基于区块链的电子提单研究

徐伟超 于湧潮 骆雨柳 朱丽欣 晋洁

[摘 要]提单流转是海上运输必不可少的环节之一，提单流转较为复杂，且成本较高。电子提单是简化这一问题的思路之一，但电子提单的安全性尚未能得到有效保障。但电子化的运行模式加速了信息传递和交易效率，并能为航运企业节省大量成本，应用前景广阔。区块链技术为电子提单的发展提供了新的思路，如今已被广泛运用到虚拟货币、金融、物流等多个领域。文章结合区块链技术特点，与传统提单流转相结合，构建了基于区块链的电子提单，其去中心化、去信任化、点对点的特性极大地提升了提单流转时间，同时也能保证提单流转的安全性，为電子提单的进一步发展提供了新的思路。

[关键词]区块链;电子提单;航运业;国际贸易

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.16.013

1 引言

区块链技术的出现，为电子提单的实现提供了技术支撑，其点对点传输、电子化模式的特点不仅可以做到流转效率更高，并且其加密技术特点在一定程度上可防范提单伪造，据研究，处理纸质票据的总成本几乎是电子票据的三倍，如果电子提单的使用率达到50%，航运业每年可节省40多亿美元。海运提单至今已有几百年的历史，是海上货物运输中由承运人签发给托运人的一类单据①，互联网技术的兴起，航运业也逐渐对电子提单的可行性进行研究，由于目前所研究的电子提单加密和防伪技术未能达到各方的认可。本研究将区块链技术特点与提单流转结合起来，形成基于区块链的电子提单，为电子提单的发展提供新的思路。

2 电子提单现状及区块链的引入

2.1 电子提单的现状

在商事交易活动中，提单是重要的物权凭证。[1]它经历了由纸质提单向电子提单的转变，经历了由流转速度慢、运行效率低的传统纸质提单，向处理速度快、更具安全性的电子提单发展的历程[2]。

经历了三十年的发展，电子提单具备了更加明显的技术优势：一是可以避免流转过程的物理损毁风险，杜绝伪造、变造提单的可能，也为解决无单放货、提单丢失等问题提供了可行途径闫娜.国际贸易中电子提单的流通问题研究[D].北京：对外经济贸易大学，2013.;二是流转速度较快、数据准确性较高，大幅降低船货滞期、单证处理、质押担保等情况所产生的贸易成本;三是突破纸质提单的时间、空间维度限制，基本实现提单的即时合并与拆分，为在途贸易和中短途贸易链融资提供了切实的便利[3]。

2.2 电子提单的两种转让机制

电子提单是指通过电子数据交换系统（EDI）传递的有关海上货物的运输合同凭证。基于电子提单的协议转让，目前世界上有两种通行的转让机制：一是CMI（Committee Maritime International）电子提单规则;二是BOLERO（Bill of Lading Electronic Registry）电子提单机制。

在CMI的电子提单规则[4]中，持有人首先向承运人发出希望将对标的物的处分和转让权转让给新的持有人的通知，接着由承运人作出确认的回复并据此向新的持有人发送该订单除密码以外的其他所有信息，接着新持有人通知承运人其接受拟被转让的对标的物的处分和转让权，承运人便据此销毁现有密码并向新的持有人发出一份新的密码。该模式的优点在于代替了传统的背书，用密码的方式完成了对于电子提单的占有，从而实现了其与传统提单不同的功能效力。其具体流程如图1所示。

BOLERO的机制[5]则更加智能，其用途也更加多样。主要通过报文的传递而进行运作，用户创建、转让、质押、交回电子提单必须要以报文的形式向权利注册系统发出指示。其运作方式为：承运人接受订单并确认后，运输合同达成。装船后承运人指令“权利登记中心”根据卖方提供的资料创建BOLERO提单，指定出口方为托运人和BOLERO提单持有人，进口方为指示持有人。提单创建完毕后，经过如下程序可以完成BOLERO提单的转让;出口方指令权利登记中心指定信用证承兑行为必提单的质权人，在承兑行确定后向其传送所有的电子单据，承兑行在审查电子单据后，指定开证行为新的质权人，经过再次审核单据后，开证行只是权利登记中心指定进口方为提单持有人，这个时候具有指示人和持有人双重身份的进口方就可以转让提单了。其具体流程如图2所示。分析以上流程可知，两种机制的运行方式都与第三方的存在密不可分。该第三方作为出卖人与买受人之间的见证，更是承载着登记、变动权利等功能。该第三方的稳定性与可靠性对该笔交易而言有着至关重要的作用。

2.3 传统电子提单的现存问题

但在实务中，现存的CMI和BOLERO机制存在以下缺陷而不能使得电子提单迅速普及。

2.3.1 流转层面的原因

第一，上述机制还处于单点尝试的阶段，不适用于全程运输。第二，现存的BOLERO信息存储机制在防伪手段方面尚有欠缺，其保障网络交易的机密性不能得到全球性认可。第三，纸质提单相比而言，该机制流转中的中间环节较多，成本更高，但效率无法得到大幅提升。

2.3.2 法律层面的原因

传统电子提单无法实现纸质提单的质权功能[6]。传统纸质提单可以通过背书的方式完成质权的设定，赋予了市场主体更灵活的操作性。

但电子提单在法律上却有不被承认其作为质权凭证的风险，如在英国发生的未来号货轮案[5]（The Future Express）中，货物所有权在提单交给银行前已通过买卖合同转移给了买方。由于卖方丧失了货物的所有权，其无法在该动产物权上设立质权。

2.4 区块链技术与传统电子提单的问题解决

中国区块链技术和产业发展论坛编写的《中国区块链技术和产业发展白皮书》[7]将区块链定义为：分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。

相较于非区块链基础下传统的CMI模式或BOLERO模式流转过程中，电子化程度较低、偶然性的责任分配不均及不完善的安全保障机制的特点而言，区块链技术具有去中心化、去信任化的特点，其在电子提单中的应用为货物运输中的转让和占有问题提供了有关问题的解决路径[2]。

2.4.1 有效保障电子提单的流转安全

区块链技术本身可以生成一套无法篡改的、记录时间先后的、可信性极高的数据库。该数据库的最大特点就是去中心化，它能够有效保障数据的安全。在非区块链基础下传统的CMI模式或BOLERO模式的中心网络布局下，承运人或者第三方服务商为提单提供最终的交易凭证，系统管理方承担的责任风险重大，中心数据库客观上存在安全隐患。利用了区块链技术后，区块被分配到各个流通的环节，依照时间先后顺序完成当事人信息采集、身份验证、交易确认、资金清算以及背書追溯、核查等工作，不会出现第三方数据库维护失职从而导致数据灭失的隐患。

2.4.2 更好地消除平台运营方的区域背景色彩[3]

在非区块链基础下传统的CMI模式或BOLERO模式中，托运人、收货人等系统用户与管理方在技术上地位存在不对等，与法律地位不相符，也使利益相关方的可信程度难以完全得到保证，影响了电子提单作为电子数据证据的效力。此外，银行、保险公司等机构本身具有严格技术标准和系统接入门槛，海关、税务等部门作为行政管理机关对提单的审查要求也限制了承运人或者第三方服务商的中心网络应用。区块链技术的应用可以绕过这些中间过程，并使得交易公开化和透明化，从而消除平台运营方的区域背景色彩。

2.4.3 严格控制费用支付节点，实现按事件完成情况支付费用

在“单证相符、单单相符”的交易原则的指导下[8]，纸质提单签发后一般需要经历报关、结算、赎单、投保、议付、提货等诸多环节，这一过程需要通过人工运输实现流转，直接限制了贸易活动效率。而区块链技术采用的智能合约可以在每个支付节点严格地实现对费用产生的跟踪，在诸多环节中不会产生多余的费用，从而降低贸易成本。

总而言之，区块链电子提单的去中心化特征，具有传统电子提单欠缺的透明性、稳定性与公平性的特征，能够在无须信任中心网络的情形下进行跨界别、无媒介、高效率、低成本的数据认证与检验[9]，区块链技术的应用有利于电子提单的较快推广与适用。

3 基于区块链的电子提单构建

3.1 区块链技术下的电子提单流转方式及应用原理

（1）基于区块链技术的电子提单是货权对货权的点对点交易。基于区块链技术的电子提单可以实现没有中间金融机构担保的情况下，各方之间实现货权的透明转让并被各方接受认可同时不产生模糊纠纷。随着货物运输实践的发展，提单流通性的含义更丰富，提单的转让不仅转让货物的所有权，还转让了对货物的控制权及与其相关的运输合同。所以电子提单的流通应该具备这三个要素，电子提单的流通可以转让对货物的实际占有权或运输合同权利或控制权。

在电子提单生成过程中，托运人通过区块链网络向承运企业发出货物运输要约的运输请求，承运企业对托运人提出的要约自动处理，自动生成回执发送托运人，由托运人二次确认并通知承运人开始货物调度。在电子提单签发过程中，托运人即货物原所有权人向一关三检传送电子提单信息。托运人后向承运人发送收货信息具体内容及通信密钥，承运人成为电子提单的待持有人。在电子提单中转过程中，托运人向金融机构发送电子提单合约副本，承运人等待托运人完成电子提单的运输服务费用结汇，承运人确认收到货款后更新与托运人的电子提单通信密钥，承运人成为电子提单持有人。承运人同时向金融机构更新电子提单合约副本，金融机构向收货人提示付款，收货人向金融机构付款后金融机构实时更新电子提单，收货人取得对货物的支配权。通过实时更新的电子提单承运人确认收货人支付货款，并在区块链网络中更新通信密钥，由收货人加以确认。在电子提单结单过程中，承运人发送到货通知，收货人向承运人发送密钥反馈提货时间和地点准时到货场完成提货。

（2）区块链智能合约保障区块链电子提单下的物权交易。区块链智能合约由脚本技术予以保障，区块链技术下电子提单的智能合约是一段部署在区块链上的程序代码，该智能合约在特征方面具有信息共享、合约自动运行、去中心化等特点，智能合约在验证交易物权时通过“Hash”密钥，以验证交易物权没有被改变，而不需要实际物理接触。智能合约的密码组件和技术通过密码摘要函数，类似于数学函数计算，输出一串数字和长度固定的大写或小写字母。区块链智能合约中的安全Hash算法，程序将协议双方约定物权转让内容输出为不可预测的32字节Hash值编码写入区块链中，输出可以很容易地用任何信息输入几乎任何大小和类型计算值，但不可能反向计算输入的计算值。这确保了物权交易的造假信息所花费的时间和成本使物权交易参与者几乎不可能作假。而智能合约用于确保只有预期的物权交接者才能访问信息的方法称为公钥密码。每个节点都持有一个在数学上相互关联的私钥和公钥，解密则需要用原物权所有人的公钥加密的消息相应的私钥。物权所有人的数字签名同样是以数学方式计算的，从而保证数字文档或消息的真实性。这些技术都具有几乎不可能破坏或锻造的特点，因此物权交易的约定内容一旦发生，系统将自动通过区块链网络得到验证，执行智能合约，完成区块链智能合约的物权所有方变更。

3.2 区块链技术下的电子提单应用原理

区块链起源于比特币，是由按时间存储数据的区块链接而成，并结合密码学技术形成分布式共享账本。其中，区块链技术并不是单一的技术，而是指在多方参与下，基于相关密码学、分布式共识协议、点对点网络通信、智能合约等形成的技术整合，它可以进行数据交互、处理和存储。由于区块链技术融合了众多前沿技术的优势，因此它具有去中心化、公开透明、安全稳定和不可伪造的特点。

区块链技术下电子提单可靠性综合分析。区块链是基于互联网的信息基础设施，是技术设置的后端层，在完成后端建设的同时实现实体相互交互。区块链利用全球对等网络的资源来验证和批准信息的访问权实现公开透明。因此没有一个机构负责审计交易所和保存记录，而是将这一过程分配给整个网络。区块链用先进的密码技术来保护，以保持比普通互联网协议更高的安全性和稳定性。

区域链使用博弈论共识机制，通过验证节点来解决问题。在区块链技术下电子提单的信息交互过程中，一条消息传输到区块链网络：甲方通过给予乙方的访问权限，将内容从云共享存储设施下载到乙方的数据包中，访问权限在消息中加密，并对数据包的内容进行散列挖掘。网络只能看到散列，但可以验证甲方的标识符对应访问的数据包。当区块链网络通过一致得到这种交换是有效的时，数据包交换才能被接受为最终结果。如果乙方想检查他们获得的信息包与交换时的信息包仍然相同，他们可以再次运行Hash算法，检验输出是否相同。如前所述，当区块链内部的物权交换信息得到多变验证时，物权交换协议则必须被接受，从而保证了区块链技术下电子提单信息交互的高效性和真实性。

3.3 区块链技术下电子提单优势分析

3.3.1 高效性

电子提单发展至今，陆续出现了CMI模式和BOLERO模式等多种物权流转模式，CMI 即国际海事委员会在1990年通过的《电子提单规则》;BOLERO模式即物权流转中心对电子密钥的控制，但仍然需要第三方的参与。区块链基础下的电子提单与Bit Torrent等文件共享的方式类似，通过高效连接节点而不是通过中央服务器路由节点在世界各地用户自愿使用的计算机或服务器上运行，因此没有中央数据库。同时以任何参与节点都可以随时查看日志，而不需要向中央存储位置请求许可。通过共识系统达成网络中关于使用最有效的区块链的协议。因此将区块链技术应用于国际贸易可使航运业参与人使用比当前的电子提单更为高效和具有增值潜力的技术基础架构的系统。

3.3.2 经济性

据美国霍普金斯大学预测到2030年，全球航运供应链中的区块链电子提单的经济增加值将超过1730亿美元。在区块链出现之前，只能通过如EDISHIP、0CEAN等昂贵且封闭的会员制系统来完成对可转让贸易文件进行数字化处理，非区块链基础下传统的CMI模式或BOLERO模式在缴纳巨额会费和年费的基础上，仍存有造假的可能性。但区块链智能合约在不缴纳会费或年费的前提下可以严格控制费用支付节点，实现按事件完成情况支付费用，从而严格把控货物流转过程，减少除电子提单下的物权流转外其他所有不必要的成本，同时在物权交易和性价比上得到各运输方的认可。

3.3.3 安全性

区块链基础下的智能合约在传输机制上有着不可复制性的特点，可以保障提单的安全性。智能合约的交换被分组在一个区域，所有其他交换在各自区域内的交换列表及其行中的数字通过Hash算法运行，接收唯一的标识符，复制此Hash值以输出。并将其与下一个区域中的交换列表一起包含，从而创造了一个不可打破的链区域，通过散列连接在一起。此时链已经變得不可逆和防篡改，链包含了内容的Hash值，可以用来证明在这个特定时间点包中有哪些信息，只有该区域内的所有节点达成共识才能完成智能合约的变更。

3.3.4 便利性

在CMI模式下，承运人承担了登记中心的职责，并以对密钥的控制成为物权流转的中心。承运人接收货物后向提单持有人发送电子密钥。持有人使用该密钥可以向承运人要求支付货物、指定收货人或转让提单所有权。在此模式下，纸质提单虽然完全被电子提单取代，但使用方仍然本质上需要通过重重中间人才能达成交易，使用流程上也较单纯的区块链电子提单复杂。BOLERO流转时，有权用户向权利登记系统发出指令，系统会对提单的创设、转让、质押、修改等信息进行存储。在该模式下，电子提单是 BOLERO提单文本 BBL Text和权利登记记录的结合。因此BBL文本在内容上与纸质提单相近，而权利登记记录则与背书相近，仍然属于传统的纸质提单流转思路，但区块链基础下的电子提单实现了完全自动化、电子化和简易操作，只需单纯在区块链网络内进行电子提单验证，是直接物权对物权的交易。

但是根据区块链，就可以保持所有权和所有权的准确记录，而无须进行通过集中式中介。区块链技术对提单系统的转变证明了其对国际贸易的影响。在基于区块链的提单系统中，通过承运人在收到货物后通过私钥对数字提单进行数字签名来建立提单。托运人还保留私钥，以便在运输过程中做出有关货物的决定，包括将提单背书给另一第三方。第三方也可以进一步将提货单背书给另一方，然后继续进行，直到拥有最新私钥的一方在卸货港索取货物为止。每次转让后，每个现有私钥都会被取消，并由发给受让人的新密钥代替。这些变化不仅是理论上的，而且现在已由国际贸易中的许多主要利益相关者实施。例如，马士基最近与IBM合作建立了一个基于区块链的提货单系统，并预测，如果取消传统的基于纸张的系统，每年将节省数十亿美元。传统上处理贸易文件，管理和处理的费用最多可能占货物运输成本的五分之一，但是区块链技术还可以大大减少与贸易运输和融资相关的时间及成本。巴克莱银行与专注于供应链的初创公司Wave合作，于2016年9月执行了第一份基于区块链的信用证。这些信用证能够将发行时间从一周以上缩短至不到四个小时。区块链还最大限度地减少了由于缓慢、错位或丢失的贸易文书而延误装运的情况。这些错误在现有的电子提单系统中特别容易发生，因为普通的电子提单系统通常会有两百多次通信以及涉及单个跨境交易的30个不同实体，复杂运算易出错。区块链分类账中包含的实时信息将帮助交易的所有相关方监督货件的进度。由于区块链的分类账不可更改并分配给每个利益相关者，因此大大减少了文件损坏的诱因和潜力。区块链还可以大大提高海关的效率，因为海关官员现在可以在到达之前获得准确的装运信息。国际贸易的主要利益相关者，包括主要的贸易融资提供商和船运公司，目前正在从事各种区块链研发合作，区块链可以完全改进贸易融资和提单系统以提高其效率，单个分散式系统也可以同时存在多个基于区块链的交易平台。

4 总结

在信息技术的高速发展下，电子提单应运而生。它克服了传统纸质提单处理成本高、效率低的缺陷，在很多领域尤其在航运业上具有无可比拟的优越性，具有远大的前景，受到了国际社会的认可和法律保护。

现如今电子提单主要通行的两种转让机制——CMI电子提单规则和BOLERO电子提单机制均存在用户成本较高，系统可拓展性较差，数据泄露风险、造假风险较大的不足之处。而区块链技术融合了众多前沿技术的优势，具备去中心化、公开透明、安全稳定和不可伪造等特点。因此，区块链技术与电子提单的结合意义重大。通过区块链，电子提单以一种更智能、更高效、更安全的方式进行流转。基于区块链技术，电子提单可以在没有中间金融机构担保的情况下流转，从而实现各方之间货权的透明转让并且被各方接受认可而不产生模糊纠纷。

同时，区块链技术应用于电子提单将对国际贸易产生重要影响。一方面，它取代了传统意义上基于纸张的系统，进而节省管理、运输等相关时间和成本;另一方面，信息的实时交互和不可更改性也利于往来贸易的监督，从而提高工作效率。因此对于国际贸易的主要利益相关者，包括主要的贸易融资方和船运公司，将受益无穷。

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