区块链发票生态链的应用

董骏　高航

摘要：2008年，中本聪发表了一篇《比特币：一种点对点的电子现金系统》的论文，此后区块链在全球掀起了一场信用革命。从比特币的诞生到各种代币的快速生长，从以太坊为代表的智能合约的兴起，到区块链+场景的不断涌现，区块链以其去中心化、数据不可篡改、可追溯和智能合约等安全可信的独特优势被越来越多的人认同和接受。发票领域因其超大规模和超限共识的特点天然成为区块链技术解决的领域之一，也必将成为“区块链+场景”的潜力应用之一。

关键词：区块链;生态链;智能合约;分布式账本结构

中图分类号：F812   文献标识码：A   文章编号：1673-1573（2019）02-0047-04

一、引言

区块链的诞生始于中本聪发表的一篇名为《比特币：一种点对点的电子现金系统》论文。之后，他根据论文的研究思路创造了第一块区块，俗称“创世区块”，这使得区块链技术从理论走向了实践。所谓区块链就是指一种按照时间顺序将数据区块以及顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学的方式保证不可篡改和不可伪造的分布式账本。通俗而言，区块链技术是一种整个系统内所有个体都可以参与记账的一种技术。系统内所有个体都有一个在系统内部公开的数据库，我们可以把这个数据库看成是整个区块链的账本。在一定时间段内如果数据发生了变化，系统中任何个体都可以进行记账，系统会将这段时间内账本内容对整个系统进行公开，任何个体都可以随时查看。这样系统中的每个个体都有了一本完整的账本。就这样，区块链技术解决了中介的信用问题，这也是区块链的一个重大突破。

从表面上看，区块链技术并非新兴技术，它融合了密码学、数学、经济学等成熟学科，是一个消化吸收再组合的成果。但从本质上看，由于使用分布式核算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构，这些成熟技术组合在一起成为一种新的去中心化系统，这样任意节点的权利和义务都是均等的，从而成为适应不同场景的系统化应用。从区块链的概念可以看出区块链具有分布式账本结构、数据不可篡改、数据可溯源、智能合约等特点。区块链技术被认为是继蒸汽机、电力、互联网之后，下一代颠覆性的核心技术。如果说蒸汽机释放了人们的生产力，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。

二、区块链解决发票应用问题的可行性

（一）国内区塊链发展现状

2016年12月，《国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通知》中首次提及区块链，并将其与量子通信、人工智能等一起作为重点前沿技术，明确提出需加强区块链等新技术的创新、实验和应用，形成前沿技术的主导优势。除了五大银行布局区块链外，互联网巨头也大范围涌入区块链产业，腾讯、百度、阿里巴巴、京东等纷纷加入区块链技术的研究与场景应用中。例如，阿里巴巴在区块链方面申请的专利数量已达90项，引领全球第一。随着区块链技术创新发展逐步成熟，区块链应用呈现多元化，已从金融领域延伸到实体领域，产业应用的效果愈发显现。目前，我国区块链产业生态已初步形成，从上游的硬件制造、平台服务、安全服务，到下游的产业技术应用服务，再到行业投融资、媒体、人才服务，形成了较为完整的生态循环。

（二）现行发票在实践中存在的问题

随着经济社会的发展，传统手写发票以其难鉴别、易篡改、难规范等缺点被逐步淘汰，取而代之的是机打发票。机打发票在一定程度上杜绝了虚开、伪造和非法买卖发票等犯罪行为的发生，但在现实应用中还存在以下四个问题。

1. 虚开发票。虚开发票指利用虚拟交易开取发票的舞弊行为。常见的做法是利用虚拟交易开具增值税专用发票来骗取出口退税或抵扣税款的犯罪行为。“假交易真发票”频频在市面上流通，违法行为屡禁不止。这一方面使得不法分子获利颇丰，日益猖獗;另一方面也使得关联企业税负大幅降低，造成了国家税收的非正常流失。

2. 审核验证困难。由于发票的验证都需到专门网站进行。如增值税专用发票需要到国家税务总局网站或第三方平台进行验证，这就要求验证时必须有能上网的电脑，这给不具备条件的用户增添了诸多不便。再者，发票的开具并非实时上传至查询平台，使得发票的开取和验证有一个时间差，这就给不法分子“以假乱真”提供了漏洞。最后，有一些网站冒充发票验证平台，登录时会有木马病毒等外挂，给用户造成了不必要的财产损失。以上种种都给发票的验证审核带来了诸多不便。

3. 追踪稽查困难。随着经济活动地域范围的扩大，企业间的经济往来在地域上不再局限于一省一市，在时间上可能间隔数年，经贸活动在时间和地域上跨度颇大，这客观上给税务部门的稽查取证增加了难度，也间接助长了发票犯罪的嚣张气焰。

4. 开票成本较高。虽然电子发票已实行多年，但全面推行仍任重道远。作为使用量最大的增值税专用发票的开具，需历经开户、购置设备、领取发票、培训等流程后方可开票，程序繁琐，企业购置专用设备开销大。这与“简政放权”“最多跑一次”等政策相悖，也不利于国家数字信息化战略的实现。另外，税务部门需统一定制发票样式并印刷，然后逐级下发并最终发到企业手上，其中的印制成本和物流成本也不容小觑。据测算，如果在我国全面推行电子发票每年可节约发票印制和传递成本近180亿元人民币。[1]

（三）区块链如何解决发票现实问题

区块链具有去中心化、不可篡改、可信任性、可追溯、全网记账等优势，具备颠覆传统行业的可能，使得相关业务公开化、透明化、公正化。针对发票的现实问题，区块链可从根本上解决。如虚开发票问题，由于区块链发票采取的是业务流和资金流的双重验证，这就保证了交易双方的资金与交易的同向流动，一旦不同向，验证将无法通过，那么当前的发票将被锁定直至验证通过或取消开票为止。这从根本上杜绝了“假交易真发票”的犯罪行为。由于区块链发票是分布式账本结构，每一个节点都有一套完整账本，它自带历史交易明细，可追溯，不可篡改，方便受票方、监管机构实时查验。而且，开具区块链发票只需一台可上网的电脑即可，开票成本几乎为零，真正为企业减负。

三、区块链发票的应用构想

区块链发票作为一种新的技术形态，应用必须要满足三个先决条件：一是应用新技术的收益必须大于选择新技术的成本;二是区块链发票必须是对交易全链条生命周期电子化的提升[2];三是区块链发票必须完全兼容现行的“税控+平台”的电子发票运行模式。

（一）全链条生命周期的解决方案

区块链发票不仅包括传统的开票方和受票方，而且把监管机构、海关、工商、银行、第三方供应链等一系列与交易和发票有关的机构都囊括其中，使之成为区块链上的一个节点，未来如有需要可随时增加接入方，真正实现交易全链条生命周期的电子化提升（见图1）。

（二）完全兼容的架构体系

区块链发票采用Fabric构架体系。Fabric的逻辑结构主要包括会员、区块链、交易和智能合约。这种模块化的架构最大的优势是支持组件的“可插拔”，通过API可以很方便地兼容原有的“税控+平台”的电子发票系统，实现新旧信息的交互。在具体的实践上，将区块链发票进行分层设计，包括数据层、网络层、平台层和应用层（见图2）。

（三）交易和开票的双重验证机制

目前区块链发票的入账必须满足两个验证条件：一是对上一区块头哈希值的验证;二是对交易双方开户银行资金同向流动的验证。只有满足这两个条件才能最终写入总账，否则发票将会被锁定或取消开票。未来根据上链机构的增加，可相继增加监管机构、海关、工商、第三方供应链等各方验证信息，保证交易即开发票，实现交易和发票的合二为一。

（四）由控“真票”转为控“真人”的审核机制

现行的税务机制是通过控“真票”来掌握企业和个人的经营信息。但面对数字化经济社会新形态，监管部门急需新技术、新机制来完成替代。区块链发票就是由控“真票”到控“真人”的全新转换（见图3）。用户准入采用的是监管部门审批的方式。具体来讲分两类：一类是开票用户的入网申请审批。两类用户均需监管机构的审核方可接入。所有的审核信息同步上链，保证审核信息的不可篡改和可追溯，从技术上保证用户强信用资质，提高失信成本，方便监管稽查。

（五）人性化的权限分级体系

区块链发票采用的是断言式权限管理系统，可使用户在何人何时能够做何事上进行细化和高级控制。具体来讲分为两类：第一类是监管机构的权限。监管机构可以为用户设置包括开票金额上限、开票数量上限、开票對象等权限，只有达到使用条件才能开票，超过上限将会锁定无法开票。第二类是用户的权限。用户可以为开票、查询、验证等功能分别设置密钥或对另一用户授权给予相应功能以代表自己行使权力。

（六）组建若干个超级节点

区块链技术到目前为止难以大规模商用的重要原因之一是运行效率较低，主要制约因素有两个：一是共识算法的效率问题;二是账本结构的问题。区块链发票采用BFT-DPOS共识机制，相比POW和POS最大优势就是缩短了出块的时间，提高了运算的效率。具体设计如下：

1. 在全国组建若干个超级节点，承受方为企业或银行。通过全国统一招标，选取资质好、信誉高、技术强的企业或银行作为备选超级节点，再以全网投票和监管部门核准的方式选出21个区块生产者。

2. 如果21个出块者有一个错过了一个块或在最近的24小时内没有产生任何块，那么这个出块者将被剔除，并由后来名次的超级节点依次替换。

3. 在一个周期（以出块总数为一个周期或担任区块生产者时间为一个周期）之后，再进行全网代表投票和监管机构核准的流程，重新选定21个出块者。

这样的设计主要考虑三个因素：一是提高出块效率，适应发票流通需求。二是竞争的需要。通过引入竞争机制来提高全网节点的积极性，以保证区块链发票较高的运行效率。三是合作的需要。由于区块链发票会以最长链为准，故需要超级节点在正确的区块链上更快地进行运算并出块以此延长正确的区块链，从而避免分叉。从这个意义上来看，超级节点是一个彼此协调配合的合作者关系。

（七）Token的设计

Token即加密程序权益证明，俗称通证、权益证明。Token除了具备传统的价值尺度、流通手段、贮藏手段、支付手段外，还具备权益承载、智能合约编程、生态激励等职能。在区块链发票中采用Token主要是为了履行支付手段、权益承载和生态奖励等职能。

1. 支付手段及生态奖励。区块链发票的日常运行通过Token支付。Token的价格主要锚定人民币以1：1的汇率换算。支付标准以不同业务功能划分。如开发票，以发票内容占用公共资源（带宽、存储等）、理想的打包时间等因素决定，遵循价格优先、时间优先原则。生态奖励主要是出块奖励和研究奖励。出块奖励主要通过正向激励，始终保持超级节点的运算效率，保证区块链发票的正常运行。研究奖励主要针对区块链发票研究的贡献者。前者以所有备选区块生产者公布的期望报酬的中位数决定，后者金额等于每年Token的增长量减去出块奖励。

2. 权益承载。权益承载主要是用户的使用权和投票权等。使用权指用户必须支付一定的Token才能调用相关功能，如开发票、查询发票等。投票权指用户针对特定事项进行投票的权利。如选举超级节点，颁布管理办法、程序升级等。

（八）密钥丢失和数据的冷存储设计

密钥是用户身份识别的唯一标识，一旦丢失将会失去全部用户权限并造成重大损失。另外由于各自发票数据存在各自电脑上，那么用户电脑的安全成为保护数据的关键。针对以上两种情况，区块链发票的密钥采用冷储存的方式，即用户可将密钥和数据信息离线保存，以防止密钥的丢失和黑客的攻击。

（九）发票实时查验

区块链发票采用哈希值上链，各自数据各自储存的方式。具体是将发票号码、开票人、受票人、内容、金额等相关信息全部哈希化，再将哈希值写入总账。验证时受票方或关联方只需把发票信息的哈希值与区块链上的哈希值比对，如果一致，那么为真，反之亦然。这从根本上解决了发票的实时验证难题。

四、結论

区块链发票的应用构想基本解决了目前发票存在的现实难题，符合国家倡导的“简政放权”和“最多跑一次”的大政方针，也有助于国家数字信息化社会的建设。但若从根本上解决企业交易与发票真实性问题，使得整个交易过程完全透明合法，则需从以下两方面入手：一是货币的数字化。货币数字化指的是央行发行带有身份认证功能的货币，通过大数据实时监控货币的规模和流向，使得流通中的货币具有可监控、可追溯和可核查的属性，以此保证货币规模可控，货币流向合法合规。再者监管机构通过绑定交易与货币的同向流动，可实时监管交易的合法性，大大提高交易的透明度。二是所有交易关联方信息全部上链。把交易双方所有的关联方如企业、银行、第三方供应链等交易数据全部哈希上链，从而实现所有交易信息的可信不可篡改，真正实现交易的公开透明、可追溯和不可篡改。

区块链诞生至今仅10年左右的时间，但它独具的优势受到了越来越多的人的关注和认可。然而，由于诞生时间较短，在实际应用时还存在着诸多待解决的难题。不管怎样，区块链技术以其安全可信的去中心化优势得到愈来愈多国家和政府的关注，并开始了政府层面的规划和研究。相信在不久的将来，以区块链技术为底层的数字世界将是现行原子世界一对一的完整映射，成为第二维度的全新世界，将开启价值数字时代的新篇章。

参考文献：

[1]胡涵.“互联网+”背景下电子发票管理研究[D].蚌埠：安徽财经大学，2017.

[2]谢波峰，王子豪.区块链发票应该是什么样的[N].中国税务报，2018-07-04（08）.

责任编辑：齐 园

Abstract： In 2008，Satoshi published a paper "bitcoin： a peer-to-peer electronic cash system"，after which blockchain set off a credit revolution in the world. From the birth of bitcoin to the rapid growth of various tokens，from the rise of intelligent contracts represented by eitfang to the continuous emergence of blockchain+ scene，blockchain has been recognized and accepted by more and more people with its unique advantages of security and reliability，such as decentralization，data tampering，traceability and intelligent contracts. Due to its super-large scale and over-limit consensus，the invoice field naturally becomes one of the areas to be solved by blockchain technology，and it will also become one of the potential applications of "blockchain+ scenario".

Key words： blockchain，ecological chain，smart contracts，distributed ledger structure