基于区块链技术的数字票据平台研究

张涛

（中远海运科技（北京）有限公司解决方案事业部，北京100010）

1 为什么采用区块链技术?

1.1 传统票据市场现状分析

票据作为一种信用工具被个人或企业使用，在金融交易中是债权和债务发生、转移与偿付过程的体现。目前，票据业务领域存在着诸多问题，主要包括以下几种：

（1）票据是否真实的问题。在当今市场上，假票、克隆票等伪造的票据层出不穷，这对票据的真实性造成了极大的负面影响。

（2）票据的信用风险问题。在当今市场上，总有部分承兑人无法履行自己的承诺，即不能在汇票的截止日期前进行付款。票据的信用问题值得关注。

（3）票据交易过程中存在许多违规现象的问题。违规现象一般包括一票多卖、出租账户、清单交易。在当今市场上，部分票据违规操作对票据行业造成了一定的混乱，产生了不良的影响。

（4）监管部门对票据企业进行监管工作的成本非常高，事中监管难度大。

1.2 传统票据分类及主要风险分析

在我国的传统票据分类中主要分为纸质票据和电子票据。

（1）纸质票据。在传统票据市场的交易中使用的单据通常为纸质票据，所以在票据交易过程中，拒绝对款项进行支付、重复支付汇款、票据诈骗等风险案例十分常见，而在这些风险案例中，纸质票据的“一票多卖”现象尤为显著。

（2）电子票据。相较于纸质票据，电子票据从诞生起就具备明显的先进性，能够更好地保障票据本身的真实性。但是由于我国在电子票据市场上相关法律法规还不健全，其流通性发展得并不好，甚至还赶不上纸质票据，目前来看我国仍以纸质票据流通为主。在常见票据风险案例中，电子票据的打款背书异步现象尤为显著，打款存在一定风险。

1.3 传统票据大型风险案例分析

2016年农业银行北京分行出现了一起大型票据风险事件，该票据案件涉及金额近40亿，惊动了国务院，引起了国内外巨大的轰动。该起案件简单来说就是一家银行想和农业银行进行资产交易，以票据作为担保向其借取资金。但是当交易到期的时候，该银行并没有在规定的时间内赎回票据，而农行的人员却发现相关抵押票据不翼而飞，留下的只是一堆假票，甚至部分是报纸。而这笔抵押票据背后的资金也以某种途径非法进入股市，随后股价下跌产生巨额资金亏口，导致票款无法兑付，使农行遭受巨大损失并引发一系列严重后果。

纵观该事件的始末，原因在于现有的票据市场运行出现了问题。一般情况下，银行之间的交易都需要在中介机构的协助下才能完成，如果一些不良分子和票据中介机构勾结起来，票据就会落入中介之手，中介便可以将非法途径获得的票据换成现金投入股市之中，想大赚一笔之后再将票据赎回放回原来的银行中。在该案件充分展现了票据市场监管难及中介过度参与的弊端。而借助区块链技术，票据市场就可以有效做到“去中介化”。

1.4 区块链大环境背景分析

近些年区块链以极其迅猛的速度发展起来，与金融相关的多个行业都和区块链建立了紧密的联系。虽然之前，由于区块链缺少真实落地的场景而不被相关专家看好，但是现在，区块链已经在经济领域占据了不可替代的地位，并且占据的比重还会持续增加。与之前的“中心记账”相比，区块链的“分布式记账”具有很多非常明显的优势：

（1）数据不易被篡改，并且可以追根溯源。

（2）数据安全可靠、私密性高，为用户隐私及数据自治提供强有力的保障。

（3）信息公开透明，提升平台原生公信力。（一般传统平台，平台拥有方都能看到用户相关数据）

（4）将信息同步效率大幅提高，简化交易流程。

1.5 区块链技术解决传统票据市场的痛点分析

将区块链技术和票据进行结合，使票据信息可以依靠区块链实现去中心化结构的存储、确认及传递。与此同时，区块链通过密码学建立起来的信任机制，可以做到去“中介化”，以及时间戳带来的不易篡改的性质，又使票据交易的各个环节都能被所有参与者掌握，因为整个过程都是公开透明的。

这种新型的票据市场交易模式能够有效地监督和激励交易主体，还可以为每个同业者提供相互的账务信息，即共享。在共享方式下，票据交易和票据业务的处理就能节约大量关于基础设施的成本，提高交易的处理效率，还能有效地规避传统票据市场经常出现的票据伪造问题，从而降低金融市场的交易风险。无论是从流动性还是从安全性来说，以区块链为基础的票据交易模式都能更加完善票据市场，推动票据业务的发展。总的来说，区块链票据具有以下优点：

（1）可实现票据价值传递的去中心化。

（2）有效预防票据市场存在的风险。

（3）能够更好地对票据系统进行搭建维护、更安全地存储数据。

2 区块链技术的本质是什么?

2.1 区块链的本质特征介绍

区块链的主要作用是验证网络交易信息的有效性，比如现在众所周知的比特币交易。而网络交易信息的有效性能够通过区块链来验证，正是得益于区块链所拥有的本质特征。具体如下：

（1）去中心化。我们日常中通过微信和支付宝的交易，都属于中心化交易，而去中心化则是不需要借助任何第三方中心化金融机构的帮助，通过区块链独有的以公钥和私钥为基础的加密技术来达成交易。区块链可以把数据以一个公共总账的形式记录下来，交易双方也可以直接查看资产的交易细节。

（2）不信任机制。交易是所有权的转移，其建立在信任的基础之上，而信任问题是目前票据市场上最普遍、最无法杜绝的问题，其花样层出不穷。区块链的诞生就是为了解决交易过程中的信用问题，他因不信任而生，去中心化就是不信任机制的一个典型体现。得益于区块链的不信任机制，那些不具备借助第三方机构能力的交易也能顺利完成。

（3）不可篡改。区块链以密码学为基础，采用先进的数据加密技术和分布式存储机制等来保障账本上的交易数据不可篡改。用户对任何交易都要进行数字签名，并通过数字证书来验证，从而保证交易的真实性和可靠性。区块链通过一个对等网络，对数据进行分布式存储，每个网络节点上都存储着全网数据的副本，所以对任一节点的账本进行篡改都是徒劳无功的，因为你不太可能把整个区块链网络中51%以上的每个区块的账本副本都进行篡改。区块链必须保证每个账本的数据一致才能健康地运行，所以区块链拥有的不可篡改特性为区块链中的数据提供了极高的安全性与稳定性。

（4）可追溯性。区块链上的往来信息均可被追溯和查看。通过研究区块链上区块的数据结构，可知区块由区块头和区块体组成，区块体中记录了所有的交易信息，而区块头是对整个区块信息的汇总，同时区块头中也记录了前区块的哈希值，这样每一个区块都能追溯到前一个区块，所有的区块连接起来，便形成了一条完整且不会丢失的信息交易链。同时区块链在金融领域中也是一把追踪的好手，对票据流向、资金流向可进行全程的追踪与监管。

2.2 区块链的通常分类介绍

根据参与方的准入机制不同，区块链通常分为三类：

（1）公有链。人人可用的区块链。最典型的就是比特币、以太坊等，世界上任何人都可以参与其中。

（2）私有链。用户需要被筛选。私有链中的数据信息具有私密性，不会随意的被任何一个联网的人获取。它通常由某个组织或者机构控制，用户的参与需要被严格地限制。

（3）联盟链。多方参与彼此信任。由若干个组织或者机构共同发起和管理的区块链，参与者需要被授权许可。

2.3 区块链的核心技术介绍

（1）分布式账本。分布式账本采用去中心化设计，通过公钥、私钥及签名来控制访问权，这种机制能够保障账本中记录数据的安全性、准确性和保密性。参与者可以在其上进行交易，在交易中他们也可以进行资产或数据的交换，分布式账本则会把这些交易记录在区块链上，整个过程没有第三方。分布式账本具有数据公开透明、不可篡改、可追溯且能够永久保存等优良特性。例如在票据交易中，每一个关键环节的数据都会被记录其中，且在信息及资产转移过程中只有确认了私钥和公钥的内容完全正确后方可执行。

（2）加密和授权区。块链基于密码学原理，采用先进的加密算法和数字签名、数字证书技术，对链中用户的信息和交易数据进行高度加密，保障了交易数据的安全性和真实性。唯一的私钥由用户保管，且对用户的身份及交易进行隐私保护。

（3）共识机制。共识机制的主要作用是决定区块链节点的记账权，可以有效保证区块链上的所有参与节点相互信任，并及时解决冲突问题。在区块链中支持多种共识算法，共识机制是解决分布式存储中数据一致性的有效解决方案，通过共识辨别出所有诚实节点和有效交易，将若干交易打包成区块写入账本，这些信息具有两个特性：一致性和有效性。

（4）智能合约。智能合约自动生成契约信任，它是一个预先设定好的程序代码，这种代码可以自动执行制定的合约中的条款。在执行合约的过程中，智能合约几乎不使用第三方机构或平台，且这些交易会被赋予不可逆和可追溯的特性，且公开透明不可篡改，从而提高交易的安全性，减少意外的发生。

3 区块链数字票据平台综述

3.1 平台优势介绍

平台以区块链技术为基础，将纸质票据作业数字化。具有以下优势：

（1）有效解决了票据空间存放的问题。金融领域在进行纸质作业的时候，必定会产生大量纸质材料，由于这些材料带有重要数据信息，所以需要封存起来。一旦这些材料丢失，将会造成严重后果，而采用数字票据平台则会解决存放的问题，且不用担心纸质材料上的信息被破坏或丢失。

（2）大大提高票据作业处理效率。纸质票据使用的是纸质实物，所以在进行交易时，往往需要一系列繁琐的操作流程。而票据的程序化和数字化则会大大提高办事效率。

（3）降低票据交易操作风险。在纸质票据交易中，非常容易出现操作风险，这种风险由于监管难度较大而难以避免。而借助区块链技术的不可篡改、可追溯等特性及智能合约和加密授权技术可大大降低票据交易中的操作风险。

3.2 平台核心业务流程介绍

纸质票据和电子票据的主要区别在于信用环境，在重要的票据交易中，使用纸质票据的情况依然较多，而且在短期内不会改变。该平台将市面上对纸质票据进行托管的作业模式由线下转为线上，其好处就是能够使被托管的纸质票据顺利地转成电子票据，行驶和电子票据一样的功能，方便查询、交易和监督。借助区块链技术让票据市场变得更加值得信任。

票据托管方在区块链中发布一条包含票据所有信息的区块，并需委托方对票据的真实性和所有权进行声明确认。这个节点先对交易的数据进行记账，然后在委托方所在的节点下增加该笔票据资产，最后纸质票据就能转换成电子票据被使用和流通了。

相关监管部门（如金融监管机构）加入该平台，也成为区块链票据网络中的一部分。监管部门可实时获取区块链中票据交易过程中的细节，通过公共账本了解相关票据的发售、托管及评估等信息，从而对票据作业进行有效的监督和管理。不仅提高了票据交易的效率，还推进票据市场或整个供应链条向更好的方向发展。

3.3 平台核心功能阐述

（1）凭证档案柜功能。平台将最基础的交易信息保存在区块链中，由于该平台是针对票据问题提出的解决方案，必然会涉及到企业会计，在会计行业中最基础的信息均来自于会计凭证，在这些会计凭证的基础上进一步汇总分析和整理，可制定出总账、分账等一些会计报表，因此平台便具备了凭证档案柜的功能。

借助区块链技术，信息记录时序统一，区块编号无法被篡改，这与装订凭证本时所强调的及时性和序号连续性相契合。在会计行业为了避免事后人为篡改，会计凭证需要用帐绳及时装订成册，而使用区块链技术能够达到和使用帐绳串联成册同样的效果，甚至更安全。

（2）凭证流转。通常票据作业中票据转让采用“背书转让”的方式，需要票据权利人（被背书人）在票据背面签名的同时对背书人进行指定，即表示当期权利人同意且确认权利流转，保证交易的安全。平台正是参考了“背书转让”的思路，借助密码学将权利人签名和背书人指定流程以非对称加密的形式展现出来，使平台具备了一般凭证的流转形式，而且保证了交易记录的统一性和安全性。

（3）作业流数据同步存储。区块链网络中每个区块上的数据信息并不是在一个节点中产生的，而是通过多个节点之间的交换传递、相互对比及计算得到的，利用网络进行通信的时候，总是不可避免地遇到一些突发事件，如网络故障或网络攻击等。为了避免此些情况，保障作业流能够正常运行，平台采用了一种科学的共识机制，保障在异常情况下仍能使交易信息相互吻合，并且拥有相同的次序，让平台具有统一凭证的功能。

（4）全程记录功能。平台底层采用区块链技术及相应网络，基于区块链的分布式账本机制，在该网络中每一个节点都有一份平台交易的完整副本。平台通过独特的算法程序对交易数据自动记录，并随时间不断增加，将交易的全生命周期数据都完完整整地记录下来，且无人可以删改。这样数据信息的可信度和有效性便得到了强有力的保证，数据信息也具有了全程性和唯一性。

4 区块链数字票据平台技术架构介绍

4.1 平台技术架构介绍（如图1）

图1 技术架构

说明：

用户层——用于各级用户管理区块链平台和业务操作，支持提供多种前端交互，包括PC、平板、移动终端等

应用系统层——为数据服务交易涉及的各环节提供业务数据上传、提交、关联、查询、统计等数据管理与服务，并基于数据实现业务处理与管理

平台管理层——为上层应用提供用户账号、资源目录、基础配置、权限管理等应用支撑服务

接入层——供外部调用区块链接口的业务服务封装组件，主要包括账户、分布式账本、策略管理三大类功能服务，数据操作层面包含数据提交与数据查询两类方法

底层——票据平台的核心，实现数据共享、规则开放、高效执行、建立信任、共识机制等

4.2 平台底层区块链架构介绍

该票据平台区块链采用Hyperledger Fabric框架搭建，Fabric是由IBM贡献的一个非常成熟的区块链底层技术框架,通过SDK和API的形式为开发者提供调用服务，是区块链联盟链中一个非常优秀的开源项目。其具有如下技术优势：

（1）获得许可的成员及身份识别机制。

（2）具有更加优化的性能、可伸缩性和信任水平。

（3）以“需要知道”为原则来公开数据。

（4）可为不可变分布式账本提供丰富的查询手段。

（5）支持插件组件方式的模块化架构。

（6）强数字密钥验证和敏感数据保护。

4.3 平台底层核心组成及实现

（1）分布式账本。分布式账本是一种去中心化的有效解决方案，它的底层实现依赖于分布式存储，即存储在区块链的对等网络（也称P2P网络）中，该对等网络中任一区块节点上账本的交易数据完全一致。其优点是一个区块节点的账本丢了仍可从其他区块获取，同时数据很难造假，因为试图篡改某一区块账本，则要去修改该网络上每一区块的账本，其工作量无疑是巨大的，且账本中每笔交易都可追踪溯源，可借此来追究法律责任。而缺点也十分明显，就是会占用较多存储资源，因为整个P2P网络中的节点都拥有全网数据的副本，这对存储造成了极大的浪费。

（2）智能合约。智能合约会按照程序提前设定的规则定期进行检查，满足条件即可触发，自动执行合约，如发现异常立即终止交易或自动扣款等。智能合约的开发使用Solidity语言，这是以太坊智能合约主打的编程语言，其依赖EVM（ethereum virtual machine）环境，如果熟悉Java系列开发的同学，则可以理解EVM扮演了和JVM相同的角色。Solidity则是类似于JS的一门编程语言，其使用难度不太大，使用Solidity可开发出一段能够自我执行的代码程序，通常该段代码程序被视为一份永不可悔改且极具权威的交易合约，它是一种既定的规则，自我执行，从而规避人类的作弊违约行为。智能合约也可借助GO语言进行开发，其本质是一样的。

（3）数据一致性（共识算法）。区块链建立了一种信任机制，即共识机制。共识算法也被称为共识机制，为保障整个系统的安全性和一致性，其在区块链系统中扮演者举足重轻的角色。在不同类型的区块链系统中，有不同的共识算法，如：工作量证明（POW）算法、一致性共识算法（RAFT）、实用拜占庭容错（PBFT）算法等，每种算法各有千秋，需要根据自己实际的特定场景来选择。

（4）证书信任链。一般来说CA证书分为两大类，即根证书和中间证书。这些证书以根证书为基准构成了一个复杂的证书信任链,信任链中的证书从任一节点到根都必须是有效可信的，也就是说必须要保证这些证书的签发机构是权威可信的CA机构，如果根证书得不到信任，那么其所关联的任一证书都将得不到信任。

5 区块链数字票据平台后续扩展及规划展望

平台在保证基本业务的同时，应注重不断地探索和创新，力求发展得更好。在一些常见的可能产生信用风险的交易中，或者交割双方地位不平等的交易中，都可以应用区块链技术，实现交易的同步交割，最大限度地保障交割双方的平等性，解决资金清算不及时的问题，提高资金交易效率并有效降低信用风险，如：DVP券款对付中加入区块链技术可大大降低违约风险。票据业务中还可借助区块链技术实现实时追踪物流、信息流和资金流等场景。随着我国信用体系建设的发展和健全，区块链+大数据+征信的模式也可以应用到票据平台之中。区块链预言机和智能合约的结合用于维护市场及资产价格的稳定也是新的应用场景，值得去探索。

6 结语

采用区块链技术的数字票据平台，可有效解决传统票据的存储问题及交易过程中的信用风险问题。同时可以有效做到“去中介化”，并保证账本上的任何数据不可篡改，信息公开透明，并使交易可追根溯源。