区块链技术在海关智慧通关领域的应用研究

刘建军，孙玉健，张 智，唐彩焱

(1. 天津海关 天津300012；2. 领途科技(天津)有限公司 天津300450)

0 引 言

为深入落实习近平总书记在天津考察时提出的“努力打造世界一流的智慧港口、绿色港口，更好服务京津冀协同发展和共建‘一带一路’”的重要指示，海关须加快有效运用区块链等新一代信息技术来构建跨境贸易的新生态，推动海关智慧化转型，以促进口岸贸易便利化，优化口岸营商环境，提升监管效率，提高服务水平。

1 区块链概述

区块链作为一种多节点共同参与并维护的分布式记账技术，在通过密码学保证“账本”数据信息的安全传输与访问的前提下，能够实现数据一致存储、难以篡改以及防止抵赖。区块链技术是下一代云计算的雏形，有望像互联网一样彻底重塑人类社会活动形态，并有助于实现从目前的信息互联网向价值互联网的转变[1]。

从计算机角度而言，区块链是一种信息安全加强技术和分布式数据库技术。一方面实现加密、隔离、免疫、备份、审计、入侵检测、身份认证、用户权限分配与访问控制等传统安全技术外的一种安全加强技术，即多拷贝、分布式日志验证技术，实现数据难篡改、防伪造。另一方面，区块链作为一种去中心化数据库技术，用时间戳和地址将区块数据链接起来，形成区块链，实现了数据的分布式可靠存储(多备份)、同步更新(一致性，一定程度取代分布式事务)和多方验证与信任(多环节验证)等，其核心技术包括数据库(节点数据存储)、P2P(数据的点对点传输)、加密算法(Cypto Algorithm，数据和交易的安全验证)、共识算法(Consensus Protocol，数据和交易的一致性)和智能合约(Smart Contract，一种计算机协议，旨在以数字方式促进、验证或强制执行合同的谈判或履行)。

区块链的核心是通过技术集成构建出一种无需第三方增信的可供多方协作的可信环境，保证人、财、物等各类数据信息在真实可信的前提下的安全共享，解决互联网造成的业务协作增强但信任弱化的现状，推动行业、机构、部门甚至个人之间高效的跨越式合作。

2 区块链在海关智慧通关领域的优势

①便于实现信息传输中数据真实。在传统海关通关过程中存在报关单的信任问题、企业征信能否全面把握问题、系统本身数据可篡改问题、多系统间数据的真实性问题。通过区块链相关数据上链，实现数据难篡改、可追溯及真实可靠。

②便于实现信息传输中数据共享。在传统海关通关过程中，海关、港口、贸易企业、船运、货运公司等各个主体之间构成完整跨境贸易产业链，目前由于全产业链现有中心化系统互相隔离，形成数据孤岛，造成极大的低效率、监管难与业务协作难等问题。通过区块链建立新的扁平化的弱中心化管理架构，实现数据共享、互联互通。

3 海关通关领域现状及需求分析

3.1 有关智慧通关流程的相关政策支持

海关总署发布新政《海关全面深化业务改革2020框架方案》，以统一执法、分类施策、精准监管、协同高效为主要原则，以高效便捷的申报制度、协同优化的风险管理制度、衔接有序的监管作业制度、统一规范的通关制度、自由便利的特定区域海关监管制度为总体目标，提出“两步申报、两轮驱动、两段准入、两类通关、两区优化”改革内容。

两步申报是适应国际贸易特点和安全便利需要，企业无需一次性提交全部申报信息及单证，第一步凭提单概要申报即可提货，第二步在规定时间内完成完整申报。预计对于海关在口岸一线聚焦安全准入重大风险，拓展监管时空，在确保安全的同时压缩通关时间，减少程序性审核作业。结合区块链能够实现报关相关数据快速交叉验证，更加有助于加快通关速度，见图1。

图1 两步申报+区块链流程图Fig.1 Two-step declaration + blockchain flowchart

3.2 有关智慧通关流程的相关系统支持

海关总署作业系统包含通关管理子系统、税收征管子系统、物流监管子系统、自贸区和特殊区域发展子系统、保税监管子系统、企业管理子系统、风险管理子系统、缉私管理子系统、监控指挥子系统、食品安全子系统、商品检验子系统等，实现了协同指挥、纵向指挥有力、横向协作紧密、整体运转高效的平台能力，其基础设施强大，实现互联互通、全局可视、弹性扩展、多媒应用互动，多种媒体资源融合访问，协同指挥，提高应对重大突发事件的处置能力。其中主要包括通关系统H2018系统、H2010系统、E-CIQ系统，实现了互联互通、协同共享、精准监管。结合区块链有助于智慧通关过程中海关通关系统、贸易企业ERP系统、物流企业TMS系统、港口WMS系统、银行风控系统等数据贯通确权共享，安全互信，各方受益最大化。

3.3 有关智慧通关存在问题

海关系统与当地公安系统、税务系统虽然有传输协议进行数据通讯，但是无法全面实现信息同步；企业由于隐私保护不够、激励机制缺乏、治理机制不完善等缺乏真实数据共享意愿。

货物通关涉及大量人、财、物的流动，其中不乏混杂各类违法违规行为，信息公开透明性的缺失，部门数据无法实时同步，在一定程度上提升了通关监管的难度，监管资源与系统运作效率难以满足现代化的通关管理需求。研究如何合理配置有限的海关管理资源，对于有效缓解口岸日渐增多的监管作业量与海关监管资源相对匮乏之间的矛盾，提高海关通关管理效率有着重要的意义。同时，如何用新的信息化管理系统来赋能通关流程，也是海关智慧通关业务的重要课题。

4 业务分析与系统模型设计

4.1 智慧通关中业务协同场景分析

4.1.1 区块链的联盟链底层架构，实现各参与方对申报信息的链上实时共享

通过部署天津海关、天津港集团有限公司、贸易企业、报关公司、物流公司等联盟链节点，实现企业申报数据的协同管理，减少信息传递流程，加速企业申报信息审核效率。另外，申报数据上链，解决了数据传递过程中的丢包问题。

除了海关等参与方的联盟链建构，还可以将公安、税务等相关监管方纳入到通关管理联盟链中，实现各个参与方监管信息数据的协同共享，保证数据传递的及时性，以方便各个监管方对违法违规行为的实时打击。

4.1.2 加速申报单据、商品检验及提货装船审批速度

在“两步申报”模式中，通过智能合约交叉验证指定审核海关要求的信息数据，进一步减少程序性审核作业。在“两段准入”模式中，通过区块链技术，对合规提离和符合条件提离的商品进行检验检疫责任人和提离人的链上合约签署，从而提高监管效率。

4.1.3 去中心化数据共享模型实现跨境贸易企业与海关监管部门的数据信任

跨境包含多参与方，通过区块链技术可以实现各参与方的数据确权共享，从而帮助海关等监管部门更好地对入港商品的全产业链进行有效监管。在商品物流运输领域，货物各个流转环节的数据信息上链，保证货物流转全环节信息的共享及不可篡改。一方面，保证了供货商对货物流转的实时监控，方便针对物流环节中出现的问题进行及时反馈；另外一方面，货物流转信息的共享有助于海关实行报关前后的全方位监管，并通过每个环节的链上信息对负责人进行确权确责。

4.2 系统模型设计

4.2.1 区块链平台系统模型

为了实现通关过程中的强监管、可信数据、可信企业画像，产业链系统之间的互联互通，数据共享与隐私保护，高效数据传输，优化报关流程和通关流程，建立高效安全的去中心化数据共享模型，实现数据共享新模式[2]，使用区块链技术连接现有H2018新一代海关通关等管理系统，实现相关参与方包括核心企业、跨境贸易企业、报关公司、供应链公司、电商企业、支付企业、金融机构、保险公司等多主体信息上链，系统互联互通；并提供数据API接口，便于企业、政府查询和调用相关数据，可作为存证为企业、监管机构直接使用，同时方便企业构建自身区块链应用系统(比如银行系统，实现供应链金融)。

系统架构图及其功能点描述见图2。

图2 系统架构图Fig.2 System architecture diagram

区块链系统架构包括 4个部分：应用层、合约层、数据层和网络层。

①应用层：Dapp包括联盟链管理子系统与数据共享子系统；联盟链管理后台包括节点管理、应用管理、接口管理、用户管理、实现应用数据、业务数据、节点情况可视化；数据共享子系统包括搜索引擎功能API服务、自由定制 API服务、区块链浏览器；区块链浏览器包括实现数据引擎的查询功能，实时看到链上交易；数据钱包包括实现企业账户进行数据资产管理和接入、交易的前端。

②数据层：一是共享模型包括接口、索引、交易与数据本身 4部分，其担任数据层的计算任务，实现计算隐私(安全多方计算)，以及输出隐私(差分隐私)。接口主要实现计算数据集的生成及根据计算需求编写智能合约；索引为处理海量数据集可连接搜索问题，模型采用域索引技术；数据交易机制是数据需求方需要支付一定的费用以获取网络中(数据提供方)的数据。这样，数据提供方因提供数据服务而获得相应的报酬。另外，参与索引创建、存储以及计算数据集生成、信誉评级的共识节点也应获取一定额度的交易费用。信誉评级是对交易双方在交易过程中守信度的评估，信誉度低的节点参与交易的代价越高(对数据需求方而言，需要支付的费用越高；而对数据提供方而言能获取的费用则越低)，且信誉度越低，其成为共识节点的机会越低。数据提供方的激励主要体现在以一定比例获取数据需求方支付的交易费用。二是分布式存储使用分布式存储协议(如IPFS)进行永久的、去中心化保存和共享文件的方法。该方法是一种内容可寻址、版本化、点对点超媒体的分布式协议。

③合约层：区块链智能合约包括系统层智能合约与业务层智能合约，自动执行，不依赖第三方执行合约，减少人为错误。利用合约实现数据共享及交易、权限管理、数据统计、智能表格等。

④网络层：P2P网络，一种“去中心化、可扩展”网络，加入时不需要认证，离开更不受限制，区块链是建立在P2P网络上的一种应用层协议。

4.2.2 系统架构与平台的功能

①数字身份 DID与企业画像：使用通关统一企业数字身份，账户信息、私钥、数据由个人控制，全网共同见证，同时通过数据共享模型接入海关企业画像系统。

②数据存证与数据交易：实现多主体协同，具体表现为跨主体、多个对等实体之间的协作，包括供应商、制造商、经销商、平台方、服务商、最终用户、金融保险机构等众多角色。将上述机构数据通过数据模型接口实时联入区块链系统，进行数据同步和全网见证，建立信任，减少供应链摩擦成本，实现数据的隐私保护、可控、开放共享，并可以形成交易机制。

③商品溯源：系统启用区块链技术跟踪、上传、查证跨境进出口商品的物流全链路信息，包括生产、运输、通关、报检、第三方检验等商品进出口全流程。

④性能指标：支持智能合约的高性能区块链内核，性能不低于 10000TPS，支持亿级数据存储量时性能下降不超过10%，事务成功率达到100%。

5 关键技术与模型结构

5.1 扁平化的弱中心化架构

区块链技术具有扁平化的弱中心化架构，实现互联互通，增加多方数据信任，具有去中介的作用，见图 3。

图3 中介与区块链去中介对比Fig.3 Comparison of intermediary and blockchain disintermediation

现有层次化强中心化管理架构与扁平化的弱中心化架构对比见图4。

图4 强中心化架构与弱中心化架构对比Fig.4 Comparison of strong centralized architecture and weak centralized architecture

改善现有 B/S架构体系，采用区块链架构，建立智慧通关链，将政府部门、供应链公司、核心企业、跨境贸易相关企业、电商公司、支付公司、货运公司、金融机构、保险、消费者等全部上链，溯源数据公开透明，全链共同监管，对通关的货物、人等监管和溯源起到重要作用，见图5。

图5 B/S架构与区块链架构对比Fig.5 Comparison of B/S architecture and blockchain architecture

5.2 去中心化数据共享模型

系统采用基于区块链技术建立全新的去中心化数据共享模型。

传统数据共享模型需下载原始数据集才能完成数据分析任务，如图 6a所示。数据所有者失去数据的控制权，是数据隐私泄露、数据误用(滥用)的根源。通过计算迁移，将原本在数据需求方(或平台)完成的计算，迁移到数据提供方，如图6b所示。其基本出发点是恢复数据的透明性、可信性、可控性。

图6 两种数据共享模型计算范式对比Fig.6 Comparison of calculation paradigms of two data sharing models

去中心化数据共享模型的工作流程概括为：

①数据提供方提取数据集元数据信息，并以数据域的形式发布(称为数据发布交易)。系统的共识节点负责为其建立索引，索引分布存储在系统的各个节点(具备索引存储权益)中。

②数据需求方根据各自需求查询数据索引(称为数据查询交易)，获取相关的数据集信息，并编写计算合约。

③数据的分析与处理以智能合约的方式在各数据提供方安全地执行，并向数据需求方提供精确的、满足隐私需求的计算结果。

在以上流程中，区块链将各个部分有机串联在一起，承担交易执行及权限审计任务。

6 价值体现与效益分析

区块链技术的运用有助于海关提升服务及监管质量，促进跨境贸易中进出口企业、港口公司、贸易企业、支付企业、船运货运公司、供应链企业等各个主体的数据互联互通。通过各种贸易数据等跨境贸易要素的传递上链，进行信息交换，无需第三方验证，从而提升跨境贸易智能化管理水平。现有的互联网系统存在中心化的体系结构带来了高成本、低安全性并面临数据被盗取和虚假信息等问题，因此监管部门围绕商品溯源和质量安全，遵循跨境贸易发展的规律，提出了优化跨境贸易海关监管流程的要求，在提高数据传输准确性和效率的基础上，监管部门需要依托平台上沉淀的电子交易数据作为交易凭证和决策依据，为监管部门提供数据验证服务，帮助监管部门构建风险监测体系，为进出口货物信息追溯和质量安全管理提供查询便利。跨境贸易链上下游相关企业无法利用自身在互联网中的数据进行价值创造，区块链通过管理整条跨境贸易链，所有相关方利用链上可信数据进行更多的如融资、贷款、溯源、监管的价值创造，为整个产业链创造一个更诚信、安全、高效、可溯源的营商环境。

以下针对智慧通关场景阐述区块链驱动的海关智慧通关的三大优势，其中包括效率提升、成本优化以及价值协同。这三大优势集中展现了区块链技术是海关智慧通关场景下不可替代的核心组成部分。

6.1 区块链技术驱动海关智慧通关效率提升

海关通关效率的提升，特别是采用新技术带来的创新应用，符合贯彻新发展的理念，有利于促进解决各种不平衡不充分的问题，在“两步申报”等新通关政策中，实现货物及通关信息的实时上链，整合货物各个环节的流程信息，大幅提高贸易数据的真实性，同时在有效维护国门安全的前提下，进一步优化口岸营商环境，推动区域经济协同发展。

6.2 区块链技术驱动智慧通关成本优化

区块链技术在海关贸易通关中发挥着重要核心作用，紧紧围绕前沿技术服务实体经济的发展方向，按照高质量发展要求，大力提升外贸水平，稳中提质，促进深化“放管服”改革力度，持续优化口岸营商环境，降低制度性交易成本。

在“两步申报”等新通关政策中，实现企业快速通过链上数据进行申报，减少纰漏及海关审核压力。同时，货物数据、流转信息和监管数据以区块的形式记录在区块链中，促进口岸管理部门管理信息的公开透明，保证执法廉政，减少监管部门内部管控成本，有利于企业有效参与口岸治理，实现企业与监管部门的良性互动，为企业提供更好的通关服务和体验。

6.3 区块链技术驱动智慧通关数据协同价值展现

6.3.1 数据协同优化“智慧通关”监管环境

基于区块链技术的口岸跨境贸易管理构建，促进各方系统的数据交流，通过区块链、人工智能、物联网等新兴技术，推动跨行业、跨组织、跨部门合作，实现跨境贸易数据信息的安全交流及公开透明。同时，充分发挥区块链技术在数据上防篡改、可溯源、可公开等特性，串联跨境贸易业务中涉及的国内外贸易企业、仓储物流服务企业、金融保险服务机构、口岸进出口监管机构等，实现链上数据的互联互通及数据可信可靠，借助智能合约，自动对所需数据信息进行获取和比对。帮助海关精确把控通关风险，降低通关审核的人力等成本，简化企业通关申报流程，提升通关效率，扩展金融机构在跨境贸易中的数字化业务，实现优化营商环境和确保监管统一的有机结合。

6.3.2 数据协同提升“智慧通关”风险管理能力

海关借由区块链打通跨境贸易数据孤岛，通过各关键主体的数据在贸易链上的汇总，构建完整的物流链、信息链、资金链。一方面海关基于区块链数据不可篡改、按时间顺序存储的技术特性，上链对贸易数据进行溯源追踪和验证比对，确保商品的真实性和数据的可靠性，有效防止国际贸易中的欺诈行为。另一方面，海关通过对各贸易节点信息资源的整合对比，实时开展风险评估，提升风评的频次、效率，为更好开展精准监管、更好加强风险防控提供有力依据。

6.3.3 数据协同促进“智慧通关”服务延伸

开放金融机构链上数据上传和查询端口，通过区块链数据真实、不可篡改的特性，以及贷款业务执行的线上化，提升金融机构对企业的尽调效率，控制银行风险，降低企业融资成本，加快市场资金流通；借助区块链通证可拆分的功能，实现凭证的多级拆分，解决上下游末端企业获取授信难的问题，并通过智能合约实现资金的自动清算，避免拖欠及违约行为的发生[3]。

另外，运用区块链实现数据信息的风险可控及公开透明，可以设计普惠型关税担保及融资信贷等金融产品，为参与区块链试点企业提供成本更低的通关金融服务。

7 展 望

从口岸管理的角度来看，区块链技术的运用，将为智慧通关领域带来多维度的影响力。一方面，区块链带来通关效率的提升，有助于进一步缩小我国与世界前沿口岸之间营商环境的差距；另外一方面，口岸各个监管部门联盟链的架构及跨境贸易企业、相关服务机构的纳入，有利于提升通关监管及服务质量，构建可信贸易通关环境，向社会释放更大的改革红利，促进高效的社会化治理手段的产生。

区块链联盟链的底层架构技术将实现跨境贸易各参与方及监管部门的数据信息上链，通过分布式账本的手段，保证贸易各环节中的数据真实性，实现跨境监管“信息互换、监管互认、执法互助”，助力海关推进科技创新战略部署，加快落实科技兴关重要举措，为海关依法全面履职提供强有力的支撑保障。

区块链技术将推动海关逐渐转变成为数据驱动管理机构，促进海关业务科技一体化。通过关口数据采集与管理，打破贸易双方、保险、金融、物流等数据孤岛，打造可信、绿色贸易生态圈，提升贸易便利化水平，营造良好口岸运营管理环境。

区块链技术将助力优化营商环境，完成海关作为跨境贸易区块链生态中重要节点的搭建，实现海关在跨境贸易管理等关键领域科技创新应用。通过结合海关系统整合跨境贸易链上可信数据，以链上通关数据比对校验的形式创新改进通关检验方法，有效提升货物通关效率，并且，随着海关对区块链技术的持续应用与优化，切实便利跨境贸易、改善口岸营商环境，将更加有效促进京津冀一体化，国家雄安新区、一带一路的快速建设与发展。