基于聯盟區塊鏈的大宗商品掛牌交易模式的優化

杜惠英，吳 佳，李晨晨

（北京信息科技大學信息管理學院，北京 100192)

1 引言

大宗商品一般是指可進入流通領域，但非零售環節，具有商品屬性并用于工農業生產與消費使用的大批量買賣的物質商品，一般包括金、銀、大豆、小麥、原油、天然橡膠等標準化程度高且易于分級、儲存和運輸的產品。國家商務部頒布的《大宗商品電子交易規范》對大宗商品電子交易的定義是指，利用網絡提供的通信手段在網上進行標的物是大宗商品的交易［1］。中國物流與采購聯合會副會長蔡進在2020 年的供應鏈創新與應用在線論壇講話中提到，2019年我國大宗商品的銷售總額達到了80萬億元，其中大宗商品電子交易市場的交易規模為19.75萬億元（據《2019年度中國產業電商市場數據監測報告》統計），大約占大宗商品銷售總額的1/4。大規模電子交易進行的同時也滋生了大量的犯罪案件，近年來全國各地幾乎每年都有利用大宗商品電子交易平臺進行犯罪的案件發生。盧旭亮［2］（2019）檢察員在北大法寶司法案例數據庫中進行內容檢索時發現2009—2017 年利用大宗商品交易平臺進行詐騙的案件涉案總金額達85 030.61萬元，進行非法經營的案件涉案金額達810.622 912 億元。這些案件的涉案金額大、影響范圍廣，給社會經濟帶來巨大的損失。然而，現存的大宗商品交易平臺上的交易流程無法很好地規避這一問題，因此，急需尋找合適的技術進行解決，為此，本文嘗試引入具有“去中心化，去信任化”特性的區塊鏈技術進行探討。

2 相關文獻綜述

區塊鏈技術是分布式數據存儲、共識機制、智能合約等多種技術的新型應用模式［3］。區塊鏈技術源于2008年中本聰提出的比特幣概念，從它出現開始，便受到眾多學者的關注。近兩年，多個?。▍^市）的政府工作報告中提出將區塊鏈技術與不同產業相結合，也有了越來越多的學者開始研究區塊鏈技術在各個領域的應用。有些學者基于區塊鏈技術進行某一特定系統或平臺的設計，如李博［4］等（2019）設計并構建了一個基于開源區塊鏈平臺的可信倉單系統；宋智慧［5］等（2020）認為可以區塊鏈技術構建社會信用體系；梅寶林［6］（2020）研究區塊鏈技術的引入對農村地區農產品冷鏈物流的優化；楊慧琴［7］（2018）、關培超［8］（2020）關注區塊鏈技術在物流供應鏈信息平臺的應用，浦東平［9］（2018）、魏程益［10］（2019）則基于區塊鏈技術進行電子商務平臺的構建；也有些學者會具體分析區塊鏈技術應用在某個行業而改善該行業原有交易機制的可行性，并設計和構建新的交易機制，如邰雪［11］（2016）、龔鋼軍［12］（2018）、李彬［13］（2019）、吉斌［14］（2019）、韓冬［15］（2019）等學者主要關注區塊鏈在能源交易特別是電力交易行業中的應用，利用區塊鏈技術進行電力交易機制的設計和構建。

而在大宗商品領域，譚宜勇［16］（2018）在構建企業級區塊鏈云服務平臺時提出，可以將區塊鏈技術應用到大宗商品交易；朱海洋［17］（2019）將區塊鏈技術應用到大宗商品現貨倉單融資并進行了交易體系建設的研究；顧軍［18］（2020）認為區塊鏈技術可以與物聯網技術相結合，助力大宗商品電子交易構建區塊鏈倉單體系；姜雨等［19］（2020）將區塊鏈技術與物聯網技術相結合，幫助管理大宗商品供應鏈金融風險；鄒德明等［20］（2020）介紹了在大宗商品領域已經開始應用的用于單據流轉、溯源追蹤、風險防控、監管和融資的國內外區塊鏈平臺，并且分析了實施供應鏈技術存在的不足和挑戰。

縱觀相關文獻可見，很少有學者關注基于區塊鏈技術的大宗商品電子交易的優化和改進，關注更多的是大宗商品電子交易融資、倉單流轉和追蹤溯源等問題，未結合具體的交易流程進行研究。而與區塊鏈技術的結合是未來發展的趨勢，基于現有交易模式的交易流程進行優化和設計新的交易模式，能夠更好地應用在大宗商品領域。并且在其他領域已經有學者基于區塊鏈技術進行交易機制的設計和構建。例如，在電力交易領域，龔鋼軍（2018）［12］、李彬（2019）［13］、吉斌（2019）［14］等學者已經使用區塊鏈技術進行電力交易機制的設計和構建，將電力交易與區塊鏈技術進行融合，保障交易的可靠性。因此，基于區塊鏈技術進行大宗商品電子交易的優化具有可行性。本文在對大宗商品電子交易中存在風險分析之后，找出問題產生的原因，并嘗試引入區塊鏈技術為大宗商品電子交易構建可信交易機制。

3 區塊鏈技術在大宗商品電子交易中的應用

區塊鏈技術已經應用于金融、零售、日常生活中幫助解決所存在的信任問題。區塊鏈技術分布式記賬、公開透明、不可篡改的特性應用在大宗商品電子交易中，能夠實現單據可信流轉、交易信息全程可追溯，提高交易可信性，減少交易中詐騙或非法經營的行為。

3.1 大宗商品電子交易的風險問題分析

本文將這些風險按照交易的環節進行劃分，總結概括為以下六個方面。

3.1.1 準入控制風險。石曉梅等（2010）［21］認為交易中心面臨著業務運營風險，而大宗商品交易商進入交易中心的第一步就是入駐交易中心。由于大宗商品電子交易在大宗商品交易中心進行，交易中心負責管理和監督交易的進行，因此，需要核實這些客戶的身份，進行初期的風險把控，嚴防無資質參與主體進入平臺。但是當前市場上的很多平臺在準入控制方面只進行一次注冊核查而沒有進行實時查驗，這就出現一些客戶由于后期履約能力出現問題而導致合同無法正常履行的情況，存在一定風險。

3.1.2 買賣互信風險?；ㄓ绖Γ?013）［24］認為大宗商品電子交易平臺面臨著信用風險，我國大宗商品電子交易市場剛起步時監管不嚴，進入門檻偏低，有大量的企業涌入。因此，當前大宗商品交易市場中雖然平臺數量眾多，但合法合規性難以得到保障，而這些交易平臺想要為大宗電商交易搭建中間平臺，必須要處理好買賣互信問題。普通電商由于交易金額較小，用戶基于對平臺的信任都是先付款后交貨。但是，大宗商品電子交易單筆交易的金額巨大，大宗商品交易平臺自身信用不足以打消用戶的錢貨安全疑慮。

3.1.3 交易履約風險。石曉梅等（2010）［21］從交易中心和交易商兩個角度進行分析，認為交易商面臨著交易履約風險。一方面，當前大宗商品電子交易市場魚龍混雜，市場監管無統一規范，部分詐騙企業混跡其中，在交易系統上做手腳，給投資者帶來重大的經濟損失；另一方面，大宗商品合同履行期限較長，合同履行期內，產品價格變化大，商品價格驟降容易導致交易商棄倉，或者在訂單交收時出現倉庫管理不規范、貨物質量與合約不符、運輸瓶頸、貨款準備不足等造成交易無法正常進行的問題。

3.1.4 支付結算風險。陳歡（2012）［22］在分析大宗商品貿易支付風險時將其分為價格風險、融資與流動性風險、單據風險。大宗商品電子交易數量比一般零售商品交易數量更多、價格波動更頻繁，交易所需金額更大，一般的第三方支付平臺無法達到大宗商品電子交易的要求，能為大宗商品電子交易支付提供對接業務和倉單質押融資的銀行也較少。當前四大國有銀行已經基本不再為大宗商品提供電子交易的對接結算業務，因而支付結算存在一定問題。

3.1.5 資金安全風險。王淵（2015）［25］認為我國大宗商品電子交易平臺面臨著交易資金安全風險問題。大宗商品電子交易完成在線支付才算是完成整個交易的核心環節，而大宗商品電子交易平臺作為交易過程的中間平臺，首先需要保證交易合同的資金安全，而當前大宗商品市場在資金監管方面沒有統一的規范，因此，市面上有部分平臺選擇銀行監管交易資金的安全，但是當前很多銀行已不再為大宗商品電子交易支付結算提供對接服務，平臺挪用交易資金甚至卷款逃跑的案件時有發生，交易資金的安全存在極大風險。

3.1.6 數據安全風險。傳統的大宗商品電子交易是在基于互聯網運行的中心化平臺進行的，平臺每日所產生的數據量極大，數據的儲存和維護均需要大量時間和資金，系統運行所在的硬件設施一旦發生故障就會影響交易的正常進行，即使及時恢復也有可能出現數據丟失的情況。此外，還有可能受到黑客的攻擊，導致平臺用戶信息和交易信息被盜取，這些泄露的信息一旦被用到非法渠道將會產生巨大的經濟損失。石曉梅等（2010）［21］研究發現交易中心面臨著業務運營風險，而日常運營中，數據的儲存和維護就存在巨大的風險。

氣缸處于收縮狀態時（見圖1a），扭簧作用下4桿機構處于內收狀態，活動窗扇重疊與固定窗扇內側，有效降低空氣阻力對活動扇頁及聯動機構的沖擊。此時車窗凈開度不為220mm。

經過上文對大宗商品電子交易過程中關鍵環節存在風險問題的分析，可以將這些問題總結為平臺對參與主體準入資質的信任問題；買賣雙方對平臺的信任問題；交易雙方履約過程的信任問題；與支付結算機構的信任問題；對資金儲存監管機構的信任問題；對平臺數據安全存儲的信任問題。因此，本文認為大宗商品電子交易問題產生的主要原因之一可以總結為信任問題。

3.2 區塊鏈技術在大宗商品電子交易中的作用

區塊鏈技術可以被應用到大宗商品電子交易的準入控制、買賣互信、交易風險、支付結算、資金安全、數據安全等多個環節，幫助改善交易流程中存在的信任問題。按其開放程度，區塊鏈技術可分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈三種，三種鏈的共同點包括公開透明、不可篡改、可追溯、時間序列和加密等，不同點在于去中心化的程度不同，共識機制和信任機制不同。聯盟鏈由多個關聯機構共同參與組建，鏈內數據只允許成員節點讀取和記錄。聯盟鏈內的節點是與之相對應的實體機構，機構通過授權之后才能加入并組成利益相關的聯盟，共同維護平臺運轉。成員節點共同參與記賬，通過彼此間的互信完成共識。與公有鏈平臺相比，聯盟鏈平臺精簡了準入節點和記賬節點的數量，提高了交易處理和平臺運行的效率。此外，聯盟鏈內的成員節點以通過審核的機構為對象，提高了平臺的可信度，且符合大宗商品電子交易監管的要求。與私有鏈平臺相比，聯盟鏈平臺允許多家交易商加入，潛在消費者數量更多，更有利于平臺網絡效應的發揮。基于此，本文討論的大宗商品交易模式的優化將建立在聯盟鏈的概念基礎之上。

3.2.1 與監管部門對接核查參與主體資質。在準入控制方面，聯盟鏈技術引入后，相關部門將與交易相關的企業相關資質信息進行上鏈，平臺及監管部門可以通過和負責的相關機構進行數據對接，或者直接調取記錄相關數據的賬本核查參與主體的資質。大宗商品電子交易平臺對買賣雙方身份資質的核檢可以在源頭保證交易過程的可信性。

3.2.2 并聯式結構保證交易平臺的可靠性。在買賣互信方面，引入聯盟鏈技術的交易平臺不再是傳統的串聯式數據傳輸結構，而是公開透明的并聯式數據傳輸結構。這種結構更易監管，監管部門只要設立一個監管節點，即可對整個業務流中所有交易主體的數據進行全面監管，實時核查交易情況，保證交易安全，提高電子交易平臺的可信度，吸引更多客戶。聯盟鏈不可篡改的特性可以有效改善交易雙方對平臺的信任問題，讓交易雙方更放心地進行交易。

3.2.3 交易信息全程記錄保證交易可追蹤。在交易風險方面，未引入聯盟鏈技術前的電商平臺一般通過第三方企業跟進合同進度，向用戶進行擔保，但是即便如此，仍存在商品丟失、作假以及平臺與第三方勾結傷害消費者的情況。聯盟鏈的防篡改特征和分布式記賬機制可以保障區塊鏈上各節點分別進行信息錄入，記錄交易全程的信息，在降低記賬成本的同時有效保證數據的完整性，避免交易平臺篡改交易信息。此外，在實行分布式記賬的聯盟鏈上交易信息能夠實時更新，再結合物聯網技術，可以保證整個物流過程中的可追蹤性和交易信息的準確性，避免交易無法正常進行。

3.2.4 引入金融機構解決結算問題。在支付結算方面，聯盟鏈技術不可篡改的特征能夠保證交易信息的真實性，使得金融機構的利益更好地得到保護，從而吸引更多的金融機構參與合作中，在一定程度上解決當前交易時支付結算環節對接銀行少的問題。區塊鏈技術的去中心化和可信任機制可以幫助大宗商品交易平臺更好地找到合適的金融機構，將其引入鏈中。此外，當前很多聯盟鏈使用虛擬貨幣進行交易，虛擬貨幣的引入可以更好地解決跨地區結算和大額交易結算時存在的問題。

3.2.5 智能合約自動執行交易結算。在資金安全方面，引入聯盟鏈技術后可以建立程序化的智能合約，將交易信息以智能合約的方式進行儲存，用計算機編程語言將交易的合約條款進行智能合約的處理，然后聯合物聯網技術中的實時GPS 查看商品實時信息，按照智能合約的約定在交易商品到達目的地時觸發智能合約自動執行，完成資金的交付，保證交易資金的安全性，杜絕惡意違約和中斷合同的行為，降低了時間成本和潛在風險。

3.2.6 分布式記賬保障數據安全。在數據安全方面，分布式記賬能夠有效防止數據篡改，提高數據的可信度，并且聯盟鏈并聯式數據傳輸結構下，任何節點發生問題都不影響其他節點正常處理業務，數據能夠在系統恢復后自動進行復原，不會出現數據丟失的情況。聯盟鏈技術引入后可以在降低硬件設備投入成本的同時保障交易數據的安全性和完整性。

從大宗商品電子交易平臺的角度來看，聯盟鏈技術應用在掛牌信息的錄入和確認、交易議價、交易確認、合約處置等一系列過程中，可以使得交易信息的可信流轉和不可篡改得到保障，構建起一個交易雙方、平臺和其他參與方可以共同受益的可信交易機制，能夠幫助平臺實現交易全過程數據自動存證和交易自動執行。

4 基于聯盟鏈技術的大宗商品交易機制的構建

本節從聯盟鏈技術的基本特征和性質出發，在介紹大宗商品原有交易流程后，基于聯盟鏈技術對大宗商品電子交易機制進行設計，并從交易系統的邏輯模型、交易系統設計、系統重構后的交易流程多方面進行描述。

4.1 大宗商品電子交易流程

大宗商品電子交易涵蓋不同產品類別，為了滿足不同客戶的需求，大宗商品電子交易平臺支持即期現貨和中遠期合同訂貨的交易方式，支持掛牌交易、競價、議價協商等多種價格形成方式，為客戶提供多種交易模式供其選擇。趙向龍（2015）［26］統計了國內465家大宗商品電子交易平臺的交易模式，發現其中有159 家交易平臺是通過掛牌模式進行交易，說明掛牌交易在國內大宗商品電子交易中所占的比重較大，掛牌交易對大宗商品電子交易平臺具有普適性。本文重點研究掛牌交易中的“賣家掛牌”模式。

大宗商品電子交易采取“賣家掛牌”的交易模式時，賣家可以在交易中心發布要交易的商品信息，繳納一定比例的誠信保障金、保證金或者以電子倉單的形式在交易平臺進行掛牌。掛牌成功后，掛牌信息會顯示在平臺的交易信息相關頁面，有交易意向的買家可按照自身需求進行檢索，議價成功后進行摘牌，生成交易合同。賣方須在合同規定的時間段內備足貨物，買方則需在合同規定的時間段內支付貨款，最終完成交易的整個流程。

4.2 基于聯盟區塊鏈的交易系統邏輯模型

當前我國大宗商品電子交易市場存在監管不嚴的問題，交易平臺質量參差不齊，在大宗商品的交易過程中存在嚴重的信任危機。要想解決這一問題，首先需要對交易機制進行改進，構建一個開放透明、可信任的交易系統。本文從大宗商品電子交易的基本特征和性質出發，基于聯盟鏈技術進行大宗商品電子交易機制的設計，其邏輯模型如圖1所示。

大宗商品電子交易過程中的參與方包括電子交易中心、監管機構、交易商、交貨倉庫、結算銀行和物流企業。其中，電子交易中心提供與交易相關的倉儲、金融、物流、行業數據等服務，監督整個交易過程，保證交易的可靠性；監管機構是政府監管部門，查看并監管交易平臺上的數據，對交易市場進行規范和整頓；交易商是通過相關規定的資質審核在電子交易中心交易的大宗商品企業；交貨倉庫是電子交易中心選定的，對交易的大宗商品進行檢驗和保管，并提供擔保和其他相關服務的企業；結算銀行是由電子交易中心指定，為電子交易提供結算服務的銀行；物流企業是為電子交易提供貨物運輸的第三方物流企業?；诖笞谏唐冯娮咏灰姿婕暗倪@些參與方，本文設計的模型參與機構主要包括電子交易中心、監管機構、交易商、交貨倉庫、結算銀行和物流企業。

圖1 基于區塊鏈技術的大宗商品電子交易系統的邏輯模型

模型中的六個參與機構地位有所不同，可以分為核心機構和普通機構。核心機構即負責監督和維護所有大宗商品電子交易的交易中心和監管機構。普通機構指大宗商品電子交易中其他的參與方。進行模型構建時為不同的機構分別設置各自專屬的、記錄有交易信息的區塊鏈節點，構建它們專屬的交易賬本。本文構建的模型是多中心的組織，交易中心和監管機構是聯盟鏈的中心，確認區塊鏈網絡中發生的每一筆交易，對其進行負責和信用背書，而普通節點只對有關交易的數據進行驗證。

基于聯盟鏈技術構建的大宗商品電子交易系統具有公開透明、不可篡改、可溯源的特性，交易系統可信度高，能夠保證交易過程中的單據可信流轉，保障交易過程的資金及數據安全。

4.3 基于FISCO BCOS的交易系統構建

FISCO BCOS 是當前國內市場上使用比較廣泛的開源架構，是一種區塊鏈技術產品，其是在BCOS開源平臺基礎上根據我國企業特殊需求進行設計的，能夠廣泛適用于分布式的商業場景。首先，FISCO BCOS 在BCOS 的基礎上進行了架構的拓展，可以實現更好、更安全的拓展，滿足大宗商品電子交易的高頻需求，并且改進后的架構使得應用聯盟鏈技術的企業之間可以更簡便地構建聯盟鏈條；其次，FISCO BCOS 將系統的計算功能和存儲功能分開，并且能夠支持分布式存儲，保證數據的存儲安全；最后，相較于傳統的區塊鏈開源平臺，在FISCO BCOS 中，每秒鐘可處理的交易量更大，可以直接調用系統內之前的合約信息，更好地實現高效率的交易。因此，本文嘗試基于FISCO BCOS 重新構建“賣方掛牌”交易模式的大宗商品電子交易流程。

基于FISCO BCOS 聯盟區塊鏈技術構建交易系統的優勢如表1所示。

4.4 基于聯盟鏈的交易流程

聯盟鏈技術的引入會給賣家掛牌交易流程的各個環節帶來變化，這就導致大宗商品電子交易的流程和交易機制發生變化，引入聯盟鏈技術后的賣家掛牌交易流程如圖2所示。

新的交易流程有五個主要環節。在第一環節中，交易平臺上的賣方在平臺上發布銷售信息，區塊鏈技術的引入可以保證信息錄入的準確性、完整性和不可篡改性，可以完整地記錄銷售信息的錄入，并且在記錄信息的同時給信息加上明顯的時間戳，記錄信息錄入的時間。

在第二環節中，平臺在接收到賣方的銷售信息后，向掛牌信息發布方確認掛牌信息，商品掛牌信息生成后，生成智能合約，并記錄到區塊鏈數據庫中，生成過程上鏈，平臺相關節點可按需獲知掛牌的信息。

在第三環節中，平臺發布新的掛牌信息后，有意向的買方會和掛牌方就掛牌信息的智能合約進行議價或者直接一口價進行交易。區塊鏈技術完整記錄議價過程，保證議價過程的信息完整性和不可篡改性。

表1 基于FISCO BCOS聯盟區塊鏈技術構建的交易系統的優勢

圖2 基于聯盟鏈的大宗商品賣家掛牌交易流程

在第四環節中，交易雙方議價完成后成功簽訂買賣合約，合約簽訂成功后，區塊鏈技術可以將買賣合約按照智能合約的格式生成帶有購買信息的智能合約，保證合同信息數據可信流轉。

在第五環節中，生成買賣合約后，在合同交接前買賣方根據自身需求決定如何處置合約，合約處置過程被完整記錄在區塊鏈上，區塊鏈分布式記賬的特性與物聯網技術融合后可以更好地跟蹤交易的履約狀況，避免后續合約出現不必要的糾紛，保證交易的可靠性。

5 總結與展望

綜上所述，區塊鏈技術特有的不可篡改、公開透明、分布式記賬的特點，恰好能夠應對大宗商品電子交易數據不安全、公信力不足的難點，有效幫助解決大宗商品交易中所存在的風險問題，完整高效、低成本地記錄交易過程中的全部數據，保證合同信息數據可信流轉，為交易雙方、平臺和其他參與方構建起一個高效的可信交易機制。

本文所構建的基于聯盟區塊鏈技術的交易機制，能夠為大宗商品電子交易平臺上的交易提供新的解決方案，該交易機制中區塊鏈技術和大宗商品電子交易過程得到深度融合，可以更好地實現可信交易。對平臺來說，區塊鏈技術的引入可以提升平臺交易的可信度，吸引更多平臺使用者；對交易雙方來說，區塊鏈技術的引入可以保障交易信息的完整性和不可篡改性，保障交易雙方的利益。可以說，將區塊鏈技術應用到大宗商品電子交易上，能夠更好地進行交易信息的維護，實現多方共贏，穩步促進大宗商品電子交易的發展。

但是，當前基于區塊鏈技術的大宗商品電子交易的可信交易機制的構建仍不是很完善，交易系統中的數據是否能夠準確上鏈無法得到保障。區塊鏈技術在大宗商品電子交易中的應用也未進行落實檢驗，因此，可能存在無法落地實施、平臺交易商參與意愿不高等情況，后續仍需進行更深入的研究。針對大宗商品電子交易中參與方對改進后的新交易模式的采納意愿問題，本人正在進行后續進一步的研究，為后續基于聯盟鏈技術的新交易模式的推廣提供建設性的建議。而即使后續區塊鏈技術無法在大宗商品領域進行落地，區塊鏈技術分布式存儲、數據公開透明的思想也能夠為大宗商品電子交易的良性發展提供參考。