傳統跨境支付模式
跨境支付一般是指兩個或兩個以上國家或地區之間因國際貿易、國際投資及其他方面發生的國際間債權債務，藉助一定的結算工具和支付系統實現的資金跨國和跨地區轉移的行動。當前，根據市場參與方的不同，我國跨境支付可分為銀行電匯、專業匯款公司代匯、國際信用卡支付和第三方支付四種模式。
跨境支付通常涉及交易雙方、開戶銀行、央行、境外銀行、專業匯款公司、支付機構等多個交易主體。在當前跨境支付流程中，付款方通過開戶銀行（國際匯款公司或者支付機構）將款項匯往收款方，每筆款項信息由開戶銀行通過央行人民幣跨境支付系統（CIPS）傳輸到代理銀行，代理銀行通過SWIFT系統逐級清算，最後由收款方銀行結算。這種層級代理結算方式客觀上存在支付周期較長、資金佔用較多、支付費用高、安全性低等問題，亟需引入新技術進行升級改造。
分布式帳本技術及其在跨境支付領域的應用分析
分布式帳本是一種在網絡成員之間共享、複製和同步的資料庫。與典型的帳本系統不同，分布式帳本系統由該系統的所有參與者而不是由一個中心方（例如銀行或清算中心）進行維護。它以密碼學技術為基礎，通過分布式多節點共識機制，完整、不可篡改地記錄交易過程。
分布式帳本系統基於區塊鏈技術，主要用於構建去中心化、多中心化的應用或商業邏輯，代表性系統包括比特幣、以太坊等。當前，無鏈貨幣成為區塊鏈研究的前沿。基於有向無環圖（DAG）技術的無鏈分布式帳本的記帳模式將同步記帳提升為異步記帳，交易模式由一個入度和出度的鏈式結構轉變為多個入度和出度的樹狀結構，有效解決了傳統區塊鏈結構阻礙並發性提高的瓶頸問題。
圖1展示了DAG結構存儲單元。DAG結構通常從被稱為創世區塊的根節點開始建立，是由創世交易構成的區塊，沒有父節點，所有後續區塊都可以通過引用關係到達該區塊。
圖1 DAG結構存儲單元
與需要大量計算資源挖礦、交易確認延遲極高且手續費不斷增加的傳統區塊鏈結構相比，無鏈分布式帳本的存儲結構和交易驗證方法支持異步並發寫入交易，能夠大幅提升跨境支付交易速度。通過分布式節點交叉驗證交易，不收取交易手續費，使得跨境支付管理機制運行成本低廉。交易確認延遲低能更好地滿足跨境支付業務的即時性需求，為大規模跨境支付交易應用提供了新選擇。
基於DAG結構分布式帳本技術的跨境支付系統模型構建
1.新型跨境支付系統模型的數據存儲模式
圖2為基於DAG結構分布式帳本技術的跨境支付系統的數據存儲模式示意圖。每個數據區塊的區塊頭存儲父區塊哈希值、本區塊體哈希值以及時間戳等信息，用於實現數據區塊連結；區塊體存儲匯款方和收款方的身份核驗、數字籤名、託管帳戶等交易信息。為防範分布式節點信任風險，交易信息的完整性、合法性需要在跨境支付資金轉移前予以確認，單向哈希函數生成的數字籤名可以保障合法性校驗確認和檢測數據損壞情況，確保每筆交易被所有交易參與者追蹤溯源。DAG結構的網絡拓撲性可以輕鬆實現N個區塊並行打包處理，顯著提升交易速度。
圖2 基於DAG結構分布式帳本技術的跨境支付系統數據存儲模式
2.跨境支付交易流程和模型分析
本文以去中心化環境下的境內匯款方和境外收款方的跨境支付行為來展現跨境支付的流程（見圖3）。
圖3 跨境支付交易流程
（1）在支付交易發起之前，為判斷交易信息的合法性，境內匯款方需要提供自己獲得合法權利的區塊哈希值。
（2）向節點內置的智能合約模塊提交該區塊哈希值並運行智能合約，同時在帳本中查找該交易區塊，確認境內匯款方支付發起階段的合法情況以及電子貨幣帳戶餘額情況。
（3）在確認境內匯款方支付發起階段的合法性以及電子貨幣帳戶餘額足夠支付本次交易之後，智能合約改變內置狀態並產生新交易區塊。境內匯款方的電子貨幣帳戶中用於完成本次交易的電子貨幣被凍結，直到交易完成或交易失敗。
（4）境內匯款方的電子貨幣通過基於區塊鏈的跨境支付平臺系統（如EDT異地通、Blockchain World Wire等）轉換成統一的虛擬貨幣，境內匯款方提供新產生的包含交易信息的區塊哈希值。
（5）境外收款方在接收到該區塊哈希值後，向節點內置的智能合約模塊提交該區塊哈希值並運行智能合約在帳本中查找該交易區塊，確認支付情況之後，智能合約改變內置狀態並產生新交易區塊。
（6）將境內匯款方轉換成的虛擬貨幣，再次通過跨境支付平臺系統轉換成境外收款方的法定貨幣，完成資金交付，結束交易。
在上述過程中，大部分的區塊鏈開銷都是由智能合約在分布式帳本中查找特定交易區塊而產生的。本文利用DAG數據存儲結構，在分布式帳本中構建了基於紅黑樹結構的唯一索引用於檢索交易區塊。與基於傳統區塊鏈結構的跨境支付系統相比，為構建高性能低開銷的分布式跨境支付系統提供了技術支撐。
3.基於DAG技術跨境支付方案的安全性、公平性分析
跨境支付管理機制的核心是交易過程的安全性和公平性。對於去中心化分布式環境中的跨境支付系統而言，DAG方案在交易信息對稱加密算法的安全性、資金管理的安全性、智能合約的公平性等方面具有明顯優勢。
加密密鑰的安全性。匯款方在支付發起階段提交交易信息時，對交易信息採用對稱加密算法中的3DES算法，所用密鑰的總長度為192位，其中包括168位有效數據位和24位數據校驗位。憑藉現有攻擊者的計算能力在有意義的時間範圍內破解3DES算法的密鑰幾乎是不可能的。因此，在無法獲得支付發起階段交易信息的加密密鑰時，攻擊者幾乎不可能獲得價值內容的訪問和控制權。
解密密鑰的安全性。在資金交付階段，交易信息的解密密鑰通過合法用戶的公鑰對其加密之後包含在收款方區塊體中。在沒有解密密鑰的情況下，無論以何種方式獲取交易信息，持有者都無法進行訪問。即使獲取了解密密鑰，持有者仍無法提取合法用戶的公鑰用以解密交易信息的解密密鑰。因此，資金交付階段密鑰管理的安全性提高了DAG方案中跨境支付機制的安全性。
智能合約的公平性。本文所述跨境支付交易流程利用智能合約實現，將交易合法性驗證、交易發起、資金交付等功能封裝於智能合約自動執行。智能合約由去中心化存儲和驗證的程序代碼而非中心化實體來保障執行，一旦智能合約判定交易成立，跨境交易雙方均無法幹預交易執行，能夠很大程度上保證交易的公平公正性。
交易信息的可追溯性。支付信息在DAG數據存儲結構中的完整記錄，能夠保證交易信息的可追溯，可以實時統計資金的流向和用途，在很大程度上避免洗錢、偷漏稅等違法行為的發生。即使在DAG技術下的跨境支付系統部分網絡節點癱瘓，也不會影響整個系統運行，同時增加了黑客攻擊分布式帳本技術下跨境支付體系的難度，提升了跨境支付系統的安全性。
（本文作者單位為中國人民銀行濱州市中心支行）