一种基于区块链的票据数字化交互系统及其方法与流程

1.本发明涉及数字化票据技术领域，尤其是涉及一种基于区块链的票据数字化交互系统及其方法。


背景技术：

2.票据可以促进企业的支付和结算，满足企业之间短期资金支付的需要，并有助于加快资本周转和商品流通，促进贸易；同时，票据可以为实体经济特别是中小企业提供便捷的融资渠道和低成本资金。在传统的票据交易中，票据交换机构提供交易和票据清算服务时，买方和卖方的票据将委托给保管银行，如图1所示，然后，保管银行将与票据交换机构进行清算，但是这种交易结构存在缺陷，中央机构的停机时间和数据丢失问题是不可避免的，并且难以有效地控制和预防风险，票据业务监管存在成本高、效率低的问题。
3.现有技术依靠电子商业汇票系统，票据签发人以数据消息的形式生成电子商业汇票，并委托付款人在指定日期无条件向收款人或持有人支付一定的金额，电子商业汇票在电子商业汇票系统中流通，并且必须通过电子商业汇票系统处理票据的签发、承兑、保证、背书、贴现和提示付款等业务。电子商业汇票是对传统纸质汇票的继承和发展，是一种基础传统商业汇票业务，结合先进的网上银行技术，并通过创新而形成的一种新型无纸化支付和结算工具。现有的电子商业汇票系统是典型的中心模式，电子商业汇票信息在该系统上完成集中式的登记和数据交换，参与机构通过直接连接或网上银行接入，并支付相应费用，进入门槛较高；中心化的处理模式还将带来数据丢失的风险；并且不能保证转账的即时性，也就是说，在票据到期后，承兑人可以不及时将相关资金转入票据持有人的账户。同时，在财务上，可能有必要将电子票据转换为纸质票据，与直接背书的纸质票据的转让相比，电子票据的质押转开会同时增加客户应收和应付票据，增加了客户的负债率，不利于财务报表的优化。
4.随着票据业务量的不断增长，票据风险事件时有发生，导致当前票据业务存在以下瓶颈：
5.1、缺乏对票据整个生命周期的统一监督，缺乏对票据生命周期中重要环节的有效管理和控制机制，例如票据的承兑和贴现，特别是在票据贴现领域，无法控制中介机构的渗入，缺乏对商业银行业务行为的监督和监控手段。
6.2、贸易背景的真实性。目前，票据业务存在交易背景伪造，一张票据多次卖出，背书不连续，审计困难，审核成本高等问题。
7.3、票据市场信息披露不足的问题。当前的票据市场缺乏统一的数据信息披露渠道，市场参与者难以掌握整个市场完整、详尽的票据统计信息，这对票据市场的利率判断和市场研究影响较大：(1)统计数据很多。许多部门都发布与票据相关的数据，但是统计对象、统计口径和统计维度存在差异；(2)统计数据不全；(3)缺少市场价格的数据。


技术实现要素：

8.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于区块链的票据数字化交互系统及其方法，以提高数据信息交互的可靠性，并提高票据交易效率。
9.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于区块链的票据数字化交互系统，包括注册登录模块，所述注册登录模块分别与多个参与节点连接，用于提供参与节点的注册和登录服务，所述注册登录模块依次连接有身份识别模块和智能合约模块，所述身份识别模块用于所有参与节点身份信息的注册、丢失恢复、存储、验证及授权的服务，所述智能合约模块用于进行票据交易动作，所述智能合约模块分别连接有签名/验签模块和加密/解密模块，所述签名/验签模块用于对参与节点发布的信息进行签名，以及对签名后待上链的信息进行签名验证，所述加密/解密模块用于对上链数据进行加密处理，以及对接收的数据进行解密处理。
10.进一步地，所述签名/验签模块连接有共识处理模块，所述共识处理模块用于实现共识机制服务。
11.进一步地，所述加密/解密模块连接有数据存储模块，所述数据存储模块用于记录票据业务交互数据信息。
12.进一步地，所述数据存储模块具体为mongodb数据库。
13.进一步地，多个参与节点包括记账节点、普通节点和共识节点，所述记账节点用于维护链上数据，所述普通节点用于从链上获取数据，所述共识节点用于验证签名的合法性、以及将验证通过的数据信息发布到区块链。
14.进一步地，所述身份识别模块使用ca服务实现证书的发布和管理，当参与节点在注册登录模块注册成功后，由身份识别模块为注册的参与节点签发证书、并生成对应的公私钥对。
15.进一步地，所述签名/验签模块设置有hash计算单元，所述hash计算单元用于对信息进行hash计算，以获得对应的摘要。
16.进一步地，所述签名/验签模块具体是使用私钥对待发布信息的摘要进行签名、使用公钥解密获得原摘要后再进行验签。
17.进一步地，所述加密/解密模块具体是使用公钥对上链数据进行加密、使用私钥对接收的数据进行解密。
18.一种基于区块链的票据数字化交互方法，包括以下步骤：
19.s1、卖方对其持有的数字票据启动转让交易申请，具体是改写智能合约中的交易状态为转让待交易，使用智能合约设置票据的类型和时效性、并写入转让的类型和预期的转让利率，此后，卖方无法对该待转让数字票据进行操作；
20.s2、买方发起对待转让数字票据的交易申请；
21.s3、卖方执行背书操作，具体是在智能合约中更新被背书人信息以及背书人自己的财务印、签名、背书日期，之后提交上链等待交易；
22.s4、通过智能合约信息匹配完全后，将在合约的票据有效期内从买方开立的保证金账户中自动扣除本次交易金额，并将转贴现金额扣除利息和手续费后划入卖方的保证金账户；
23.s5、完成并关闭数字票据的转让签收交易，票据持有人被转移到买方，最后交易完
成。
24.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
25.一、本发明通过设立一个成员服务提供者——身份识别模块，用于所有参与节点身份信息的注册、丢失恢复、存储、验证及授权的服务，当参与节点进行某些业务操作时会使用颁发的公私钥对数据进行加密及上链的认证；通过区块链上的大数据及智能合约，利用智能合约模块对票据交易的进行过程进行监督，不仅能够减少监管的成本，而且能够基于智能合约大大优化票据交易与票据结算流程，从而提高交易效率；此外，通过设置签名/验签模块将验签通过的信息写入区块链、通过共识处理模块对交易进行签名验证后再发布到区块链、通过加密/解密模块保证数据上链以及获取数据的隐私性，由此有效地保证了票据业务过程中数据信息交互的可靠性。
26.二、本发明以区块链为基础，所有交易信息及交易过程都会记录在区块链上，能够规避信息中介的中心化特性，此外，从票据发行就立即广播至所有业务参与方，当检验票据信息的可靠性时，区块链服务可以提供可靠、可信的一致性证明；同时，每张票据都是单独运行于区块链之上，通过智能合约设计及开发的流程实现业务逻辑的流转，利用区块链技术能够达到提高票据的交易效率，并且降低了相关监管的成本。
附图说明
27.图1为传统票据交易过程示意图；
28.图2为本发明的系统结构示意图；
29.图3为本发明的方法流程示意图；
30.图4为实施例中票据数字化交互结构示意图；
31.图5为实施例中票据交易的过程示意图；
32.图中标记说明：1、参与节点，2、注册登录模块，3、身份识别模块，4、智能合约模块，5、签名/验签模块，6、加密/解密模块，7、共识处理模块，8、数据存储模块。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
34.实施例
35.如图2所示，一种基于区块链的票据数字化交互系统，包括注册登录模块2，注册登录模块2分别与多个参与节点1连接，用于提供参与节点1的注册和登录服务，注册登录模块2依次连接有身份识别模块3和智能合约模块4，身份识别模块3用于所有参与节点身份信息的注册、丢失恢复、存储、验证及授权的服务，智能合约模块4用于进行票据交易动作，智能合约模块4分别连接有签名/验签模块5和加密/解密模块6，签名/验签模块5用于对参与节点发布的信息进行签名，以及对签名后待上链的信息进行签名验证，签名/验签模块5连接有共识处理模块7，共识处理模块7用于实现共识机制服务，加密/解密模块6用于对上链数据进行加密处理，以及对接收的数据进行解密处理，加密/解密模块6连接有数据存储模块8，数据存储模块8用于记录票据业务交互数据信息。
36.其中，多个参与节点1包括记账节点、普通节点和共识节点，记账节点用于维护链上数据，普通节点用于从链上获取数据，共识节点用于验证签名的合法性、以及将验证通过
的数据信息发布到区块链；
37.身份识别模块3使用ca服务实现证书的发布和管理，当参与节点1在注册登录模块注册成功后，由身份识别模块3为注册的参与节点1签发证书、并生成对应的公私钥对；
38.签名/验签模块5设置有hash计算单元，hash计算单元用于对信息进行hash计算，以获得对应的摘要，签名/验签模块5具体是使用私钥对待发布信息的摘要进行签名、使用公钥解密获得原摘要后再进行验签；
39.加密/解密模块6具体是使用公钥对上链数据进行加密、使用私钥对接收的数据进行解密。
40.本实施例中，数据存储模块8具体为mongodb数据库。
41.将上述系统应用于实际，其具体的票据数字化交互过程如图3所示，包括以下步骤：
42.s1、卖方对其持有的数字票据启动转让交易申请，具体是改写智能合约中的交易状态为转让待交易，使用智能合约设置票据的类型和时效性、并写入转让的类型和预期的转让利率，此后，卖方无法对该待转让数字票据进行操作；
43.s2、买方发起对待转让数字票据的交易申请；
44.s3、卖方执行背书操作，具体是在智能合约中更新被背书人信息以及背书人自己的财务印、签名、背书日期，之后提交上链等待交易；
45.s4、通过智能合约信息匹配完全后，将在合约的票据有效期内从买方开立的保证金账户中自动扣除本次交易金额，并将转贴现金额扣除利息和手续费后划入卖方的保证金账户；
46.s5、完成并关闭数字票据的转让签收交易，票据持有人被转移到买方，最后交易完成。
47.本发明通过建立数字票据的联盟链，使用独特的共识机制，在签名/验签模块依靠非对称加密算法完成数据加密，从而在联盟链中对票据市场各方的角色进行定义，且通过加密存储密钥。非对称加密算法需要两个不同的密钥：公钥和私钥。加密和解密使用两个不同的密钥，使用公钥对数据进行加密后，只有用对应的私钥才能解密，除了持有者外无人知道私钥，而公钥则可以对外发布，它消除了最终用户交换密钥的需要，并通过保密通信实现了信任过程。在某个交易过程中，票据出售者公开其公钥，票据购买者使用相应的私钥进行匹配。根据智能合约模块中已经记录的既定规则，将交易信息形成区块，以保障交易的真实性和公平性。区块链的分布式数据结构允许让所有机构参与“记账”，且数据信息是公开透明的，所有数据信息的交换都是可追溯的，数据信息交换的容错率也较高。数字票据通过智能合约建立约束代码机制，设置相应的标准，记录特定节点之间交易的基本信息和交易记录，实现对整个区块链链条中交易的智能化和全过程监管，可以弥补电子商业汇票在监管方面的不足。例如，在贴现时，要求票据持有人具有真实的交易记录和其他条件，以便有效地筛查票据交易者的身份。
48.本发明将票据信息放在链上，利用数字票据本身具有的完整性、透明性和可验证时间戳等特点，实现了对票据交易过程的跟踪和查询。在票据流通过程中，数字票据基于分布式结构，并且可以进行“点对点”交易，区块链的“去中心化”使数字票据交易减少对中心系统的依赖，降低中心系统崩溃带来的一系列风险。区块链技术的分布式记账可以将交易
的整个过程写入每个节点，所有节点都可以接收和查看数据，不仅可以防止数据丢失，还可以防止数据篡改，进一步保证了交易的真实性和完整性。
49.本实施例中，在构建票据数字化交互系统时，主要包括四个设计层次：一是底层的交易账本组件，其次是公共服务组件，再次是产品工厂组件(该组件以智能合约为基础)，最后是接口组件。其中，交易账本组件将统一设计与管理节点授权(权限说明)、合约解释(文本说明)、文件库(格式化/非格式化文件)、共识协议、协议规范(交易协议)、交易类型；公共服务组件则统一设计与管理交易方式、票据属性、账户、会员机构等；智能合约组件将对某些关键要素做整体设计，如：清结算、市场交易(挂牌、上下架、撮合等市场手段)、风控、票据发行(数字化、上链)等；最外层的接口组件则会提供区块查询sdk、票据钱包sdk、区块链票据管理平台api、身份管理业务的api等。
50.如图4所示，在整体架构中主要包括：
51.1、注册登录模块：
52.提供参与节点的注册和登录服务。各参与机构a、b、c、d通过此模块完成注册，并且确定为记账节点或普通参与节点，其中记账节点可以维护链上数据，普通参与节点可以获取链上数据但不能进行记账。
53.2、身份识别模块：
54.用于所有参与方身份信息的注册、丢失恢复、存储、验证及授权的服务。使用ca服务的模式实现证书的发布和管理。用户注册成功后，由身份识别模块为用户签发证书，并生成公私钥对。
55.3、智能合约模块：
56.票据业务主要包括以下业务类型：背书、贴现、转贴现、再贴现、开票、回购、提示付款等，针对这些业务类型及其交易中的一些要求与限制，都是通过智能合约的设计与开发来实现的，智能合约可根据业务需求的变化而灵活升级变更。在票据交易智能合约中可以实现自动的完成所有权变更、保证金锁定、资金转移、手续费扣除等票据相关交易动作。
57.4、签名/验签模块：
58.采用非对称加密体系，参与方发布信息时先通过hash函数获得摘要，然后使用自己的私钥对摘要作签名，共识节点收到带签名的数据后，根据用户的公钥进行解密获得原摘要，同时对信息计算hash值得到摘要，比对两份摘要是否相同，若相同则验证通过，把信息写入区块链。
59.5、共识处理模块：
60.使用kafka和zookeeper共同协作实现共识机制服务。记账节点把签名后的交易发送到待发布队列，按照先进先出的机制发布出去，共识节点收到交易后验证签名并判断其合法性，每隔一定时间后将验证通过的交易打包发布到区块链上。
61.6、加密/解密模块：
62.数据上链前，通过对应用户的公钥对上链数据进行加密处理；同时，用户在接收到链上数据后，需要使用自己的私钥对接收到的数据进行解密处理，以获取到明文数据进行查看。
63.7、数据存储模块：
64.区块数据使用mongodb存储。
65.本实施例以参与机构a作为卖方、以参与机构b作为买方，其具体的票据交易过程如图5所示：
66.第一步：卖方a对其所持有的数字票据启动转让交易申请，改写智能合约中的交易状态为转让待交易，使用智能合约设置票据的类型和时效性、并写入转让的类型和预期的转让利率等；此后，卖方a不能再对该票据做其他操作(此步骤在链上发生)。
67.第二步：买方b在链上平台找到了满足其预期的待交易状态的数字票据(此步骤发生在链上)。买方b发起交易申请以进行签收。
68.第三步：卖方a发现有人提交了交易申请，执行背书操作，在智能合约中更新被背书人信息以及背书人自己的财务印章，签名，背书日期等信息，然后提交给链等待交易。
69.第四步：通过智能合约信息匹配完全后，平台将在合约的票据有效期内从买方b开立的保证金账户中扣除本次交易金额(转贴现金额扣除利息)；将转贴现金额扣除利息和手续费后划入卖方a的保证金账户。
70.第五步：平台完成并关闭数字票据的转让签收交易，票据持有人被转移到b(此步骤发生在链上)，最后交易完成。
71.综上所述，本发明提出的技术方案采用联盟链的结构，所有参与机构组建联合网络，所有参与方处于相对平等的位置。在联盟链中，所有的记账节点(order节点)一起维护联盟链账本，普通的节点(peer节点)经过认证后可以同步联盟链中账本的数据并使用账本中的这些数据，交易双方及交易的过程都会被完整的记录在联盟链上，是不可篡改的；在平台上面流转的资产在上链后，将被视为可信的且为链上所有的会员可见。设立一个成员服务提供者，用于所有参与方身份信息的注册、丢失恢复、存储、验证及授权的服务。当参与方在该平台中进行某些业务操作时会使用颁发的公私钥对数据进行加密及上链的认证。通过区块链上的大数据及智能合约，对票据交易的进行过程进行监督，从而减少监管的成本。受益于区块链技术本身的特性，对于联盟链中账本的交易记录监管方可以随时进行审计,无需额外提供相关的监管接口。同时监管方可以根据相关监管要求来设计并开发智能合约用于监管工作，并发布到联盟链上，将其作为票据交易智能合约的前置合约进行使用，可以通过监管合约直接终止某些不符合要求的交易。针对交易的监管检测结果也会记录于区块链账本上。