區塊鏈技術構建可信倉單系統應用研究

李博 潘文鋒

摘 要：倉單是大宗商品流通的重要憑證，對于節約交易成本、提高大宗商品流通效率有重要作用。長期以來，我國非標準倉單市場存在倉單信息缺失、信用擔保不足和流動性不佳等問題。為解決以上問題，提高非標準倉單信用水平，提出使用區塊鏈技術構建可信倉單系統的解決方案。首先設計區塊鏈倉單系統模型，再運用開源區塊鏈產品HyperLedger Fabric進行概念驗證，解決傳統倉單系統存在的信息孤島問題，最終建立有效的倉單信息公示平臺。

關鍵詞：非標準倉單;區塊鏈技術;可信倉單系統

0 引言

倉單是倉儲物經過“資產證券化”后的流通票據，在降低貨物倉儲、物流環節的損耗和提高大宗商品流通效率方面發揮著不可替代的作用。倉單除了具有標識倉儲物所有權的基礎功能外，還具備有價證券的屬性。我國倉單分為標準倉單和非標準倉單。段偉常[1]詳細介紹了我國標準倉單概念、內涵，分析了倉單與現貨之間的關系和存在的諸多問題，以發達國家動產質押業務為參照，指出我國動產質押監管模式存在明顯不足，并提出使用區塊鏈架構下標準倉單的應用模型，以實現標準倉單信用“增級”。

非標準倉單在我國有更大的市場體量，但是，縱觀非標準倉單市場發展現狀，存在倉單信息缺失、信用擔保不足、流動性不佳等問題，難以滿足倉單業務要求。

區塊鏈技術的發展為解決上述非標準倉單面臨的問題從技術上提供了新思路。區塊鏈技術具有去（多）中心化、數據公開透明、數據可溯源和難篡改特性，對于構建組織間互信關系，提高倉單信息可信度，跟蹤和記錄倉單流轉完整信息具有重要意義。蔣東東等[2]基于區塊鏈搭建了電子倉單流轉平臺，有效論證了該方案的可行性。依托核心機構權威性建立倉單市場聯盟，有利于實現核心企業信用傳遞，提高倉單信用水平。但是區塊鏈技術保證鏈上流轉的信息不可篡改，無法對貨權進行有效監控。因此本文提出區塊鏈與物聯網技術結合，把對機器的信任延伸至物理世界，利用傳感器技術、RFID標簽和嵌入式技術打通物理世界與數字世界的信任壁壘，建立可信倉單系統。

1 倉單應用存在的問題

倉單是在存貨人按照倉儲合同約定將倉儲物交付給保管人后，由保管人向其出具提取倉儲物的憑證[3]。倉單是倉儲合同當事人（存貨人和保管人）履行倉儲合同義務的證明，即存貨人已履行了交付倉儲物給保管人的義務，保管人履行了對倉儲物進行驗收的義務。倉單是一種物權憑證，存貨人獲得倉單，即意味著獲取了倉單記載的倉儲物所有權，倉單持有人可憑倉單請求保管人給付倉儲物。倉單還是一種有價證券，倉單持有人對所持倉單及其標注的倉儲物擁有處置權，可以通過在倉單上背書并經保管人簽字或蓋章后轉讓倉單項下倉儲物的所有權，也可以通過質押倉單獲取融資服務。

在我國，倉單分為標準倉單和非標準倉單。標準倉單是由期貨交易所指定交割倉庫簽發的實物提貨憑證，需要經過規定的流程并在交易所注冊后始生效。非標準倉單是標準倉單的補充，凡是不滿足標準倉單注冊條件的倉單都是非標準倉單。通常情況下，非標準倉單是由倉儲機構為貨主出具的倉庫保管單、入庫單等有效憑證。

目前，倉單在我國市場應用中存在以下問題：

（1）倉單信息孤島現象嚴重。我國倉單業務種類豐富、流程復雜，涉及的參與方眾多。通常參與倉單業務的機構間系統相互獨立，信息孤島現象明顯，尤其是倉單在經過多次轉讓、連續交易、質押等操作后，極易發生有效信息缺失、信息鏈條不完整、權責不明確等問題。這些問題容易滋生虛開倉單、重復質押等風險，加大了監管部門對當事人道德監控的難度。

（2）非標準倉單信用擔保不足。我國倉單信用水平高低不一，總體表現為標準倉單信用水平高于非標準倉單信用水平。標準倉單有交易所對其進行信用背書，具有較高的信用水平。非標準倉單的信用水平則主要依賴于簽發主體和第三方信用擔保機構，通常簽發非標準倉單的機構在規模和抗風險能力方面表現欠佳，能夠為非標準倉單提供信用背書的第三方擔保機構數量較少，因此非標準倉單面臨信用擔保不足的問題。

（3）倉單流動性不佳。標準倉單持有成本較高，通常只應用于大宗商品外貿現貨和國內期貨交易所，市場體量有限。非標準倉單數量遠遠超過標準倉單數量，屬于倉單市場中的長尾部分。但是非標準倉單因為面臨信用擔保不足的問題，所以其信用水平較低，市場流動性表現不佳;在質押融資方面，倉單質押業務活躍度不高，參與銀行融資的倉單數量占比不到5%。

2 區塊鏈技術可解決的關鍵問題

區塊鏈思想誕生于2008年中本聰（Nakamoto Satoshi）[4]發表的題為《比特幣：一種點對點的電子貨幣系統》的論文。他提出了一種在沒有可信任第三方機構參與的情況下，通過點對點網絡解決雙重支付問題的方案。該方案使用了時間戳、數字加密、分布式共識機制等關鍵技術，這種揉合了多種信息技術的分布式記賬方式被稱為區塊鏈技術。區塊鏈本質上是建立一種公平、公開、公信的交易機制，具有去中心化的特點。它通過創建數據公開透明和不可篡改的交易環境抑制參與者作惡的心理，通過組織參與機構進行相互監督規范參與者交易行為，共建組織間的信任關系。

倉單市場缺少有效倉單信息公示機制和行業公認的倉單信用標準。區塊鏈技術具有信息公開透明、數據可溯源、難篡改的特性，可通過兩個方面積極改善上述問題。

（1）建設高可信的倉單信息公示平臺。使用區塊鏈技術建設倉單信息公示平臺，解決參與機構間的信息孤島問題，提高倉單信息可信度。區塊鏈技術也被稱為分布式賬本技術，區塊鏈網絡中的每個節點都維護著一份相同的賬本，聯盟成員可以基于本地賬本準確獲取倉單基本信息，跟蹤倉單注冊、轉讓和質押等流轉信息，有效避免因倉單信息缺失導致倉單多重質押等風險。

（2）建立聯盟成員公認的倉單信用標準。使用區塊鏈技術構建倉單市場聯盟，依托核心企業權威性，建立聯盟內公認的倉單信用標準。我國倉單業務涉及的參與機構具有種類多、數量大、規模各異的特點，不具備建立中心化信任模型的基礎條件。利用區塊鏈技術構建倉單市場聯盟，由核心企業組成聯盟鏈的多中心組織，對區塊鏈網絡內的倉單業務進行信用背書，有利于核心企業信用傳遞，提高非標準倉單信用水平。

3 模型設計與構建

3.1 區塊鏈技術構建可信倉單系統模型設計

我國倉單市場缺少有效的倉單信息公示機制和行業公認的倉單信用標準。解決該問題的關鍵是建立一個信息公開透明、倉單公信度高的倉單市場聯盟。本文設計了一種基于區塊鏈技術構建可信倉單系統的解決方案，其邏輯模型如圖1所示。

模型參與機構包括倉單持有人、倉儲機構、信用擔保機構和銀行。其中，倉單持有人為倉單實際所有者，持有人可以基于所持倉單開展多種業務;倉儲機構是倉儲物的存管機構，擁有倉儲物的監管權;信用擔保機構可以為倉單信用提供擔保，提高倉單信用水平;銀行在倉單質押業務中充當質權人角色。

模型中將上述參與機構分為核心機構和普通機構，其中，核心機構指在行業中發展較好、具有權威性的企業，包括核心倉儲機構、核心信用擔保機構和核心銀行;普通機構指經營規模較小的市場參與者，包括倉單持有人、普通倉儲機構、普通信用擔保機構和普通銀行等。

為每個參與機構搭建專屬的區塊鏈節點，這些節點上記錄有倉單信息，存儲著相同的倉單賬本。在該模型中選擇核心倉儲機構、核心信用擔保機構、核心銀行的區塊鏈節點形成聯盟鏈的多中心組織，負責對區塊鏈網絡中發生的每一筆倉單業務進行確認和信用背書，普通節點只需要對與自己相關的倉單業務進行驗證和背書簽名即可。

基于區塊鏈技術構建的倉單系統模型中流轉的倉單信息具有公開透明、數據可溯源和難篡改的特點，該倉單信息公示平臺可信度較高;經過區塊鏈倉單系統辦理的倉單業務不僅由參與雙方承認，還得到核心機構的認可，有利于提高倉單信用水平，形成行業公認的倉單信用標準。

3.2 基于HyperLedger Fabric的可信倉單系統構建

HyperLedger Fabric是一種開源的區塊鏈技術產品，是目前應用最廣泛的聯盟鏈產品[5]。Fabric提供了身份管理、賬本管理、交易管理、智能合約（鏈碼）管理等功能，能夠快速搭建商業區塊鏈平臺。本實驗使用Fabric 1.2.0版本搭建可信倉單系統原型，以驗證上述模型可行性。基于區塊鏈技術的可信倉單系統架構如圖2所示。

該系統分為4層結構，自下而上第一層是基礎設施層，使用Level DB作為區塊鏈狀態數據庫，Linux服務器提供系統服務;第二層是容器層，使用Docker技術虛擬化多個docker容器代表不同的網絡節點;第三層是區塊鏈核心技術層，使用Fabric在docker容器之間建立區塊鏈網絡;第四層是倉單系統應用層，通過Web應用調用Fabric提供的API與區塊鏈網絡進行交互。

該實驗構建了一個包含1個Orderer排序服務節點和7個Peer節點的區塊鏈倉單系統，其中區塊鏈系統中各節點功能描述如表1所示。

該實驗區塊鏈系統包含兩種類型的節點，一種是Orderer節點，負責對系統中的交易數據進行排序，生成區塊;另一種是Peer節點，負責在區塊鏈系統中發起交易、背書交易結果、驗證區塊和記錄賬本數據。區塊鏈倉單系統核心機構節點與普通機構節點均屬于Peer節點，但是二者在功能方面存在差異：①對交易進行簽名背書時，普通節點只需要對與己相關的倉單業務簽名背書，核心節點需要對網絡中發生的所有倉單業務簽名背書;②普通機構節點具有發起倉單業務、背書倉單信息、查詢和記錄倉單賬本數據的基礎功能，核心機構節點除了具有普通機構節點的功能外，還具有管理同類型普通節點的功能，例如新增節點和運維等工作。

區塊鏈中Peer節點通過設計不同智能合約實現了不同功能。智能合約是區塊鏈系統中可自定義的代碼文件，當滿足特定條件時區塊鏈節點會觸發智能合約的代碼，執行相應操作。本實驗共運行了7份不同的智能合約，分別對應7種不同角色的區塊鏈節點，并決定了相應功能。

以倉單登記注冊業務為例，說明區塊鏈系統內業務流程特點。區塊鏈倉單系統倉單注冊業務流程如圖3所示。

存貨人完成倉儲物入庫工作后，由倉儲機構通過區塊鏈系統錄入倉單基本信息并提交倉單注冊申請，倉單基本信息被保存在倉儲機構節點的狀態數據庫中，并標記為申請狀態。倉儲機構申請的動作被記錄在區塊鏈系統中不可修改的區塊鏈上。該倉單注冊申請需要得到區塊鏈網絡核心機構節點的背書簽名，方可提交，倉單注冊申請提交成功后，倉儲機構節點狀態數據庫中的倉單基本信息和區塊鏈上申請信息被同步到區塊鏈系統中的其它節點上。存貨人可以從本地節點獲知倉單注冊申請的信息，然后通過區塊鏈倉單系統對倉單基本信息進行確認，存貨人確認動作會被記錄到本地節點不可以修改的區塊鏈上，確認同樣需要獲得核心機構節點的背書簽名后才能成功。倉單注冊申請經存貨人確認成功后，區塊鏈系統所有節點數據再一次同步更新。此時，根據倉單是否需要信用擔保，決定倉單注冊下一步流程。如果不需要信用擔保，則倉單注冊申請流程完成，區塊鏈狀態數據庫中的倉單基本信息會被更新為流通狀態;如果需要信用擔保機構進行擔保，信用擔保機構基于本地節點的信息完成擔保確認操作，核心機構節點背書簽名確認后，將確認操作信息同步到區塊鏈系統的全部節點，完成倉單注冊流程。上述業務流程看似復雜，但是實際上的背書簽名操作、狀態數據庫和區塊鏈數據網絡同步等工作均由智能合約自動完成，無需人工操作。

基于區塊鏈技術的倉單系統特點在于倉單基本信息和倉單業務全過程均被被記錄在不可篡改的區塊鏈上。這些信息在聯盟內公開透明，區塊鏈的每一個節點都可以基于本地賬本數據查詢倉單基本信息，獲取倉單完整的流轉信息。另外，每一個經過核心企業節點背書的倉單業務不僅由參與雙方承認，還經過核心機構的信用背書，倉單信用水平將得到有效提升。

4 結語

使用區塊鏈技術構建可信倉單系統對于建立倉單信息公示機制和制定行業公認倉單信任標準具有重大意義。區塊鏈技術是目前信息公開度最大、可信度最高的信息公示技術。加入聯盟鏈的成員可以基于本地節點，準確獲取倉單基本信息和流轉過程，對于倉單的來龍去脈有更全面的了解，從而有效地預防“倉單重復質押”等風險，亦可為事后糾紛提供有效證據。同時，以核心倉儲機構、核心信用擔保機構、核心銀行節點為多中心的聯盟鏈網絡，代表了倉單市場最高信用水平，經由核心機構節點背書的倉單和倉單業務在聯盟范圍內具有普遍的公認度，對于建立行業公認的倉單信任標準十分有益。

在倉單領域使用物聯網技術，可以實現對倉儲物生產、存儲和物流環節的監控。區塊鏈和物聯網的結合有利于形成有形資產和數字資產的直接映射關系，解決鏈上、鏈下數據信任問題，區塊鏈技術可保證存儲在區塊鏈上的數據不被惡意篡改，物聯網技術可提高上鏈數據真實性，反映倉儲物實際情況，有效防止“一貨多用，虛開倉單”等風險事件的發生。

本文提出 “區塊鏈+物聯網”的技術建議，為解決數據上鏈環節的真實性問題提供了思路。雖然區塊鏈可以保證存儲在鏈上的數據不被惡意篡改，但是無法監控線下欺騙行為，不具有判斷初始上鏈數據真實性的能力。虛開倉單是倉儲物保管人與倉單非法持有人線下勾結產生的欺騙事件，區塊鏈技術并不能防范該類問題的發生。

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（責任編輯：江 艷）