区块链对财政信息化的促进研究

施 麟，陈 杰，陈长军

（1.东南大学，江苏南京 210096；2.江苏省财政厅财政信息管理中心，江苏南京 210024）

0 引言

2019年10月24日，中共中央政治局专门针对一项新的技术进行了集体学习，习近平总书记更是在会上指出要把它作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键核心技术，加快推动技术和产业创新发展。究竟是什么神秘技术能让高层领导如此重视？它就是最近火热的“区块链”。

学界普遍认为区块链技术第一次提出是学者中本聪（Satoshi Nakamoto）在2008年发表的学术论文《比特币：一种点对点电子现金系统》。一般认为区块链是由众多平等的分布式节点共同构成的去中心化的可信分布式存储系统［1］。美国学者梅兰妮·斯万［2］将区块链的发展分为3个阶段：区块链1.0是技术起源，主要是非对称算法、P2P在数字货币方面的应用；区块链2.0是在分布式账本、链式数据方面的拓展；区块链3.0是在智能合约、SVM、货币经济和市场的应用。

我国的区块链技术是在2016年左右才开始逐渐发展起来的。2016年12月，区块链技术被纳入《“十三五”国家信息化规划》，标志着区块链进入我国战略性前沿技术的范围；2017年4月腾讯发布《腾讯区块链方案白皮书》，同年11月完成了区块链生态平台的搭建。国内另一家互联网巨头百度公司，在其网络百科全书平台“百度百科”中，开始运用区块链技术来记录平台中词条信息的更改记录，以增加该平台在线服务的透明度和可追溯性。2018年3月，工信部发布《2018年信息化和软件服务业标准化工作要点》，提出推动组建全国信息化和工业化融合管理标准化技术委员会、全国区块链和分布式记账技术标准化委员会。2018年8月10日，全国首张区块链电子发票在深圳国贸旋转餐厅开出。2018年8月17日，京东集团与中国太平洋保险集团联合宣布全国首个利用区块链技术实现增值税专用发票电子化项目正式上线运行。

1 区块链理论和应用价值

从本质上来看，区块链是一种建立在点对点（Peer-to-Peer，P2P）网络上的去中心化分布式计算架构，内含的事务记录、账户细节、协议状态、智能合约等数据以链式区块的形式存储，通过共识机制更新，形成一条蕴含时间次序的链，从而保证数据的完整性、不可篡改性、时序性和编程性。

区块链的核心技术是共识算法、Merkle存储结构、零知识证明（Zero Knowledge Proof）。因为P2P网络节点的分散平等，所以需要协商一个共识算法，通过POW（Proof of Work）、POS（Proof of Stake）协调全网中所有节点数据的一致性［3］，从而保证整个链式的稳定和效率，区块链主体数据结构如表1所示。Merkle存储结构是让每一条存储数据都会计算出一个根哈希值存入区块头，从而保证任何一个达成共识后的数据不可篡改删除（见图1）。

同时对已经发现的可疑数据遍历树形图迅速定位，保证数据溯源安全可信。在零知识证明中，区块链账户可以在不读取对方实际身份信息的情况下，通过密码学的原理对交易方的身份进行验证，而不是基于第三方机构的担保。

区块链技术的创新打破了时间与地域的限制，按照时间顺序将数据进行区块的组合，通过密码学原理将数据的分布形式、计算范式进行固定，形成可信赖的分布式账本，具有连接社会经济、提升资产管理效率、优化社会结构等众多应用价值。第一，区块链技术可以提供新的价值网络。整个链式系统参与节点都具有同步的信息存储，可以消除先入或者信息优势的垄断者，企业可以自由地共享产品、服务，普通的消费者也可以共享自己富余的资源。第二，区块链技术凭借其不可篡改的特性可以提升社会经济管理效率。企业之间的交易过程所产生的所有数据都将被实时记录，并通过特有的加密方式进行传输存储，即使其中某些服务器受到攻击，也无法篡改交易记录，形成的智能合约可有效避免因信用问题引发的纠纷。第三，区块链技术的去信任化与开放性特征可以实现社会去中心化自治，即在一个流通标准体系下，社会参与体具有相同的权利与义务。例如区块链技术能够打破会计监督工作的壁垒，将社会大部分企业、会计相关从业人员甚至普通老百姓拉入审计工作中，提高社会对会计监督工作的认可与合理性。第四，区块链特有的编程性可以极大地提高金融交易的资产利用率，使得事务可以做到部分自动化响应，由于不需要交易中介和清算中心，可以大幅度减少交易过程中的复杂人工，降低结算成本。

表1 区块链主体数据结构

图1 Merkle数据结构

2 财政信息化发展难题

财政是政府为了满足公共需要、防止市场失效而参与国民收入分配的活动，以达到优化资源配置、公平分配及稳定和发展经济的目标。近年来，财政信息化工作发展迅速，信息系统快速发展较好地规范了财政业务管理，增加了决策透明度，提高了工作效率，有力地支撑了多项财政改革。但相比全面建立现代财政制度的实际需求，财政信息化仍然存在一些问题，主要体现为以下几个方面。

2.1 基础数据缺失与数据碎片化并存

数据源是财政的技术基石，而政府信息平台分散化，未实现财政部平台、各地方政府平台、各地公共资源交易平台、各专业网站平台的信息共享。同时政务信息系统数量繁多，大量相似功能、同质化的信息系统建设使得用户需要切换多个系统完成业务处理，一方面消耗了大量财力，另一方面行业基础数据又严重缺失，体验和效率不高。

2.2 一体化标准不健全与系统孤岛并存

当前政府财政信息数据利用之所以不够完善，核心原因在于无法形成一个权威中心，各级政府、企业、第三方机构都有意愿自己跑马圈地，互联互通不足。同时一体化标准不健全，缺乏统一的业务行为规范和数据交换标准，各地财政要素代码不尽相同，导致搜集到的数据无法直接使用，需要进一步加工或者翻译，致使原始数据缺乏准确性。一些市县尚未建成财政核心业务信息系统，已建成的信息系统也不能满足财政专项资金可追溯的要求，使得上下级财政间信息割裂，统计决策困难，系统间共享度偏低，数据流不能随着业务流实时传递，形成了大量的“系统孤岛”。

2.3 信息失真与信息安全事件高发并存

财政业务大数据共享机制与传播机制不明确，数据在多次传播过程中缺乏校验机制，容易导致最终数据失真［4］；财政横向关联的某些具有数据优势的企业因利益问题也不愿意公开发布，只能通过技术清洗和脱敏有限制地采用。同时，海量数据的集中也意味着大量政经利益的汇集，总有一些人想方设法试图谋取不当得利。目前针对财政数据的勒索攻击和数据泄露日趋严重，全球政府金融数据安全事件呈高发态势，数据平台的复杂逻辑TAP、多维采集和应用API都会成为黑客攻击的突破口［5］。以Hadoop为例，虽然存在一些开源的数据审计与认证模块，但都是基于平台简单的ACL，在数据南北向流转、出入口防护、多租户隔离等方面有明显不足，对数据整体框架结构安全的防护欠缺考虑。

3 区块链技术重塑财政信息化

区块链技术的成熟和广泛运用，必将给财政工作带来更多、更深刻的变革。如何率先面对新技术可能带来的影响和挑战，更好地发挥财政在现代化国家治理中的基础性和重要支柱性作用，已经成为当前财政信息化建设需要探究的问题。

3.1 重塑财政信息化顶层设计

区块链技术革命性地改变了以往只遵从CAP（Consistency Availability Partition tolerance）分布式系统的运行模式［6］，包括一系列政府财政资金之间的收、支、更、退、免等业务的大部分交易数据可以在基于联盟信任链式域中体现。因此，财政信息化顶层设计需要确立“政府财政+区块链”的战略地位，对于区块链技术在高效低能、安全性、去中心化三者之间进行取舍，链式增加项目库和基础信息平台的透明性，对每一笔财政业务交易按照可信流程进行审查，在财政数据应用互通上突破孤岛，通过统一规范准则，对沉淀在财政数据仓库中的宝贵财富进行交叉授权利用，根据多种HT函数拟合分析量化预测对未来影响财政的因素，形成财政信息化建设的全新技术路径。

3.2 重塑财政业务数据追溯能力

在某种程度上，区块链改变了财政原始数据数字化记录的方式，并将原本的财政业务系统变成一种链式结构，实现了财务数据的分布管理和监控。区块链的数据记录是通过多方数据哈希同步的形式，留下不可篡改且发生时间明确的载体信息，区块的追加以时间为主线，以链表结构顺序记载了特定对象的历史和走向，其全过程验证与采集财政业务数据，能够直接从呈现试图一直追踪到原始会计凭证，针对账户地址的交易行为提出可疑交易资金流模型，对匹配模型的强关系实体账户地址进行针对性归并，一方面起到了对资金流明晰整合的作用，另一方面从归并结果中确定控制账户地址的实体身份和其他存在嫌疑的账户IP［7］。同时，为连续监测创造了条件，系统中凡变动必向全网广播，这一“牵一发而动全身”的信息处理机制，可遏制信息的异常篡改，财政内部审查人员能轻松基于此记录分析来龙去脉，作穿透式监管。

3.3 重塑财政信息业务可信平台

区块链技术构建了一套完整的协议机制，每个节点均可以维护一个完整的业务资金交易数据副本，并不需要第三方权威机构进行可信度背书［8］。区块链可以帮助建立一个牢靠、透明的财政收支、清算等新业态的可信业务平台，相关政府部门可以通过智能合约授权，辅以本身的密码学和共识算法的优势，对访问方、访问路径与数据进行限制。其次，数据安全是财政信息化的基础，由于采取联盟链或私有链的构架，可以建立严格的准入限制规则，确保可信业务平台的各参与方具有一定风险抵御能力。再者，区块链追求的是有条件的透明化和经过合理授权设计的共享形态，只有借助PKI（公私钥椭圆算法体系）的有效分配和精准管控，才能实现各类财政信息的披露与精准投放，一方面使业务需求者消除了信息不对等，另一方面与未来区块链业态对应的立法和执法结合也降低了信息安全风险，为数据工程利用提供了可能。

3.4 重塑财政信息化资源配置与运维模式

采用区块链技术框架可以彻底改变集中化运算、存储带来的核心节点的高消耗和纵向扩展的限制，不需要在数据中心部署大批量的高性能服务器，可单独选择下线故障节点进行维护，待修复并完成数据同步后，再平滑投入生产环境，以保证整个系统7×24小时不间断工作，可以大幅度节省中心机房的建设规模，以及高并发系统的开发和后期接入维护成本，减少系统中心化带来的风险集中化［9］。其次，结合物网联动与大数据技术，将多种设备嵌入RFID放入区块链系统，降低信息需求和运维之间的时间延迟与信息差，让人与资源少跑冤枉路，让数据多跑路，转而由信息系统辅助决策，自动化为运维环境分配资源，让宝贵的人工和资源双向匹配［10］，从而改变运维模式优化资源配置。

3.5 重塑财政信息化生态效益

由于区块链的智能合约技术，降低了搜索与反复验证的成本，同时管理及支付成本也随之下降。例如区块链电子票据实现了开票、收票、报销全流程线上管理，只需用手机即可开票，无须专用设备；同时流程压缩，链上储存可以在查验环节一键勾选批量验真、验重功能，无须手工输入。区块链的每一个区块都等于一个作业中心，在创建的过程中会产生一定的交易记录并对其进行有效的动态化反映［11］。区块在转移的时候，对记录在作业活动中的各项数据进行一定量化的语义转录，会使得财政的分析变得更为准确，从而有利于提高政府决策的总体效益。同时，政府财政关联的各行业，可以通过预先编辑好的智能合约部署到区块链上，在保证通信协议一致的情况下，不同节点可基于不同开发者、系统构架、编程语言来处理，使财政的每一笔交易按照既定的逻辑规则自动执行，以便更有效地降低自身成本，提高效益充分融入财政信息化生态圈，实现高效的数据交互和系统运行。

4 结语

区块链作为一种信任机制、共识协作和价值交付的平台，已逐渐演化为解决价值传递的一种底层基础协议，区块链作为下一代全球信用认证和价值互联网的基础协议之一，越来越受到各方的重视。可以预见，区块链技术以其特有的去中心化、智能合约、防篡改可追溯等特点，在未来会极大地推动政府财政信息化建设，引领从基于“互联网+”的财政交易成本和效率时代往基于“区块链+”的财政行业生态应用、DAPP的激励机制时代转变［12］。同时，我们也应看到区块链技术仍然面临一些威胁和挑战，如：可拓展性的限制、隐私保护限制、链上缺乏治理和标准的威胁等。因此在后续研究中，应结合TPM（可信计算）、规避算法、财政政策定位、救济机制等，更为审慎地看待区块链技术对政府财政可能带来的应用价值，为提升政府财政管理水平提供更为安全、可靠的解决方案。