工商银行区块链跨链平台建设以及应用探索

习近平总书记在哈尔滨主持召开新时代推动东北全面振兴座谈会时说，“积极培育新能源、新材料、先进制造、电子信息等战略性新兴产业，积极培育未来产业，加快形成新质生产力，增强发展新动能”。区块链是一种分布式账本技术，它通过加密算法确保了数据的不可篡改和可追溯性，在新质生产力的构建中扮演着重要角色。

伴随着区块链在金融领域落地应用的飞速增长，多元化的业务场景和区块链应用不可避免地带来数据孤岛的现象。当前业界主要通过跨链技术实现数据的链间流通，但大多解决方案基于公链，面向企业业务场景的联盟链跨链解决方案较为稀缺，这导致联盟链跨链面临着一系列严峻的挑战。首先，企业场景对跨链交易的一致性和安全性有着更为严苛的要求。现有的基于公链的解决方案无法满足这些高标准。其次，跨链对接兼容性差，缺乏可复用的跨链组件，这不仅导致跨链场景落地慢，也增加了跨链实施的复杂度与成本。最后，缺少可视化的运维管理工具，也增加了跨链系统的运维管理难度。这些挑战无不阻碍了跨链技术的进一步推广运用。

面对这些挑战，工商银行以支撑跨链应用场景快速上线为目标，通过聚合主流跨链技术，形成标准化的服务体系，构建基础技术能力全面、支撑场景快速落地的跨链平台，支撑跨链生态快速拓展，保障不同链间数据互联互通。 

基于工银玺链架构，工商银行充分吸收业界最新研究成果，通过聚合公证人、基于陆羽跨链协议的哈希时间锁和中继链等主流跨链技术以构建一个高效、安全的跨链平台，保障跨链交易一致性与安全性，为业务提坚实的保障。为降低跨链服务对接难度与成本，通过解耦业务合约和跨链合约逻辑，提供标准化的跨链服务能力，完善跨链组件复用能力，实现一次跨链对接多平台适用。同时，通过提供多样化的对接和部署方式以及提供可视化运维管理工具，进一步降低跨链系统管理、运维的成本。

基于上述思路，工商银行构建了基础技术能力全面、场景落地快的跨链平台，其系统架构如图1所示，由跨链路由、中继链节点（可选）、应用链插件、跨链合约以及配套的运维管理工具构成。

图1 跨链平台系统架构

跨链路由集成了基于公证人与基于陆羽跨链协议的哈希时间锁两种主流跨链技术的优点。一方面跨链路由作为可信的公证人（第三方、收集器、验证器）负责收集和验证交易信息，确保跨链交易的安全性和有效性；另一方面跨链路由基于陆羽跨链协议实现，提供规范的跨链通信协议，旨在实现不同链间的高效互操作。跨链路由还采用哈希时间锁以确保业务合约的事务一致性。开发者可无须关注跨链通信的实现即可通过跨链路由快速对接其他路由和应用系统，并结合应用链插件对接应用链；中继链（可选）可通过中继链插件对接跨链路由进而对接应用链或者应用系统，除了执行信息通信外，还具备访问应用链关键信息的能力，并提供跨链事务处理与多方治理能力；应用链插件以动态库形式加载，为跨链路由提供与应用链的对接能力；跨链合约桥接了应用链插件与业务合约，其封装了跨链相关的系统功能，与业务合约解耦，具备可多次复用的能力；运维管理工具提供跨链路由、跨链合约的运维部署与配置管理能力。

为适应不同应用场景，工商银行跨链平台支持应用系统接入、应用链接入两种接入模式，满足了绝大部分跨链应用接入的需求。

其中应用链接入模式如图 2所示，应用链A和应用链B通过跨链平台互联。其跨链交易流程为：

（1）当应用链A检测到跨链信息上链后，根据应用链B的配置信息组装跨链报文，向跨链路由发起跨链交易。

（2）跨链路由对跨链交易进行验证并向应用链B的跨链路由转发。

（3）当应用链B跨链路由接收到到跨链交易后，会通过插件发起调用跨链合约请求。

（4）跨链合约通过跨合约调用的形式调用业务合约，完成相关业务逻辑，并返回执行结果。

（5）跨链交易结果通过跨链平台返回至应用链A，并由应用链A根据交易结果进行后续处理。

该模式适用于接入的机构拥有自己的应用链，机构无须改造应用链结构即可接入跨链平台。

图2 应用链接入模式

应用系统接入模式如图3所示，应用系统无需接入底链即可通过跨链路由API接口或者SDK接入跨链平台，向一条或多条应用链发起跨链交易，实现应用层互操作。其跨链交易流程为：

（1）应用系统向跨链路由发起跨链交易。

（2）跨链交易在跨链路由进行验证并路由转发。

（3）当目标跨链路由检测到跨链交易后，会通过插件向相应的应用链发起跨链合约调用。

（4）跨链合约调用业务合约，完成相关业务逻辑，并返回执行结果。

（5）跨链路由收集汇总并返回跨链交易结果，若出现交易失败则向已成功的链发起回滚交易，恢复交易前的状态。

该模式适合拥有应用系统而未拥有应用链的机构快速接入跨链平台。

图3 应用系统接入模式

工商银行跨链平台提供三种跨链部署模式，包括单路由模式、对等路由模式和中继链模式。机构可根据不同的互信程度以及实际的业务场景实现跨链模式的灵活部署。

单路由模式如图4所示，应用链通过各自的跨链路由相连，当跨链路由接收并验证跨链交易后，通过单路由将跨链交易转发至目标链。双方机构在高度彼此信任的情况下可以使用单路由模式实现快速跨链部署。该模式只需要维护一份跨链路由代码，从而大幅度减少了跨链对接、部署所需资源和成本。

图4 单路由模式

对等路由模式如图5所示，应用链通过各自的跨链路由相连，当跨链路由接收并验证跨链交易后，通过点对点传输将跨链交易传至目标跨链路由。对等路由模式允许机构基于自身的业务需求自主配置、部署跨链路由，通过提供更多节点路由选择，提高了跨链的冗余度和可靠性。该模式适用于对自主性、灵活性和可靠性有更高要求的跨链通信场景。

图5 对等路由模式

中继链模式如图6所示，将跨链路由与中继链进行融合，以提供更丰富的去中心化配置管理能力，其适用于各机构平权并共同实施管理的场景。这种模式下，中继链不仅具有访问和验证各区块链关键信息的能力，还可以通过智能合约将跨链交易信息上链进而提供去中心化的跨链事务处理与多方治理能力。该模式适用于各机构平权并共同实施管理的场景。

图6 中继链模式

工商银行跨链平台将跨链合约以及跨链服务接口封装为标准化的跨链服务能力，形成可复用的服务体系。开发者可依靠跨链服务能力实现对不同可信源的便捷接入与可靠操作。对于新增跨链业务场景，开发者可复用跨链合约而无须关注跨链逻辑的实现，只需实现业务合约即可实现跨链交易。这极大降低了跨链平台的接入以及开发成本。

跨链合约用于桥接跨链路由与业务合约，封装跨链合约管理、事务管理等功能，实现与业务合约解耦，降低跨链开发门槛。跨链合约包括发送跨链交易，调用业务合约，合约回滚等功能，使得开发人员得以专注于业务合约开发，减少重复“造轮子”，达到一次开发多次复用的效果，加速应用落地。

跨链服务接口集成在跨链路由当中。应用链或者应用系统直接调用跨链服务接口即可实现链间互操作，无需再与各应用链分别对接。规范的跨链服务接口有效屏蔽了跨链逻辑的细节差异，实现了不同平台的统一调用，从而保障了高效、可靠的链间通信。

对于跨链部署场景，工商银行跨链平台提供了跨链节点配置模板与容器化的启动脚本。开发者只需根据自身需求自定义跨链节点配置，利用脚本完成跨链路由与中继链的容器化改造并实现节点在BaaS平台的纳管，依托BaaS平台现有的能力，即可实现定制化部署、全链路监控、容灾应急以及日志审计等能力，满足日常运维、管理需求的同时还极大降低了跨链部署的成本。 

首先，工商银行跨链平台通过聚合主流的跨链技术，形成统一跨链服务体系，为确保跨链交易的一致性、安全性提供了坚实的保障。其次，跨链平台不仅提供标准化的跨链服务能力，支持一次开发即可完成与跨链平台下所有应用链的对接，而且将跨链逻辑与业务逻辑解耦，降低开发难度，减少开发周期。最后，跨链平台提供多样化的对接、部署方式和可视化运维管理能力，满足业界需求的同时，极大降低跨链服务对接和管理成本，支撑了业务跨链场景的快速落地，赋能业务场景创新。

工商银行通过该平台在多个业务领域实现了创新应用，有效打破机构间区块链信息孤岛，破解跨机构数据无可信留痕问题，打造了符合监管要求的跨机构数据可信、可控、授权流转新模式,有效提升了金融业务的安全性与服务效率，为金融行业及其上下游的发展注入新的活力。

在业务效率提升方面，通过跨链互联的机制，各机构可以实时获取业务数据并自动核对，保持业务操作透明性的同时，提升了业务各环节数字化处理能力和效率。

在数据可信流转方面，区块链多方共识机制保障了业务数据难以篡改，使得交易具有更强的公信力，其特殊的链式存储结构保障了每一笔交易可溯源、可审计。在跨链模式下，当业务相关参与方对交易结果存疑时系统可追溯业务全生命周期过程，剖析真实原因，维护各方利益，从而建立起更加诚信可靠的业务体系。

（1）中债-工商银行债券承销信息跨链

工商银行与中央国债登记结算有限责任公司（以下简称“中央结算公司”）联合开展的债券承销跨链应用场景已经正式上线业务。该场景以债券承销业务全生命周期为管理对象，在债券申购环节通过跨链数据交互进行申购总额校验，解决目前使用人工登记、邮件交互校验方式存在操作风险、数据不一致等问题，提升申购环节数字化处理能力。

如图7所示，工商银行基于跨链平台实现同业交易平台和中央结算区块链数字债券系统（以下简称“中债区块链系统”）的跨链互联，以跨链作为数据通道、跨链路由作为公证人、对等路由作为部署模式对接中债区块链系统，将汇总数据与系统簿记的数据进行比对，以达到业务校验目的。当校验数据不一致时，则及时通知行内前台业务人员处理该问题。真实、高效的跨链机制保证信息链间共享，真实数据无篡改、可追溯，大大降低业务风险，实现互赢互利。

图7 中债-工商银行债券承销跨链示意

（2）某集团-工商银行贸易单证信息跨链

如图 8所示，为解决票据流转慢、多机构协作等跨境业务痛点，工商银行依托贸易金融专业优势和科技实力，于2022年基于跨链平台建成“跨境贸易金融服务区块链平台”（以下简称“跨境金融平台”），并与某集团在国际信用证领域实现信用证的数字化交互，通过跨链技术实现报关、融资、资信等多维信息共享。该集团作为跨境金融平台的合作伙伴，自建有某大宗商品区块链平台，工商银行基于工银玺链接入跨境金融平台与其进行链上信用证状态、进度等信息的共享，成功探索了大宗商品贸易合作场景创新，实现跨链生态拓展。

图8 跨境贸易金融服务区块链平台

区块链跨链技术在跨境贸易金融领域中的应用，降低了多方机构参与交易场景下的复杂度和风险。除了与金融机构直接交易的上下游外，跨境贸易金融领域全链路各参与方均可通过跨链平台进行跨链共享，在安全、高效、可靠的交易环境中快速参与到贸易金融活动，促进贸易金融生态发展。 

随着我国数字经济的纵深发展，对共享共建金融生态的需求愈发强烈，各类区块链、联盟链应用场景存在越来越多数据跨链透明共享的需求。工商银行聚合主流跨链技术，攻克区块链数据跨链流通的难点，创新打造具有标准跨链服务能力、多样化部署方式、便捷易用接入方式、可视化运维管理等特点的跨链平台，在跨机构、跨地域应用等场景发挥了重要作用，推动了债券承销、贸易金融等业务创新。

未来，工商银行将坚持以需求为导向，在便捷接入、安全防控以及可视化运维管理等方面不断完善跨链平台的服务支撑能力，深入探索跨链技术在金融领域的广泛应用，与政、企、银第三方平台对接引入更多金融、贸易相关方，实现多方数据真实共享，推动我国金融、贸易场景创新，为发展新质生产力不断贡献金融科技力量。

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