基于分布式账本技术的跨境支付系统应用
金融电子化王志强2020/12/22 9:18:18

传统跨境支付模式

跨境支付一般是指两个或两个以上国家或地区之间因国际贸易、国际投资及其他方面发生的国际间债权债务,借助一定的结算工具和支付系统实现的资金跨国和跨地区转移的行动。当前,根据市场参与方的不同,我国跨境支付可分为银行电汇、专业汇款公司代汇、国际信用卡支付和第三方支付四种模式。

跨境支付通常涉及交易双方、开户银行、央行、境外银行、专业汇款公司、支付机构等多个交易主体。在当前跨境支付流程中,付款方通过开户银行(国际汇款公司或者支付机构)将款项汇往收款方,每笔款项信息由开户银行通过央行人民币跨境支付系统(CIPS)传输到代理银行,代理银行通过SWIFT系统逐级清算,最后由收款方银行结算。这种层级代理结算方式客观上存在支付周期较长、资金占用较多、支付费用高、安全性低等问题,亟需引入新技术进行升级改造。

分布式账本技术及其在跨境支付领域的应用分析

分布式账本是一种在网络成员之间共享、复制和同步的数据库。与典型的账本系统不同,分布式账本系统由该系统的所有参与者而不是由一个中心方(例如银行或清算中心)进行维护。它以密码学技术为基础,通过分布式多节点共识机制,完整、不可篡改地记录交易过程。

分布式账本系统基于区块链技术,主要用于构建去中心化、多中心化的应用或商业逻辑,代表性系统包括比特币、以太坊等。当前,无链货币成为区块链研究的前沿。基于有向无环图(DAG)技术的无链分布式账本的记账模式将同步记账提升为异步记账,交易模式由一个入度和出度的链式结构转变为多个入度和出度的树状结构,有效解决了传统区块链结构阻碍并发性提高的瓶颈问题。

图1展示了DAG结构存储单元。DAG结构通常从被称为创世区块的根节点开始建立,是由创世交易构成的区块,没有父节点,所有后续区块都可以通过引用关系到达该区块。

图1 DAG结构存储单元

与需要大量计算资源挖矿、交易确认延迟极高且手续费不断增加的传统区块链结构相比,无链分布式账本的存储结构和交易验证方法支持异步并发写入交易,能够大幅提升跨境支付交易速度。通过分布式节点交叉验证交易,不收取交易手续费,使得跨境支付管理机制运行成本低廉。交易确认延迟低能更好地满足跨境支付业务的即时性需求,为大规模跨境支付交易应用提供了新选择。

基于DAG结构分布式账本技术的跨境支付系统模型构建

1.新型跨境支付系统模型的数据存储模式

图2为基于DAG结构分布式账本技术的跨境支付系统的数据存储模式示意图。每个数据区块的区块头存储父区块哈希值、本区块体哈希值以及时间戳等信息,用于实现数据区块链接;区块体存储汇款方和收款方的身份核验、数字签名、托管账户等交易信息。为防范分布式节点信任风险,交易信息的完整性、合法性需要在跨境支付资金转移前予以确认,单向哈希函数生成的数字签名可以保障合法性校验确认和检测数据损坏情况,确保每笔交易被所有交易参与者追踪溯源。DAG结构的网络拓扑性可以轻松实现N个区块并行打包处理,显著提升交易速度。

图2 基于DAG结构分布式账本技术的跨境支付系统数据存储模式

2.跨境支付交易流程和模型分析

本文以去中心化环境下的境内汇款方和境外收款方的跨境支付行为来展现跨境支付的流程(见图3)。

图3 跨境支付交易流程

(1)在支付交易发起之前,为判断交易信息的合法性,境内汇款方需要提供自己获得合法权利的区块哈希值。

(2)向节点内置的智能合约模块提交该区块哈希值并运行智能合约,同时在账本中查找该交易区块,确认境内汇款方支付发起阶段的合法情况以及电子货币账户余额情况。

(3)在确认境内汇款方支付发起阶段的合法性以及电子货币账户余额足够支付本次交易之后,智能合约改变内置状态并产生新交易区块。境内汇款方的电子货币账户中用于完成本次交易的电子货币被冻结,直到交易完成或交易失败。

(4)境内汇款方的电子货币通过基于区块链的跨境支付平台系统(如EDT异地通、Blockchain World Wire等)转换成统一的虚拟货币,境内汇款方提供新产生的包含交易信息的区块哈希值。

(5)境外收款方在接收到该区块哈希值后,向节点内置的智能合约模块提交该区块哈希值并运行智能合约在账本中查找该交易区块,确认支付情况之后,智能合约改变内置状态并产生新交易区块。

(6)将境内汇款方转换成的虚拟货币,再次通过跨境支付平台系统转换成境外收款方的法定货币,完成资金交付,结束交易。

在上述过程中,大部分的区块链开销都是由智能合约在分布式账本中查找特定交易区块而产生的。本文利用DAG数据存储结构,在分布式账本中构建了基于红黑树结构的唯一索引用于检索交易区块。与基于传统区块链结构的跨境支付系统相比,为构建高性能低开销的分布式跨境支付系统提供了技术支撑。

3.基于DAG技术跨境支付方案的安全性、公平性分析

跨境支付管理机制的核心是交易过程的安全性和公平性。对于去中心化分布式环境中的跨境支付系统而言,DAG方案在交易信息对称加密算法的安全性、资金管理的安全性、智能合约的公平性等方面具有明显优势。

加密密钥的安全性。汇款方在支付发起阶段提交交易信息时,对交易信息采用对称加密算法中的3DES算法,所用密钥的总长度为192位,其中包括168位有效数据位和24位数据校验位。凭借现有攻击者的计算能力在有意义的时间范围内破解3DES算法的密钥几乎是不可能的。因此,在无法获得支付发起阶段交易信息的加密密钥时,攻击者几乎不可能获得价值内容的访问和控制权。

解密密钥的安全性。在资金交付阶段,交易信息的解密密钥通过合法用户的公钥对其加密之后包含在收款方区块体中。在没有解密密钥的情况下,无论以何种方式获取交易信息,持有者都无法进行访问。即使获取了解密密钥,持有者仍无法提取合法用户的公钥用以解密交易信息的解密密钥。因此,资金交付阶段密钥管理的安全性提高了DAG方案中跨境支付机制的安全性。

智能合约的公平性。本文所述跨境支付交易流程利用智能合约实现,将交易合法性验证、交易发起、资金交付等功能封装于智能合约自动执行。智能合约由去中心化存储和验证的程序代码而非中心化实体来保障执行,一旦智能合约判定交易成立,跨境交易双方均无法干预交易执行,能够很大程度上保证交易的公平公正性。

交易信息的可追溯性。支付信息在DAG数据存储结构中的完整记录,能够保证交易信息的可追溯,可以实时统计资金的流向和用途,在很大程度上避免洗钱、偷漏税等违法行为的发生。即使在DAG技术下的跨境支付系统部分网络节点瘫痪,也不会影响整个系统运行,同时增加了黑客攻击分布式账本技术下跨境支付体系的难度,提升了跨境支付系统的安全性。

(本文作者单位为中国人民银行滨州市中心支行)


展开全文
相关阅读
资讯查询取消