土地流轉聯盟鏈平臺的架構設計*

王煦然 ，楊曉光

(1.吉林大學 數學學院，吉林 長春130012；2.中國科學院數學與系統科學研究院，北京 100190)

0 引言

中共中央、國務院多次強調完善要素市場，全面推進農村土地征收制度改革，主要包括制定出臺了農村集體經營性建設用地入市增值收益分配制度；深化農村宅基地制度改革試點；深入推進建設用地整理；完善城鄉建設用地增減掛鉤制度，為鄉村振興和城鄉融合發展提供要素保障。而農村土地流轉中面臨土地歸屬真偽、土地權益人數量及權益大小、土地流轉各方是否自愿、土地流轉過程中相關部門權力是否濫用、交易過程各個環節公開性和規范性是否達標等一系列問題。同時土地管理涉及多個部門，各個部門僅掌握與己相關信息，信息碎片化和信息孤島現象嚴重。這些問題的存在，嚴重影響和制約了土地流轉市場的健康發展，容易導致腐敗和社會不安。由于農業社會在中國歷史上占據很長的時間，土地在中國社會有著特殊的意義。時至今日，中國仍然有著大量的農村人口，城鄉二元化的格式仍未改變，土地依舊是農村居民最為重要的資產。因此采取技術手段建設公平公正穩定健康的土地流轉市場，是功在千秋的重要事情。

土地流轉涉及確權登記、交易流轉、契約保障、價值體現等多個環節，包括流入方、流出方、政府多個委辦局、交易所以及金融機構等多方，流轉數據存儲在多個系統中，其中一些系統的數據牽扯部門利益，難以完全共享。本文利用聯盟鏈多中心特點，以及聯盟鏈的鏈式存儲、共識算法和智能合約等技術，通過聯盟鏈實現多了土地流轉的全生命周期管理，可望有效解決目前土地流轉中的問題。本文的聯盟鏈設計還與數據治理體系有機結合，不但提高數據的真實性和可靠性，同時強化后續數據使用的效果。如此，土地流轉聯盟鏈交易平臺一方面保證了各利益方的既有權益，另一方面也滿足了數據安全、數據共享的要求。本文在對土地流轉和區塊鏈相關研究簡單回顧以后，首先對土地流轉業務進行分析，給出土地流轉聯盟鏈平臺的業務模式、功能架構、技術架構，關鍵信息上鏈策略以及數據治理體系，然后對其可行性進行了分析。本文的主要創新是：一是把聯盟鏈與土地流轉業務有機結合，給出了土地流轉全生命周期管理的規劃和設計；二是提出“鏈保”方式打通了線下大數據信息與線上數據信息，緩解了數據上鏈前的質量問題；三是通過關鍵信息上鏈規避了聯盟鏈在高并發任務場景下的計算強度以及存儲空間占用過多等方面的約束；四是建立符合土地流轉業務的數據治理體系。

1 文獻綜述

2014年12月，中央全面深化改革領導小組在《關于農村土地征收、集體經營性建設用地入市、宅基地制度改革試點工作的意見》[1]中首次提出農村“三塊地”改革，隨后密集出臺了一系列文件[2-10]。這些文件的出臺科學地界定了農村土地“三權”內涵、權利邊界及相互關系，開啟了農村土地流轉市場。基于“三權”的農村土地流轉市場，希望能夠不斷健全歸屬清晰、權能完整、流轉順暢、保護嚴格的農村土地產權制度，優化土地資源配置，培育新型經營主體，促進適度規模經營發展，進一步鞏固和完善農村基本經營制度，為發展現代農業、增加農民收入、建設社會主義新農村提供堅實保障。

學術界近幾年開始了有關農村土地流轉市場建設的研究。李萬明[11]以土流網為例研究了新型土地流轉模式的運行機制，鄧興升[12]等論述了RLand-Righ軟件在農村土地確權數據質量檢查中的應用，蔡瑜[13]等給出了農村土地承包管理信息系統的設計與實現，韓亮[14]研究了農村集體土地確權登記問題。與此同時，業界也開始為農村土地流轉市場開展基礎性建設，開發了農村土地確認測繪系統、農村三資管理系統、家庭農場管理系統、村級重大事項管理系統、農村綜合產權交易平臺等。這些系統一方面提升了農村土地流轉的效率，另一方面加大農村土地流轉的透明度。但這些系統不僅僅都是孤立存在的，而且數據的質量參差不齊，農村土地流轉的根本問題——信任問題還沒有得到有效解決。

區塊鏈具有去中心化、不可篡改、智能合約、可溯源的特征[15-18]，目前主要解決中央節點失效及信息篡改問題，可以有效地解決信任機制問題。區塊鏈技術在數字貨幣、金融保險、物聯網與物流、知識產權、公益事業等方面正處在快速發展之中。2019年10月24日，在中央政治局第十八次集體學習時，習近平主席指出，要“把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口”，“加快推動區塊鏈技術和產業創新發展”。

一般意義的區塊鏈被稱為公有鏈。這類區塊鏈無用戶授權機制，信息全網公開，信息確認全網進行，交易達成全網共識，因此能很好解決信任問題。但是公有鏈效率非常低，面臨高并發任務場景的挑戰，而且要求全網愿意共享其信息。對于農村土地流轉市場，很多數據涉及公民隱私以及部門利益，無法做到信息的完全透明共享；同時土地流轉交易存在很多兩兩博弈的問題，嚴格的全網共識機制達成難度高。因此公有鏈無論是在信息共享意愿上，還是計算效率上都無法滿足農村土地流轉的要求。聯盟鏈是一類有若干機構或組織共同參與管理的區塊鏈。這些機構或者組織各自運行著一個或多個節點，聯盟鏈的數據只允許系統內不同的機構進行讀取和發送交易，并且共同記錄交易數據。聯盟鏈在犧牲很小部分的信任度后，可以很好地規避信息完全透明的限制，并且比公有鏈處理速度要快，因為節點的數量和身份都已經規定好了，可以使用相對松散的共識機制，在數據的處理速度就會比公有鏈大大提高。本文將采取聯盟鏈作為技術手段，為土地流轉設計一個具有權威性、公信力的交易平臺。

2 土地流轉區塊鏈平臺整體設計

2.1 農村土地流轉的挑戰與聯盟鏈的適配性

農村土地流轉是指通過承包取得的土地，在承包期內將土地承包經營權、使用權轉讓給其他農戶或經濟組織，包括轉包、出租、互換、轉讓、抵押、信托、入股和托管。

農村土地流轉中面臨以下挑戰：一是流入方，遇到的問題包括購買的土地是否值，土地歸屬是真是偽，界址、面積是否符合實際，對方是否自愿，對方涉及到多少權益人，是否存在其他司法問題等。二是流出方，遇到的問題包括對方出價是否合理，合同是否明確規范，資金能否準時到位，國家土地補貼未來歸屬，未來自然災害風險如何應對等等。三是服務中心，存在著濫用權力、謀取私利，缺失平臺支撐、信息脫節、認知模糊、積極性不高等問題。四是金融機構，評估難、營銷難、變現難等造成金融機構不愿介入，融資渠道不暢。五是監管機構，各地因地制宜的流轉政策如何識別，交易各方不公開、不透明、不規范，難以偵查，信息不對稱導致監管力度不夠。

這些挑戰嚴重制約了土地流轉市場的發展，其根本原因在于信息公開、信息存證、業務互聯等方面不能滿足市場需求。聯盟鏈為應對以上挑戰提供了可行的技術手段。

首先，通過聯盟鏈，規避掉完全信息共享的嚴格要求，提高了各個市場主體的參與意愿，保護了相關信息的安全性。

其次，通過聯盟鏈，使用有限授權的若干節點，記錄土地收錄、掛牌、交易等全流程的信息，做到系統內部的土地信息公開、數據透明可信，實現系統內部可信沉淀，做到信息公開、發掘價值。

第三，通過聯盟鏈，構建“三權互聯網+土地流轉”全流程服務平臺，實現土地高效流轉，簡化登記機關和銀行的交易、授信和結算流程，提升客戶體驗，實現信息存證、實時同步。

第四，通過聯盟鏈構建的數據共享網絡，實現跨部門的業務互聯和土地高效流轉，信息傳遞電子化，減少紙質材料的浪費，有效提高業務效率，實現業務互聯、安全高效。

2.2 土地流轉聯盟鏈業務模式

土地流轉涉及各個交易主體、產權登記、金融機構、監管機構等參與方。土地流轉聯盟鏈的業務模式如圖1所示。

圖1 土地流轉聯盟鏈業務模式

統一上市入口節點確保各類業務操作、流轉信息、交易結果統一發布，集中管理，實現所有信息統一管理、共享使用。產權登記機關節點在鏈上完成登記、過戶、記錄等工作，減少線下大量的紙質文件傳遞，提升工作效率，也把所有信息留在線上，為監管機構有效監管提供信息支撐。銀行節點實現交易預授信、解決融資問題、促成交易達成、接受抵押融資，同時提供資金監管和結算服務。參與各方節點通過發布流轉信息、撮合交易、達成交易、電子合約、監管備案等實現交易，并把各參與方信息上鏈。監管機構節點同步保留了登記、交易參與方等關鍵信息，可以實現交易過程的實時監控。監管機構通過積累的大量歷史信息，也可以利用大數據思維分析流轉過程中關鍵風險點、趨勢等，為改進監管策略提供依據。

2.3 土地流轉聯盟鏈平臺功能架構

土地流轉聯盟鏈平臺整合與土地流轉有關的政策法規及土地確權、兩區劃定、土地流轉、新型經營主體、土地抵押評估融資、上游農資招標采購、下游農產品交易等全流程及上下游生態圈；并對接當地政府各委辦局，實現信息共享；通過APP、門戶、微信、自助終端等多種方式為各參與方提供全方位的服務。土地流轉聯盟鏈平臺功能架構如圖2所示。

業務辦理入口包括百姓門戶和管理門戶，其中百姓用戶又包括個人用戶和企業用戶，針對三類人分別提供不同的工具和功能，實現了不同人員的分權、分級管理，不但能滿足各自要求，而且確保信息安全。

業務平臺層包括土地業務系統和通用服務模塊，土地業務系統實現了從土地確權、流轉、使用及其上下游的業務流程整合及信息整合；通用服務模塊采用電子證照、業務互聯與政府及行業服務系統進行關聯，確保整個交易過程中數據的準確性、完整性和一致性。

區塊鏈層通過BaaS與業務平臺層有機結合，實現關鍵信息上鏈，充分發揮區塊鏈的優勢，又能有效規避其缺陷。

政府及行業服務系統通過數據同步、對接等方式與區塊鏈平臺實現信息共享，還可以通過多方計算等方式實現對第三方數據的深度應用。

2.4 土地流轉聯盟鏈平臺技術架構

區塊鏈技術平臺包括接口層、技術拓展層、協議層和物理層，構建 BaaS(Blockchain as a Service)平臺，實現聯盟鏈平臺與各應用的無縫銜接。土地流轉聯盟鏈平臺技術架構如圖3所示。

圖2 土地流轉聯盟鏈平臺功能架構

圖3 土地流轉聯盟鏈平臺技術架構

接口層提供SDK開發工具、API接口等方式，可以實現與業務系統無縫、靈活對接。

技術拓展層包括隱私保護、多級加密機制、數據管理、消息訂閱、多語言合約執行引擎等。其中隱私保護包括分區共識、同態加密、合約訪問控制、隱私交易等；土地流轉聯盟鏈平臺治理包括聯盟管理、權限管理等；數據管理包括數據可視化、合約管理、數據歸檔等；多語言合約執行引擎包括EVM、JVM、JSVM 等。

協議層包括共識算法、P2P網絡、交易執行和賬本存儲等。

為了維持土地流轉聯盟鏈平臺的運營生態，還需要搭建系統運維工具、開發者平臺及監控平臺等。

3 關鍵信息上鏈設計

土地流轉聯盟鏈平臺的運行，首要工作是信息上鏈，需要將各參與方從注冊、認證、項目審核、掛牌、競價、繳納保證金、成交管理、結算管理、抵押、監管等全流程信息上線管理。由于聯盟鏈只能保證上鏈后信息的真實、不可篡改，但是前提是上鏈信息必須是高度真實的，上鏈前信息的真實性是聯盟鏈應用的最大挑戰，否則上鏈信息的虛假將導致聯盟鏈在虛假信息上運行。為保證上鏈前信息的真實性，提出“鏈?！边@一概念。傳統信息化平臺上存在著上網人身份信息真偽、上傳信息真偽的問題，會對后續的撮合、流轉、合同、交易等環節都會帶來很大的挑戰。“鏈保”采用大數據思維實現個人錄入信息與第三方權威機構信息交叉驗證，在用戶注冊環節就保證信息是真實的。注冊時個人身份驗證，可以通過鏈保對接公安數據庫實現對個人身份信息的確認，土地流轉信息發布時通過鏈保對接農業局、土地局等確認流轉土地歸屬是否正確、權屬是否存在爭議等。這種模式通過鏈保驗證人、物、證的真實性及人物匹配、人證匹配、物證匹配等，校驗通過后的信息通過智能合約上鏈，確保信息線上線下的真實性、一致性、完備性。鏈保工作原理如圖4所示。

圖4 鏈保工作原理

在土地流轉中會產生大量結構化、非結構化數據，如確權的 GIS信息、檔案信息、流轉中的招投標信息、撮合信息、交易信息等，如果這些信息都上鏈，一方面對聯盟鏈的運營效率造成較大的影響，主要表現在存儲空間要求巨大、計算性能無法滿足業務要求；另一方面各個信息生產主體，出于數據安全的考慮，不愿意完全放棄對數據的控制，以免出現在法律界定不明確的形勢下承擔了不能承受的法律或者行政追責。本文提出采用關鍵信息上鏈的思想來解決這一問題，即只上鏈那些與身份真實性、權屬真實性、交易真實性等有關的信息，這樣就大大減少了上鏈信息的規模，可以極大提升區塊鏈的處理效率，同時避免各個節點完全公開高隱秘性的數據。如針對個人身份信息，注冊時需要輸入姓名、身份證號、家庭住址等基本信息，還要上傳身份證件等掃描件信息，通過鏈保確認本人信息后，只把姓名、身份證號等最基本的信息上鏈，不但能夠滿足數據質量要求，而且可以大大減少存儲空間及對算力和網絡的要求。

4 土地流轉聯盟鏈平臺數據治理體系

土地流轉聯盟鏈平臺為土地流轉業務的正常開展提供了基礎，鏈保方式提高了線上線下數據的一致性。但要實現對土地流轉全流程的監控、分析，還需要輔以完備的數據治理體系。該體系以整合成果質量要求進行過程控制和結果控制，通過數據整合準備、項目整合、成果檢查三個階段形成真實、完整、全面的大數據基礎。土地流轉聯盟鏈平臺數據治理體系如圖5所示。

圖5 土地流轉聯盟鏈平臺平臺數據治理體系

數據整合準備階段包括確定數據庫整合目標、制定整合實施方案、部署軟硬件環境三個階段，具體工作內容包括數據預處理和數據源檢查，數據預處理分析數據庫的標準、內容、格式、質量和建庫報告，數據源檢查從數據時相檢查、數據完整性檢查、數據一致性檢查等方面開展。

項目整合階段包括對數據源按照數據庫標準要求及項目目標進行數據清理、轉換、校正、關聯、規約等處理，形成整合成果數據。

成果檢查階段可以按照管理層級(如縣、市)進行檢查，可以進行自查、檢查等多種方式，最后形成自查報告、檢查報告，并跟進整改。

在整個過程中要按照整合成果質量要求對數據完整性、邏輯一致性、空間定位準確性、數據正確性、數據時效要求等進行過程控制和結果控制。

5 方案分析

5.1 平臺性能

高效率：通過DPoS、關鍵信息上鏈等機制極大地提高了聯盟鏈的計算效率，簽名等算法支持硬件加密，從而適應大規模并發計算。

高安全：支持SM2、SM3等國密算法和SHA、ECDSA等加密算法，支持 AES、3DES、SM4密文傳輸?；贑A的身份認證與準入機制保證了機構安全，同時可以與CFCA、政府CA等服務有效集成。

可擴展：采用微服務集群式架構及數據存儲橫向擴展技術，在應用架構層面保證平臺的可擴展性；接入EVM、JVM等多種虛擬機保證智能合約引擎的完備。

5.2 技術可行性

本方案首先設計業務模式，充分考慮了聯盟鏈各節點的利益及其定位，同時利用BaaS的區塊鏈治理功能確保業務模式的可落地性，進而形成一個活躍的生態聯盟。其次根據數據治理體系對全業務流程中的數據標準和形態進行了梳理，以主數據為抓手確定關鍵信息，最后采用鏈保方式等確保關鍵信息的真實、準確。

針對區塊鏈的核心密碼技術，本方案采用了SM2橢圓曲線公鑰密碼算法及SM3雜湊密碼算法，確保自主安全。在共識機制上采用委托授權的權益證明機制（DPoS），不但確保了每個參與方的權益，同時也大大提高系統的性能。隨著區塊鏈運行時間的增長，區塊鏈的存儲容量將呈線性增長，通過數據歸檔的方法實現區塊鏈節點存儲壓力的減負。

5.3 目標可達性

針對流入方關心的土地是否值、土地歸屬真偽、界址、面積等問題，通過鏈保方式對接農業局、土地局等政府數據庫可以實時獲取相關信息，確保信息真實、可靠，通過身份認證、電子簽名、電子合同等技術確保交易雙方身份真實、意愿真實、行動真實，滿足土地流轉以是否自愿為前提的要求。

針對流出方看重的收益、補貼歸誰等問題，該平臺可以顯示各類地塊的歷史成交信息供各方參考，通過智能合約實現補貼的自動發放，確保補貼歸屬無誤。

針對服務中心濫用權力、積極性不高等問題，通過聯盟鏈可以完整地記錄每一個流轉環節和時效，做到責任歸屬清晰、處理時效可分析、可跟蹤。

針對監管機構不規范、監管力度不夠等問題，一方面可以清晰地記錄監管機構采取了什么監管措施，通過橫向、縱向對比分析就能很清楚監管機構履職情況，同時也能夠為監管機構提供非現場監管等手段，有效提升監管效率。

6 結論

本文通過分析農村土地流轉的挑戰，首先給出土地流轉聯盟鏈平臺的整體設計，并重點對其業務模式、功能架構、技術架構進行了詳細論述；其次論述了關鍵信息上鏈的必要性及解決方案，通過鏈保實現了線上線下數據的一致性，通過關鍵信息上鏈規避了區塊鏈在高并發任務場景的挑戰以及存儲等方面的缺陷；最后通過數據治理體系的建立，確保數據后續數據可用、好用。本文采用聯盟鏈技術對農村土地流轉的全生命周期進行管理，給出了土地流轉聯盟鏈平臺的業務模式、功能架構、技術架構，關鍵信息上鏈策略以及數據治理體系，形成對農村土地流轉的全流程管理、監控，從而有望打造了一個信源可靠、信息透明、互相信任的交易平臺，進而建設一個具有權威性、公信力的土地流轉平臺。平臺的建設為其后續的決策分析打下數據基礎，可以為土地流轉平臺參與者提供信息服務、交易服務和增值服務，為區塊鏈技術拓展了新的應用空間。

土地流轉聯盟鏈平臺涵蓋流入方、流出方、交易服務中心、監管機構、銀行等多方，并形成了真實可靠且完備的大數據。下一步可以在此基礎上向上下游延伸，比如流入方主要包括家庭農場、專業大戶、農民合作社、龍頭企業等新型經營主體，把服務向這

些主體延伸，及時掌握流入方的經營情況，不但能夠保證流出方的利益，同時也有利于延伸對接金融服務。通過這個平臺也可以實現新型經營主體的認證和管理，提升政府工作效率和透明度，從而促進農業規模經營，解決新型經營主體違約成本低的難題，提高金融信貸的時效性。當地政府如果能夠適時利導，不斷擴大土地流轉聯盟鏈的應用范圍，使得當地農民、新型經營主體等主要經濟活動參與者的信息在這個平臺上集聚，再把新型經營主體的產品在平臺進行推廣和售賣，有望形成當地的經濟、金融生態圈，為當地經濟提供很好的支撐。