基于区块链技术的电子商务产业创新发展研究

程 涛，李连江，李佳俐

(1.哈尔滨商业大学 计算机与信息工程学院，哈尔滨 150020；2.黑龙江工程学院 经济管理学院，哈尔滨 150050)

1 区块链

1.1 区块链概述

2008年，中本聪在《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》[1]一文中对电子货币及其算法进行了详细的描述，首次将区块链这一概念呈现在大众面前.近年来，随着计算机网络技术、分布式处理技术及数据加密技术的不断成熟，区块链技术发展迅速，逐渐应用于金融、能源、征信、贸易等社会生产的多个领域[2].区块链的本质是一个去中心化的分布式数据库，所存储的数据分布在不同的存储区域，这个区域被称为“区块”，不同的区块之间通过链条连接在一起，以多点协作的方式对数据进行记录、更新和维护.在每个区块上，利用特定密码学加密算法以确保数据的安全性.根据访问限制程度不用，可将区块链分为公有链、私有链和联盟链.

1.2 区块链结构

区块链的概念起源于分布式管理，它也是一种链式结构，在这个链式结构上，由一个个“区块”充当节点，节点与节点之间的排列遵循着固定的规则和次序[3]，协同完成对同一事物的处理，具体如图1所示.

图1 区块链结构示意图Figure 1 Block chain structure diagram

在某个区块链的结构中，第一个区块被称为创世区块，对于任意一个非创世区块而言，向上链接着父区块，向下链接着子区块.每个区块主要由区块头和区块体两部分组成，其中区块头主要包含本区块的元信息，共80字节，包括父区块头哈希值、版本号、时间戳、难度、随机数、Merkle 树根等.其中，父区块头哈希值是指前一区块的哈希值，占32字节；版本号标明本区块遵守的验证规则，占4字节；时间戳表明该区块产生的近似时间，精确到秒，占4字节；难度用于说明该区块工作量证明算法的难度目标，占4字节；随机数的存在是为了解决32位随机数在算力飞升的情况下不够用的问题，占4字节；Merkle根指明该区块中交易的Merkle树根的哈希值，占32字节.Merkle 树属于哈希二叉树，具备哈希二叉树的特点，拥有两类节点，即分支节点和叶子节点.其中，用于进行溯源计算的数据保存在叶子节点，子节点的汉斯值保存在分支节点.在这个结构中，当某一节点的数据发生变化，这种变化会由父节点逐级上传直至树根，区块链中的其他节点都可以掌握这一变化情况及变化发生的位置.

1.3 区块链特点

1.3.1 去中心化

区块链采用分布式记录、点对点通信的方式完成数据的存储和传输，整个链条中无中央节点，链条上的任一节点的地位和作用都是相同的，它们共同对数据的真实性和有效性负责.单一节点的数据损坏或者丢失不会对整个链条产生影响，摆脱了传统链式结构中过渡依赖中心节点的弊端.

1.3.2 全民参与共同认证

在区块链这个庞大的体系中，所有区块的维护者均已平等的身份共同参与到区块的创建和维护过程中，这个操作过程对所有人来说都是公开透明的.数据信息一旦写入后，可由区块链上的其他节点进行认证，无需第三方参与[4].

1.3.3 高安全性

区块链的自身特征要求只有超过系统总节点半数以上的节点共同发起修改操作，这一操作才是有效的.因此，假设攻击者想要篡改区块链信息，则必须能够同时获得半数以上的节点控制权.在区块链的系统中，参与者数量非常庞大，地区分布广泛，想要取得半数以上节点的控制权，付出的代价将会十分高昂，甚至远远超出攻击者的收益.

2 电子商务

2.1 电子商务概述

广义的电子商务是指人们利用互联网、内联网、外联网等网络平台，开展ERP、CRM、SCM、HRM、市场管理、生产管理、研发管理及财务管理等商务活动全过程的具体形式，是传统商务活动的电子化，它包括商务实体、电子市场、交易事务、信息流、资金流、商流、物流等基本要素[5]，如图2所示.

图2 电子商务概念结构模型Figure 2 Conceptual structure model of e-commerce

电子商务从根本上改变了人们的生活方式，办公、医疗、教育、旅游、娱乐、休闲、购物、出行，这些人们生活的必需品都可以通过电商系统得到完美解决.电商产业带动的第三方网络支付平台更是从根本上颠覆了原有的资金流，给人们带来了更大的便利[6].

2.2 电子商务发展现状

在过去的几年时间里，电子商务发展十分迅猛，网络基础设施建设的不断完善，网民数量迅速攀升，这些都为电子商务的发展提供了沃土，电子商务交易额、农村电商规模、跨境电商规模、电商从业人数等指标连年刷新，如表1所示.

表1 2015～2019年中国电子商务发展情况Table 1 China e-commerce development in 2015～2019

由表1可知，截止到2019年底，电子商务全国交易额达到34.81万亿元，其中零售电商较为活跃，交易额为10.63万亿元，占比为30.5%.跨境电商发展十分迅速，交易额呈跨越式增长.电商产业发展在一定程度上带动了就业，从业人数已达5 125.65万人.

2.3 电子商务与新零售

2016年10月，马云在杭州云栖大会开幕式的演讲中提出了“五新”概念，其中第一新即为新零售，他认为电子商务只是人类社会商务载体的一个过渡阶段，传统的电子商务会在未来10～20年后过渡为新零售[7].

对于什么是新零售，不同的学者和机构给出了不同的定义.但无论从哪个视角去观测，新零售都有如下几点本质不会发生变化：一是依托互联网/物联网平台；二是集成大数据、云计算、人工智能等计算机技术；三是线上服务和线下服务的深入融合.总体来说，就是指对电子商务产业人、货、场的深度重构，是线上、线下和物流的重新融合，无人酒店、无人超市是新零售的典型代表[8].

2.4 电子商务发展存在的问题

2.4.1 供应链管理中存在的问题

1)牛鞭效应

“牛鞭效应”是指供应链上的一个需求信息变异现象，当供应链上信息共享及协调机制失衡时，在客户的需求信息向供应商传递的过程中，信息会发生扭曲进而出现较大波动：一是导致超量库存，降低供应链的敏捷性；二是库存不足，无法满足市场需求，出现供应延迟.

2)质量问题

上下游企业信息沟通不畅，导致交易成本增加，供应商可能因此降低原材料质量，以次充好，逐渐降低整个供应链的竞争力.

3)供应链过于复杂

供应链成员企业跨度、层次不同，信息流和物流在多个不同性质组织之间流动，使得供应链结构复杂，导致业务处理效率低下，容易产生差错.

2.4.2 网上支付存在的问题

网上支付是电子支付的组成部分，是电子商务交易中主要采取的支付手段.网上支付系统主要有网银转账支付模式、商户直连网银支付模式和第三方支付模式三种，其中第三方支付模式最为活跃.目前国内典型的第三方支付平台有支付宝、财富通、银联在线支付等，这些丰富的支付手段为消费者提供了便利，但是却给商家增加了额外的成本.

例如，在商家申请第三方支付平台收款时，平台会在在交易完成后扣取交易价格的2%～3%作为其服务费，虽然这一比例的收费较之传统的商业模式下的房租、处理费而言并不多，但这却与电子商务降低交易成本的总原则相悖.

2.4.3 交易安全问题

1)信息安全

来自互联网的攻击手段有很多，病毒、木马、钓鱼网站、拒绝服务攻击等都会对电子商务参与者的信息安全产生威胁，导致隐私泄露、数据损毁、服务拒绝等问题，进而给交易双方造成财产和精神的双重损失.

2)虚假宣传

在各类网络交易平台中，一款商品的热卖程度与交易单数和好评数量成正比，这就导致了部分商家恶意进行虚假刷单或者刷好评，这种行为虽然没有虚假广告那么直接，但是却更容易引导消费者的消费行为.当消费者对订单数量和好评数量开始产生质疑时，必将使电子商务走向一个新的恶性循环.

3)商品溯源

有效的商品溯源体系是电子商务营销的一项重要增值服务，但现有的溯源体系大多存在过多的刻意制造，特别是在C2C交易中，经营者提供的溯源体系往往带有片面性，所谓的产地直销经常会被打折扣.

3 区块链技术为电子商务发展提供有效解决方案

3.1 时间戳技术改善供应链体系

在传统的供应链管理中，链条上的各个主体在进行数据处理时，会用到时间戳这个字段来对所创建的数据进行说明，标识一份数据被创建的时间.但是这里的时间戳主要为内部标识，当这些数据进行共享时，时间戳就失去了意义，因为这里的时间戳可以人为控制和制造，或者说，是可以进行伪造的.所以，在传统的供应链管理中，人们并不关心时间戳这一概念.可是当时间戳遇到了区块链之后，一切变得不一样了.时间戳是区块链的关键技术之一，在区块链中，某一区块在被创建之初，就会被加上时间戳，并且将其广播发送给其他所有区块，而不是仅仅作为内部使用，这样就会在全网形成分布式的时间戳，此时，如果有人想要修改某个时间戳的内容，将会变得非常困难，需要消耗大量的资源.过了一段时间后，区块链的节点不断增加，此时想要改动某个区块的内容，几乎已经变得不太可能，这样就确保了信息的可追溯性和抗篡改性.

将区块链应用于供应链管理，可以使管理者轻松获得各个区块节点提供的海量数据，这些数据的可以为应过程存证、供应双方互信、信息沟通真实等多个方面提供有效保障[9].另一方面，供应链管理也包括了发票、托运单、保单、物品清单等各类单据的管理和传递，将区块链技术融入供应链后，上述单据的产生、发送、接收等过程均被写入节点数据，加盖上时间戳，可供供应链上各个环节主体查询和辨识真伪，并为相关供应链交易信息的传输提供新渠道，满足供应链各环节主体的多方位需求.

区块链技术也可看作是一种协同工具，可被应用于大规模管理系统中，将其融入供应链:一是可以让供应链环节的每一方都能清晰透明的看到商品的生产、运送、库存等一系列信息，提高商品价值实现效率；二是将相关企业进行有效的连接，使得信息流、资金流、商流及物流形成一个有机整体，从而构建互信共赢的供应链生态系统.

3.2 去中心化特性优化支付手段

3.2.1 电子商务网上支付的现状及问题

现有的网上支付是一个复杂的过程，除支付者(付款方)和商家(收款方)之外，还需要多方的参与，如图3所示.

在图3所示的支付系统模型中，网上支付所需环节较多，银行、清算中心、支付工具等机构在整个支付系统中构成了中心地位，对整个支付流程产生影响，导致出现诸多问题.1)参与支付的主体复杂，环节较多，导致支付周期变长；2)沉淀资金及孽息资金归属不明确，资金支付成本偏高；三是存在中心节点，不同节点之间地位不对等；四是支付环境的安全性不高，容易因客户信息泄露引发各种纠纷[10].

图3 网上支付系统基本框架模型Figure 3 Basic framework model of online payment system

3.2.2 区块链技术对网上支付的优化

区块链技术拥有去中心化的典型特征，将区块链技术引入网上支付系统，能够使进一步加强信息透明化、隐私性和安全性[11]，对网上支付系统进行优化升级.

1)提升支付效率，加速资金流转

所谓的去中心化，是指除了交易双方之外，并不存在第三方平台或者机构来对交易过程进行监管.去中心化是区块链技术的最典型特征，将区块链融入网络支付手段中，只要交易双方达成意向即可进行点对点支付，无需第三方介入，支付与清算同步达成，无需单独的清算环节，交易周期大大缩短，交易效率进一步提升.在这种情况下，交易资金瞬间即可完成转移，在途资金数量大大降低，资金流通速度得以提升，银行往来账户的对冲风险进一步下降.

2)降低交易成本

基于区块链技术的去中心化网络支付手段将交易双方直接对接，彻底颠覆传统网上交易模式，剔除所有中间交易平台，消费者的交易资金将直接进入商家账户，避免短期利息损失，降低支付成本[12].虽然基于区块链的支付体系也会对不同区块节点收取一定费用，但额度较低，一般占交易金额的1%左右，相对于原有的网络支付手段，交易费用降低50%～70%.

3)重建信用体系

融入区块链技术的网络支付系统的支付细节会被记录到每一个区块中，并被长期存储下来.这种交易记录可由系统自动跟踪和查询，并且被全过程的参与者共同监督，几乎不可篡改，能够成为个人行为的有效凭证.

在这个过程中，参与者的所有行为都会被真实记录，参与者无法否认自己的行为.同样，个人在此期间如果发生失信行为，将被永久计入个人征信体系，无法被隐藏.也就是说，在这样一个体系下，个人失信的成本极其高昂，这对建设新的社会诚信体系具有积极的促进作用.

3.3 透明交易剔除虚假交易

3.3.1 虚假交易

随着电子商务交易市场的不断扩大，部分商家为了扩大商品影响力，开始通过“刷单”方式营造虚假的销售数量，并由此催生了虚假交易产业，具体表现为：电子商务经营者委托他人或自行组织人员，通过虚假交易获得不当信用利益，并为此支付一定额度的报酬，这一行为严重损害了消费者的知情权，侵占了其他电子商务经营者的交易机会，扰乱了正常的电子商务秩序[13].虚假交易带有明显的违法痕迹，但是我们很难利用传统技术手段从技术层面对这一行为进行定性，因此，想要阻断这种行为，最好的思路还是从源头入手，限制虚假订单发生的概率[14].

3.3.2 区块链对虚假交易的抑制机理

区块链拥有庞大的分布式数据库系统，每个区块链的参与者都是信息真实性的见证者，在这种体系下，可以轻松创建完善的信用等级制度，使交易全过程透明化，并将交易的真实性与信用等级直接挂钩[15].借助区块链技术，消费者的购买行为在区块链中有着清晰详细的记录，同时商家的每一笔交易信息都将被记录在区块节点的分布式账单中并被共享，买卖信息可同时供所有区块节点用户实时查询.区块链中的加密式数据分析使得每一笔订单中从下单、接单、物料配送、交易成功和评价等流程中的历史记录都不可能被篡改，保障了信息的高度安全性和可视性，区块链中每个节点区块都能通过安全的共享信息享受数据信息透明的便利，这与传统的单纯由商家掌握订单信息、评价信息等模式有着本质差别，在这种模式下，商家对订单或者好评进行操作几乎变得不可能，信息真实性得以保证，交易过程再次成为消费者对商品进行评价的有效凭据，促使交易行为重新走向良性循环.

3.4 分布式加密算法增强电子商务安全

目前，我们主要采用加密技术、认证技术和安全协议等手段来维护电子商务系统的安全性，这些技术手段能够从多个角度较好的防御各类主动或者被动的攻击.但是，电子商务所面临的安全威胁绝不仅仅能够单纯通过技术手段完全解决，在很多时候，人为操作的失误或者是由系统内部发起的攻击，才是最为致命的.因此，如何从管理角度解决安全问题，是我们必须面对的一项重要课题，如何有效解决系统安全性是电子商务得以健康发展的必要条件.

区块链中所运用的数字加密技术和分布式共识算法使区块链中每一个交易节点的交易行为都在一种完全被信任的系统中进行，公开透明的信息被区块中任何一个受信节点所使用，一种全新的安全防御模式使信息使用更加便利安全[16].

4 结 语

区块链技术的发展为解决电子产业存在的问题提供了新的解决方案.一是利用时间戳技术改善电子商务供应链体系，使管理者可以轻松获取供应链节点的海量数据；二是利用区块链去中心化特点优化电子商务支付手段，提升支付效率、加速资金流转、降低交易成本、重建信用体系；三是透明交易可以有效抵御"刷单"行为，有效维持电子商务交易秩序.同时，区块链技术中采取的分布式加密算法也能够有效增强电子商务交易安全.本文通过分析，给出了基于区块链技术的电子商务产业发展方案，能够有效解决电子商务产业目前存在的主要问题，促进产业发展迈向新台阶.