基于區(qū)塊鏈技術(shù)的財(cái)資管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊夢(mèng)婕，唐 松

(河北省華燁冀科信息技術(shù)有限責(zé)任公司,河北 石家莊 050081)

引言

國(guó)有資產(chǎn)是國(guó)家和社會(huì)的重要財(cái)產(chǎn)，在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中有著極為重要的價(jià)值和意義。如何對(duì)國(guó)有資產(chǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的使用和管理，使國(guó)有財(cái)產(chǎn)發(fā)揮出最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值，對(duì)國(guó)家和社會(huì)有著極其重要的意義，也是政府和相關(guān)事業(yè)部門加強(qiáng)管理和提升管理效率的重要體現(xiàn)[1]。對(duì)于財(cái)政專項(xiàng)科研經(jīng)費(fèi)的使用，目前在使用報(bào)銷過程中存在不透明、權(quán)利集中等因素，如果財(cái)政科研經(jīng)費(fèi)的使用能夠做到公開、透明、不可篡改、受公眾監(jiān)督，那么科研經(jīng)費(fèi)使用不合理的情況將會(huì)大大減少[2]。

區(qū)塊鏈技術(shù)因其分布式記賬、去中心化、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，使得數(shù)據(jù)具有公開透明、不可篡改的特性，目前被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域[3]。因此，本文提出一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研機(jī)構(gòu)財(cái)資管理系統(tǒng)，根據(jù)某科研單位財(cái)資管理自身特點(diǎn)，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，設(shè)計(jì)監(jiān)管系統(tǒng)架構(gòu)體系，從而提高財(cái)資管理使用的透明度和自動(dòng)化、智能化程度，增強(qiáng)財(cái)資管理的精準(zhǔn)性、科學(xué)性、有效性。能夠更有效的保障國(guó)有資產(chǎn)的安全以及財(cái)政科研經(jīng)費(fèi)的正常使用。

1 財(cái)資管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用基于Hyperledger fabric的區(qū)塊鏈技術(shù)框架，充分考慮“去中心化”、“不可偽造”、“全程留痕”、“可以追溯”、“公開透明”、“集體維護(hù)”等要素[4]，建有固定資產(chǎn)、房屋租賃和專項(xiàng)資金三大模塊，賦予不同機(jī)構(gòu)、部門，不同項(xiàng)目組成員不同的權(quán)限。對(duì)資產(chǎn)和資金申請(qǐng)， 采用每個(gè)流程和節(jié)點(diǎn)以及最終結(jié)果予以留痕記錄的方式，保證其公開透明、可以追溯、不可更改的特點(diǎn)。 建設(shè)一個(gè)高可用性、安全性良好的財(cái)資管理系統(tǒng)，提高科研機(jī)構(gòu)資金管理水平，加強(qiáng)管理規(guī)范，使國(guó)有資產(chǎn)能夠充分合理的使用。

1.1 系統(tǒng)功能模塊

本財(cái)資管理平臺(tái)主要包括科研經(jīng)費(fèi)管理、固定資產(chǎn)管理、出租房屋管理三大模塊，其中對(duì)科研項(xiàng)目的總預(yù)算、科研經(jīng)費(fèi)的每筆支出、固定資產(chǎn)價(jià)值、出租房屋租金四大資金相關(guān)的重點(diǎn)數(shù)據(jù)采用上鏈存儲(chǔ)的方式。對(duì)其他的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的方式，將兩種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式相結(jié)合，在保障數(shù)據(jù)的保密性、安全性、不可篡改性的同時(shí)提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速率?？蒲袡C(jī)構(gòu)財(cái)資管理平臺(tái)包括的主要功能模塊如圖1所示。

圖1 財(cái)資管理平臺(tái)主要功能模塊

1.2 系統(tǒng)總體流程

圖2 財(cái)資管理系統(tǒng)總體上鏈流程圖

系統(tǒng)總體流程如圖2所示。對(duì)于專項(xiàng)財(cái)資科研經(jīng)費(fèi)管理模塊，合同管理人員負(fù)責(zé)項(xiàng)目合同的管理以及存入?yún)^(qū)塊鏈，并且針對(duì)合同分配項(xiàng)目支出人員，項(xiàng)目支出人員對(duì)該項(xiàng)目的每筆支出進(jìn)行錄入并提請(qǐng)財(cái)務(wù)審核，財(cái)務(wù)審核通過后存入?yún)^(qū)塊鏈，審核不通過則退回支出管理人員進(jìn)行修改后重新提請(qǐng)審核。項(xiàng)目預(yù)算的核減/增功能也由項(xiàng)目支出管理人員進(jìn)行操作，但是同樣需要財(cái)務(wù)進(jìn)行審核上鏈后，項(xiàng)目預(yù)算的核減/增才正式生效。項(xiàng)目合同總預(yù)算和支出等數(shù)據(jù)一旦存入?yún)^(qū)塊鏈后，將不能進(jìn)行退回修改，如果確實(shí)存在錯(cuò)誤上鏈等操作，只能重新上鏈一筆負(fù)金額的記錄進(jìn)行沖賬，但是原始記錄將會(huì)一直存在區(qū)塊鏈中供審計(jì)人員進(jìn)行核查。

對(duì)于固定資產(chǎn)管理模塊，固定資產(chǎn)管理人員負(fù)責(zé)固定資產(chǎn)的管理和存入?yún)^(qū)塊鏈，系統(tǒng)定期自動(dòng)對(duì)固定資產(chǎn)進(jìn)行折舊，固定資產(chǎn)管理人員對(duì)折舊信息進(jìn)行定期上鏈。

對(duì)于出租房屋管理模塊，房屋管理人員負(fù)責(zé)房屋信息、合同信息管理，并對(duì)每次繳納的租金數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入以及存入?yún)^(qū)塊鏈操作。

預(yù)警模塊包括項(xiàng)目支出各類型的預(yù)警，如單筆采購金額過大、同一個(gè)供應(yīng)商多次購進(jìn)、存在招待費(fèi)等，以及出租房屋租金到期預(yù)警。預(yù)警模塊對(duì)區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警分析和統(tǒng)計(jì)，并為科研機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等用戶提供決策支撐，使其能夠直接查看區(qū)塊鏈上自身權(quán)限內(nèi)的數(shù)據(jù)，確保每筆經(jīng)費(fèi)支出/收入透明，同時(shí)保證不同權(quán)限用戶之間的數(shù)據(jù)保密性。

2 區(qū)塊鏈框架設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體框架

如圖3所示，系統(tǒng)分為用戶層、表示層、共識(shí)及網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層。以區(qū)塊鏈作為底層服務(wù)，通過比較分析公有鏈、聯(lián)盟鏈、私有鏈，并結(jié)合科研機(jī)構(gòu)財(cái)資管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)隱私性、及時(shí)上鏈的特點(diǎn)，采用聯(lián)盟鏈Hyperledger fabric框架作為區(qū)塊鏈框架，以Couch DB作為分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，結(jié)合傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫MySQL，考慮到平臺(tái)易用性，用戶端系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過Spring boot來操作區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢和區(qū)塊鏈成員的管理。

圖3 系統(tǒng)總體框架

財(cái)資管理系統(tǒng)項(xiàng)目是科研機(jī)構(gòu)內(nèi)部的管理系統(tǒng)，用戶均為機(jī)構(gòu)內(nèi)部員工。行政機(jī)關(guān)、事業(yè)單位對(duì)于信息和資料的保密性較高，因此系統(tǒng)必須對(duì)用戶進(jìn)入和操作的權(quán)限嚴(yán)格審查。同時(shí)系統(tǒng)還要根據(jù)不同的科研項(xiàng)目，建立相應(yīng)的項(xiàng)目組來規(guī)劃資金預(yù)算和支出，這就要求系統(tǒng)要有相應(yīng)的靈活性和擴(kuò)展性。相比于其他類型的區(qū)塊鏈，Hyperledger Fabric提供高度的保密性、彈性、靈活性與可擴(kuò)展性，是一個(gè)高彈性且可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)。Hyperledger Fabric這些基本特性非常符合科學(xué)院項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)的特殊要求，為項(xiàng)目建設(shè)提供良好的底層開發(fā)架構(gòu)。

Hyperledger fabric框架主要由四部分組成，包括組織、Peer節(jié)點(diǎn)、Orderer節(jié)點(diǎn)和通道[5]。在本系統(tǒng)中，各下屬單位各自成為組織。Peer節(jié)點(diǎn)位于組織內(nèi)部，每個(gè)Peer節(jié)點(diǎn)會(huì)占用服務(wù)資源，用來處理數(shù)據(jù)和保存賬本。每個(gè)通道形成一條鏈，本系統(tǒng)中一共包括四個(gè)通道，分別為科研項(xiàng)目通道、項(xiàng)目支出通道、固定資產(chǎn)通道和房屋租金通道。每條通道只保存特定類型的賬本，不同通道之間內(nèi)容互不干涉，并且不可互相查詢。一條通道也可包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)，在同一條通道上的節(jié)點(diǎn)，可保存屬于這條通道上的賬本。

2.2 區(qū)塊鏈底層設(shè)計(jì)

區(qū)塊鏈?zhǔn)前凑仗囟樞蜻B接的一系列區(qū)塊，形成一條鏈狀結(jié)構(gòu)[6]。本系統(tǒng)中的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)為多通道的架構(gòu)模式，以確保數(shù)據(jù)隱私性和完整性。其中科研項(xiàng)目合同管理人員管理的項(xiàng)目合同信息存入同一個(gè)通道中，形成科研項(xiàng)目合同鏈。鏈上的每一區(qū)塊的內(nèi)容包括：①項(xiàng)目合同ID；②項(xiàng)目合同內(nèi)容，包括項(xiàng)目合同總預(yù)算、預(yù)算類型、各類型的預(yù)算等信息通過哈希運(yùn)算生成的摘要信息Hash(M)；③ 上鏈時(shí)間；④項(xiàng)目管理人員的數(shù)字簽名Ds；⑤上一區(qū)塊的哈希值。

當(dāng)項(xiàng)目合同管理人員完成對(duì)合同信息的上鏈后，經(jīng)費(fèi)支出人員對(duì)項(xiàng)目支出進(jìn)行錄入，以及財(cái)務(wù)審核通過后存入經(jīng)費(fèi)支出通道中，形成經(jīng)費(fèi)支出鏈。經(jīng)費(fèi)支出鏈中的每個(gè)區(qū)塊包含的信息有： ①項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支出ID；②經(jīng)費(fèi)支出明細(xì)，包括支出類型、支出金額、支出人、支出時(shí)間等信息通過哈希運(yùn)算后生成的摘要信息Hash(J);③對(duì)應(yīng)項(xiàng)目合同的摘要信息Hash(M)；④上鏈時(shí)間；⑤經(jīng)費(fèi)支出人員的數(shù)字簽名Ds；⑥上一區(qū)塊的哈希值。

區(qū)塊鏈中還存在另外兩個(gè)通道，一個(gè)通道用來存儲(chǔ)固定資產(chǎn)信息，形成固定資產(chǎn)鏈，另一個(gè)通道用來存儲(chǔ)房屋租金信息，形成房屋租金鏈。固定資產(chǎn)鏈中的每個(gè)區(qū)塊包含的信息有：①固定資產(chǎn)ID；②固定資產(chǎn)內(nèi)容，包括固定資產(chǎn)價(jià)值、固定資產(chǎn)名稱、類型、所屬部門、使用人、購進(jìn)時(shí)間等信息通過哈希運(yùn)算后生成的摘要信息Hash(F)，或者是折舊固定資產(chǎn)內(nèi)容，包括現(xiàn)價(jià)值等信息的哈希運(yùn)算后生成的摘要信息Hash(F)；③上鏈時(shí)間；④固定資產(chǎn)管理人員的數(shù)字簽名Ds；⑤上一區(qū)塊的哈希值。房屋租金鏈中的每個(gè)區(qū)塊內(nèi)容包含的信息有：①房屋合同ID和房屋租金ID組合成的字符串；②租金內(nèi)容：包括租金金額、交付時(shí)間、交付期限等信息的哈希運(yùn)算后生成的摘要信息Hash(R)；③上鏈時(shí)間；④房屋管理人員的數(shù)字簽名Ds。

四個(gè)通道之間互相不可訪問，即使存在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中用戶的越權(quán)訪問，因區(qū)塊鏈通道之間信息的隔離，給系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全多加了一層保護(hù)。并且采用多通道的鏈條模式，能夠提高用戶訪問區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的速度，提升用戶滿意度。訪問某類型的數(shù)據(jù)只需查詢對(duì)應(yīng)通道上的數(shù)據(jù)，特別是在系統(tǒng)運(yùn)行后期數(shù)據(jù)量越來越大的情況下，能夠帶來更明顯的體驗(yàn)感受。對(duì)于在系統(tǒng)問題數(shù)據(jù)溯源上，能夠更快更準(zhǔn)確的定位到最原始的數(shù)據(jù)區(qū)塊。

3 基于區(qū)塊鏈的科研機(jī)構(gòu)財(cái)資管理系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)分析

3.1 有利于跟蹤和審計(jì)

系統(tǒng)中密碼賬戶和分布式記賬的機(jī)制使得資產(chǎn)、資金收入支出信息有著高度的統(tǒng)一性、實(shí)時(shí)性和不可篡改性。在日常的工作中，關(guān)于資金、資產(chǎn)的每一筆收入和支出都會(huì)上傳到區(qū)塊鏈上，一旦數(shù)據(jù)上傳到區(qū)塊鏈上，那么這些信息將不可篡改，并且區(qū)塊鏈分布式記賬的方式給審計(jì)人員提供了一條完美的資產(chǎn)鏈條，審計(jì)人員可以通過這些鏈條對(duì)某時(shí)某類型資產(chǎn)進(jìn)行追蹤，不再需要在大量的紙質(zhì)發(fā)票中進(jìn)行繁瑣的翻找，在區(qū)塊鏈上將每一筆資金的流入流出以及發(fā)票附件證明都完整的記錄，為審計(jì)人員的工作帶來了極大的便利，大大提升了工作效率。

3.2 實(shí)時(shí)掌握項(xiàng)目進(jìn)度

系統(tǒng)中支出人員對(duì)每筆財(cái)資經(jīng)費(fèi)支出的記錄，不僅為審計(jì)人員提供了便利，更為他們自己形成了一個(gè)專屬的電子賬本。每一筆支出存入?yún)^(qū)塊鏈后，都在賬本上進(jìn)行記錄并實(shí)時(shí)輸出統(tǒng)計(jì)結(jié)果，為項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支出人員和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人提供了實(shí)時(shí)的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支出進(jìn)度，使得項(xiàng)目支出相關(guān)人員在記賬的同時(shí)能夠清楚的了解當(dāng)前項(xiàng)目的支出進(jìn)度。不同于以往需要向財(cái)務(wù)詢問項(xiàng)目支出進(jìn)度情況，并且財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)的進(jìn)度情況往往較實(shí)際情況落后，這樣既減輕了財(cái)務(wù)人員的工作量，又能使項(xiàng)目相關(guān)人員獲得最實(shí)時(shí)的進(jìn)度賬本。

3.3 規(guī)避不合理支出行為

以區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的預(yù)警模塊和統(tǒng)計(jì)分析模塊，充分分析項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支出人員的支出行為，并進(jìn)行相應(yīng)的大數(shù)據(jù)分析，不僅在支出事后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)預(yù)警提醒，在支出錄入的過程中，如果存在不合規(guī)的支出行為，也會(huì)進(jìn)行預(yù)警提醒，這使項(xiàng)目支出人員可以意識(shí)到問題的存在。特別是對(duì)于確實(shí)存在違規(guī)行為的支出人員，能夠起到心理震懾的作用，規(guī)避項(xiàng)目支出的不合理性，將不合常規(guī)的支出行為扼殺在萌芽中。

4 結(jié)語

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研機(jī)構(gòu)財(cái)資管理系統(tǒng)充分利用了區(qū)塊鏈的去中心化、可信任、不可篡 改的特性,使得科研機(jī)構(gòu)財(cái)政資金的使用、固定資產(chǎn)明細(xì)、房屋租金收取在區(qū)塊鏈上做到透明、 公正的記錄;通過四條通道同時(shí)存取的方式,在保障數(shù)據(jù)的保密性的情況下又提升了系統(tǒng)的訪 問速度。這不僅便于審計(jì)人員對(duì)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的核查,更在一定程度上抑制科研經(jīng)費(fèi)使用不合理 案件的發(fā)生。