基于联盟区块链的大宗商品挂牌交易模式的优化

杜惠英，吴 佳，李晨晨

（北京信息科技大学信息管理学院，北京 100192)

1 引言

大宗商品一般是指可进入流通领域，但非零售环节，具有商品属性并用于工农业生产与消费使用的大批量买卖的物质商品，一般包括金、银、大豆、小麦、原油、天然橡胶等标准化程度高且易于分级、储存和运输的产品。国家商务部颁布的《大宗商品电子交易规范》对大宗商品电子交易的定义是指，利用网络提供的通信手段在网上进行标的物是大宗商品的交易［1］。中国物流与采购联合会副会长蔡进在2020 年的供应链创新与应用在线论坛讲话中提到，2019年我国大宗商品的销售总额达到了80万亿元，其中大宗商品电子交易市场的交易规模为19.75万亿元（据《2019年度中国产业电商市场数据监测报告》统计），大约占大宗商品销售总额的1/4。大规模电子交易进行的同时也滋生了大量的犯罪案件，近年来全国各地几乎每年都有利用大宗商品电子交易平台进行犯罪的案件发生。卢旭亮［2］（2019）检察员在北大法宝司法案例数据库中进行内容检索时发现2009—2017 年利用大宗商品交易平台进行诈骗的案件涉案总金额达85 030.61万元，进行非法经营的案件涉案金额达810.622 912 亿元。这些案件的涉案金额大、影响范围广，给社会经济带来巨大的损失。然而，现存的大宗商品交易平台上的交易流程无法很好地规避这一问题，因此，急需寻找合适的技术进行解决，为此，本文尝试引入具有“去中心化，去信任化”特性的区块链技术进行探讨。

2 相关文献综述

区块链技术是分布式数据存储、共识机制、智能合约等多种技术的新型应用模式［3］。区块链技术源于2008年中本聪提出的比特币概念，从它出现开始，便受到众多学者的关注。近两年，多个省（区市）的政府工作报告中提出将区块链技术与不同产业相结合，也有了越来越多的学者开始研究区块链技术在各个领域的应用。有些学者基于区块链技术进行某一特定系统或平台的设计，如李博［4］等（2019）设计并构建了一个基于开源区块链平台的可信仓单系统；宋智慧［5］等（2020）认为可以区块链技术构建社会信用体系；梅宝林［6］（2020）研究区块链技术的引入对农村地区农产品冷链物流的优化；杨慧琴［7］（2018）、关培超［8］（2020）关注区块链技术在物流供应链信息平台的应用，浦东平［9］（2018）、魏程益［10］（2019）则基于区块链技术进行电子商务平台的构建；也有些学者会具体分析区块链技术应用在某个行业而改善该行业原有交易机制的可行性，并设计和构建新的交易机制，如邰雪［11］（2016）、龚钢军［12］（2018）、李彬［13］（2019）、吉斌［14］（2019）、韩冬［15］（2019）等学者主要关注区块链在能源交易特别是电力交易行业中的应用，利用区块链技术进行电力交易机制的设计和构建。

而在大宗商品领域，谭宜勇［16］（2018）在构建企业级区块链云服务平台时提出，可以将区块链技术应用到大宗商品交易；朱海洋［17］（2019）将区块链技术应用到大宗商品现货仓单融资并进行了交易体系建设的研究；顾军［18］（2020）认为区块链技术可以与物联网技术相结合，助力大宗商品电子交易构建区块链仓单体系；姜雨等［19］（2020）将区块链技术与物联网技术相结合，帮助管理大宗商品供应链金融风险；邹德明等［20］（2020）介绍了在大宗商品领域已经开始应用的用于单据流转、溯源追踪、风险防控、监管和融资的国内外区块链平台，并且分析了实施供应链技术存在的不足和挑战。

纵观相关文献可见，很少有学者关注基于区块链技术的大宗商品电子交易的优化和改进，关注更多的是大宗商品电子交易融资、仓单流转和追踪溯源等问题，未结合具体的交易流程进行研究。而与区块链技术的结合是未来发展的趋势，基于现有交易模式的交易流程进行优化和设计新的交易模式，能够更好地应用在大宗商品领域。并且在其他领域已经有学者基于区块链技术进行交易机制的设计和构建。例如，在电力交易领域，龚钢军（2018）［12］、李彬（2019）［13］、吉斌（2019）［14］等学者已经使用区块链技术进行电力交易机制的设计和构建，将电力交易与区块链技术进行融合，保障交易的可靠性。因此，基于区块链技术进行大宗商品电子交易的优化具有可行性。本文在对大宗商品电子交易中存在风险分析之后，找出问题产生的原因，并尝试引入区块链技术为大宗商品电子交易构建可信交易机制。

3 区块链技术在大宗商品电子交易中的应用

区块链技术已经应用于金融、零售、日常生活中帮助解决所存在的信任问题。区块链技术分布式记账、公开透明、不可篡改的特性应用在大宗商品电子交易中，能够实现单据可信流转、交易信息全程可追溯，提高交易可信性，减少交易中诈骗或非法经营的行为。

3.1 大宗商品电子交易的风险问题分析

本文将这些风险按照交易的环节进行划分，总结概括为以下六个方面。

3.1.1 准入控制风险。石晓梅等（2010）［21］认为交易中心面临着业务运营风险，而大宗商品交易商进入交易中心的第一步就是入驻交易中心。由于大宗商品电子交易在大宗商品交易中心进行，交易中心负责管理和监督交易的进行，因此，需要核实这些客户的身份，进行初期的风险把控，严防无资质参与主体进入平台。但是当前市场上的很多平台在准入控制方面只进行一次注册核查而没有进行实时查验，这就出现一些客户由于后期履约能力出现问题而导致合同无法正常履行的情况，存在一定风险。

3.1.2 买卖互信风险。花永剑（2013）［24］认为大宗商品电子交易平台面临着信用风险，我国大宗商品电子交易市场刚起步时监管不严，进入门槛偏低，有大量的企业涌入。因此，当前大宗商品交易市场中虽然平台数量众多，但合法合规性难以得到保障，而这些交易平台想要为大宗电商交易搭建中间平台，必须要处理好买卖互信问题。普通电商由于交易金额较小，用户基于对平台的信任都是先付款后交货。但是，大宗商品电子交易单笔交易的金额巨大，大宗商品交易平台自身信用不足以打消用户的钱货安全疑虑。

3.1.3 交易履约风险。石晓梅等（2010）［21］从交易中心和交易商两个角度进行分析，认为交易商面临着交易履约风险。一方面，当前大宗商品电子交易市场鱼龙混杂，市场监管无统一规范，部分诈骗企业混迹其中，在交易系统上做手脚，给投资者带来重大的经济损失；另一方面，大宗商品合同履行期限较长，合同履行期内，产品价格变化大，商品价格骤降容易导致交易商弃仓，或者在订单交收时出现仓库管理不规范、货物质量与合约不符、运输瓶颈、货款准备不足等造成交易无法正常进行的问题。

3.1.4 支付结算风险。陈欢（2012）［22］在分析大宗商品贸易支付风险时将其分为价格风险、融资与流动性风险、单据风险。大宗商品电子交易数量比一般零售商品交易数量更多、价格波动更频繁，交易所需金额更大，一般的第三方支付平台无法达到大宗商品电子交易的要求，能为大宗商品电子交易支付提供对接业务和仓单质押融资的银行也较少。当前四大国有银行已经基本不再为大宗商品提供电子交易的对接结算业务，因而支付结算存在一定问题。

3.1.5 资金安全风险。王渊（2015）［25］认为我国大宗商品电子交易平台面临着交易资金安全风险问题。大宗商品电子交易完成在线支付才算是完成整个交易的核心环节，而大宗商品电子交易平台作为交易过程的中间平台，首先需要保证交易合同的资金安全，而当前大宗商品市场在资金监管方面没有统一的规范，因此，市面上有部分平台选择银行监管交易资金的安全，但是当前很多银行已不再为大宗商品电子交易支付结算提供对接服务，平台挪用交易资金甚至卷款逃跑的案件时有发生，交易资金的安全存在极大风险。

3.1.6 数据安全风险。传统的大宗商品电子交易是在基于互联网运行的中心化平台进行的，平台每日所产生的数据量极大，数据的储存和维护均需要大量时间和资金，系统运行所在的硬件设施一旦发生故障就会影响交易的正常进行，即使及时恢复也有可能出现数据丢失的情况。此外，还有可能受到黑客的攻击，导致平台用户信息和交易信息被盗取，这些泄露的信息一旦被用到非法渠道将会产生巨大的经济损失。石晓梅等（2010）［21］研究发现交易中心面临着业务运营风险，而日常运营中，数据的储存和维护就存在巨大的风险。

气缸处于收缩状态时（见图1a），扭簧作用下4杆机构处于内收状态，活动窗扇重叠与固定窗扇内侧，有效降低空气阻力对活动扇页及联动机构的冲击。此时车窗净开度不为220mm。

经过上文对大宗商品电子交易过程中关键环节存在风险问题的分析，可以将这些问题总结为平台对参与主体准入资质的信任问题；买卖双方对平台的信任问题；交易双方履约过程的信任问题；与支付结算机构的信任问题；对资金储存监管机构的信任问题；对平台数据安全存储的信任问题。因此，本文认为大宗商品电子交易问题产生的主要原因之一可以总结为信任问题。

3.2 区块链技术在大宗商品电子交易中的作用

区块链技术可以被应用到大宗商品电子交易的准入控制、买卖互信、交易风险、支付结算、资金安全、数据安全等多个环节，帮助改善交易流程中存在的信任问题。按其开放程度，区块链技术可分为公有链、联盟链和私有链三种，三种链的共同点包括公开透明、不可篡改、可追溯、时间序列和加密等，不同点在于去中心化的程度不同，共识机制和信任机制不同。联盟链由多个关联机构共同参与组建，链内数据只允许成员节点读取和记录。联盟链内的节点是与之相对应的实体机构，机构通过授权之后才能加入并组成利益相关的联盟，共同维护平台运转。成员节点共同参与记账，通过彼此间的互信完成共识。与公有链平台相比，联盟链平台精简了准入节点和记账节点的数量，提高了交易处理和平台运行的效率。此外，联盟链内的成员节点以通过审核的机构为对象，提高了平台的可信度，且符合大宗商品电子交易监管的要求。与私有链平台相比，联盟链平台允许多家交易商加入，潜在消费者数量更多，更有利于平台网络效应的发挥。基于此，本文讨论的大宗商品交易模式的优化将建立在联盟链的概念基础之上。

3.2.1 与监管部门对接核查参与主体资质。在准入控制方面，联盟链技术引入后，相关部门将与交易相关的企业相关资质信息进行上链，平台及监管部门可以通过和负责的相关机构进行数据对接，或者直接调取记录相关数据的账本核查参与主体的资质。大宗商品电子交易平台对买卖双方身份资质的核检可以在源头保证交易过程的可信性。

3.2.2 并联式结构保证交易平台的可靠性。在买卖互信方面，引入联盟链技术的交易平台不再是传统的串联式数据传输结构，而是公开透明的并联式数据传输结构。这种结构更易监管，监管部门只要设立一个监管节点，即可对整个业务流中所有交易主体的数据进行全面监管，实时核查交易情况，保证交易安全，提高电子交易平台的可信度，吸引更多客户。联盟链不可篡改的特性可以有效改善交易双方对平台的信任问题，让交易双方更放心地进行交易。

3.2.3 交易信息全程记录保证交易可追踪。在交易风险方面，未引入联盟链技术前的电商平台一般通过第三方企业跟进合同进度，向用户进行担保，但是即便如此，仍存在商品丢失、作假以及平台与第三方勾结伤害消费者的情况。联盟链的防篡改特征和分布式记账机制可以保障区块链上各节点分别进行信息录入，记录交易全程的信息，在降低记账成本的同时有效保证数据的完整性，避免交易平台篡改交易信息。此外，在实行分布式记账的联盟链上交易信息能够实时更新，再结合物联网技术，可以保证整个物流过程中的可追踪性和交易信息的准确性，避免交易无法正常进行。

3.2.4 引入金融机构解决结算问题。在支付结算方面，联盟链技术不可篡改的特征能够保证交易信息的真实性，使得金融机构的利益更好地得到保护，从而吸引更多的金融机构参与合作中，在一定程度上解决当前交易时支付结算环节对接银行少的问题。区块链技术的去中心化和可信任机制可以帮助大宗商品交易平台更好地找到合适的金融机构，将其引入链中。此外，当前很多联盟链使用虚拟货币进行交易，虚拟货币的引入可以更好地解决跨地区结算和大额交易结算时存在的问题。

3.2.5 智能合约自动执行交易结算。在资金安全方面，引入联盟链技术后可以建立程序化的智能合约，将交易信息以智能合约的方式进行储存，用计算机编程语言将交易的合约条款进行智能合约的处理，然后联合物联网技术中的实时GPS 查看商品实时信息，按照智能合约的约定在交易商品到达目的地时触发智能合约自动执行，完成资金的交付，保证交易资金的安全性，杜绝恶意违约和中断合同的行为，降低了时间成本和潜在风险。

3.2.6 分布式记账保障数据安全。在数据安全方面，分布式记账能够有效防止数据篡改，提高数据的可信度，并且联盟链并联式数据传输结构下，任何节点发生问题都不影响其他节点正常处理业务，数据能够在系统恢复后自动进行复原，不会出现数据丢失的情况。联盟链技术引入后可以在降低硬件设备投入成本的同时保障交易数据的安全性和完整性。

从大宗商品电子交易平台的角度来看，联盟链技术应用在挂牌信息的录入和确认、交易议价、交易确认、合约处置等一系列过程中，可以使得交易信息的可信流转和不可篡改得到保障，构建起一个交易双方、平台和其他参与方可以共同受益的可信交易机制，能够帮助平台实现交易全过程数据自动存证和交易自动执行。

4 基于联盟链技术的大宗商品交易机制的构建

本节从联盟链技术的基本特征和性质出发，在介绍大宗商品原有交易流程后，基于联盟链技术对大宗商品电子交易机制进行设计，并从交易系统的逻辑模型、交易系统设计、系统重构后的交易流程多方面进行描述。

4.1 大宗商品电子交易流程

大宗商品电子交易涵盖不同产品类别，为了满足不同客户的需求，大宗商品电子交易平台支持即期现货和中远期合同订货的交易方式，支持挂牌交易、竞价、议价协商等多种价格形成方式，为客户提供多种交易模式供其选择。赵向龙（2015）［26］统计了国内465家大宗商品电子交易平台的交易模式，发现其中有159 家交易平台是通过挂牌模式进行交易，说明挂牌交易在国内大宗商品电子交易中所占的比重较大，挂牌交易对大宗商品电子交易平台具有普适性。本文重点研究挂牌交易中的“卖家挂牌”模式。

大宗商品电子交易采取“卖家挂牌”的交易模式时，卖家可以在交易中心发布要交易的商品信息，缴纳一定比例的诚信保障金、保证金或者以电子仓单的形式在交易平台进行挂牌。挂牌成功后，挂牌信息会显示在平台的交易信息相关页面，有交易意向的买家可按照自身需求进行检索，议价成功后进行摘牌，生成交易合同。卖方须在合同规定的时间段内备足货物，买方则需在合同规定的时间段内支付货款，最终完成交易的整个流程。

4.2 基于联盟区块链的交易系统逻辑模型

当前我国大宗商品电子交易市场存在监管不严的问题，交易平台质量参差不齐，在大宗商品的交易过程中存在严重的信任危机。要想解决这一问题，首先需要对交易机制进行改进，构建一个开放透明、可信任的交易系统。本文从大宗商品电子交易的基本特征和性质出发，基于联盟链技术进行大宗商品电子交易机制的设计，其逻辑模型如图1所示。

大宗商品电子交易过程中的参与方包括电子交易中心、监管机构、交易商、交货仓库、结算银行和物流企业。其中，电子交易中心提供与交易相关的仓储、金融、物流、行业数据等服务，监督整个交易过程，保证交易的可靠性；监管机构是政府监管部门，查看并监管交易平台上的数据，对交易市场进行规范和整顿；交易商是通过相关规定的资质审核在电子交易中心交易的大宗商品企业；交货仓库是电子交易中心选定的，对交易的大宗商品进行检验和保管，并提供担保和其他相关服务的企业；结算银行是由电子交易中心指定，为电子交易提供结算服务的银行；物流企业是为电子交易提供货物运输的第三方物流企业。基于大宗商品电子交易所涉及的这些参与方，本文设计的模型参与机构主要包括电子交易中心、监管机构、交易商、交货仓库、结算银行和物流企业。

图1 基于区块链技术的大宗商品电子交易系统的逻辑模型

模型中的六个参与机构地位有所不同，可以分为核心机构和普通机构。核心机构即负责监督和维护所有大宗商品电子交易的交易中心和监管机构。普通机构指大宗商品电子交易中其他的参与方。进行模型构建时为不同的机构分别设置各自专属的、记录有交易信息的区块链节点，构建它们专属的交易账本。本文构建的模型是多中心的组织，交易中心和监管机构是联盟链的中心，确认区块链网络中发生的每一笔交易，对其进行负责和信用背书，而普通节点只对有关交易的数据进行验证。

基于联盟链技术构建的大宗商品电子交易系统具有公开透明、不可篡改、可溯源的特性，交易系统可信度高，能够保证交易过程中的单据可信流转，保障交易过程的资金及数据安全。

4.3 基于FISCO BCOS的交易系统构建

FISCO BCOS 是当前国内市场上使用比较广泛的开源架构，是一种区块链技术产品，其是在BCOS开源平台基础上根据我国企业特殊需求进行设计的，能够广泛适用于分布式的商业场景。首先，FISCO BCOS 在BCOS 的基础上进行了架构的拓展，可以实现更好、更安全的拓展，满足大宗商品电子交易的高频需求，并且改进后的架构使得应用联盟链技术的企业之间可以更简便地构建联盟链条；其次，FISCO BCOS 将系统的计算功能和存储功能分开，并且能够支持分布式存储，保证数据的存储安全；最后，相较于传统的区块链开源平台，在FISCO BCOS 中，每秒钟可处理的交易量更大，可以直接调用系统内之前的合约信息，更好地实现高效率的交易。因此，本文尝试基于FISCO BCOS 重新构建“卖方挂牌”交易模式的大宗商品电子交易流程。

基于FISCO BCOS 联盟区块链技术构建交易系统的优势如表1所示。

4.4 基于联盟链的交易流程

联盟链技术的引入会给卖家挂牌交易流程的各个环节带来变化，这就导致大宗商品电子交易的流程和交易机制发生变化，引入联盟链技术后的卖家挂牌交易流程如图2所示。

新的交易流程有五个主要环节。在第一环节中，交易平台上的卖方在平台上发布销售信息，区块链技术的引入可以保证信息录入的准确性、完整性和不可篡改性，可以完整地记录销售信息的录入，并且在记录信息的同时给信息加上明显的时间戳，记录信息录入的时间。

在第二环节中，平台在接收到卖方的销售信息后，向挂牌信息发布方确认挂牌信息，商品挂牌信息生成后，生成智能合约，并记录到区块链数据库中，生成过程上链，平台相关节点可按需获知挂牌的信息。

在第三环节中，平台发布新的挂牌信息后，有意向的买方会和挂牌方就挂牌信息的智能合约进行议价或者直接一口价进行交易。区块链技术完整记录议价过程，保证议价过程的信息完整性和不可篡改性。

表1 基于FISCO BCOS联盟区块链技术构建的交易系统的优势

图2 基于联盟链的大宗商品卖家挂牌交易流程

在第四环节中，交易双方议价完成后成功签订买卖合约，合约签订成功后，区块链技术可以将买卖合约按照智能合约的格式生成带有购买信息的智能合约，保证合同信息数据可信流转。

在第五环节中，生成买卖合约后，在合同交接前买卖方根据自身需求决定如何处置合约，合约处置过程被完整记录在区块链上，区块链分布式记账的特性与物联网技术融合后可以更好地跟踪交易的履约状况，避免后续合约出现不必要的纠纷，保证交易的可靠性。

5 总结与展望

综上所述，区块链技术特有的不可篡改、公开透明、分布式记账的特点，恰好能够应对大宗商品电子交易数据不安全、公信力不足的难点，有效帮助解决大宗商品交易中所存在的风险问题，完整高效、低成本地记录交易过程中的全部数据，保证合同信息数据可信流转，为交易双方、平台和其他参与方构建起一个高效的可信交易机制。

本文所构建的基于联盟区块链技术的交易机制，能够为大宗商品电子交易平台上的交易提供新的解决方案，该交易机制中区块链技术和大宗商品电子交易过程得到深度融合，可以更好地实现可信交易。对平台来说，区块链技术的引入可以提升平台交易的可信度，吸引更多平台使用者；对交易双方来说，区块链技术的引入可以保障交易信息的完整性和不可篡改性，保障交易双方的利益。可以说，将区块链技术应用到大宗商品电子交易上，能够更好地进行交易信息的维护，实现多方共赢，稳步促进大宗商品电子交易的发展。

但是，当前基于区块链技术的大宗商品电子交易的可信交易机制的构建仍不是很完善，交易系统中的数据是否能够准确上链无法得到保障。区块链技术在大宗商品电子交易中的应用也未进行落实检验，因此，可能存在无法落地实施、平台交易商参与意愿不高等情况，后续仍需进行更深入的研究。针对大宗商品电子交易中参与方对改进后的新交易模式的采纳意愿问题，本人正在进行后续进一步的研究，为后续基于联盟链技术的新交易模式的推广提供建设性的建议。而即使后续区块链技术无法在大宗商品领域进行落地，区块链技术分布式存储、数据公开透明的思想也能够为大宗商品电子交易的良性发展提供参考。