专题|基于区块链的数据可信流通机制和实践研究

基于区块链的数据可信流通机制和实践研究

李瑾¹  张宇²  张波¹  李志平¹  朱润凯¹

（1.中国信息通信研究院工业互联网与物联网研究所，北京 100191；

2.南京理工大学计算机科学与工程学院，南京 210094）

摘要：当前数据要素市场面临确权模糊、信任缺失、监管困难等挑战。提出基于区块链技术的可信流通关键机制，涵盖链上可信数据集助力分布式数字身份更可信、基于智能合约透明规则及自动执行保障数据流通交易过程更可信、全生命周期数据链上存证保障数据更可信、区块链助力数据资产通证化确保资产流动透明度四个方面。通过对典型案例分析，验证了区块链技术在数据流通中的可行性和有效性。

关键词：数据要素；可信流通；区块链；数字身份；数据确权；存证追溯

0  引言

党的二十届三中全会明确提出，要建设和运营国家数据基础设施，促进数据共享，这为推进数据领域的改革发展、释放数据要素价值指明了方向。作为新型生产要素，数据要素的价值释放主要通过流通和使用来实现。然而，由于数据的非竞争性、非排他性等特点，其流通过程中面临着数据产权界定模糊、数据质量难以保证、数据使用难以追溯等一系列挑战，严重制约了数据要素的价值释放。

区块链作为一种创新的分布式基础设施，通过其去中心化、不可篡改、可追溯等技术特性，为解决数据要素流通中的信任问题提供了新的技术路径。本文旨在探讨区块链技术如何支撑数据要素的可信流通，提出相应的机制，并结合案例进行分析，为推动数据要素市场建设提供参考。

1  数据要素流通面临的主要挑战

相较于土地、资本等传统要素，数据要素在流通机制层面展现出明显的差异性特征。通过文献分析和实践调研发现，当前数据要素流通主要面临以下挑战。

1.1  用户隐私问题

在数据流通领域，技术壁垒与数字身份认证体系的缺失成为制约数据流通效率与范围的关键因素。不同平台间的技术差异导致数据难以实现跨平台互通，而数字身份的不互认则进一步加剧了这一问题。用户在多个平台间切换时，需要频繁进行身份验证，这不仅让用户的操作变得更加复杂，同时也增加了用户数据暴露的风险。

1.2  数据确权难

数据确权作为数据要素流通的前提和基础，其复杂性与争议性不容忽视。一方面，数据的生产过程涉及多个主体，各方对数据权属的主张往往存在冲突。在实际场景中，数据的采集、加工、存储等环节可能涉及不同的参与方，导致数据权属界定困难。另一方面，缺乏统一的数据确权标准和规范，使得不同机构采用的确权方式各异，确权结果难以互认。此外，传统的确权技术手段已难以满足数据要素确权的特殊需求，这一问题在学术界与实践界均得到了广泛关注。

1.3  缺乏可信的交易机制

在数据交易中，可信交易机制的缺失成为制约数据流通效率与信任度的关键因素。数据供需双方在交易过程中难以建立稳定的信任关系，缺乏有效的合约约束和自动化执行手段。这不仅导致交易效率低下，争议频发，还使得数据交易过程难以追溯和解决。同时，透明的交易规则和监管机制的缺失，导致信息不对称与伦理风险等问题愈发显著。

1.4  数据使用监管面临挑战

数据流转链条长、参与主体多，使得数据使用的全程监管成为一项艰巨的任务。数据流转过程难以有效追踪，数据使用的边界难以精确界定，数据滥用行为的取证和追责机制不健全。这些问题不仅增加了数据要素流通的风险，还严重制约了市场的健康发展。

2  区块链技术架构和技术特点

2.1  技术架构

区块链技术的发展可追溯至2008年，当时称为“中本聪”的人物发布了具有开创性意义的研究《比特币：一种点对点式的电子现金系统》。从技术角度来看，区块链指按时间顺序链接的数据区块形成的链式结构，通过密码学技术确保数据的防篡改特性和真实可信性，构成分布式账本。其技术本质上是一种融合分布式架构与密码学原理的创新计算范式。

区块链技术架构可分为五层。底部基础为数据层，包含链式结构、非对称加密及时间戳技术，构成技术基础。网络层主要涉及P2P组网、数据传播和同步^[1]。共识层封装了共识算法，决定记账权归属，关乎整个系统的安全可靠性。合约层整合了程序脚本、运算逻辑与智能合约功能，为区块链提供可编程能力支持。顶层的应用层则负责承载区块链技术的多样化实际应用与落地案例，例如构建于以太坊平台上的众多区块链解决方案都是在这一层次实现的。

2.2  技术特点

区块链的技术基础由密码学、共识机制、P2P网络、智能合约和分布式账本等要素构成，其去中心化、数据不可篡改、交易自动执行、透明性等特点，为数据的可信流通提供助力。

密码学技术为区块链系统构建了强大的安全防护体系，有效保障了数据传输与存储过程中的保密性、数据的完整无损以及记录的不可更改。共识机制在区块链网络架构中扮演着核心引擎的角色，使得分布在不同位置的各节点能够就数据的更新内容和验证结果达成统一认同，这一机制有效地保证了整个区块链网络生态的运行稳定性和数据安全可靠性。P2P网络实现了节点之间的直接通信和数据交换。链式分布式账本打破了传统中心化数据库的束缚，实现了数据的去中心化存储和管理，链上所有交易和数据都公开可见，提高了系统的透明度和可追溯性。智能合约的引入，使得区块链能够支持复杂的业务逻辑和自动化执行操作，可有效降低数据流通过程中的人为干扰。

3  区块链支撑数据要素可信流通的关键机制

3.1  链上可信数据集助力分布式数字身份更可信

数字身份是指为解决数字空间对象的识别与信任，适应网络信息系统安全传输、存储、使用、管理，赋予对象的唯一对应数字标识及与之关联的属性声明^[2]。在数据流通过程中，可信数字身份是确保交易安全、维护数据隐私和建立信任关系的基础。

如图1所示，数字身份模型的演进过程可以从中心化模型开始，随着Web应用的普及，数字身份逐渐成为刚需，此时数字身份由身份提供者（机构）统一管理。随后发展到联邦化模型，通过引入身份提供商（Identity Provider， IdP）作为中间层，为用户提供一键式登录服务，此时数字身份由各种机构管理。最后，分布式数字身份模型通过公钥技术实现了用户与账户之间的去中心化交互，颠覆了传统的发展路径，使用户能够摆脱对中心化机构的依赖，数字身份/标识最终由用户自己管理。

图1   数字身份模型演进

如图2所示，基于分布式标识（Decentralized Identity，DID）可实现数字身份的标识，基于可验证凭证（Verifiable Credentials，VC）技术，身份认证机构可为用户签发身份凭证。结合区块链技术，将身份认证机构DID注册到区块链可信数据集中，通过链上查询其公钥校验凭证签名的方式，使得用户不再依赖中心化身份认证/管理机构对其身份信息进行管理，快速构建起用户完全自主管理的数字身份体系。通过区块链将身份管理的控制权从中心转移到个人，具备可验证、隐私安全、全局唯一及永久性等优点。

图2   身份认证的传统模式和区块链模式对比

3.2  基于智能合约透明规则及自动执行保障数据流通交易过程更可信

在数据流通交易过程中，系统需确保各参与方在业务活动中所签署的合约具备自动化履约能力。如图3所示，智能合约能够在应用层上进行存储、验证和执行，依托区块链智能合约技术，将数据交易约定的规则和流程等内容合约化，保证可信数据空间服务过程自动化执行、安全可信。

图3   交易执行的传统模式和区块链模式对比

如图4所示，数据供需双方可通过智能合约编写数据要素流通/交易过程中所有规则，保障各方严格遵守，提高数据流通交易自动化水平。链上部署数据信息合约、数据发布合约、数据授权合约、数据积分合约、数据共享合约、数据评价合约等，通过调用合约，执行数据流通全过程，保障了各方严格遵守规则，同时提高自动化交易水平。

图4   智能合约编写交易规则示例

3.3  全生命周期数据链上存证保障数据更可信

日志存证为数据流通过程提供可信记录，包括数据流通的每一个环节和细节，是确保数据真实性和可追溯性的重要依据，为后续审计提供基础。如图5所示，通过区块链将数据流通全生命周期的数据上链存证固化，保证溯源数据真实可信，实现数据主体权利声明得到共识、数据交易记录可追溯。

图5   用户授权存证的传统模式和区块链模式对比

从数据产品申请上架开始到交易结束的全生命周期关键环节核心信息上链存证，使数据要素流通全生命周期安全可追溯，建立一套完整的权益保护体系及监测监管条件。在强化数据流通合规监管的同时，建立完善的内容监管机制，依托区块链技术对数据来源、数据产权、数据质量和使用流程进行全面监管和追溯，确保数据流通过程中的安全性和合规性，有效防范和化解各类数据风险。

3.4  区块链助力数据资产通证化确保资产流动透明度

随着数据要素市场化的深入推进，数据资产的价值实现路径将逐步向通证化方向演进。这一演进过程实质上是将数据要素通过标准化、数字化的手段转化为具有可交易属性的价值载体，并依托技术创新实现其价值发现、价值确权、价值流转和价值共享，从而推动数据资产具备与传统金融资产相似的流动性和市场化特征。这种基于数据资产通证化的新型经济形态有望成为驱动数字经济高质量发展的核心动力。

区块链为资产通证化提供了理想的技术支撑平台。通过区块链等分布式账本技术，将数据资产转化为数字化的代币或通证，实现数据要素的产权、使用权以及价值的数字化表示和交易。基于区块链的数据资产通证化提高了数据资产的流动性和透明度。

4  典型应用案例分析

数据要素市场需求和技术还处于早期阶段，采用上文所述区块链技术的数据要素可信流通产品很多还处在试点示范阶段。其核心实践体现在：通过链上数据确权与哈希存证实现数据权属可追溯，利用智能合约规范数据使用权限与收益分配规则，结合隐私计算技术保障数据“可用不可见”，形成多方协同的数据交易机制。典型应用包括跨机构数据共享、供应链数据溯源、政务数据开放等领域，既解决了“数据孤岛”与信任缺失问题，又通过加密算法和共识机制确保流通全流程透明可审计。在当前实践中，区块链正与联邦学习、安全多方计算等技术融合创新，推动建立合规高效的数据要素市场体系。

4.1  案例1：北京国际大数据交易所提出基于区块链的“数字交易合约”和交易平台

北京国际大数据交易所（简称“北数所”）基于区块链技术构建了完整的数据交易基础设施，实现了数据确权、定价、交易、交付的全链路追溯。北数所提出的基于区块链的“数字交易合约”是一种可信的“动态交易账本”，包含交易主体、价格、交割方式等信息，确保交易的连续性、真实性和可追溯性。同时，利用区块链技术，北数所为数据主体签发证书，构建基于区块链的数据全生命周期管理体系，确保数据从生成和采集到流通和应用等各个环节的信息均实现链上存证，有效解决数据溯源难、易篡改等痛点，实现数据来源可验证、内容完整性可保障、权属关系可确权以及价值分配可执行的闭环管理机制。

在应用成效方面，根据2025年北京数据要素市场化发展成果发布会披露的信息，截至2024年12月，北京国际数据交易平台已完成备案登记的交易规模接近百亿元人民币，平台已发布的数据服务与产品数量突破3 000个，值得一提的是，2024年单年度新增备案交易额超过50亿元，同时新增上架数据产品数量突破1 000个^[3]。此外，平台累计发放超370张数据资产登记凭证，业务版图拓展至全国22个省市^[3]。

4.2  案例2：北京基于区块链的数据目录链，打破城市“信息孤岛”

北京市于2019年底建设的数据目录链，致力于打破政务数据“信息孤岛”。在技术创新方面，平台综合运用了多项区块链技术：通过数据协调机制实现数据信息在多节点之间的高效交互，利用多点共识确保数据存储不可篡改，通过多方交互验证对系统与业务之间的数据计算和结果的可信度进行审计和可追溯，并基于非对称加密的用户身份验证和访问权限控制确保用户的可信度，实现对数据资源目录进行全面、全流程的管理和监控。

在应用成效方面，平台已实现广泛应用，实现数据目录的区块链化管理，覆盖全市80多个市级部门、16个区及经济技术开发区的区级数据目录，以及民生、金融等领域的10余家社会机构数据目录。平台实时管理目录信息50余万条、信息系统近3 000个^[4]，支撑跨部门、跨层级、跨领域、跨主体的数据安全共享1万余类次^[4]。在具体应用场景中，该平台已在金融服务、不动产登记、建筑许可等多项应用中发挥积极作用。例如，依托目录区块链，某集团通过“金融数据专区”开发了“政采贷”产品；不动产登记实现“一个环节、一天办结”；建筑许可办理时间压缩了32%，环节压缩了18%^[5]，显著提升了政务服务效率。

4.3  案例3：“星火·链网”数据资产登记平台

中国信息通信研究院工业互联网与物联网研究所立足于国家新型网络基础设施的建设运行维护，围绕工业互联网与物联网标识、区块链，开展技术研究和政府支撑。“星火·链网”建设初具规模，已具备支撑数据要素流通基础服务能力，驱动数字经济红利不断释放。依托“星火·链网”核心共识网络、多项公共服务及多方生态建设基础，凝练数据治理、数据流通、数据共享三类数据服务能力，打造两套创新数据服务模式，其中包括面向地区的星火数据资产登记城市节点。

星火数据资产登记城市节点致力于数据登记的规范化，基于链上数据存证能力，生成数据资产登记证书，完成数据验证机制，保证数据流通真实可信。贯穿数据资产的登记、合规认定、授权、质量认证、价值评估等服务环节，打造完整的数据要素市场生态体系，并进行统一数据备份，避免重复登记注册，实现“一次登记，全网联动”。

5  结束语

本研究深入分析了数据要素流通中的痛点问题，并结合区块链技术的特性，提出了基于区块链的可信流通关键机制。通过理论研究与案例分析，验证了区块链技术在数据流通中的可行性和有效性。

随着技术的不断发展和应用的持续深化，区块链在赋能数据要素流通方面仍有巨大的创新空间。一方面，需要进一步探索区块链与隐私计算、数据空间等新技术的融合应用，以提升数据流通的安全性和效率；另一方面，也需要完善数据确权、定价、交易等基础制度，推动形成统一规范的市场体系。同时，区块链技术虽然具有分布式、不可篡改、匿名性等特性，但是由于其技术上采用点对点网络、共识机制和链式数据存储的固有特点，造成普通的联盟链机制通常仅能支持百级的共识节点（客户端节点及轻节点数量一般不受限制），到达一定规模后，系统性能随节点数增加呈现非线性下降。目前能够支撑大规模部署的联盟链通常需要引入更多的安全假设或采用未必安全的系统架构，技术上有许多底层关键问题需要解决，而采用许可公有链、分层共识等可能是未来可行的长期方案，需要进一步进行研究。

Research on trustworthy data circulation mechanisms and practical implementations using blockchain technology

LI Jin¹, ZHANG Yu², ZHANG Bo¹, LI Zhiping¹, ZHU Runkai¹

（1. Industrial Internet and IOT Research Institute, China Academy of Information and Communications Technology, Beijing 100191, China；

2. School of Computer Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094, China）

Abstract: Currently, the data element market is facing challenges such as ambiguous ownership, lack of trust, and difficulties in supervision. This paper proposes key mechanisms for trustworthy data circulation based on blockchain technology, covering four aspects: the use of on-chain trusted datasets to enhance the credibility of distributed digital identities; transparent rules and automatic execution based on smart contracts to ensure more trustworthy data circulation transactions; full lifecycle data storage on the chain to ensure data credibility; and blockchain-enabled data asset tokenization to ensure asset liquidity transparency. The feasibility and effectiveness of blockchain technology in data circulation have been verified through the analysis of typical case studies.

Keywords: data elements; trusted circulation; blockchain; digital identity; data ownership confirmation; data storage and traceability

本文刊于《信息通信技术与政策》2025年 第4期

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