区块链技术在海关现场监管中的应用研究-中国口岸科学技术-2020年06期

区块链技术在海关现场监管中的应用研究

作者：李涛1 张勇1 费立蜀1 徐何1

李涛¹ 张勇¹ 费立蜀¹ 徐何¹

摘要本文以口岸物流数据应用为切入点，探索研究区块链技术在海关现场监管中的应用。通过搭建口岸部门多方可信赖联盟链，实现口岸业务数据透明化、数据存储去中心化、数据共享可选择化。同时,借助区块链技术特性，确保监管数据可追溯、可证明、防篡改。本文认为，在海关现场监管工作引入嵌入式监管理念，可实现海关监管效能最大化、监管成本最优化和对市场主体干扰最小化。

关键词 区块链；海关监管；物流数据；联盟链；去中心化

Study on the Application of Blockchain Technology in Custom s On-site Supervision

LI Tao¹ ZHANG Yong¹ FEI Li-Shu¹ XU He¹

Abstract Based on the application of port logistics data, this paper explores the application of blockchain technology in customs on-site supervision. By building a multi-party trusted consortium blockchains of port departments, the port business data can be transparent, data storage decentralized, and data sharing selectable. At the same time, with the help of the technical characteristics of the blockchain, the supervision data can be traced, proven, and tamper-proof. This paper argues that the introduction of the concept of embedded supervision in customs on-site supervision can maximize the efficiency of customs supervision, optimize the supervision cost and minimize the interference to market entities.

Keywords blockchain; customs supervision; logistics data; consortium blockchains; decentralization

近年来，海关口岸监管职责不断拓展，物流数据信息化程度不断提升，通关时效和安全监管要求不断提高，传统口岸监管模式需要主动调整以适应形势变化。区块链技术凭借独有的信任传导机制，在促进数据共享、优化业务流程、提升协同效率等方面有着不可比拟的优势。因此，应用区块链技术构建口岸新型监管模式，是提升口岸监管效能的有效途径。

１ 海关口岸监管信息化过程中面临的挑战

1.1 监管数据采集容易出现错误

目前，涉及或可用于海关监管的物流数据采集内容广泛、规模体量大，在获取、存储、更新、计算、共享过程中容易出现错误，且数据来源和格式的多样性使数据容易产生冲突，主要表现在三个方面^[1]。

(1)数据真实性不足。传统监管数据获取主要依靠企业自主申报，某些伪造的数据真假难辨。同时，由于企业业务人员专业素养参差不齐，经过人工干预的数据可能引入误差，导致数据在传播过程中逐步失真^[2]。

(2)数据一致性不高。由于可用于海关监管的数据包括港务、理货、港监、船务、船代、货代等多元主体的数据，以及数据库、文本、网页、图片等各类结构化、半结构化与非结构化的数据，数据源的多样性与数据结构的复杂性可能存在数据格式不一致的情况。

(3)数据时效性不强。传统数据获取方式大多采用统计报表、先查验后录入等方式，依赖监管对象报送数据信息和合规报告，这种数据获取模式存在滞后性。

1.2 数据安全与开放共享之间存在矛盾

目前，海关内部信息网络与互联网物理隔离，内网无法直接访问外部物流监控数据。同时，口岸贸易相关方出于保护商业秘密的需要，船、港、货各方业务系统数据无法实现共享，跨境贸易中的交易、金融、物流、监管等各环节数据也无法实现共享共用。物流监控条块分割，层级沟通不畅，不同系统内的数据兼容性较差，且缺乏统一的数据标准和访问方式，导致各个监管环节数据互相独立，存在“数据壁垒”“数据孤岛”现象。要实现信息化监管，海关不但要与监管对象实现数据交换，还需要与其他口岸监管单位、地方相关部门实现信息联网。

1.3 一线执法存在个性化需求

海关一线监管工作的开展需要在第一现场执法，而口岸监管具有区域广、作业点分散、货物种类多样、监管要求不一等特点，监管人员经常受限于时间、空间、设备、网络等因素，无法在监管现场随时调用监管对象的数据资料、统计汇总发现的问题和采集挖掘监管数据，在一定程度上造成监管有效性不高、针对性不强。

2 应用区块链技术构建口岸新型监管模式的优势

2.1 有效提高数据质量

现有的口岸物流数据业务网络依赖于港口、企业、代理独立建设的多个中心化系统的交互，一旦发生网络拥堵、网络攻击，将使整个系统不能正常运转。而应用区块链技术后，每个业务的参与方都具有独立的共享账本，当发生业务时，通过点对点复制更改所有账本，从而保证各方数据一致，且不可篡改。企业ERP（企业资源计划）系统、理货系统、港口生产作业系统只要通过区块链开发工具包进行适配，即可加入区块链服务，直接将自身数据上链，不再通过第三方加工、转存、推送，实现数据信息安全可靠、全程可追溯。

2.2 有效提升数据安全性

商业数据往往是企业的核心竞争力，分享数据可能会在与商业对手的竞争中处于被动。因此，在建立去中心化信任链的同时，必须考虑如何保护商业数据和隐私。传统数据加密方式是对称式加密，即加密和解密使用同一个密钥，在数据发送前，发送方和接收方必须协商好密钥，这就对双方共同保存管理密钥提出了很高要求，一旦一方密钥泄露，加密信息就不再安全。而区块链技术使用不对称加密技术，有两把密钥，公钥面向全网公开，任何数据发送方都可用公钥加密，但用于解密的私钥只由数据接收方保管^[3]。由于双方不需要交换密钥，消除了在交换和管理过程中密钥的泄露风险，可以实现数据的安全授权使用，从而确保加密数据传输的安全性，而且可以很好地解决企业商业机密泄露的问题。

2.3 有效实现数据共享

传统比特币的公有链，即任何愿意加入验证交易“挖矿”流程的人都能进入，这种开放和透明的网络可能会在处理商业隐私信息和管理整个网络（如政策改变、成员管理）时带来问题。与传统的公有链相比，使用联盟链搭建的区块链，可以通过特殊的准入机制明确参与方，并对管理者明确规定角色、责任、使用层级和对加入者验证的权利，从而根据需要限定开放透明度。其他机构或个人可以通过联盟链开放的应用程序接口进行限定性的查询。另外，与公有链相比，私有链达成共识的时间相对较短、交易速度更快、效率更高、成本更低。

3 应用区块链技术搭建口岸物流监管平台的实例

本文提到的大宗散货监管信息化系统为日照海关自主开发的建立在外部网络的物流信息监控平台。该平台运用日照港港口物流信息平台——舟道网底层框架，结合港口大数据分析技术，整合通关数据链和物流信息链，为海关现场监管提供本地特色化的多项功能辅助。出口钢材监管模块是建立在大宗散货监管信息化系统上的业务场景模块。本文通过出口钢材监管模块改造实例，阐述其详细设计过程，并通过系统上线运行，以验证区块链技术在海关现场监管中应用的可行性。

3.1 业务场景搭建

结合出口钢材监管工作实例，将海关、港口、外贸企业、理货公司作为联盟链成员，明确参与各方职责权限，如图1所示。构建联盟链组织结构、数据信息、业务规则，如图2所示。

3.2 数据传输方式改造

原出口钢材监管业务模块数据传输系统是通过日照港信息中心建立第三方中间库，跨平台交互收集企业监管数据后，再整合组织数据在海关物流监控系统中应用，如图3所示。信息经过多次中转、存储，存在数据篡改、数据泄密、责任划分不明确等风险。整个业务网络依赖于多个中心系统，一旦发生网络拥堵、网络攻击，将使整个系统瘫痪。通过使用区块链技术对系统进行改造，使链上各方都保存一个共享账本并同步更新，保证数据共享一致、多方互证、不可篡改。加入区块链服务后，直接通过在企业ERP系统、理货系统、港口生产作业系统安装区块链SDK适配，通过源头直接将数据上链，不再通过第三方加工、转存、推送，实现数据信息全程可追溯，如图4所示。

3.3 项目实现

3.3.1 环境搭建

首先要进行区块链开发、测试、生产环境的搭建，本次开发共投入15台虚拟机，虚拟机硬件和软件配置如图5所示。根据区块链安全部署要求，搭建联盟公用集群需要3台虚拟机，分别安装联盟共识服务相关节点（orderer,kafka,zookeeper）；组织集群需要8台虚拟机，分别安装组织节点（ca,couchdb,peers）×4个组织（2peers/组织）；剩余作为开发、测试使用，如图6所示。

3.3.2 区块链平台开发

环境搭建成功后，进入区块链项目开发阶段（如图7所示），主要工作是参与组织智能合约开发、上链SDK适配服务开发、前端展示改造、数据源上链接口开发（如图8所示）等。区块链技术使用的是CouchDB面向文档的分布式数据库，智能合约与SDK适配使用IDEA开发工具开发，系统前端继续沿用原大宗散货监管信息化系统java框架，与其他接口共同使用eclipse开发。

上链各方智能合约、SDK适配服务开发完成后，通过post MAN模拟组织数据上传区块链，如图9所示。

模拟上链成功后，开始进行参与方数据源上链接口的开发，分为港口、外贸企业、理货公司三方组织。接口开发完成后，与对应SDK适配服务分别部署在三方的本地服务器。随后，分别在三方服务器生产系统组织数据源，再put到SDK适配服务里。最后，上传区块链，如图10所示。同时，在链上添加智能合约约束，如外贸企业的合同信息在港口运营单位确认装船完成后不允许更新上传等。

数据上链成功后同步实现在大宗散货监管信息化系统中进行前端展示，实现三方上链数据的查询、检索条件过滤查询、三方数据智能比对预警等功能。

3.3.3 区块链平台部署

项目开发完成后，将平台安装部署在正式生产环境下试运行。建立联盟链，将海关、港口、外贸企业、代理公司作为组织方加入其中，然后在联盟链上建立出口钢材监管业务通道。联盟链搭建主要包括智能合约、SDK适配以及证书套件的开发等步骤。首先生成创世块和通道块（如图11所示），然后进行网络集群搭建（如图12所示），将各方服务器加入物理网络，并配置Docker和下载镜像。组网完成后，进行peer和order配置，如图13所示。联盟链搭建成功后，进行业务通道创建，将各组织的智能合约实例化安装在虚拟机上并运行，SDK适配服务安装在各组织服务器上。最后，将组织数据上链接口部署在各组织服务器上，并启动集群与组织节点进行测试（如图14所示），至此平台部署工作全部完成。

4 应用区块链技术构建口岸新型监管模式的成效

4.1 提高监管数据质量

通过搭建海关、港口、外贸企业、理货公司多方可信赖联盟链，实现链上各组织间业务互通、数据可选择性共享。利用区块链技术共识信任、不可篡改的特性，实现上链企业的多方数据交叉验证，由传统的企业对申报数据真实性进行自证变为链上用户之间互证，提高贸易数据的真实性和有效性。联盟链也可明确参与各方职责权限，通过设置管理员并分配准入许可权限，在一定程度上防止恶意攻击和信息非授权使用。随着区块链参与方的不断增加，还可考虑使用零知识认证、同态加密、混币等隐私保护机制。

通过上链企业数据分发共享，解决业务数据重复提供、人工数据录入差错、差错数据反复修改等问题，实现从数据加工到数据直取的转变。海关现场监管从传统的结果数据查验转变为物流过程中的各节点查验，简化对数据、单证真实有效性的审查，进一步压缩通关时间和通关成本，实现贸易便利化^[4]。

4.2 增强物流监管智能化

将区块链直接部署于外贸企业ERP系统、港口运行ERP系统等生产环境，企业出口合同、港口物流生产数据、理货装船数据等自动上链。通过对链上各个监管要素数据的交互比对，自动识别高风险信息，并经手机端等直接推送到一线关员的终端设备。在为海关关员现场监管提供关注重点及处置线索的同时，进一步提升实货监管的工作效率和监管效能。运用区块链底层框架结合港口大数据分析、百度地图应用程序接口、嵌入海康视频监控软件开发工具包、车辆GPS平台等多领域新技术，整合监管数据链和物流信息链，多维追溯船舶、货物、场所、企业等与现场监管工作有关的数据、视频信息。监管数据、监控视频、监管地图等相互关联，可实现监管作业中的“所见即所得，所得即所见”。整合现场监管工作中的各项数据要素，解决了监管数据碎片化的问题，提高监控分析集约化、精准化水平。

4.3 推动监管制度创新

出口钢材监管试点的实例，在为海关现场监管提供本地特色化辅助监管功能的同时，探索创新“边运抵、边装船”的监管方式。通过在出口钢材企业ERP端部署区块链，直接获取生产和外贸合同数据；通过车辆GPS系统，跟踪货物从生产车间到码头的运输轨迹；通过调用港口装船和理货公司理货数据，获取实际发运信息，实现出口钢材全流程无缝监管。

以科技创新支撑监管制度创新，打造业务场景全覆盖的大宗散货监管信息化系统，物流全程可视化、可追溯，实现数据自动比对、监管无人值守、系统自动预警、港口作业全天时和无干扰，在缓解执法压力、提高监管效能的同时，大大缓解码头货场库存压力，提升港口作业效率，为企业节省转运和仓储费用。

5 区块链技术应用需关注的问题

将区块链技术应用于海关口岸监管工作中，以下三个问题应予以关注。

(1)关于参与方的隐私保护问题。与加密货币不同，智能合约需要关联身份信息，在多方参与的公有链中可能存在通过ID、IP地址等追查账户和交易的关联性，由此可分析出现实情况下具体隐私信息。而联盟链虽然通过增加管理员和准入规则可以对隐私泄露风险进行一定控制，但同时会浪费更多资源和时间来进行成员管理。

(2)安全与效率的矛盾。对于区块链技术而言，网络中存在越多节点，这个网络就越可信，但是每多一次数据交换就需要消耗更多资源和时间来运行，因为所有数据交换都要被所有节点所分享。随着区块链成员的扩展，如何优化处理速度和减少能源消耗将成为需要面临的主要问题。

(3)小规模区块链安全隐患问题。区块链有个明显的安全缺陷，即51%攻击^[4]，又被称为Majority attack，是指控制了网络中超过一半以上的算力后，重新计算已经确认过的区块，破坏区块链去中心化的特性，同时让网络处在几种攻击风险之下，因此成员分布较少的公有链更容易遭受攻击。

6 结语

利用Hyperledger Fabric技术架构搭建海关、港口、企业、代理公司作为组织方的口岸联盟链，将口岸业务场景中各方的关键节点数据从源头直接上传区块链，可以实现数据共享和业务协同。将底层区块链架构应用到海关物流监管信息化系统的建设中，辅以视频监控、GPS轨迹、地理地图信息等科技手段，整合通关数据链和物流信息链，可以将口岸各个监管节点串联起来，进而改变口岸监管数据碎片化的现状，提高监管分析集约化、科学化水平。以数据驱动的过程监管和由区块链驱动的多方认证链上监管，构建口岸新型监管模式，可以最大化创新监管政策红利，进一步优化营商环境。同时，开放的区块链平台可以灵活地扩容，以口岸各种生产、经营业务条线为基础，扩大试点范围，拓展应用场景，为物流、金融、保险等行业提供更加安全高效的服务。下一步，随着信息技术的发展和完善，区块链将会在远程稽核查、海关估价、企业AEO（经认证的经营者）管理、证书无纸化、认证检测结果互认等更多海关监管领域得到应用，港口、企业也将从这一轮科技创新浪潮中受益。口岸物流区块链平台将成为优化口岸营商环境、增强口岸竞争力的重要平台，成为助推地方经济发展的又一动力。