基于区块链技术的财资管理系统设计与实现

杨梦婕，唐 松

(河北省华烨冀科信息技术有限责任公司,河北 石家庄 050081)

引言

国有资产是国家和社会的重要财产，在经济运行中有着极为重要的价值和意义。如何对国有资产进行科学合理的使用和管理，使国有财产发挥出最大的经济效益和社会价值，对国家和社会有着极其重要的意义，也是政府和相关事业部门加强管理和提升管理效率的重要体现[1]。对于财政专项科研经费的使用，目前在使用报销过程中存在不透明、权利集中等因素，如果财政科研经费的使用能够做到公开、透明、不可篡改、受公众监督，那么科研经费使用不合理的情况将会大大减少[2]。

区块链技术因其分布式记账、去中心化、点对点传输的特点，使得数据具有公开透明、不可篡改的特性，目前被广泛应用于各个领域[3]。因此，本文提出一种基于区块链技术的科研机构财资管理系统，根据某科研单位财资管理自身特点，结合区块链技术，设计监管系统架构体系，从而提高财资管理使用的透明度和自动化、智能化程度，增强财资管理的精准性、科学性、有效性。能够更有效的保障国有资产的安全以及财政科研经费的正常使用。

1 财资管理系统设计

系统设计采用基于Hyperledger fabric的区块链技术框架，充分考虑“去中心化”、“不可伪造”、“全程留痕”、“可以追溯”、“公开透明”、“集体维护”等要素[4]，建有固定资产、房屋租赁和专项资金三大模块，赋予不同机构、部门，不同项目组成员不同的权限。对资产和资金申请， 采用每个流程和节点以及最终结果予以留痕记录的方式，保证其公开透明、可以追溯、不可更改的特点。 建设一个高可用性、安全性良好的财资管理系统，提高科研机构资金管理水平，加强管理规范，使国有资产能够充分合理的使用。

1.1 系统功能模块

本财资管理平台主要包括科研经费管理、固定资产管理、出租房屋管理三大模块，其中对科研项目的总预算、科研经费的每笔支出、固定资产价值、出租房屋租金四大资金相关的重点数据采用上链存储的方式。对其他的一些基础数据采用传统数据库存储的方式，将两种数据存储方式相结合，在保障数据的保密性、安全性、不可篡改性的同时提高了系统的执行速率。科研机构财资管理平台包括的主要功能模块如图1所示。

图1 财资管理平台主要功能模块

1.2 系统总体流程

图2 财资管理系统总体上链流程图

系统总体流程如图2所示。对于专项财资科研经费管理模块，合同管理人员负责项目合同的管理以及存入区块链，并且针对合同分配项目支出人员，项目支出人员对该项目的每笔支出进行录入并提请财务审核，财务审核通过后存入区块链，审核不通过则退回支出管理人员进行修改后重新提请审核。项目预算的核减/增功能也由项目支出管理人员进行操作，但是同样需要财务进行审核上链后，项目预算的核减/增才正式生效。项目合同总预算和支出等数据一旦存入区块链后，将不能进行退回修改，如果确实存在错误上链等操作，只能重新上链一笔负金额的记录进行冲账，但是原始记录将会一直存在区块链中供审计人员进行核查。

对于固定资产管理模块，固定资产管理人员负责固定资产的管理和存入区块链，系统定期自动对固定资产进行折旧，固定资产管理人员对折旧信息进行定期上链。

对于出租房屋管理模块，房屋管理人员负责房屋信息、合同信息管理，并对每次缴纳的租金数据进行录入以及存入区块链操作。

预警模块包括项目支出各类型的预警，如单笔采购金额过大、同一个供应商多次购进、存在招待费等，以及出租房屋租金到期预警。预警模块对区块链上的数据进行预警分析和统计，并为科研机构负责人、项目负责人等用户提供决策支撑，使其能够直接查看区块链上自身权限内的数据，确保每笔经费支出/收入透明，同时保证不同权限用户之间的数据保密性。

2 区块链框架设计

2.1 系统总体框架

如图3所示，系统分为用户层、表示层、共识及网络层、数据层。以区块链作为底层服务，通过比较分析公有链、联盟链、私有链，并结合科研机构财资管理系统数据隐私性、及时上链的特点，采用联盟链Hyperledger fabric框架作为区块链框架，以Couch DB作为分布式数据存储，结合传统数据库MySQL，考虑到平台易用性，用户端系统采用B/S架构设计，通过Spring boot来操作区块链网络，实现对区块链中数据的存储、查询和区块链成员的管理。

图3 系统总体框架

财资管理系统项目是科研机构内部的管理系统，用户均为机构内部员工。行政机关、事业单位对于信息和资料的保密性较高，因此系统必须对用户进入和操作的权限严格审查。同时系统还要根据不同的科研项目，建立相应的项目组来规划资金预算和支出，这就要求系统要有相应的灵活性和扩展性。相比于其他类型的区块链，Hyperledger Fabric提供高度的保密性、弹性、灵活性与可扩展性，是一个高弹性且可扩展的体系结构。Hyperledger Fabric这些基本特性非常符合科学院项目规划建设的特殊要求，为项目建设提供良好的底层开发架构。

Hyperledger fabric框架主要由四部分组成，包括组织、Peer节点、Orderer节点和通道[5]。在本系统中，各下属单位各自成为组织。Peer节点位于组织内部，每个Peer节点会占用服务资源，用来处理数据和保存账本。每个通道形成一条链，本系统中一共包括四个通道，分别为科研项目通道、项目支出通道、固定资产通道和房屋租金通道。每条通道只保存特定类型的账本，不同通道之间内容互不干涉，并且不可互相查询。一条通道也可包含多个节点，在同一条通道上的节点，可保存属于这条通道上的账本。

2.2 区块链底层设计

区块链是按照特定顺序连接的一系列区块，形成一条链状结构[6]。本系统中的区块链结构为多通道的架构模式，以确保数据隐私性和完整性。其中科研项目合同管理人员管理的项目合同信息存入同一个通道中，形成科研项目合同链。链上的每一区块的内容包括：①项目合同ID；②项目合同内容，包括项目合同总预算、预算类型、各类型的预算等信息通过哈希运算生成的摘要信息Hash(M)；③ 上链时间；④项目管理人员的数字签名Ds；⑤上一区块的哈希值。

当项目合同管理人员完成对合同信息的上链后，经费支出人员对项目支出进行录入，以及财务审核通过后存入经费支出通道中，形成经费支出链。经费支出链中的每个区块包含的信息有： ①项目经费支出ID；②经费支出明细，包括支出类型、支出金额、支出人、支出时间等信息通过哈希运算后生成的摘要信息Hash(J);③对应项目合同的摘要信息Hash(M)；④上链时间；⑤经费支出人员的数字签名Ds；⑥上一区块的哈希值。

区块链中还存在另外两个通道，一个通道用来存储固定资产信息，形成固定资产链，另一个通道用来存储房屋租金信息，形成房屋租金链。固定资产链中的每个区块包含的信息有：①固定资产ID；②固定资产内容，包括固定资产价值、固定资产名称、类型、所属部门、使用人、购进时间等信息通过哈希运算后生成的摘要信息Hash(F)，或者是折旧固定资产内容，包括现价值等信息的哈希运算后生成的摘要信息Hash(F)；③上链时间；④固定资产管理人员的数字签名Ds；⑤上一区块的哈希值。房屋租金链中的每个区块内容包含的信息有：①房屋合同ID和房屋租金ID组合成的字符串；②租金内容：包括租金金额、交付时间、交付期限等信息的哈希运算后生成的摘要信息Hash(R)；③上链时间；④房屋管理人员的数字签名Ds。

四个通道之间互相不可访问，即使存在业务系统中用户的越权访问，因区块链通道之间信息的隔离，给系统数据的安全多加了一层保护。并且采用多通道的链条模式，能够提高用户访问区块链数据的速度，提升用户满意度。访问某类型的数据只需查询对应通道上的数据，特别是在系统运行后期数据量越来越大的情况下，能够带来更明显的体验感受。对于在系统问题数据溯源上，能够更快更准确的定位到最原始的数据区块。

3 基于区块链的科研机构财资管理系统优势分析

3.1 有利于跟踪和审计

系统中密码账户和分布式记账的机制使得资产、资金收入支出信息有着高度的统一性、实时性和不可篡改性。在日常的工作中，关于资金、资产的每一笔收入和支出都会上传到区块链上，一旦数据上传到区块链上，那么这些信息将不可篡改，并且区块链分布式记账的方式给审计人员提供了一条完美的资产链条，审计人员可以通过这些链条对某时某类型资产进行追踪，不再需要在大量的纸质发票中进行繁琐的翻找，在区块链上将每一笔资金的流入流出以及发票附件证明都完整的记录，为审计人员的工作带来了极大的便利，大大提升了工作效率。

3.2 实时掌握项目进度

系统中支出人员对每笔财资经费支出的记录，不仅为审计人员提供了便利，更为他们自己形成了一个专属的电子账本。每一笔支出存入区块链后，都在账本上进行记录并实时输出统计结果，为项目经费支出人员和项目负责人提供了实时的项目经费支出进度，使得项目支出相关人员在记账的同时能够清楚的了解当前项目的支出进度。不同于以往需要向财务询问项目支出进度情况，并且财务统计的进度情况往往较实际情况落后，这样既减轻了财务人员的工作量，又能使项目相关人员获得最实时的进度账本。

3.3 规避不合理支出行为

以区块链上的数据为基础的预警模块和统计分析模块，充分分析项目经费支出人员的支出行为，并进行相应的大数据分析，不仅在支出事后进行统计预警提醒，在支出录入的过程中，如果存在不合规的支出行为，也会进行预警提醒，这使项目支出人员可以意识到问题的存在。特别是对于确实存在违规行为的支出人员，能够起到心理震慑的作用，规避项目支出的不合理性，将不合常规的支出行为扼杀在萌芽中。

4 结语

基于区块链技术的科研机构财资管理系统充分利用了区块链的去中心化、可信任、不可篡 改的特性,使得科研机构财政资金的使用、固定资产明细、房屋租金收取在区块链上做到透明、 公正的记录;通过四条通道同时存取的方式,在保障数据的保密性的情况下又提升了系统的访 问速度。这不仅便于审计人员对项目经费的核查,更在一定程度上抑制科研经费使用不合理 案件的发生。