基于区块链的建筑工程合同存证及管理信息系统的研究与实践

2020-10-30卢志瑜卜继斌张启超黄文峰温喜廉

工程质量 2020年3期

卢志瑜，卜继斌，周春，张启超，黄文峰，温喜廉

（1.广州市住宅建设发展有限公司，广东广州 510075；2.广州粤建三和软件股份公司，广东广州 510640）

0 引言

建筑行业信息化、数字化建设如火如荼，如何利用最新科技赋能建筑行业，实现智慧建造、透明建造成为一个新的课题。一个建筑工程项目从开工到竣工验收，往往存在大量的合同，通常这些合同大多保存为纸质版和影印版，影印版一般存储在系统后台，这种传统的合同保存和管理技术，不便于合同的查询和使用，合同可能被篡改或丢失；且合同签订的过程存在不完全真实性追溯的弊端。本文利用区块链技术实现合同的分布式存证管理及链上电子合同签订。区块链的建筑工程合同存证及管理信息系统，实现了对合同的去中心化存储和管理，使得合同真实可靠、随时随地查询及可追溯历史，确保了合同不存在被篡改和遗失的可能。

1 研究背景

目前我国建筑工程的信息化手段还在持续完善中，很多工程项目只是采用传统的信息化系统管理工程流程，甚至有些工程管理科目还没有信息化手段，依然依靠手工加纸质的信息记录管理方法。以合同管理为例，在建设工程合同管理中存在的主要问题如下。

1）传统工程合同管理信息系统一般使用本地服务器或云服务器，部署的独立数据库需要通过外网连接进行日常维护，若破解账号密码或者操作不当，导致数据库和备份同时被破坏后，还原数据技术成本高甚至无法还原，无法保证数据的安全。

2）合同管理体系、制度建设、合同归口分级管理、授权管理机制等受建筑业工程项目管理上的地域距离、管理人员素质参差不齐、数据录入受人为干扰因素多等影响，合同数据安全方面的漏洞问题导致合同管理的有效监督较差，合同索赔难以实现。

3）合同管理信息化程度不高，存证及管理手段落后，重要数据一般成为了信息孤岛，在其他业务使用时无法直接读取数据，达不到不同的系统之间相互沟通和联动的效果，形成了传统协同与合同管理的技术壁垒。

4）不同系统的跨平台开发具有扩展性较差、二次开发的成本高、风险大、周期长等局限性。

所以，研发一个更为科学、高效的工程合同管理信息系统已迫在眉睫。

区块链，被认为是继蒸汽机、电力、互联网后的第四代具有颠覆性的核心技术革命。如果说蒸汽机释放了生产力，电力解决了人们基本的生活需求，互联网彻底改变了信息传递的方式，那么区块链作为构造信任的机器，将可能彻底改变整个人类社会价值传递的方式。区块链成为了下一个信任的基石，改变了千百年来落后的信用机制。区块链的本质是一个去中心化的分布式账本，任何人都可对整个账本进行核查，但不存在单一的用户可以对它进行控制。区块链系统的参与者按照严格的规则和共识机制共同维护着账本的更新。

区块链的底层支撑技术包括底层存储数据服务、消息通信、数据交换及消息安全机制等。分布式消息达成一致性要依靠共识机制，常见的共识机制有工作量证明机制 POW、权益证明 POS、委托权益共识 DPOS 及拜占庭容错算法 PBFT［1］等。可以使用合约虚拟机或者类似于合约虚拟机机制去编译智能合约［2］，并开发出 DAPP 触发智能合约及底层交易的执行。

历经近 11 年时间，区块链经历了井喷式发展。区块链的样式也从诸如比特币和以太坊这种公链，衍生出诸如超级账本这样的联盟链；功能也从最初仅支持数字货币交易，到支持智能合约，到如今“区块链+”的多科技融合，如区块链+AI、区块链+物联网及区块链+5G 等；扩展性也从最初的低 QPS 的 Layer1 衍生出如闪电网络等扩容方案的 Layer2。

利用区块链技术，可以保障合同的真实有效性，方便随时查阅，系统维护简单高效，内容不被篡改，不会丢失，很好地解决目前工程合同管理中的诸多问题。

2 区块链的合同存证系统技术架构

对于区块链而言，技术涵盖存储、共识、智能合约、挖矿、数字货币、隐私机制、密码学及签名等［3］。基于区块链的建筑行业存证系统技术架构对于上述细化为底层存储数据服务、消息通信、数据交换及消息安全机制等［4］；共识机制 RAFT 和拜占庭容错等；采用了国密 3 加密算法；分别提供触发上链、查询、监控供外部调用；调用接口［5］实现合同存证服务等相关业务功能。基于区块链的建筑行业存证系统总体技术架构图如图 1 所示。

图1 基于区块链的建筑工程合同存证和管理信息系统总体技术架构图

3 合同存证系统实现

在一个建筑工程项目中，存在很多合同，诸如总包合同、分包合同、劳务合同、材料采购合同、检测合同、设备租赁合同、设备安拆合同等。现有的合同管理系统主要的做法如下。

1）直接保存合同电子档在系统后台数据库中。

2）线下保存纸质版，上传纸质版的照片到系统后台数据库中。

这两种做法的弊端如下。

1）查阅权限仅限于涉及到合同的相关参与方。

2）纸质版合同，易于丢失且不利于环保。

3）合同内容存在被篡改的可能。

利用区块链的分布式账本的特性，可以很好地解决上述问题。通过区块链合同存证管理平台，合同双方（或多方）将建筑工程项目中使用到的合同上传到区块链信息系统中，各方都有一份内容完全一致的版本，任何一方都无法更改合同中的内容。通过平台进行合同的存证管理，使得每一个合同都会被平台记录和追踪，避免了传统合同管理方式造成的信息不对称而造成一些延误或者互相推卸责任的情况，使得建筑工程领域的各方责任的来龙去脉清晰可见；还可以简化管理工作节省合同管理成本，使合同管理变得更简单和轻松。

对于合同而言，一般有甲方和乙方。合同拟定的过程，通常是由乙方拟好合同草案，发给甲方；甲方审阅合同，如若对合同内容有意见，则会与乙方商定修改合同；如若对乙方拟定的合同无异议，则会直接签字盖章，并将签订好的合同返还一份给甲方。本研究的基于区块链的建筑行业合同存证系统，有两个版本，一个是不参与合同的签订过程，只在合同签订完成时，由其中任何一方发送上链请求，将合同上传系统，合同另一方指定的用户确认是否是双方共同拟好的最终合同，若是，则确认。确认后，合同开始上链，各节点同步账本信息。待各节点同步完账本信息后，用户即可查询上链的存证合同。基于区块链的建筑行业合同存证系统的业务流程图如图 2 所示。

图2 基于区块链的建筑工程合同存证及管理信息系统的业务流程图

另一个版本支持电子合同的签订及存证，即在第一个版本基础上，增加了合同起草及修订的整个过程，将合同拟定的过程（含各方的意见主张及修订时间、内容等）信息上链，可供追溯。合同协商、签订及上链过程示意图如图 3 所示。

图3 电子合同签订及上链示意图

基于区块链的建筑行业合同存证系统具有以下特点。

1）存证合同无法篡改，合同文件通过哈希值运算后在链上存证，一旦存证将同步到各联盟节点，无法篡改和伪造，增强了数据的可信度，同时为监管“阴阳合同”提供技术手段。

2）合同信息完整可追溯，合同签订过程和内容均可追溯，查询方便，为合同的执行和违约索赔提供依据。

3）去中心化安全稳定，依托区块链去中心化的技术特性，存证服务高度去中心化，为拓建建筑业开放的合作生态提供技术平台。

4）分布式存储，合同文件在加密后将在链上进行分布式存储和容灾备份，即使有一方系统被破坏或删除，也可自动恢复，提升数据的安全等级。

5）系统维护管理简单，区块链系统具有高可用性，服务实现集群化，通过共识算法实现自动故障转移。即使部分节点故障，也能快速拓展节点，系统不容易宕机。

4 系统应用效果

2018 年，广州市住宅建设发展有限公司开始联合广州粤建三和软件有限公司研发基于区块链的建筑工程合同存证及管理信息系统，历经一年多时间的研发，系统已于近期正式上线投入使用。系统主页如图 4 所示。

图4 基于区块链的建筑工程合同存证及管理信息系统存证查询页面

目前，广州市住宅建设发展有限公司的工程协同系统内相关环节涉及到的合同已部分纳入了本合同存证及管理信息系统，通过以分布式数据存储，保证了链上成员节点的数据一致性和任何节点数据库数据破坏时的可追溯性，初步解决了合同管理信息上的数据安全漏洞问题。同时，合同信息管理与区块链的结合，有利于数据的公开透明，重要业务数据可以从链上直接读取后在其他业务模块中应用，大大降低了对核心数据流通控制的难度，解决了合同管理信息在数据流通方面的问题。总体来说，基于区块链的建筑工程合同存证及管理信息系统的应用，对合同管理和查询过程中存在的诸多问题，如合同易于被篡改、合同信息不公开透明及合同内容不便于随时查询等问题得到了解决，对完善合同管理机制、构建合同应用生态、夯实合同核心数据，发挥了积极的作用。