基于區(qū)塊鏈技術(shù)底層的銀行投資監(jiān)督系統(tǒng)架構(gòu)研究與實(shí)現(xiàn)

郝建領(lǐng)

(中國(guó)農(nóng)業(yè)銀行研發(fā)中心，北京100073)

0 引言

國(guó)家發(fā)改委、中央網(wǎng)信辦印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)“上云用數(shù)賦智”行動(dòng)培育新經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)施方案》，支持在具備條件的行業(yè)領(lǐng)域和企業(yè)范圍探索大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、5G、物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈等新一代數(shù)字技術(shù)應(yīng)用和集成創(chuàng)新。作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口，區(qū)塊鏈未來(lái)能夠給社會(huì)諸多方面帶來(lái)革命性變化，成為推動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)能，建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的新引擎。

區(qū)塊鏈集成應(yīng)用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法、智能合約等技術(shù)，具有去中心化、數(shù)據(jù)不可篡改和冗余性設(shè)計(jì)等特性，適用于多方共享、重復(fù)性強(qiáng)、交易鏈條長(zhǎng)的金融場(chǎng)景。資管領(lǐng)域是金融行業(yè)的最大橫切面，涉及銀行、保險(xiǎn)、基金、理財(cái)、信托、資產(chǎn)管理公司等各類金融機(jī)構(gòu)。資管產(chǎn)品是資產(chǎn)管理人、金融產(chǎn)品、銷售渠道和投資者之間的連接者。資管業(yè)務(wù)的核心是管理價(jià)值和風(fēng)險(xiǎn)，其中管理價(jià)值的意義是對(duì)資產(chǎn)保值增值，管理風(fēng)險(xiǎn)的意義是資產(chǎn)的損失可能性控制在一定范圍內(nèi)。投資管理人職責(zé)為對(duì)企業(yè)年金基金財(cái)產(chǎn)進(jìn)行投資，及時(shí)與托管人核對(duì)企業(yè)年金基金會(huì)計(jì)核算和估值結(jié)果，定期向受托人和有關(guān)監(jiān)管部門提交投資管理報(bào)告[1]。銀行作為托管人負(fù)責(zé)存放資金、監(jiān)督資金運(yùn)作是否合規(guī)。本文以資管領(lǐng)域的托管人履行投資監(jiān)督職責(zé)，基于區(qū)塊鏈平臺(tái)實(shí)現(xiàn)投資監(jiān)督應(yīng)用場(chǎng)景為例進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)。

1 基于區(qū)塊鏈平臺(tái)的投資監(jiān)督系統(tǒng)整體架構(gòu)

本系統(tǒng)中銀行、基金、保險(xiǎn)、證券及資產(chǎn)管理公司共同構(gòu)建可信聯(lián)盟鏈，各機(jī)構(gòu)均與區(qū)塊鏈平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)投資監(jiān)督信息的數(shù)據(jù)上鏈、風(fēng)控結(jié)果共享，系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示。

該系統(tǒng)架構(gòu)具有以下特征：

(1)安全可信。借助數(shù)字證書完成接入機(jī)構(gòu)身份認(rèn)證，數(shù)據(jù)加密傳輸，關(guān)鍵信息多級(jí)加密，為投資監(jiān)督業(yè)務(wù)構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)的安全對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。

(2)業(yè)務(wù)透明。借助區(qū)塊鏈的共享賬本，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信息在參與機(jī)構(gòu)之間快速同步、實(shí)時(shí)共享，提高業(yè)務(wù)處理全流程的透明度。

(3)降低成本。基于互聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸，節(jié)約專線費(fèi)用，破除了直連壁壘，區(qū)塊鏈的接入必然形成新的接入標(biāo)準(zhǔn)，降低機(jī)構(gòu)直連改造成本。

(4)效率提升。借助智能合約的業(yè)務(wù)程序化提高了自動(dòng)處理水平，提升參與機(jī)構(gòu)共享已有風(fēng)險(xiǎn)成果，提高并行業(yè)務(wù)處理能力。

(5)便于監(jiān)管。系統(tǒng)預(yù)留監(jiān)管節(jié)點(diǎn)為監(jiān)管機(jī)構(gòu)的接入提供技術(shù)實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)業(yè)務(wù)操作規(guī)范化。

2 應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

區(qū)塊鏈作為可信價(jià)值網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫(kù)底層結(jié)構(gòu)，擁有分布式記賬、非對(duì)稱加密、高效共識(shí)同步和不可篡改等一系列天然特性[2]。基于該底層結(jié)構(gòu)，本文構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈平臺(tái)的投資監(jiān)督的整體應(yīng)用架構(gòu)，詳見(jiàn)圖2。

該應(yīng)用架構(gòu)的主要邏輯構(gòu)件包括以下幾個(gè)部分：

(1)后臺(tái)服務(wù)層包含區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)、智能合約、消息隊(duì)列服務(wù)、緩存服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、分布式數(shù)據(jù)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)等[3]。區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)不存儲(chǔ)各業(yè)務(wù)單位具體的交易數(shù)據(jù)，僅登記投資監(jiān)督風(fēng)險(xiǎn)信息。通過(guò)分布式數(shù)據(jù)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的數(shù)據(jù)交換應(yīng)用所有涉及的數(shù)據(jù)哈希等元信息均存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上，機(jī)構(gòu)間數(shù)據(jù)交換記錄也會(huì)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上。此外，區(qū)塊鏈還承擔(dān)數(shù)據(jù)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)交換的權(quán)限管控職能，為數(shù)據(jù)獲取頒發(fā)許可訪問(wèn)令牌。

(2)中臺(tái)服務(wù)層包括通用服務(wù)、賬戶服務(wù)、投資監(jiān)督服務(wù)、數(shù)據(jù)可視化服務(wù)和運(yùn)行監(jiān)控服務(wù)。其中，投資監(jiān)督服務(wù)包括投資管理、持倉(cāng)管理、產(chǎn)品管理、指標(biāo)管理、風(fēng)險(xiǎn)管理和報(bào)告管理等功能模塊，是基于區(qū)塊鏈平臺(tái)的投資監(jiān)督應(yīng)用系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)模塊。數(shù)據(jù)可視化服務(wù)提供了記錄節(jié)點(diǎn)信息、合約信息、區(qū)塊摘要及詳情、交易摘要及詳情內(nèi)容。運(yùn)行監(jiān)控服務(wù)實(shí)現(xiàn)交易統(tǒng)計(jì)、業(yè)務(wù)和服務(wù)的監(jiān)控及預(yù)警功能。

(3)基金、保險(xiǎn)、證券和資產(chǎn)管理公司分別部署自身應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)投資監(jiān)督應(yīng)用系統(tǒng)的流程管理，包括產(chǎn)品管理、資訊管理、核算管理、估值對(duì)賬、債券買賣、投資監(jiān)督等業(yè)務(wù)模塊，對(duì)指標(biāo)名稱、投資品種、警告閥值、違規(guī)閥值、驗(yàn)證日期、處理意見(jiàn)進(jìn)行設(shè)置和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)立、申請(qǐng)審批、投資業(yè)務(wù)品種的買賣、估值核算等環(huán)節(jié)。在投資監(jiān)督模塊，業(yè)務(wù)人員查看投資風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告，進(jìn)行組合資產(chǎn)配置追蹤和風(fēng)險(xiǎn)管理，如對(duì)投資方向、投資比例、資產(chǎn)配置[4]、被投資公司的風(fēng)險(xiǎn)情況、單個(gè)債券信用風(fēng)險(xiǎn)、信用品種集中度、信用違約事項(xiàng)進(jìn)行監(jiān)督、預(yù)警，并通過(guò)API接口方式接入?yún)^(qū)塊鏈平臺(tái)，將投資監(jiān)督信息推送至聯(lián)盟鏈。

(4)托管人在投資監(jiān)督模塊設(shè)定投資范圍、投資比例、投資禁止行為、交易對(duì)手方控制等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)成交單、交易過(guò)程和持倉(cāng)等投資行為是否符合法律法規(guī)和客戶約定進(jìn)行監(jiān)督控制。根據(jù)各業(yè)務(wù)單位的持倉(cāng)數(shù)據(jù)和交易數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，得出投資及風(fēng)險(xiǎn)信息，與投資管理人推送的投資監(jiān)督數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，并將投資監(jiān)督信息處理結(jié)果推送至聯(lián)盟鏈。

3 部署架構(gòu)實(shí)現(xiàn)

基金、保險(xiǎn)、證券和資產(chǎn)管理公司分別部署應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)，在內(nèi)網(wǎng)連接到區(qū)塊鏈平臺(tái)。跨機(jī)構(gòu)的區(qū)塊鏈平臺(tái)彼此之間實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)交ヂ?lián)互通，節(jié)點(diǎn)安裝SuseLinux12 sp2，使用leveldb數(shù)據(jù)庫(kù)，并采用密鑰協(xié)商技術(shù) ECDH，對(duì)傳輸層數(shù)據(jù)加密(SM4)，部分關(guān)鍵信息采用SM4加密保存，加密的密鑰進(jìn)一步采用SM2進(jìn)行加密，節(jié)點(diǎn)間采用HTTPS通信協(xié)議進(jìn)行通信，詳見(jiàn)圖3。

4 性能技術(shù)指標(biāo)

在投資監(jiān)督應(yīng)用系統(tǒng)和區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)通過(guò)JMeter收集交易處理的性能指標(biāo)，利用nmon監(jiān)控應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的資源使用指標(biāo)，并通過(guò)應(yīng)用日志分析了應(yīng)用的運(yùn)行情況，綜合分析了交易的性能表現(xiàn)情況。針對(duì)單交易基準(zhǔn)、階梯、常量、混合、疲勞測(cè)試涉及了不同的測(cè)試場(chǎng)景。其中，推送場(chǎng)景540 k文件在1至4個(gè)并發(fā)數(shù)的情況下，連續(xù)加壓30分鐘，2個(gè)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的CPU利用率平均值和內(nèi)存使用率呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢(shì)。輪詢場(chǎng)景時(shí)，并發(fā)數(shù)從10至200未見(jiàn)對(duì)內(nèi)存使用率出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，CPU利用率平均值從10至100出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，100至200未見(jiàn)明顯增長(zhǎng)，詳見(jiàn)圖4和圖 5。

本套系統(tǒng)單個(gè)交易平均處理時(shí)間小于1 s，業(yè)務(wù)高峰期不超過(guò) 2 s，吞吐量達(dá)到 150 TPS，最高并發(fā)數(shù)120用戶。從以上測(cè)試結(jié)果可以推斷出本文的系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)中，區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)具有良好的動(dòng)態(tài)橫向擴(kuò)展特性，可根據(jù)業(yè)務(wù)量增加情況動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。

5 結(jié)論

基于區(qū)塊鏈平臺(tái)的投資監(jiān)督系統(tǒng)，能夠滿足投資管理人的靈活擴(kuò)展，對(duì)投資行為進(jìn)行多視角的分析。農(nóng)行和趣鏈公司在養(yǎng)老金領(lǐng)域已經(jīng)落地成功案例，在該落地案例中，本系統(tǒng)可以根據(jù)年金組合、年金計(jì)劃內(nèi)容，結(jié)合資訊數(shù)據(jù)、投資業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，分析生成投資監(jiān)督統(tǒng)計(jì)信息、風(fēng)險(xiǎn)信息。

該落地案例證實(shí)了本文提出的基于區(qū)塊鏈平臺(tái)的投資監(jiān)督應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性，也證明了資管領(lǐng)域參與機(jī)構(gòu)利用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)金融產(chǎn)品流程再造的可行性。在金融系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展中，應(yīng)該主動(dòng)引導(dǎo)區(qū)塊鏈技術(shù)在資管領(lǐng)域的合理應(yīng)用，不斷提升金融服務(wù)效率，降低服務(wù)成本。區(qū)塊鏈平臺(tái)公司也可以充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)規(guī)范作用，統(tǒng)籌推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)在系統(tǒng)架構(gòu)、跨鏈通信、隱私保護(hù)等方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)，切實(shí)推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)在資管領(lǐng)域的規(guī)范應(yīng)用與可持續(xù)發(fā)展。