监管机构参与业务审核流程的国际贸易物流区块链共识算法研究

doi:10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2021.2367

摘要/Abstract

摘要：

针对国际贸易物流中的信任问题，利用区块链技术构建国际贸易物流的底层架构，有望实现去中介化的信任。考虑到实际国际贸易物流中借助监管机构参与业务审核流程来保障业务合规性与合法性，以及业务达成过程对应于区块链共识过程的事实，在区块链共识中引入监管节点，并结合实际业务利益相关者的特点，对实际业务达成过程中的各主体在区块链共识中的节点分类、功能、角色等进行说明。在此基础上，阐述了国际贸易物流区块链共识流程与规则。同时，为体现业务特点和共识节点间的差异性，引入了节点声誉值属性及其计算模型，作为共识节点的选择依据。然后，运用Stackelberg博弈方法，建立了区块管理者与共识节点间的区块链共识激励模型。通过对比分析有、无监管机构参与业务审核情形下，区块管理者和共识节点的收益变化，得出监管机构加入有效的监管力度与节点声誉值条件。本研究可为区块链技术更好地应用于国际贸易物流提供一定参考和借鉴。

关键词: 国际贸易物流, 区块链技术, 共识算法, 监管, 数字经济

Abstract:

Aiming at the trust problem in the international trade logistics， the blockchain technology is used to build the underlying architecture of the international trade logistics to achieve the disintermediated trust. However， the present researches about the application of blockchain technology don’t consider the participation of regulators， and it does not conform to the business rules of international trade logistics. The business entities of the international trade logistics correspond to the blockchain nodes when the blockchain technology is applied to the international trade logistics. The illegal information can’t avoid to be published if all the business entities write to and read data by themselves. Given consensus algorithm plays a decisive role in building trust， the blockchain consensus is studied considering the regulators participating in the business audit process.The blockchain consensus process and rule are elaborated on considering the participation of regulators. Based on the above， node reputation which is a combination of consensus performance and business performance is introduced to be as a basis for consensus node selection. Secondly， Stackelberg game method is used to build blockchain consensus incentive model. While the change of profit of block manager and consensus nodes in the different situations of considering the participation of regulators or not is analyzed. Lastly， the research results show that the model effective condition of supervision and node reputation. The specific contents of this paper are as follows：Firstly， there are many stakeholders involved in the international trade logistics. According to the effect and correlation of these stakeholders on the business， the business stakeholders are divided into three groups—relevant stakeholders， indirect stakeholders and regulator. In the blockchain application environment， the above-mentioned three groups correspond to the nodes of user nodes， consensus nodes and the regulation nodes. Meanwhile， the identity and function of the business stakeholders are illustrated during the blockchain consensus process.Secondly， the consensus process and rule are elaborated on considering the participation of regulators. Specifically， the consensus rules include the audit content rule， the dynamic change rule for the number of consensus node and the dynamic selection rule of the consensus node. And the consensus process contains publishing trade information， trade review， determining consensus participation nodes， trade consensus validation， gaining consensus， block generated and trade data saved to the blockchain. Based on the above， node reputation is introduced to be as a basis for consensus nodes selection. The calculation of the node reputation considers four aspects： historical and recent consensus performance of the node， history smart contract performance of the node the cumulative freight volume of the node and the participation of the node for illegal trade. Elaborate here， the top-ranking node among the final consensus nodes is the block manager while the others are the consensus nodes.Lastly， Stackelberg game method is used to build blockchain consensus incentive model， and the change of profit of block manager and consensus nodes is analyzed in the different situations of considering the participation of regulators or not. Specifically， the block manager is the leader who deciding the price of the consensus resource and the consensus nodes are the followers who decide the consensus resource input. And the model effective condition of supervision and node reputation is summarized.It can extend the blockchain consensus from technology to participant in this paper. And it provides a reference for considering the role and function positioning of regulatory in blockchain， and it has enlightening function in the realization of regulation-friendly blockchain system.

Key words: international trade logistics, blockchain technology, consensus algorithm, regulators, digital economy

中图分类号:

F746

李登峰, 杜晓丽. 监管机构参与业务审核流程的国际贸易物流区块链共识算法研究[J]. 中国管理科学, 2025, 33(3): 128-138.

Dengfeng Li, Xiaoli Du. Study on Blockchain Consensus Algorithm of International Trade Logistics under Business Audit Process with the Participation of Regulators[J]. Chinese Journal of Management Science, 2025, 33(3): 128-138.

图/表 5

表1

表2

k和si对区块管理者和共识节点收益的影响"

参数	声誉值条件	$π i *$	$π m *$	参数	声誉值条件	$π i * *$	$π m * *$
$k$	$s i < 200$	$↗$	$↗$	$k$	$s i < 130$	$↗$	$↗$
$k$	$s i > 2000$	$↙$	$↙$	$k$	$s i > 1330$	$↙$	$↙$
$s i$	$s i < 200$	$↙$	$↙$	$s i$	$s i < 130$	$↙$	$↙$
$s i$	$s i > 2000$	$↗$	$↗$	$s i$	$s i > 1330$	$↗$	$↗$

表2

表3

R和si对区块管理者和共识节点收益的影响"

参数	声誉值条件	$π i *$	$π m *$	参数	声誉值条件	$π i * *$	$π m * *$
$R$	$s i < 40$	$↙$	$↙$	$R$	$s i < 38$	$↙$	$↙$
$R$	$s i > 4000$	$↗$	$↗$	$R$	$s i > 3833$	$↗$	$↗$
$s i$	$s i < 40$	$↙$	$↙$	$s i$	$s i < 38$	$↙$	$↙$
$s i$	$s i > 4000$	$↗$	$↗$	$s i$	$s i > 3833$	$↗$	$↗$

表3

表4

ρ、θ和si对区块管理者和共识节点收益的影响"

参数	声誉值条件	$π i * *$	$π m * *$	参数	声誉值条件	$π i * *$	$π m * *$
$ρ$	$s i < 366$	$↙$	$↙$	$θ$	$s i < 275$	$↙$	$↙$
$ρ$	$s i > 400$	$↙$	$↙$	$θ$	$s i > 600$	$↙$	$↙$
$s i$	$s i < 366$	$↙$	$↙$	$s i$	$s i < 275$	$↙$	$↙$
$s i$	$s i > 400$	$↗$	$↗$	$s i$	$s i > 600$	$↗$	$↗$

表4

表5

不同参数变动下的监管有效条件汇总"

参数设置	$q = 2$ ， $ρ = 0.5$ ， $k ∈ [1,10]$
监管参与有效条件	① $s i > 1100$ 且 $4 / 7 < θ < 1$
监管参与有效条件	② $s i < 200$ 且 $0 < θ < 4 / 41$
参数设置	$q = 2$ ， $k = 2$ ， $ρ ∈ [0,1]$
监管参与有效条件	① $s i < 400$ 且 $0 < θ < 2 / 5$
监管参与有效条件	② $s i > 400$ 且 $2 / 5 < θ < 1$
参数设置	$k = 2$ ， $ρ = 0.5$ ， $R ∈ [1,100]$
监管参与有效条件	① $s i > 3000$ 且 $4 / 11 < θ < 1$
监管参与有效条件	② $s i < 40$ 且 $0 < θ < 4 / 9$

表5

参考文献 28

1	World Trade Organization. The future of world trade： How digital technologies are transforming global commerce［EB/OL］.（2018-06-21）［2021-08-21］..
2	Marxen K. Electronic bills of lading in international trade transactions-critical remarks on digitalisation and the blockchain technology［J］. Coventry Law Journal， 2020（25）：31-45.
3	Juma H， Shaalan K， Kamel I. A Survey on using blockchain in trade supply chain solutions［J］. IEEE Access， 2019（7）：184115-184132.
4	孙彩虹，李肖依，于辉. 跨国双向供应链物流合作模型分析［J］. 中国管理科学， 2022，30（6）：66-76.
	Sun C H， Li X Y， Yu H. Analysis of global bidirectional supply chains logistics cooperation model［J］. Chinese Journal of Management Science， 2022，30（6）：66-76.
5	蒋国银，张美娟，贾开，等. 世界电子贸易平台的背景、内容及面临的挑战［J］. 电子科技大学学报（社科版）， 2019，21（2）：85-91.
	Jiang G Y， Zhang M J， Jia K， et al. Background， contents and challenges of the electronic world trade platform［J］. Journal of University of Electronic Science and Technology of China（Social Sciences Edition）， 2019，21（2）：85-91.
6	杜志平，付帅帅，穆东，等. 基于 4PL 的跨境电商物流联盟多方行为博弈研究［J］. 中国管理科学， 2020，28（8）：104-113.
	Du Z P， Fu S S， Mu D， et al. Multi-party behavior game research of cross-borders E-commerce logistics alliance based on 4PL［J］. Chinese Journal of Management Science， 2020，28（8）：104-113.
7	李果，郑鸿，吴华敏，等. 平台经济下信息分享与渠道竞合策略研究现状及展望［J］ .电子科技大学学报（社科版）， 2021，24（4）：20-30.
	Li G， Zheng H， Wu H M， et al. Research status and prospect of information sharing and channel Co-opetition strategy under the platform economy［J］. Journal of University of Electronic Science and Technology of China（Social Sciences Edition）， 2021，24（4）：20-30.
8	夏琦，高建彬，夏虎，等. 区块链数据主权技术与应用［J］. 电子科技大学学报（社科版）， 2020， 22（1）： 5-11.
	Xia Q， Gao J B， Xia H， et al. Blockchain data sovereignty technology and its applications［J］. Journal of University of Electronic Science and Technology of China（Social Sciences Edition）， 2020，22（1）：5-11.
9	袁勇，王飞跃. 区块链技术发展现状与展望［J］. 自动化学报， 2016，42（4）：481-494.
	Yuan Y， Wang F Y. Blockchain： The state of the art and future trends［J］. Acta Automatica Sinica， 2016，42（4）：481-494.
10	Tyagi N K， Goyal M. Blockchain‐based smart contract for issuance of country of origin certificate for Indian customs exports clearance［J］. Concurrency and Computation： Practice and Experience， 2021，35（16）：e6249.
11	杜晓丽，李登峰. 基于大老板博弈的国际贸易物流区块链网络共识研究［J］. 中国管理科学， 2024，32（4）：120-129.
	Du X L， Li D F. Research on blockchain network consensus of international trade logistics based on big boss game［J］. Chinese Journal of Management Science， 2024， 32（4）：120-129.
12	Bilyalova A A， Vaslavskaya I， Gaifutdinova R. Digitalization of the transport industry： Technology of blockchain［C］// Proceedings of 2nd International Scientific and Practical Conference “Modern Management Trends and the Digital Economy： From Regional Development to Global Economic Growth” （MTDE 2020）. Indonesia， May 5 ， Atlantis Press， 2020，138：152-156.
13	欧阳日辉，李林珂. 区块链技术促进贸易创新发展的作用机制与路径［J］. 国际贸易， 2022（2）：47-57.
	Ouyang R H， Li L K. The mechanism and path of blockchain technology to promote the development of trade innovation［J］. Intertrade， 2022（2）：47-57.
14	Alacam S， Sencer A. Using blockchain technology to foster collaboration among shippers and carriers in the trucking industry： A design science research approach［J］. Logistics - Basel， 2021，5（2）：37.
15	Chang S， Chen Y， Wu T. Exploring blockchain technology in international trade： Business process re-engineering for letter of credit［J］. Industrial Management & Data Systems， 2019，119（8）：1712-1733.
16	Ahmad R W， Hasan H， Jayaraman R， et al. Blockchain applications and architectures for port operations and logistics management［J］. Research in Transportation Business and Management， 2021（4）：100620.
17	Wang J J， Liu J G， Wang F， et al. Blockchain technology for port logistics capability： Exclusive or sharing［J］. Transportation Research Part B： Methodological， 2021，149：347-392.
18	Du X L， Li D F， Liang K R. A biform game approach to preventing block withholding attack of blockchain based on semi-CIS value［J］. International Journal of Computational Intelligence Systems， 2019， 12（2）：1353-1360.
19	Xiong Z， Feng S， Wang W， et al. Cloud/Fog computing resource management and pricing for blockchain networks［J］. IEEE Internet of Things Journal， 2019，30（9）：1975-1989.
20	Jiao Y， Ping W， Niyato D， et al. Auction mechanisms in cloud/fog computing resource allocation for public blockchain networks［J］. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems， 2019，30（9）：1975-1989.
21	Kang J， Xiong Z， Dusit N， et al. Incentivizing consensus propagation in proof-of-stake based consortium blockchain networks［J］. IEEE Wireless Communication Letters， 2018，8（1）：157-160.
22	Kang J， Xiong Z， Niyato D， et al. Toward secure blockchain-enabled internet of vehicles： Optimizing consensus management using reputation and contract theory［J］. IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2019，68（3）：2902-2920.
23	李智，黄琳芳. 数字货币监管的国际合作［J］. 电子科技大学学报（社科版）， 2020， 22（1）：12-19.
	Li Z， Huang L F. International cooperation in digital currency regulation［J］. Journal of University of Electronic Science and Technology of China（Social Sciences Edition）， 2020，22（1）：12-19.
24	Wheeler D， Maria S. Including the stakeholders： The business case［J］. Long Range Planning， 1998，31（2）：201-210.
25	樊治平，陈忠伟，郭栋梁，等. B2C 共享服务资源组织与优化设计：研究现状与展望［J］. 电子科技大学学报（社科版）， 2021，23（2）：1-17.
	Fan Z P， Chen Z W， Guo D L， et al. Organizations and optimization designs of B2C sharing service resources： Research status and prospect［J］. Journal of University of Electronic Science and Technology of China（Social Sciences Edition）， 2021，23（2）：1-17.
26	廖方楠，韩洪灵，陈丽蓉. 独立董事连锁对内部控制的影响机理：基于声誉效应与学习效应的实证研究［J］. 管理工程学报， 2021，35（2）： 101-112.
	Liao F N， Han H L， Chen L R. The influence mechanism of independent director interlocks on internal control quality： An empirical study based on reputation and learning effects［J］. Journal of Industrial Engineering and Engineering Management， 2021，35（2）：101-112.
27	李健，王雅洁，吴军，等. 考虑声誉效应的存货质押融资中银行对物流企业的激励机制研究［J］.中国管理科学， 2017， 25（7）： 86-92.
	Li J， Wang Y J， Wu J， et al. Research on incentive mechanism of banks to logistics company in inventory financing considering reputation effect［J］. Chinese Journal of Management Science， 2017，25（7）：86-92.
28	刘丽杭，唐丽萍. 产学研合作中信任对知识转移影响的仿真研究［J］．电子科技大学学报（社科版）， 2022， 24（4）：1-9.
	Liu L H， Tang L P. Simulation research on the influence of trust on knowledge transfer in industry-university-research cooperation［J］. Journal of University of Electronic Science and Technology of China（Social Sciences Edition）， 2022，24（4）：1-9.

节点类型	对应实体	在区块链共识中的作用	利益相关者类型
用户节点	收发货人、货代公司、船公司等	负责发布交易	直接利益相关者
固定共识节点	区块链系统的节点服务商	对交易信息进行确认和一致性同步，并根据执行共识后的交易结果更新账本	间接利益相关者
动态共识节点	具有作为共识节点资质且愿意参与本次共识验证的候选共识节点中确定的最终共识参与节点	对交易信息进行确认和一致性同步，并根据执行共识后的交易结果更新账本	间接利益相关者
固定监管节点	国际贸易物流相关的政府机构或行业自律组织	负责对业务参与者、业务本身、业务涉及对象的审核、监管	间接利益相关者
动态监管节点	实际业务达成时，生成的单证属于其办理业务所必需的单证所涉及的监管主体	负责对业务参与者、业务本身、业务涉及对象的审核、监管	间接利益相关者

[1]	田甜, 苑慧静, 唐加福, 刘玉学. 外卖配送无人接单问题的平台监管与商家激励策略研究[J]. 中国管理科学, 2025, 33(2): 184-194.
[2]	方颖, 余兴锦. 数字经济测度：地区、行业与企业层面的视角[J]. 中国管理科学, 2025, 33(1): 124-139.
[3]	陈小辉,张红伟,陈文. 企业数字化如何影响企业杠杆率？[J]. 中国管理科学, 2024, 32(7): 19-27.
[4]	杜晓丽,李登峰. 基于大老板博弈的国际贸易物流区块链网络共识研究[J]. 中国管理科学, 2024, 32(4): 120-129.
[5]	刘东霞,陈红. 产品服务供应链定价决策：数据资源挖掘与共享策略的影响分析[J]. 中国管理科学, 2024, 32(2): 129-140.
[6]	赵哲耘,刘玉敏,梁晓莹,王宁. 考虑内部人吹哨的产品质量监管四方演化博弈[J]. 中国管理科学, 2024, 32(2): 43-53.
[7]	王保骄, 李治文, 卢艺, 熊强. 自定义还是默认？平台多点竞争中跨市场服务提供策略研究[J]. 中国管理科学, 2024, 32(12): 194-205.
[8]	郭丽彬, 郭响甜, 李健. 考虑风险规避和质量不信任的共享平台区块链技术引入时机[J]. 中国管理科学, 2024, 32(12): 215-224.
[9]	何洪阳, 张彬, 田苏俊. 平台经济监管规范与促进发展并重政策的作用研究[J]. 中国管理科学, 2024, 32(11): 1-12.
[10]	文璐,冯玲. 考虑刚性兑付的银行最优资本结构与违约风险研究[J]. 中国管理科学, 2024, 32(1): 42-53.
[11]	赵静, 郭晔. 金融强监管、影子银行与银行系统性风险[J]. 中国管理科学, 2023, 31(7): 50-59.
[12]	周亦宁, 刘继才. 考虑上级政府参与的PPP项目监管策略研究[J]. 中国管理科学, 2023, 31(2): 84-94.
[13]	孙国强,谢雨菲. 区块链技术、供应链网络与数据共享：基于演化博弈视角[J]. 中国管理科学, 2023, 31(12): 149-162.
[14]	李治文,王保骄,卢艺,Le Texier Thomas. 相互阻击还是相互克制？平台多点竞争策略研究[J]. 中国管理科学, 2023, 31(12): 261-271.
[15]	张令荣,彭博,程春琪. 基于区块链技术的低碳供应链政府补贴策略研究[J]. 中国管理科学, 2023, 31(10): 49-60.