區塊鏈技術驅動航空金融創新發展研究*

王宏坤

航空經濟是能夠吸引航空運輸業、高端制造業和現代服務業，輻射和衍生航空服務保障、材料、電子、金融貿易、中介服務行業等，在一定空間內集聚發展而形成的一種新的經濟形態。機場是航空經濟中最重要的節點，它促使生產、技術、資本、貿易、人員等各種資源在航空港區域聚集，帶動相關產業集群快速發展。鄭州航空港經濟綜合實驗區通過機場發展航空金融，直接對接國際市場，實現人流、物流、商流、信息流的即時流動和獲取，融入全球產業分工體系，已形成了智能終端、精密機械、生物醫藥、電子商務、航空物流、航空制造維修、電子信息、現代服務等八大產業集群。然而，在實踐中，作為航空經濟血液和重要支撐的航空金融，其發展遇到了人工參與多、流程復雜、安全性差、價值傳輸難和信任機制缺失等痛點。區塊鏈技術的出現為航空金融中價值傳輸的信任和安全問題解決找到了途徑，讓全世界看到了顛覆性金融創新的可能性。本文重點結合區塊鏈主要技術特點以及航空產業特殊情況，研究區塊鏈主要技術在航空金融領域的應用，重點對區塊鏈技術在航空支付和結算、供應鏈金融、跨境貿易等場景方面的應用進行研究，以驅動航空金融創新發展。

一、航空金融的主要痛點

航空金融是與航空產業鏈相關主的體資金的融通、貨幣流通和信用等活動的總稱，包括航空物流金融、航空租賃金融、供應鏈金融、離岸金融等，存在航空金融操作程序復雜、數據密集、安全性差等痛點。

1.航空金融費用高

航空金融操作中涉及很多手工操作，對賬、清算、結算成本較高，用戶端和金融機構中后臺業務端等支付業務費用高昂。目前傳統的信用卡或借記卡的每筆交易商家要支付3%的手續費。例如，美國支付公司Stripe，其常規收費方式是向商家收取30美分的固定費用外加交易額的2.9%作為手續費。特別是在資產管理領域，股權、債券、票據、收益憑證、倉單等資產由不同的中介機構托管，提高了資產的交易成本。不同金融機構間的基礎設施架構、業務流程各不相同，各國外匯差也有很大差異，價值鏈上收取多次手續費，極大地增加了業務成本。

2.航空金融流程復雜

由于航空金融涉及旅客、政府機構、航空公司、物流公司、維修企業、機場公司、租車公司、酒店、貿易公司、加工企業、物資采購與供應、金融機構等多個主體，流程異常復雜。例如，通過銀行或轉賬機構（MTO）向他人匯出一定數量的金額，匯款人的匯款請求通過地方匯款銀行清算網絡，傳送到代理銀行那里，代理銀行進行驗證。此時，如果代理銀行沒有足夠的流動資金去滿足匯款人的匯款請求或者代理銀行未能驗證該筆交易，則匯款請求可能失敗。如果匯款請求通過驗證，那么該請求會由另一個地方清算網絡發送至收款人的銀行或其當地的MTO，收款人的銀行或者當地的MTO會再次驗證各方的身份及地址。最終，此次匯款所涉及的所有機構都需要留存其擁有的相關人員監管的文件。這樣復雜的流程，造成速度緩慢、效率低，一般跨國轉賬需要經歷3—10個工作日，溝通、協調十分困難。

3.航空金融安全性差

航空金融整個鏈條運行過程中產生的各類信息被離散地保存在各個環節各自的系統內，形成信息孤島，信息流缺乏透明度。這會帶來如下嚴重的問題：一是因為信息不透明、不流暢導致鏈條上的各參與主體難以準確了解相關事項的狀況及存在的問題，從而影響金融的效率；二是當金融各主體間出現糾紛時，舉證和追責均耗時費力，甚至在有些情況下變得不可行；三是企業在全球化進程中，在越來越大的范圍內拓展市場，造成了物流環節出現區域多、時間跨度長的特征，信息流、資金流、商流、物流的相互融合越來越難。差錯率增大，使得航空金融出現交易時滯、效率瓶頸，產生交互和協作困難，欺詐和操作風險以及違規、違約、信息泄露時有發生。

4.航空金融人工操作多

金融機構通過一個中心化的記賬系統進行業務處理，需要人工收集、核驗、評估和確保所需文件的財務數據的準確性。由于各方使用不同的平臺，人工互動溝通難，造成了欺詐和業務控制問題大、發票真偽難辨、審查流程煩瑣、付款延遲、貨物運送延遲等問題。例如，在航空貿易發生時，一家銀行（進口銀行）提供信用證，根據購買合同條款為運輸提供付款擔保。另一家銀行（出口銀行）審查金融協議以及讓出口商及時運輸。該貿易金融過程需要可信賴的中介機構承擔風險或執行合同，需要代理銀行的實時人工控制。買賣方企業需要人工控制只有在滿足預定條件下合同才會予以執行，進而追蹤貨物、掌握貨物情況。物流公司需要人工進行流程控制。降低提單操作風險，進行各項合規檢查、開展成本控制。同時，進行人工列示合同條款滿足的情況，監督貨物運輸所需的時間和人數，追蹤貨物的文件和所有權，對發票和其他基礎文件進行實時檢查工作。進口銀行須人工審查進口商的融資協議，然后，將融資款項交與代理銀行。出口銀行須使用進口銀行的融資款項進行人工反洗錢檢查和貿易融資各項風險設計等。

二、區塊鏈技術在航空金融中的應用

區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證存儲數據、利用分布式節點共識算法生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算范式。這樣任何人之間都可以通過點對點的記賬、數據傳輸、認證或是合約方式，而不是通過第三方進行信用共識。區塊鏈建立了一個公開透明的數據庫，可以記錄過去所有的交易記錄、歷史數據及其他相關信息，所有信息都分布式存儲并透明可查，并以密碼學協議的方式保證其不能被非法篡改，從而形成了一個公開、透明、可追溯、不可篡改的分布式總賬系統，來實現了一種去中心化的、無須信任積累的信用建立模式，為價值傳遞提供了底層基礎。

1.點對點傳輸

區塊鏈技術通常采用P2P協議專網，如比特幣、以太坊都有獨立的網絡。P2P協議網絡是“點對點”或“端對端”網絡，它不同于中心化網絡模式，它的各節點計算機地位平等、網絡權力相同，不存在中心化的服務器，所有節點通過特定的軟件協議共享計算資源、存儲、軟件或者信息內容。在基于區塊鏈技術的航空金融網絡中，所有節點以P2P協議進行點對點鏈接和通訊，實現價值傳輸。核心節點是區塊鏈網狀結構的礦工（運算）節點，其余節點為區塊鏈網絡用戶，如果日常發生大量收付的商業機構，也可以參與運算，變成不拷貝完整數據，只運行區塊鏈頭的輕量級礦工，保持獨立完全性和檢驗的快速性。這樣就構建了記錄航空金融交易中“物流、信息流、資金流、商流”的去中心化價值傳輸安全網絡框架。

需多少節點才能保證安全性問題論證：n是總節點個數，k為失敗節點個數，p是節點失敗的概率，可以用如下公式：

使用C語言編寫程序，測試結果為在p=0.01時，16個和31個節點區塊鏈系統出錯的時間分別為372853年，3890億年。因此，該專網中不需要很多節點就能保證可靠性。但是，節點個數越多，系統越安全。

2.加密技術

區塊鏈使用橢圓曲線密碼學ECC、公鑰加密算法RSA數字加密，SHA256算法保障安全性。所有者使用SHA256對前一次交易和下一位擁有者的公鑰（Public key）簽署一個隨機散列的數字簽名，發送給下一位所有者。收款人對簽名進行檢驗，能夠驗證其所有者。機密數字簽名方案是（sk，pk）=genarateKeys（keysize），產生一堆公鑰和私鑰。私鑰sk被安全保存，并用來簽名一段消息；公鑰分發給交易方，可以用來驗證簽名。Sig=sign（sk，message）把消息和私鑰作為一個輸入，消息輸出是簽名。isValid=verify（pk，message，sig），通過把一段消息、簽名及公鑰作為輸入，判定是否為真。這樣使得獲悉用戶公鑰的任何人可用用戶的公鑰對信息進行加密，實現與用戶進行安全信息交互。由于公鑰與私鑰之間存在的依存關系，只有用戶本身才能解密該信息，任何未授權用戶甚至信息的發送者都無法將此信息解密。這樣就實現了航空金融交易中對賬號的隱私保護和節點間的信任確認，避免了信息泄露。

3.分布式數據存儲

使用加密算法實現的身份和簽名機制記錄的航空金融交易發生時，便形成了交易單。每個交易單都要復制若干份交易單投遞到每個礦工收件箱里，形成交易單池。曠工定期到交易單池把交易單取出來，寫進由數據結構區塊鏈構成的賬簿，同時找到當前賬簿最后一頁，將最后一頁的編號抄寫到“上一區塊投散列值”，還要在區塊中補增一個隨機數（Nonce），然后，用SHA256對賬簿紙進行運算，生產哈希編號，一張賬簿就生成了。上一張賬單哈希編號就是“時間戳”，每個時間戳應當將前一個時間戳納入其隨機散列值中，也就是隨后的時間戳都是對之前時間戳進行增強（reinforcing），進而形成一個鏈條（Chain）。為了保證誠實性，采用移動平均目標的方法調整工作量證明的難度（theproof-of-work difficulty）。工作量證明機制就是在進行隨機散列運算時，對某一個特定值進行掃描，如，SHA256運算后，對0進行掃描。如果規定開頭有多少個0的隨機散列值才有效，那么隨著0的數目的上升，這個解所需要的工作量將呈指數增長，而檢驗僅需要一次隨機散列運算。

通過上述過程，就形成區塊頭（header）和區塊體（body），區塊頭用于鏈接到前一個區塊并且通過時間戳特性保證歷史數據的完整性；區塊體則包含了經過驗證的、區塊創建過程中產生的所有交易信息，通過梅克爾樹（merkle trees）分布式存儲于每個節點的區塊分布式數據庫，如圖1所示。

圖1 分布式賬本模型

4.共識機制

區塊鏈目前比較流行的幾種共識算法有PoW工作量證明、PoS權益證明、DPoS授權權益證明、PBFT實用拜占庭容錯、PoET流逝時間量證明。區塊鏈專網通過共識機制完成有效交易單、區塊檢查和生成，有機形成梅克爾樹、塊鏈，最終，在一個去中心化的，沒有自上而下的控制主體的，只有大量的、相互聯結的、看似無組織的、相互獨立、相互作用的小個體P2P協議專網中，通過共識機制形成一個有能力、智慧的、具備適應性和靈活性，有極強生命力，遭到破壞可以自我修復的整體。

當某挖礦小組幸運地生成了一張有效的賬簿，為了得到獎勵，需要立刻請其他小組確認。其他小組接到送來的賬簿紙時，需要立即停下手里的挖礦工作，通過共識機制進行賬簿的編號有效、賬簿的前一頁賬簿有效、交易清單有效賬簿確認。之后，始終跟隨最長區塊鏈的末尾，制造新的區塊以延長該鏈條，同時，這個被接受區塊的隨機散列值將不作為先于新區塊的隨機散列值。只要誠實的節點控制了網絡，檢驗機制就是可靠的。通過這種機制，只要各個小組手里的賬簿紙是相同的，那么他們就能生成相同的賬簿。攻擊性可能性論證如下：

攻擊性可能性論證：一個攻擊者試圖比誠實節點產生鏈條更快地制造替代區塊鏈，可以近似地看作賭徒破產問題，形成如下概率公式：

p為誠實節點制造處下一個節點的概率；q為攻擊者制造處下一個節點的概率；z為攻擊者最終消弭了的區塊差距；攻擊者潛在進展是個泊松分布，分布期望值為λ=zq/p。用C語言編寫代碼，運算概率結果，發現概率對z值呈指數下降。

5.智能合約

智能合約是一段部署在區塊鏈上可自動運行的程序，其涵蓋的范圍包括編程語言、編譯器、虛擬機、事件、狀態機、容錯機制等。虛擬機是區塊鏈中智能合約的運行環境。虛擬機不僅被沙箱封裝起來，事實上它被完全隔離，進而運行在虛擬機內部的代碼不能接觸到網絡、文件系統或者其他進程，甚至智能合約之間也只能進行有限的調用。智能合約存在出錯的可能性，甚至會引發嚴重問題或連鎖反應，因此需要做好充分的容錯機制，通過系統化的手段，結合運行環境隔離，確保合約在有限時間內按預期執行。智能合約將航空金融商業代碼（UCC）文件數字化，自動更新和發布，自動完善了貸款人的擔保利息信用創建，并且制定了一套標準的合同條款，優化場外交易衍生產品的交易后處理過程，進而使得航空金融衍生產品交易后的流程得以簡化。

三、區塊鏈技術在航空金融中的應用場景

1.區塊鏈驅動航空跨境支付和結算業務創新

利用區塊鏈技術可以構建一個能取代SWIFT（環球同業銀行金融電訊協會），沒有中央節點的分布式支付網絡，實現不需要中轉銀行的支付和結算流程模式，進行跨境轉賬，如圖2所示。在該網絡下，各參與協議方共同使用同樣的一個賬本，各方都能任意進行實時的點對點跨國轉賬，支付和結算如同收發電子郵件一樣快捷、便宜，且無跨行異地以及跨國支付費用，不需中心組織管理，且支持各國不同貨幣。

通過區塊鏈進行交易，可以繞過中轉銀行，減少中轉費用；提高跨境匯款的安全性，加快結算與清算速度，提高資金利用率。銀行與銀行之間采用區塊鏈技術進行點對點的支付，省去中間環節，實現了全天候支付、實時到賬、提現簡便且沒有隱形成本，降低了跨境電商資金風險，滿足了跨境電商對支付清算服務的及時性、便捷性需求，實現了系統數據的實時審計和合規檢查。根據麥肯錫的測算，從全球范圍看，區塊鏈在B2B跨境支付與結算業務中的應用將可使每筆交易成本從約26美元（中轉銀行費用8美元，外匯匯兌、合規及其他運營成本3美元）下降到15美元。通過區塊鏈可以使得每筆支付和計算成本下降40%—50%，這對跨境支付結算各參與方是巨大的額外收益。一個低成本、高效率、低風險的跨國支付與結算產品和方案，對于提升鄭州國家中心城市的貿易型企業競爭力和盈利能力、促進鄭州跨境貿易電子商務服務試點發展、推動中小型企業升級盈利、驅動國際化航空金融創新發展有重大戰略意義。

圖2 使用區塊鏈不需要中轉銀行的支付和結算流程

2.區塊鏈驅動航空貿易金融和供應鏈金融業務創新

區塊鏈具有的數據不可篡改和時間戳的存在性證明的特質能很好地運用于解決供應鏈體系內各參與主體之間的糾紛，實現輕松舉證與追責。數據不可篡改與交易可追溯兩大特性相結合，可根除供應鏈內產品流轉過程中的假冒偽劣，解決物品的溯源防偽問題。

通過區塊鏈技術推動航空貿易金融與供應鏈金融業務的數字化應用、創新，將信用證與提貨單及國際貿易流程各種文件存放于區塊鏈上，采用共識機制進行認證、不可篡改的驗證。如圖3所示，區塊鏈將電子文件整合在一個平臺。這樣，基于區塊鏈的數字化解決方案可以徹底取代現今的紙筆，實現端到端透明化操作，提高了處理的效率并減少風險。區塊鏈能將電子文件整合在一個平臺，提高業務操作的可靠性和安全性，同時讓各方安全、清楚地掌握貨物流、資金流、商流、信息流，實現流線型供應鏈金融。

圖3 區塊鏈將電子文件整合在一個平臺

區塊鏈網絡平臺實現了實時抓取貿易數據、信用證、安排發貨、實時驗證和數字化提交、實時監控、智能合同自動填寫。區塊鏈幫助買賣方企業、金融機構、物流公司消除紙質文件后，加快了流程并降低了提單操作風險，使得貨物核驗工作更加可靠、實時，減少了操作風險，使得合規成本端到端完全透明化。所有相關參與方都通過一個去中心化的記賬系統分享文件并進行支付，提高了決策的效率和精確性。授權方可遠程批準請求的做法降低了交易風險，只有在滿足預定條件下合同才會予以執行，而且合同不容易撤銷，可以更好地掌握貨物情況，最終客戶還可以進行追蹤。這樣各參與方（包括供貨商、進貨商、銀行）共同使用一個去中心化的共享賬本文件，達到預定時間和結果時自動支付，極大地提高了交易效率。根據麥肯錫測算，在全球范圍內區塊鏈在供應鏈金融業務中的應用，能幫助銀行和貿易融資企業大幅降低成本，提升交易效率，促使整體貿易融資渠道順暢，從而增加交易雙方收入。

3.區塊鏈驅動航空票據業務創新

區塊鏈通過直接點對點方式進行價值傳遞，省去了中間環節，減少了人為操作，實現了去中心化。對參與各方直接進行信用收集、驗證和統計，進行實時控制。不再需要特定的實物票據或者中心系統進行控制和驗證，不再需要第三方確保交易中有價憑證的傳遞是安全可靠的。解決了國內航空票據業務人為介入多、中介參與多、紙質使用量大、管控難度高、漏洞多、違規事件頻發及操作風險大等問題。

區塊鏈的分布式高容錯性和非對稱加密算法安全保障機制，將人為操作風險降至幾乎為零。解決了電子票據交易中央行ECDS系統中心化服務器出現問題會導致災難的現實情況，以及隨著企業網銀的接入，風險鏈條無限拉長問題、銀行自身風險疊加等問題。解決了在紙質票據交易中，雙方的信任只能建立在票據的真實性基礎上的問題。區塊鏈不可篡改的時間戳和全網公開的特性，確保了交易記錄無論紙票還是電票，一旦交易發生，誰也無法抵賴。避免了紙票中“一票多賣”、電子票據中打款背書不同步現象的發生。

區塊鏈的可編程性可以有效控制參與者資產端和負債端的平衡，避免中介市場中大量的資產錯配現象的發生，更可借助數據一致特性，使得全部市場交易價格對資金需求的反應是真實的，進而使得價格指數是真實的，便于市場風險的有效控制。

4.區塊鏈驅動航空運輸貿易融資創新

在航空貿易活動中，使用區塊鏈技術可以把買賣雙方之間的購買協議編制成智能合約，把貿易產生的電子發票、信用證、提單及檢驗備案等裝入智能合約，根據雙方設置的條款自動化執行協議，實現貿易流程簡化、減少資金閑置、降低交易與結算風險、優化客戶體驗。同時，解決了由于航空貿易交易流程復雜，參與主體眾多，人工操作繁多等原因造成的成本高、收益低等問題。這樣在促使貿易責任降低的同時，也為下游保理業務證券化提供了高效途徑，進而使得貿易融資更為便捷。使用區塊鏈技術把航空貿易活動數據記錄在分布式賬本上，使得各貿易參與方能及時、透明地對信用評審進行調查，對貨物位置進行跟蹤，對貨物的所有權進行查詢，這樣就保障了合規主管、監管等人員可以更快的執行海關、檢驗或匯兌等活動，銀行、保險等金融機構也不再需要中介機構承擔風險，檢查反洗錢也變得方便透明，進而為航空貿易融資安全提供了可靠保證。

四、結論和建議

1.主要結論

航空經濟是一個流程復雜、數據量大、風險高、安全性嚴格的行業，需要同航空經濟發展相關的航空金融支持，如金融租賃、票據、支付和結算、貿易融資，需要具備安全性強、效率高、流程清晰等特性。因此，航空金融需要進行技術創新，滿足航空產業需求，推動航空經濟發展。區塊鏈的去中心化、共識機制、加密算法、智能合約等技術，為航空金融的發展提供了絕佳的機會。使得各主體收集、存儲和共享操作信息，整理分析復雜數據，保護信息安全等成為可能。

2.對策建議

為了有效推動鄭州航空港經濟綜合實驗區區塊鏈技術驅動航空金融應用發展，提升其“一帶一路”重要節點的全球競爭力，結合該區實際情況，提出以下建議：

一是出臺區塊鏈驅動航空金融創新發展扶持政策。政府部門可以借鑒美國、歐盟、日本等國家和地區推動區塊鏈發展的先進策略、機制和制度以及成功做法，深刻把握區塊鏈在航空金融中運用趨勢，結合區塊鏈技術和航空金融應用發展創新變化特點，出臺區塊鏈技術及其在航空金融應用方面的各項支撐扶持政策。重點支持關鍵技術攻關、重大示范工程、科創中心、“雙創”平臺建設，系統解決方案研發和公共服務平臺建設等。

二是加快區塊鏈在航空金融領域核心關鍵技術攻關和平臺建設。利用鄭洛新國家自主創新示范區、鄭州大眾創業萬眾創新示范基地、河南自貿區、國家航空經濟區等重大戰略優勢，加強區內重點企業與國內外科研院所、高等學校合作，針對共識機制、智能合約、分布式數據存儲、數字簽名、機密算法等區塊鏈核心關鍵技術，航空產業鏈、航空金融的安全、便捷價值傳輸核心等進行技術攻關。鼓勵和支持有條件的重點企業進行聯合，設立投資基金，加快投融資和并購，推動關鍵技術攻關、研究和應用。學習借鑒國際開源社區建設和模式，依托航空經濟交通優勢、資源聚集優勢，適時設立協會組織或行業聯盟，建立有效的協調溝通機制，加強成員單位合作。構建區塊鏈技術在航空金融應用方面的開源社區，提供開發資源及技術，為政府、企業、科研機構提供支撐服務。采用營改增后稅收優惠、科研獎勵、設立引導基金、優化司法環境、完善研討交流機制等方式，促使航空經濟大企業加大研發投入力度，圍繞自身發展需要建設區塊鏈在航空金融應用場景通用開發平臺，實現系統化發展。

三是構建區塊鏈在航空金融應用方面的人才培養體系。依托政府平臺公司，建設航空金融區塊鏈人才實訓基地、研究中心，加快區塊鏈專業技術研發和航空金融人才培養。推動重點企業、科研機構高校聯合，在高校設置區塊鏈專業課程，在企業建設區塊鏈人才實訓基地，聯合培養區塊鏈在航空金融應用的專門技術人才。對產品創新、技術創新、管理創新、組織創新等方面加大支持，對有顯著貢獻的人才給予獎勵，對航空金融機構有關登記、年檢以及稅收等提供便捷服務。與行業組織密切合作，建立區塊鏈在航空金融應用研究的人才培訓基地，充分利用河南教育資源，聯合國內重點培訓機構，積極為各類區塊鏈、航空機構的從業人員提供職業教育和培訓，建立起人才培養體系。

四是建立國際化交流機制，構建完善的合作生態。鼓勵和支持重點航空企業及金融機構、廣大中小型企業積極參與國際區塊鏈開源社區及聯盟。支持航空設備制造及維修、航空金融、航空物流、智能電子信息、生物醫藥、精密機械等方面的大企業圍繞核心區塊鏈在航空金融創新應用、“科創中心”平臺建設等，開展國際化技術交流與合作。鼓勵和支持航空經濟、智能終端、航空物流、航空金融等方面的大企業充分發揮自身優勢、利用資金、人才、資源等優勢，構建多渠道、多形式的國際化合作生態。促進鄭州航空港區區塊鏈在航空金融應用方面做大做強，面向國際走出去。

五是組織開展區塊鏈在航空金融應用方面的示范研究。結合《中國制造2025》《通用航空“十三五”發展規劃》和“互聯網+金融”等系列國家戰略的實施，聚焦典型應用場景需求，由政府平臺公司牽頭、開展產學研用聯合，選擇有條件、重點、典型企業，開展區塊鏈在航空智能制造、航空供應鏈管理、航空數字資產管理、航空支付結算、資產證明、航空供應鏈金融、航空融資等方面的應用示范，探索形成區塊鏈應用推廣模式，營造區塊鏈創新發展應用生態環境。