和人工盡調式的貸后管理手段，質量和效率均跟不上互聯網業務的發展要求。應用智能合約通過編輯程序，可對票據流轉方向與交易對手進行控制；并對可信憑證和數字票據，以至票據流轉情況進行準確的提取調閱，為平臺和銀行提供了可信任、快速智能的審查能力和風險控制措施。

自2011年起，中國銀聯就已經嘗試將區塊鏈技術應用到可信憑證中，打造去中心化的票據交易系統，開啟了可信憑證與區塊鏈電子票據的研究和創新。

（4）風險管理

工業互聯網平臺擁有龐大的生產、交易數據和客戶信息。這些數據資源既是工業互聯網平臺的戰略資產和核心競爭力，又是銀行風險管理的重要信息依據。

一是基于隱私計算的KYC。如何有效地對互聯網電商平臺交易雙方開展KYC一直是銀行的痛點。索取的客戶信息太多、勢必引起平臺客戶的隱私憂慮、引起平臺和其客戶的抵觸；索取的客戶信息太少不足以滿足KYC的要求，又容易帶來業務風險和監管風險。區塊鏈除了引用分布式記賬和加密算法保證數據的安全外，還為多方安全計算（隱私計算）提供應用的基礎。根據譚培強等（2020）的研究，多方安全計算可以實現數據的所有權和數據使用權相互分離，在數據信息保密的前提下實現“可用而不可見”，并能有效控制數據的用途和用量。工業互聯網通過多方安全計算保證采集到的用戶身份信息全流程密文流轉，并規定其具體用途和有權使用人（有權機關、銀行等），在滿足銀行對于KYC的要求的前提下有效防范用戶信息遭到泄露或被濫用。

二是智能風控。區塊鏈以其分布式記賬的特點且不可篡改的特點，真實、完整地記錄工業互聯網生態內所有的產供銷行為，這些公開透明和及時登記的數據有助于商業銀行開展數據挖掘和數據治理。必要的情況下，可通過區塊鏈跨鏈技術和多方安全計算將工業互聯網平臺、其他金融機構、征信機構、工商海關稅務部門、外部數據庫所擁有的數據在“不出域”的情況下進行整合，實現金融機構間的黑灰名單“可用而不可見”打破不能共享的屏障（譚培強等，2020）。蘇寧金融已借助超級賬本技術將金融機構的黑名單數據加密存儲，并通過獨立部署節點接入聯盟鏈，授權機構可以進行黑名單數據上傳和查詢等業務，初步實現征信共享。此外，通過跨鏈實現的大數據分析可為生態內每一個參與主體建立精準畫像，反映其真實資信狀況，甚至開展分層建模，根據行業與規模特征模擬風險偏好，開展智能風險控制策略的制定與應用。

三是智能反洗錢。銀行和平臺利用區塊鏈建立信息共享聯防機制。利用智能合約開展對平臺客戶的收付款行為進行監控，對交易金額、必輸、類型、時間、頻率和收付款對手等特征與訂單等內部憑證進行合理關聯與分析，建立反洗錢預警機制，篩出大額交易和可疑交易通過銀行提交反洗錢系統。通過智能合約自動抓取取業務特征數據，實時獲取風險信息上報監管機構，從而保證監管行為的真實性和時效性。

四、問題與挑戰

雖然區塊鏈最初的形態——分布式賬本技術，起源于20世紀90年代，但如果按當下最成熟的區塊鏈的核心技術：拜占庭容錯共識（比特幣核心技術）作為判斷區塊鏈發展的標準，區塊鏈在非“幣圈”的理論研究和技術應用水平還遠未達到可以大規模應用的程度。有學者作出的判斷是“區塊鏈在理論研究和應用實踐上還是兩張皮”。

從實際案例上看，區塊鏈的產業實踐主要集中在制造業領域，但完全以區塊鏈作為核心技術標準搭建的互聯網平臺寥寥無幾。區塊鏈在工業互聯網的應用多以已有的平臺開展功能性試點。從銀行的角度看，國內外主要的商業銀行均有區塊鏈技術應用案例。按美國銀行家雜志The Banker排出的全球銀行前50家在區塊鏈領域的布局分析，分布的領域集中在互聯網貸款和資產交易兩個方面，其他均為各類實驗性項目。可以說，目前銀行將區塊鏈技術應用在工業互聯網平臺的理論與實踐均處于空白。

而目前對于區塊鏈技術和工業互聯網結合最大的問題是區塊鏈技術，尤其是應用于非“幣圈”的技術依然處于發展初期，在算法（尤其是共識機制的算法）性能、資源占用等方面還存在相當大的的完善空間，例如對算力浪費比較大，難以應用在高頻交易或高業務并發場景。缺乏統一的技術標準和技術規范，使得與工業互聯網平臺其他關鍵技術的整合以及與各單位開展技術協同能力存疑，大大降低企業的接受意愿。此外，系統的重置成本較高。無論工業互聯網還是商業銀行，區塊鏈技術應用的投資成本過高，存量的工業互聯網平臺以區塊鏈進行底層技術重置的意愿并不強、業務遷移風險高，商業銀行處于成本收益考慮對現有產品進行區塊鏈改造的意愿不強。最后，人才資源匱乏。市場缺乏既懂金融又懂區塊鏈的跨界人才，而面向工業互聯網的區塊鏈技術創新，涉及的范圍更廣，需要大量優質的專業型人才和綜合型人才。

五、建議與結論

區塊鏈技術雖然存在功能和性能上的不足，但作為未來科技的基礎技術，無論對于政府、銀行還是企業，加強區塊鏈建設均具有很強的戰略意義。相關部門應結合我國工業互聯網特點以及區塊鏈技術研究和應用的現狀，盡快出臺區塊鏈技術和產業發展扶持政策，及時建立并完善區塊鏈產業監管規則和技術應用標準，防止出現技術濫用及野蠻生長給金融運行帶來額外風險；商業銀行應加強頂層設計，將區塊鏈技術應用融入銀行數字化轉型戰略，加快推動區塊鏈技術研發、實踐和應用，讓金融更好地為實體經濟服務。望本研究能夠有助于政府、金融界、產業界和學術界凝聚共識，更好地發揮區塊鏈作為“新型關鍵技術”的作用和功能，為技術和產業變革提供創新動力。