区块链背景下跨境政府间数据交换互操作研究

刘明瑶 余益民 陈韬伟

摘要：区块链可以通过无纸化贸易提高跨境政府间（G2G）的进程效率，但这为跨境G2G带来了新的法律、组织、技术和语义等方便数据交换的互操作问题。通过对跨境G2G和互操作的介绍，进而分析区块链背景下跨境G2G数据交换互操作问题，从当前研究现状和实例提出不同的模式和解决方案。

关键词：跨境G2G；区块链；互操作；数据交换；跨境贸易

引言

区块链被许多跨境贸易的参与者视为进一步促进跨境贸易交易和贸易数字化的新机遇。跨境贸易主要涉及企业（B）和政府（G）两类行为者之间的数据和文件交换，即B2G和G2G。而跨境贸易G2G包括国家层面的G2G和跨境G2G。

国家层面的G2G和跨境B2G一般通过跨境贸易单一窗口（SingleWindow）来实现数据交换及一系列贸易活动。单一窗口是指参与国际贸易和运输的各方，通过单一的平台提交标准化的信息和单证以满足相关法律法规及管理的要求。

本文将对互操作进行介绍的同时，列举和分析了区块链背景下跨境G2G数据交换互操作研究现状和问题，由此提出基于区块链的跨境G2G数据交换互操作的三种模式及解决方案。

1、互操作介绍

跨境背景下的互操作是指不同组织之间为实现互惠互利和商定的共同目标进行互动的能力，通过它们各自的信息和通信技术系统（ICTsystem）之间的数据交换来完成组织之间的信息和知识共享，以支持数据交换业务流程。同时，根据EIF（Eu ropeanInteroperabilityFramework），互操作可分为四个层面，包括法律互操作、组织互操作、技术互操作和语义互操作，各层面标准如图1.1所示。

法律互操作：跨境G2G所涉及的每个部门在其法律框架内开展工作，不同成员国法律之间的不兼容会使互操作更加复杂。可以制定法律互操作协定，拥有统一的法律标准。

组织互操作：组织合作的重点是通过提供可用、易于识别、可访问的服务来集成业务流程和满足需求。可以指定跨境G2G业务流程参与者的义务，然后定義预期的服务级别、支持/上报程序、联系方式等。

技术互操作：应商定正式的技术规范，包括接口、安全和消息收发规范、通信协议、数据格式、动态注册和服务发现规范，确保各技术接口能相互对话，这允许IT系统在技术层面上相互交谈。

语义互操作：鉴于各国不同的语言、文化、法律和行政环境，在对交换信息的确切含义的理解、保存和格式方面存在重大挑战。可以采用分类法、代码列表、数据字典、各部门的语义数据库等形式。

而通过区块链进行数据交换同样需要解决法律、组织、技术和语义这四个层面的互操作问题。跨境G2G在区块链上的互操作可以理解为进出口政府机构或企业在不同链间的信息交换，称为跨链信息交换，实现不同区块链相互通信，完成信息共享。

2、基于区块链的跨境政府间互操作研究现状

一些国家或企业为促进跨境G2G发展流程，正在开发或已开发了一些基于区块链的贸易平台，而这些区块链平台之间“互不交谈”。例如，IBM（国际商业机器公司）的试点项目使用了HyperledgeFabric，而微软的区块链产品则建立在以太坊区块链之上。至于R3CEV，一个位于美国纽约的区块链创业公司，它已经开发了自己的DLTCorda平台。而一家初创公司Provenance使用的是以太坊区块链，其他提供基于区块链的解决方案以跟踪产品和提高供应链透明度的公司（如Everleger）则建立在HyperledgerFabric上。这些公司所做的项目都使用了自己感兴趣的分布式账本技术，但它们所建立的平台缺乏互操作性，限制了技术和项目的使用和可扩展性。当然，可以在两个特定平台之间建立特别的桥梁，但这种定制的解决方案不容易扩展。

现在不同区块链之间相互作用的想法开始出现具体的解决方案。在分类账内部，例如企业以太坊联盟，2018年5月发布了基于以太坊的许可区块链的开源跨平台标准框架，该框架将允许以太坊公共区块链上构建的许可链之间的互操作。虽然这一新发展意义重大，但不会解决建立在不同平台上的分类帐之间的互操作问题，但在这方面，问题也在向前发展。Hyperledger项目正在积极开展工作，以开发各种分类帐间互操作解决方案，HyperledgerQuilt（一组通过实施ILP提供互操作的工具，ILP主要是在跨分布式和非分布式分类帐传输价值的支付协议），通过实施支付协议来实现分类帐系统之间的互操作性，以跨系统转移价值。2018年5月，两家初创公司Clearmatics和Axoni展示了金融衍生品如何产生在一个企业区块链上并在另一个企业区块链上结算。

2017年11月，三个区块链平台——Aion、ICON和Wanchain背后的公司宣布成立一个新的倡导组织-区块链互操作性联盟，旨在制定全球公认的标准，以促进不同区块链网络之间更好的连通性和互操作性。以太坊联合创始人JoeLubin、比特币科学家AdamBack、Hyperledger执行董事BrianBehlendorf和分布式分类帐联盟R3的RichardGendalBrown正在共同努力，通过开发能够促进互操作性的分布式分内账技术，或者通过允许用户拥有自己的个人资料的身份解决方案，来探索使网络可互操作的方法。除此之外，一些国家或企业还提出了有关解决语义互操作的项目。

海关、物流公司和贸易商通常不使用相同的语义，并以不同的方式查看数据。联合国电子商务中心和世界海关组织都在研究数据模型，以开发跨界数据交换的通用语言。例如，联合国电子商务中心提议将其核心组件库和相关的数据参考模型作为区块链的基本构件，以实现更好的数据交换互操作，并制定了一项关于数据简化和标准化的建议（第34号建议），而世界海关组织也开发了自己的数据模型。其他国际组织也正在研究技术和语义互操作问题。2017年6月，中金银监会启动了一个由银行业、金融科技和法人公司的行业领袖组成的工作组，以建立一套金融科技公司可以坚持的最低标准，以帮助解决“数字孤岛问题”。

3、跨境政府间数据交换互操作模式及解决方案

未使用单一窗口之前跨境贸易G2G流程是通过进出口供应商、海关、检验检疫、监管部门等一些企业和政府机构之间直接进行信息交换，需提交较多纸质资料并且程序复杂繁琐，这时的互操作即为个交易部门或企业间直接的信息交换；当前的跨境贸易G2G流程则通过国际贸易单一窗口来进行，将之前的纸质文档转为电子文档来进行信息交换，这时则需要单一窗口之间的互操作；而基于区块链的跨境贸易G2G可分为三种互操作的模式：同一区块链平台间的互操作、同一区块链技术不同区块链平台间的互操作、不同区块链技术不同区块链平台间的互操作。

3.1 同一区块链平台间的互操作

基于区块链的跨境G2G互操作理想的情况是，使用单一窗口的进出口政府机构处于同一个区块链平台上。在这种情况下，不需要分内账内互操作。根据平台的规则，数据可以通过平台从一方直接交换到另一方。可以对智能合约进行编码，以便仅与平台中的其他政府机构和其他参与者共享某些类型的数据。这个方案正在接受该领域的各参与者的考验，例如，新加坡海关申报倡议。IBM与新加坡海关合作，开发了一个基于区块链的海关门户网站，使其能够将报关单从纽约发送到新加坡。允许分类账内的成员在一个地方实时获取所有海关信息。但是这样的平台很难在全球层面上实现，这种做法更有可能局限于一些贸易线和一些海关当局。

3.2 同一区块链技术不同平台间的互操作

另一种情况是，单一窗口之上进出口双方的政府机构都属于建立在相同区块链技术（例如HyperledgerFabric）上的两个不同平台。这时，将需要分类帐内互操作——即建立在相同区块链技术上的区块链平台之间的互操作。这种互操作是目前深入研究的主题，解决方案也在不斷涌现。例如，企业以太坊联盟提出的在以太坊公共区块链基础上构建的许可链之间的互操作性。这种方案使用相同的技术解决不同平台的互操作问题，平台对技术的兼容性要求较高，需要制定统一的标准进行数据交换。虽然智能合约可以确保其他相关机构只能检索某些类型的信息，但鉴于基于区块链技术的框架层出不穷，这一方案很可能仅限于某些特定情况。

3.3 不同区块链技术不同平台间的互操作

使用不同的区块链技术在不同区块链平台间进行互操作比起前两种方案更有可能在未来几年成为现实。这一方案中，交易双方的政府机构将各自属于不同的平台，每个平台都基于自己的技术。在这种情况下，需要分类帐之间的互操作。目前正在讨论的一个更具全球性的办法是建立一个分类账间公证系统，该系统将允许授权方核实交易，而不考虑创建交易的分类账。公证可以由一个单独的实体进行，也可以由不同的实体进行，但代价是要重新引入某种程度的集中化。许多研究者认为公证系统的发展是广泛互操作的关键因素。

这些不同的方案表明，虽然区块链技术在集成系统下可以极大地促进跨境G2G交互，但它不太可能是解决全球G2G互操作问题的灵丹妙药。更可能的情况是，在不同区块链技术平台上建立的全球平台共存。除非这些平台之间的互操作问题得到解决，否则使用区块链以促进技术性的跨境G2G交互，以及更普遍的国际贸易交易，不太可能真正发挥作用。

4、结语

区块链技术的广泛使用带来的互操作问题是值得研究的热点，而本文主要针对基于区块链的跨境G2G四个层面互操作进行了研究，解决区块链在跨境政府间的互操作问题可以促进跨境政府间的价值交换和数据交换，提高安全性和可扩展性。基于一些国家或企业对于区块链互操作的研究项目，提出了三种区块链互操作模式及解决方案，对区块链跨链数据交换互操作的进一步研究有所帮助。区块链应用于其他领域的互操作同样具有很大的研究价值，且在跨境G2G的研究也需要继续改进。

参考文献：

[1] Treat， David，Giordano， Giuseppe，etal. Blockchaininteroperability[p].UnitedStatesPatent，2019.

[2] EmmanuelleGanne.CanBlockchainrevolutionizeinternati onaltrade[R]，WTO，2018：36-38.

[3] Higgins，S.EnterpriseEthereumAllianceUnveilsCommon BlockchainStandards[R]，Coindesk，2018-5-16.

[4] https：//www.hyperledger.org/projects/q-uilt

作者简介：

刘明瑶，云南财经大学信息学院，研究方向：区块链技术，信息安全；

余益民，博士，云南财经大学信息中心，主任，研究方向：电子政务，区块链技术；

陈韬伟，云南财经大学信息学院，研究方向：区块链技术，信息安全。