商业银行区块链技术在工业互联网的应用研究

王晏然

（交通银行股份有限公司北京市分行，北京 100033）

作为科技领域重要的技术创新，区块链被认为在数字货币、生产制造、金融等众多领域都拥有广泛的应用前景（黄国平，2019）。国家高度重视以区块链为代表的新型基础设施在产业变革中的重要作用。2021年3月，培育壮大区块链等新兴数字产业规划已写入“十四五”规划和2035年远景目标纲要。

特别在工业互联网领域，随着以区块链为代表的创新信息技术与工业体系的全面融合，商业银行应充分认识到区块链为互联网经济带来革命性的价值创造能力，积极利用区块链技术为工业互联网进行金融赋能，提高商业银行科技金融竞争。目前商业银行的区块链技术在工业互联网领域的应用的理论研究尚处于空白，本文尝试结合区块链技术在工业互联网领域中探索若干可行的商业银行金融服务的应用场景。

一、区块链技术的本质及特征

区块链和其他互联网技术最大的不同是，自身并不是一种单一技术。区块链本质上已经是一种由多技术应用的集成。根据王赞强等（2020）对区块链基本架构的总结，我们可以窥视区块链技术的全貌（见图1）。

图1 区块链基础架构模型

本质上，区块链是一个不可篡改、不可伪造的分布式账本，也是包含网络协议、共识技术、加密技术、智能合约的技术集合。区块链以P2P网络协议将节点组网，系统中每个分布运行的节点产生新的数据后，把数据加密封装到一个新的数据区块（Block）中，并在区块头上打上时间标记（时间戳）。新区块通过网络共享协议对所有节点进行广播，由其他所有节点通过共识机制进行验证后，与其他区块以链式结构相连接。区块链的独特的功能和特征是由其核心技术决定的。本文不过多探讨区块链技术问题，为便于后续开展银行区块链技术应用在工业互联网平台场景中应用的探讨，以下整理出区块链四大主要的功能特征。

第一，去中心化。区块链通过网络协议将参与节点组成网络实现信息交互，数据分布储存在各区块里，不再依靠数据管理节点（如核心企业、平台运营机构或SaaS服务商）和信息管理中介（如政府数据中心、银行、征信机构等），实现数据的分布式存储、记录与更新。部分节点出现问题不会影响整个网络与产业生态，也降低了对关键节点的依赖。这个特征为区块链在产业互联网的应用提供了充分必要的条件。

第二，节点信任。建立在同一算法技术与去中心化前提下的节点间的信任。首先，通过规范的共识机制保证各区块的每一笔交易在所有节点和区块上实现信息一致性和正确性；其次，通过加密算法保证链上信息在交互过程中的完整性与不可篡改的能力，加上去中心化的集体维护与自治机制保证信息的完备性，共同创造与确保不同节点间的信任。区块链创造的节点信任有效的弥补了互联网经济提供了最为关键的信任管理和价值传递的能力。

第三，高信息透明度。区块链去中心化的特征决定了数据生成、修改均对所有节点进行广播，使得信息透明度高且可共享、可追溯、无法伪造和篡改。节点间的高度透明使得创建基于区块链的新型信任关系成为可能。这种新型的信任关系和信任创造机制能够解决互联网领域、金融领域里广泛存在的陌生人信任难题、交易欺诈问题，缓解信息不对称带来的冲突，消除信息孤岛。

第四。，高安全性。区块链中数据的广播和传输过程均是通过特殊的加密技术来保障数据安全性和隐私要求。一是哈希算法提取数据的“指纹”，用于信息完整性校验、交易签名；通过非对称加密算法生成一对唯一性密钥（即公钥和私钥），生成信息存储凭证、账户、身份识别工具，使得匿名交易成为可能，极大程度提供隐私保护。以分布式网络节点共享管理的网络架构，使得任何区块中数据的修改需要所有节点共识，发生人为篡改以及黑客攻击对整个网络生态所造成的影响非常有限。此外，区块链作为良好的技术生态，使得多方安全计算等隐私安全保护策略提供更好的发展空间。

二、区块链技术与工业互联网平台的结合

根据李佳等（2021）的概括，工业互联网是新一代信息技术与工业经济深度融合的全新的产业生态和经济形态。2021年6月，工信部发布《加快推动区块链技术应用和产业发展的指导意见》，提出“打造基于区块链技术的工业互联网新模式、新业态”的指导意见。再参考工信部《工业互联网创新发展行动计划（2021——2023年）》关于“推动区块链等与工业互联网的融合技术研究，加强融合产品及其解决方案的测试验证和商业化推广”的要求，区块链与工业互联网平台架构的结合已形成顶层指导方向。

从技术结构来看，区块链与工业互联网平台也具备高度可融合的特征。王赞强等（2020）对区块链基本架构分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层（如图1所示），同时，他们对区块链技术与智能制造协同设计系统进行了论证。再参考于建秋等（2021）以及杨欣等（2020）对于基于区块链的工业互联网平台系统架构的研究对基于区块链的云制造平台体系架构的研究，我们可以总结出这样一个基本事实：区块链技术从数据库、网络协议、多链跨链交互等数据层、网络层与工业互联网基础设施（IaaS）的集成，到加密算法、共识算法、区块与节点管理、数据安全处理、智能合约、数字身份、交易、存证、分布式账本等功能层面与工业互联网服务层（PaaS）的集成，再到具体应用接口、与终端交互设备与工业互联网应用层（SaaS）的集成，全方位立体的与工业互联网平台开展兼容与调和。此外，区块链能有效地为工业互联网平台提供云计算、物联网、人工智能、多方安全计算等前沿科技应用载体。

图2 区块链与工业互联网平台架构的结合模型

《工业互联网创新发展行动计划（2021——2023年）》还对创新产融合作模式提出要求，“鼓励有条件的金融机构在业务范围内与工业互联网企业按照依法合规、风险可控的原则开展合作”，“探索建立基于生产数据的增信系统，提供个性化、精准化的金融产品和服务”。由于区块链的优势是多方协作、交易可追溯、信息共享程度高、存证确权容易，因此，在公共服务领域，比如互联网平台等多方信任机制难以形成的地方，通过银行与互联网平台的系统对接，能够打破生态内金融服务出现的信息孤岛，从生态层面解决多方信任和协作问题，实现银行金融服务的有效穿透（郭晓蓓等，2020）。

三、银行区块链在工业互联网平台上的应用

1.银行区块链网络的选型

根据访问权限的开放程度，或者叫去中心化程度的区别，区块链网络分为公有链、联盟链和私有链三种。一般来说，去中心化程度越高、信任和安全程度越高，交易效率则越低。这要求商业银行基于不同的场景及业务需求选择相应的网络类型。

去中心化程度最高的是公有链。任何人或节点均可以访问并参加链上数据的读写与数据共识检验。公有链的主要特点是公开，但基于加密算法的应用，保证公有链依然安全。包括比特币在内的大多数虚拟货币就是公有链成功应用的案例。如果商业银行接入互联网平台仅是面向不确定的公众提供基础金融信息服务（如金融产品获取、汇率查询等），并且不强调性能和高等级的数据安全要求，可接受基于公有链开展系统对接。

私有链是将各个节点的数据记录权限收归内部核心节点控制，而读取权限可视需求有选择性地对外开放。私有链对交易效率、隐私保障和管理控制有着更高要求的场景，主要应用在企业集团或企业联盟内部开展数据管理。如果商业银行为产业互联网平台提供基础结算、对账、数据共享等业务，无需过大的共识范围，并注重性能和隐私，则私有链是较好的选择。

联盟链半公开，是介入公有链和私有链之间、供群体或组织使用的区块链类型。联盟链发起人需要指定几个数据记录人，所有区块的生存均需要所有数据记录人进行共识，其他节点可申请查询（读取）和申请交易，但无法记录数据。本质上，联盟链也属于私有链，只是私有的程度不同。商业银行与各类产业互联网平台及SaaS服务商对接，为相对有限与确定的用户提供支付结算、线上融资并开展风险管理，需要和互联网平台一起管理区块链，包括客户身份认证、交易鉴权、签名等，应该选择联盟链。此外，区块链技术并不具备强大海量数据存储与管理的有效补充，需要中心化的数据存储，这也需通过联盟链实现。

2.金融应用场景

在工业互联网中，商业银行通过区块链共识机制保证平台、上下游和其他参与者的数据在全网达成共识，确保信息对称和透明；通过加密算法实现信息的安全交互，解决了信息被篡改的可能；区块链的时间戳特性保证了历史数据的完整性。这些都有利于同为链上节点的商业银行针对工业互联网提供有针对性的金融服务。一是实现支付结算与资金管理的智能化，提高支付效率和资金安全；二是高效低成本的获取系统内真实可靠的数据、优化信用创造机制，形成新的贸易融资模式，有效降低融资风险；三是提高数据治理水平，提高KYC、风控策略、反洗钱的智能化水平，降低银行和工业互联网双方的风险。

（1）支付结算

一是智能支付。工业互联网中的交易双方大多都是对公单位，无法引入微信、支付宝等三方支付公司做交易监管，传统的线上下单、线下汇款的模式，使得业务风险无法控制。平台和交易双方的开户行接入平台的区块链，能够保证双方交易履约并完成支付。交易协议、标的物的交付、订单生成均编辑为智能合约，并通过区块链确认节点信任并约定支付条件。一旦触发支付条件，合约自动执行，向银行发送支付指令，不需要人为操控。平台的合作银行深度介入区块链体系，还可提供虚拟账户体系、数字人民币等支付结算产品，提供更全面的交易资金的监管体系，借助分布式记账和智能合约，工业互联网平台将支付订单与业务订单、合同等进行自动关联，防止人为产生虚假订单和资金被挪用。此外，区块链技术实现银行与工业互联网产供销参与者的互联互通，将产供销进度上链并以进度的订单为基础扩大担保支付智能合约的使用，完成指定进度的供应、自动触发指定金额的支付指令，降低银行担保支付业务对担保措施的要求，优化上下游供应商的资金状况。

二是线上竞价。通过区块链技术打造智能线上竞价机制，实现标书根据智能合约自动生成、并通过智能合约自动完成比选确定竞标成绩和中标方，节省了从招标材料准备、发布到评审、公示等一系列繁杂的人工环节；同时以智能合约自动向银行申请虚拟账户作为每位投标人单独的投标保证金账户，并对投标人的保证金缴存情况进行判断，未中标自动发送指令退还保证金，全流程无须人工干预，加大招标透明度，防止腐败。

（2）产业链金融

传统的产业链金融在面对由工业互联网平台搭建的线上化的产业生态显现出多种困难：一是产业链上的节点实际上依然是信息孤岛，核心企业的信用难以多级传递覆盖至末端供应商，“融资难、融资贵”的问题依然普遍存在；二是银行针对供应商的贷前调查和贸易背景真实性审核效率低、难度大、存在人为干预的风险，更难以快速核定供应商的授信额度；三是银行为提高数据质量，需要分别将工业互联网平台与核心企业、供应商、物流、银行等各参与方的业务系统分别对接，费时费力，还难以保证收集到数据的真实性、准确性和可靠性。

区块链技术能够很好地解决传统产业链金融的盲区。区块链可以溯源和共识以及加密与隐私保护，并且上面的数据都存在时间戳，因此它能提供完全可信的环境。由区块链记录的核心企业基于各供应商的应付账款、各级供应商基于再上级的应付账款，均能被银行准确识别，并结合供应商在区块链中存在的订单、合同、发票和既往交易等其他信息，甚至引入对法院、海关、保险、物流仓储、税务等外部数据进行交叉验证，使银行依靠的信息更准确和全面，能迅速形成对供应商的整体刻画，在核心企业的银行授信额度内自动形成供应商的授信额度和贷款利率。

通过将区块链写进工业互联网运行的底层技术架构，核心企业从银行获得的信任被传递至包含末端小微企业在内的各级供应商，将核心企业的风险承担覆盖至整个上下游链条，对于提高产业链整体的融资效率，稳定产业生态起到自动稳定器的作用；对于上下游企业而言，基于区块链的产业链金融可在无抵押无担保的情况下拓展融资渠道，提高经营稳定性；对于银行而言，通过区块链开展的产业链融资，可以低风险低成本的开拓中小微企业客户的融资需要，提升普惠金融服务水平。根据2018北京数字经济论坛——区块链应用创新峰会提供的数据显示，“区块链+产业链金融”可帮助中小微企业降低50%的融资成本。

（3）数字票据

区块链技术打通上下游企业与工业互联网平台间的信息壁垒，以实时的方式获取完整的采购、生产、销售的运营数据。在此基础上，工业互联网平台利用区块链，在各参与方订立合同以及发票、保单的基础上形成通用的可信凭证，并以此作为业务背景真实性证明，使用智能合约将开票申请转制为区块链网络内可见、可信、可拆分转让、可融资、风险可控的“数字票据”。数字票据的实质是基于真实的业务背景下的应收应付账款通过区块链合约化、凭证化、流通化，成为在一定范围内（链上或跨链）具有流通性的债权凭证，降低上下游企业和平台的应收应付的资金压力。

图3 可信凭证与电子票据的产生

一是“可见”与“可拆分转让”。依托分布式账本配合共识机制生成的可信凭证，上下游企业作为区块链系统的节点可申请开立/承兑数字票据。区块链将开票行为向各节点进行广播，使得开出的数字票据获得系统内认可与流通，实现系统内任意两个企业的信用穿透，摆脱了单纯依靠核心企业开展产业链融资的约束。同样是基于可信凭证，持票人可申请将数字票据拆分和转让，均能在系统内获得有效的流通。

二是“可信”。分布式账本信息透明且不可篡改的特点，确保由电子合同、电子发票、电子保单生成可信凭证得以解决交易背景信息来源的信用和安全问题；同时，交易信息可追溯的特征进一步保证数字票据从发行、使用、转让全过程公开透明且非经授权不可篡改内容。收票方签收数字票据即视为收入确认与应收账款确权、签收行为同步向整个平台广播。对于商业银行来说，借助区块链的溯源特性，针对可信凭证支持的数字票据可以完整追溯信息来源和真伪，解决流转过程中信息验真的难题。

三是“可融资”。虽然已有中企云链、航信金服等大型企业集团在一定范围组织信用联盟开展的应收账款债权凭证流转创新，但依然无法摆脱商业信用的穿透问题和信贷风险控制能力问题，信用联盟模式难以在获得商业银行的广泛认可。但基于区块链方式生成的数字票据的融资申请，以透明可追溯的背景信息、共识的数据登记机制使得上链的一家或多家银行既可基于票据本身直接向上下游供应商提供类似订单融资的短期小额授信，也可追溯至核心企业，依靠核心企业承担风险，使得工业互联网平台构建的生态内的企业信用能够传导和追溯。特别是上下游企业远离核心企业，难以通过正常的产业链金融核定授信额度时，区块链数字票据更有利于银行拓展本地中小客户的融资需求。

四是“风险可控”。针对屡禁不绝的空头票据、票据重复融资现象，利用区块链的时间戳及全网公开的特点，在交易发生后的存档便于银行开展融资贷前调查工作，不会受到人为干扰。区块链同样能降低融资业务的贷后管理的风险和成本。以传统的现场/线上提交资料、通过抽查凭证和人工尽调式的贷后管理手段，质量和效率均跟不上互联网业务的发展要求。应用智能合约通过编辑程序，可对票据流转方向与交易对手进行控制；并对可信凭证和数字票据，以至票据流转情况进行准确的提取调阅，为平台和银行提供了可信任、快速智能的审查能力和风险控制措施。

自2011年起，中国银联就已经尝试将区块链技术应用到可信凭证中，打造去中心化的票据交易系统，开启了可信凭证与区块链电子票据的研究和创新。

（4）风险管理

工业互联网平台拥有庞大的生产、交易数据和客户信息。这些数据资源既是工业互联网平台的战略资产和核心竞争力，又是银行风险管理的重要信息依据。

一是基于隐私计算的KYC。如何有效地对互联网电商平台交易双方开展KYC一直是银行的痛点。索取的客户信息太多、势必引起平台客户的隐私忧虑、引起平台和其客户的抵触；索取的客户信息太少不足以满足KYC的要求，又容易带来业务风险和监管风险。区块链除了引用分布式记账和加密算法保证数据的安全外，还为多方安全计算（隐私计算）提供应用的基础。根据谭培强等（2020）的研究，多方安全计算可以实现数据的所有权和数据使用权相互分离，在数据信息保密的前提下实现“可用而不可见”，并能有效控制数据的用途和用量。工业互联网通过多方安全计算保证采集到的用户身份信息全流程密文流转，并规定其具体用途和有权使用人（有权机关、银行等），在满足银行对于KYC的要求的前提下有效防范用户信息遭到泄露或被滥用。

二是智能风控。区块链以其分布式记账的特点且不可篡改的特点，真实、完整地记录工业互联网生态内所有的产供销行为，这些公开透明和及时登记的数据有助于商业银行开展数据挖掘和数据治理。必要的情况下，可通过区块链跨链技术和多方安全计算将工业互联网平台、其他金融机构、征信机构、工商海关税务部门、外部数据库所拥有的数据在“不出域”的情况下进行整合，实现金融机构间的黑灰名单“可用而不可见”打破不能共享的屏障（谭培强等，2020）。苏宁金融已借助超级账本技术将金融机构的黑名单数据加密存储，并通过独立部署节点接入联盟链，授权机构可以进行黑名单数据上传和查询等业务，初步实现征信共享。此外，通过跨链实现的大数据分析可为生态内每一个参与主体建立精准画像，反映其真实资信状况，甚至开展分层建模，根据行业与规模特征模拟风险偏好，开展智能风险控制策略的制定与应用。

三是智能反洗钱。银行和平台利用区块链建立信息共享联防机制。利用智能合约开展对平台客户的收付款行为进行监控，对交易金额、必输、类型、时间、频率和收付款对手等特征与订单等内部凭证进行合理关联与分析，建立反洗钱预警机制，筛出大额交易和可疑交易通过银行提交反洗钱系统。通过智能合约自动抓取取业务特征数据，实时获取风险信息上报监管机构，从而保证监管行为的真实性和时效性。

四、问题与挑战

虽然区块链最初的形态——分布式账本技术，起源于20世纪90年代，但如果按当下最成熟的区块链的核心技术：拜占庭容错共识（比特币核心技术）作为判断区块链发展的标准，区块链在非“币圈”的理论研究和技术应用水平还远未达到可以大规模应用的程度。有学者作出的判断是“区块链在理论研究和应用实践上还是两张皮”。

从实际案例上看，区块链的产业实践主要集中在制造业领域，但完全以区块链作为核心技术标准搭建的互联网平台寥寥无几。区块链在工业互联网的应用多以已有的平台开展功能性试点。从银行的角度看，国内外主要的商业银行均有区块链技术应用案例。按美国银行家杂志The Banker排出的全球银行前50家在区块链领域的布局分析，分布的领域集中在互联网贷款和资产交易两个方面，其他均为各类实验性项目。可以说，目前银行将区块链技术应用在工业互联网平台的理论与实践均处于空白。

而目前对于区块链技术和工业互联网结合最大的问题是区块链技术，尤其是应用于非“币圈”的技术依然处于发展初期，在算法（尤其是共识机制的算法）性能、资源占用等方面还存在相当大的的完善空间，例如对算力浪费比较大，难以应用在高频交易或高业务并发场景。缺乏统一的技术标准和技术规范，使得与工业互联网平台其他关键技术的整合以及与各单位开展技术协同能力存疑，大大降低企业的接受意愿。此外，系统的重置成本较高。无论工业互联网还是商业银行，区块链技术应用的投资成本过高，存量的工业互联网平台以区块链进行底层技术重置的意愿并不强、业务迁移风险高，商业银行处于成本收益考虑对现有产品进行区块链改造的意愿不强。最后，人才资源匮乏。市场缺乏既懂金融又懂区块链的跨界人才，而面向工业互联网的区块链技术创新，涉及的范围更广，需要大量优质的专业型人才和综合型人才。

五、建议与结论

区块链技术虽然存在功能和性能上的不足，但作为未来科技的基础技术，无论对于政府、银行还是企业，加强区块链建设均具有很强的战略意义。相关部门应结合我国工业互联网特点以及区块链技术研究和应用的现状，尽快出台区块链技术和产业发展扶持政策，及时建立并完善区块链产业监管规则和技术应用标准，防止出现技术滥用及野蛮生长给金融运行带来额外风险；商业银行应加强顶层设计，将区块链技术应用融入银行数字化转型战略，加快推动区块链技术研发、实践和应用，让金融更好地为实体经济服务。望本研究能够有助于政府、金融界、产业界和学术界凝聚共识，更好地发挥区块链作为“新型关键技术”的作用和功能，为技术和产业变革提供创新动力。