基于区块链技术的数据要素市场建设思路及方案

基于区块链技术的数据要素市场建设方案

目录一、背景介绍 -1-二、数据要素 -2-2.1数据要素的特点 -2-2.2数据成为生产要素的关键 -3-2.2.1数据的产权界定 -3-2.2.2数据的流通机制 -4-2.2.3数据的隐私保护和安全问题 -4-2.2.4数据交易的合规监管 -4-三、数据要素市场 -4-3.1我国数据要素市场处于高速发展阶段 -4-3.2多技术融合助力数据要素市场发展 -5-3.2.1建立开放、透明的数据流动监管体系 -6-3.2.2建立统一的数据目录共享体系 -7-3.2.3构建数据确权和登记系统 -7-3.2.4重新定义数据交易双方信任 -8-3.2.5更安全更高效 -8-3.2.6合规有效的开放数据要素市场 -8-四、数据要素市场建设目标 -8-4.1建设良好的技术基础设施 -8-4.2构建共享的数据生态体系 -9-4.3打造安全的共享环境 -9-4.4满足监管要求的开放体系 -9-五、数据要素市场建设原则 -9-5.1推动数据要素高效流通共享 -9-5.2提升数据要素资源价值 -10-5.3加强数据隐私及安全保护 -11-六、数据要素市场架构设计 -12-七、数据要素市场建设内容 -15-7.1数据要素登记及确权 -15-7.2数据要素定价机制 -16-7.3数据要素交易撮合 -16-7.4数据可信交换 -16-7.5数据隐私及安全保障 -19-7.5.1可信执行环境（TEE） -20-7.5.2零知识证明 -20-7.6数据要素交易结算 -21-7.7数据要素争议仲裁 -22-一、背景介绍不同的社会发展阶段，对于生产要素的需求也有所差异。农耕时代，人们更加重视土地要素和劳动力要素，认为土地是“财富之母”。而随着工业革命的冲击，资本要素和技术要素在生产中发挥的作用也愈加突出，直接推动了生产技术组织变革。进入数据驱动的数字经济时代，数据要素地位空前提升，成为与土地、劳动力、资本、技术并驾齐驱的生产要素，更成为数字经济时代的关键要素。2020年4月9日，《中共中央国务院关于构建更加完善的要素市场化配置体制机制的意见》对外公布，数据作为一种新型生产要素写入文件中，与土地、劳动力、资本、技术等传统要素并列为要素之一。将数据纳入要素范围，意味着数据与资本、劳动等传统要素拥有了相同的地位和角色。这对于探索建立统一的数据标准规范、支持构建多领域数据开发利用场景，推动壮大我国数字经济规模具有重大现实意义。当前，数据作为数字经济时代最为核心的生产要素，在社会生产、生活的巨大价值已经不言而喻。数据要素价值的充分发挥在于其的有效流通共享，亦已经成为了人们的共识性认识。数据要素价值凸显，各地积极布局加快构建数据要素市场推动数据价值化。2020年9月18日，《北京国际大数据交易所设立工作实施方案》印发，探索建设北京国际大数据交易所。2020年8月11日，北部湾大数据交易中心在南宁揭牌成立，致力于充分发挥数据作为驱动经济发展“新能源”的作用。2021年3月，北京国际大数据交易所成立。2020年10月11日，《深圳建设中国特色社会主义先行示范区综合改革试点实施方案（2020－2025年）》向社会公开，明确提出研究论证设立数据交易市场或依托现有交易场所开展数据交易。数据作为一种新型生产要素，培育和发展数据要素市场，对释放数据红利、推动我国经济高质量发展具有重要战略意义。二、数据要素2.1数据要素的特点数据要素成为当代社会发展的关键要素，区别于以往生产要素的突出特点是，数据对其他要素资源具有乘数作用，可以放大劳动力、资本等生产要素在社会各行业价值链流转中产生的价值。数据资产化进程将不断释放底层数据的价值，促进现代信息技术的市场化应用，推动整个数字产业形成和发展，加速数字经济新业态、新模式和新优势的诞生。表1-数据要素的特点类别传统要素数据要素是否具有竞争性/排他性有无边际生产成本有几乎为零是否具有网络效应有限指数级增长是否存在裂变效应有限无限裂变是否具有倍增效应有限无限倍增相比于传统的土地、劳动和资本等传统要素，数字要素在多个方面具有非常大的优势。首先数据可以无限分享的，没有劳动力、土地和资本等传统要素的排他性，因此只要生产、传输和存储数据的设施搭建好，数据资源取之不竭，边际成本几乎为零；其次，在一个协作网络中，参与分享数据的人越多，产生的价值几乎成指数级增长（网络效应），而传统生产要素网络效应有限；并且数据可以加工成新的数据，可加工的次数无限多，就像原子弹爆炸裂变一样，传统要素可加工的次数有限；最后，数据要素可以为其它要素赋能，称为倍增效应，传统生产要素的倍增效应受生产函数制约。2.2数据成为生产要素的关键2.2.1数据的产权界定数据权属不明容易导致数据泄露问题归责难。数据权属不明阻碍数据的互通共享。数据的所有权不管在法律上还是在实践中都是一个复杂问题，特别对个人数据。数据容易在未经合理授权的情况下被收集、存储、复制、传播、汇集和加工，并且数据汇集和加工伴随着新数据的产生。这使得数据的所有权很难界定清楚，也很难被有效保护。2.2.2数据的流通机制数据只有共享和流通才能实现价值最大化。经过流通与共享的数据，其价值和对社会的贡献会无上限的扩大。例如疫情期间的大数据、健康码已经充分展示了数据流通与共享的重要性。数据的流通与共享可以更加优化资源配置，节约社会成本，提高数据资源利用率，共同创造更多的财富。2.2.3数据的隐私保护和安全问题由于数据违规收集、使用、出售交易等现象时有发生，与第三方合作过程中数据的转移存在潜在风险，数据的私密数据泄露和敏感信息窃取等数据安全问题为网络安全问题的解决提出了更大的挑战，如何保障“数据安全”成为行业以及社会关心的重大问题。2.2.4数据交易的合规监管虽然数据市场发展已很完善，形成了丰富的分工合作关系，但这个市场仍很不透明且非标准化。这是目前数据交易面临的普遍问题。更不容忽视的是非法数据交易，比如交易个人隐私数据的“数据黑市”和“数据黑产”。三、数据要素市场3.1我国数据要素市场处于高速发展阶段数据要素市场就是将尚未完全由市场配置的数据要素转向由市场配置的动态过程，其目的是形成以市场为根本调配机制，实现数据流动的价值或者数据在流动中产生价值。数据要素市场化配置是建立在明确的数据产权、交易机制、定价机制、分配机制、监管机制、法律范围等保障制度的基础上。随着数据的资源价值逐渐得到认可以及大数据产业链结构日益完整，我国数据要素流通的需求也日益迫切。无论是共享还是交易，数据流通都使数据从数据产生端转移至数据应用端，优化了资源配置，正在成为释放数据价值的重要环节。当前，我国数据要素市场处于高速发展阶段。“十三五”期间，我国各要素市场规模实现不同程度的增长，以数据采集、数据储存、数据加工、数据流通等环节为核心的数据要素市场增长尤为迅速。据国家工信安全中心测算数据，2020年我国数据要素市场规模达到545亿元6，“十三五”期间市场规模复合增速超过30%；“十四五”期间，这一数值将突破1749亿元，整体上进入高速发展阶段。图1-2016-2025年中国数据要素市场规模（亿元）3.2多技术融合助力数据要素市场发展当前数据在流通过程中存在数据隐私保护问题突出、数据权属需要准确界定、非法数据交易猖獗等问题。随着区块链、大数据、AI、联邦学习、安全多方计算、数据沙箱为主的新技术不断助力我国数据要素市场发展。通过技术创新及统筹发展，我国数据要素市场相对完善的产业生态初见雏形。从建设数据要素市场的技术支撑角度，区块链是一种基础设施，具体可以起到如下作用：构件作用分布式账本＋数字签名＋共识记账数据可由参与各方添加，由参与各方互证、互认以实现不可篡改、不可撤销，确保了数据的来源的真实可信；同时分布式账本系统能实时安全得访问共享数据，实现支付清算等价值传输的实时化、自动化和高效化。构筑数据共享安全保障体系技术层面：设计数据共享区块链去中心化访问控制机制，增强交互数据验证与参与主体核查等功能；应用零知识证明及同态加密算法建立数据共享区块链的隐私保护解决方案；设计可信数据管理系统，实现科学数据共享区块数据的高效溯源查询与验证。制度层面：综合运用法律、行政、联盟监管等手段开展联合管控，防范科学数据共享安全问题。高效的链上数据治理各节点地位平等，监管机构可以进行穿透式监管，智能合约＋共识机制能降低存证、取证的成本，自动执行相关规则，形成高效的数据治理。多方协作激励机制区块链的激励机制本来就是为了解决对利益相关者激励相容而设计的，是用来有效解决利益多元化的、去中心化的、利益相关者模式的有效激励问题。3.2.1建立开放、透明的数据流动监管体系区块链实现数据共享平台全流程管理与监测，对各参与主体进行身份管理，为数据共享平台各个环节的履职与追责提供数据证据。同时基于分布式的架构，实现数据的多方存储与维护，防止技术上、人为上的数据干预风险，保证数据共享平台对数据监督的有效性与客观性。3.2.2建立统一的数据目录共享体系通过区块链技术，可以实现去中心化数据共享模式，解决了数据不公开、数据未集中、获取难度大等行业痛点，通过去中心化的方式有效降低了实现大一统集中化系统开发成本，并保护了各个机构、部分和子系统的隐私和数据运营的利益。基于区块链及智能合约技术可以实现分布式架构的数据要素交易市场。通过基于区块链的数据目录共享，可以在不做数据整体物理迁移的情况下完成数据的开放和流通，有效整合分散异构的数据资源，快速消除数据孤岛。3.2.3构建数据确权和登记系统在数据流通中可利用区块链构建数据映射和确权体系，为数据生成唯一的数字身份ID，所有数据在分布式协作网络中的流动均需要使用数字身份ID进行明确的确权。数据提供方将共享数据的元信息登记上链（元信息——MetaInformation，是一种关于信息的信息，用于描述信息的结构、语义、用途和用法等），并使用数字签名进行数据授权，授权记录和数据访问记录被永久记录在区块链中。区块链将数据资产封装为可上链的数据对象，通过唯一的赋码机制确保资产唯一性，为每个数据资产确权。数据资产在流转过程中可能发生合并、拆分，区块链技术可以确保权属的连续性和可追溯性。3.2.4重新定义数据交易双方信任区块链借助密码学、共识算法和分布式存储等技术，组合出一种新的数据共享方式，通过数据的公开透明、不可篡改与集体维护等措施，让整个系统降低了信息不对称，从而促成新的信任机制。这有助于“数据”这种新的生产要素更合理地流动和配置，以服务于经济和社会。3.2.5更安全更高效加密技术确保了数据的隐私不被泄露，数据分布式存储更安全，更能满足对未来市场变化迅速做出反应的要求。3.2.6合规有效的开放数据要素市场区块链支撑数据要素发挥价值不仅体现在公司内部和产业链上下游的高效协同上，而且是一种技术制度安排，方便建立合规有效的开放数据要素市场。四、数据要素市场建设目标在更大范围的数据共享和协作背景下，政府内部数据、企业数据以及更大范围的社会数据，无法简单地使用数据归集方案，而是需要建立一种松耦合、轻量化便于多数据源集成的数据要素市场服务新模式。4.1建设良好的技术基础设施数据要素市场技术路线需要充分考虑到各数据源实体对于数据安全的顾虑，同时，伴随着国家对个体数据隐私的保护机制日趋完善，整体解决方案需要考虑为用户数据确权和安全保护提供相应的技术手段。在整个数据生态建设过程中，让各个数据源有一套标准协议和数据接入模块，帮助数据参与方快速接入数据要素市场，从而为构建繁荣的数据生态提供良好的技术基础设施。4.2构建共享的数据生态体系数据要素市场将对数据共享过程进行标准化、规范化，并对数据协作及流通过程进行存证，能够进行回溯，保障数据源及提供者的权益，从而有效连接上下游数据参与方，构建共享的数据生态体系。4.3打造安全的共享环境利用安全多方计算、联合分析计算、可信执行环境TEE、零知识证明技术，在保护数据安全和个体隐私的情况下，进行安全地数据联合分析和计算，如法人/自然人信用评级、黑名单信息共享等。4.4满足监管要求的开放体系数据要素市场也同时为数据治理方、监管方提供了完整的技术管理手段，数据监管方可以根据数据市场准入备案制度对数据交易参与方进行管理，包括参与方准入、链的治理、监管规则制定，从而可以确保数据授权和数据交易符合国家政策法规和监管要求。五、数据要素市场建设原则5.1推动数据要素高效流通共享数据要素权属不清，是培育数据要素市场的首要制约因素。数据作为一种虚拟物品，数据提供方往往无法保证自己的所有权，数据使用方在发现数据正确性纠纷也无法进行有效的责任认定。除了数据产权确定，交易成本足够低也是实现要素资源有效配置的必要条件。政府、企业由于机构间信息系统的差异，各地区部门之间形成了若干的数据孤岛，由于缺乏统一的数据交换规范，必须两两进行定制化的对接，数据共享成本极高，造成目前数据无法有效流通的局面，严重制约了数据要素应有价值的释放。利用区块链构建数字身份体系，为用户和数据均生成唯一的数字身份ID，所有数据在分布式协作网络中的流动均需要使用数字身份进行明确的确权。数据提供方将共享数据的元信息登记上链，并使用数字签名进行数据授权，授权记录和数据访问记录被永久记录在区块链中。这种方式有利于在区块链数据联盟内形成信息闭环，支撑跨机构共享数据的全流程数据要素权属管控。为了方便数据流通，需要制定数据交换合约标准，抽象出适合智能合约的数据发布、申请及审核等核心接口标准，所有符合该标准的业务实现都能快速完成基于区块链的数据共享，促进数据流通的标准化发展。在数据交换合约标准的指导下，参与共享的机构可以根据业务需求快速灵活的构建满足特定业务场景的数据共享服务，极大降低数据流通共享的技术对接成本，有助于建立数据开放和数据流动的制度规范。5.2提升数据要素资源价值目前数据要素市场尚未建立有效的数据价值计量方法，难以界定数据价值。由于缺乏数据分类评估和相应的激励机制，数据提供方无法从共享数据中获益，因此没有意愿去共享数据。为了激励更多参与方的加入，在结合区块链实现联邦学习技术优化的同时，也致力于研究联邦群体激励的均衡机制，设计满足隐私保护条件的激励机制模型，在此基础上，构建互利共赢的数据共享联盟。同时为了丰富共享数据源，满足不同场景下的数据需求，节点可以连接一到多个类型各异的私有数据库或大数据中心，采集到异构数据后基于标准化的数据交换协议实现无差别共享，支持数据提供方以文件、模型、接口、数据源等形式灵活提供数据服务，开发利用更多数据场景。5.3加强数据隐私及安全保护在进行市场化配置时，数据要素与传统要素的区别在于数据是可复制的，非常容易泄露，因此数据持有方对于数据进行共享持谨慎态度。通过安全多方计算以及可信执行环境等先进隐私保护机制实现数据的可用不可见，彻底打消了数据共享中的安全性顾虑。对于政府、企业、个人的敏感信息，节点之间通过加密混淆等机制进行参数交换，原始数据和计算仍然在数据本地，在满足安全保密的情况下构建虚拟计算模型，使得不同机构的异构数据不需出库、迁移、整合和清洗，仅将计算结果进行共享，进一步可再将多方计算结果进行混淆，在隐私聚合后恢复得到最终结果。这种高纬数据共享方式能够在大数据环境下按需提供不同级别的安全保护制度。六、数据要素市场架构设计从技术与产品支撑和实操上看，数据要素市场的建设需要多项技术来支持，需要借助身份认证、生物识别、物联网、电子签名、大数据、人工智能等融合技术，实现数据生成、使用、交换全生命周期涉及到的可信身份、可信签名、可信数据、可信计算等能力。从数据确权、数据交换、隐私安全、监管治理四个方向形成综合的解决方案。在数据交易过程中，运用区块链技术记录交易信息，提供多方信任，保证交易可见的同时保证客户隐私。运用节点对交易数据的访问控制，实现交易数据的权限隔离，提高数据交易的精细度。通过对智能合约的名称、内容、交易内容、交易的执行状态实施多级加密，实现交易内容的隐私保护。通过数据资产评分规则及数据资产评语建立数据资产交易评价体系规则，利用区块链技术实现交易评价记录可信。通过区块链的分布式账本，能够安全透明地记录所有数据上传、更新、交易或使用行为，这些行为记录一经确认就不可被篡改，使得开放平台上的所有数据具有可确权、可溯源的功能。点对点方式数据交易，从根本上避免了平台沉淀数据的可能性。应用智能合约，数据透明公开定价，保证交易的公平性。数据的交易由数据提供方用数据购买方的公钥加密传输，只有购买方的私钥才能解密，从而避免数据泄露。平台上的数据都有数据拥有方的数字签名，如果数据购买方对数据进行转售，收益会记入原始数据拥有方。针对数据权属界定不清的问题，利用区块链技术整合数字身份、价值标的、溯源追踪等能力，为数据主体签发证书，在数据确权登记、访问、分析、计算、交易过程中，将完整操作过程上链存储，保障数据的来源可追溯、内容防篡改、主权可确认、利益可分配。针对数据容易泄露等风险，运用隐私加密计算技术，将数据所有权与使用权分离，实现数据可用不可见，为供需双方提供可信的数据使用环境。利用自主可控的多方安全计算、联邦学习、区块链等技术，在保证数据不泄露的前提下，实现数据的安全互换、联合分析、联合建模等，将实现数据要素的高效配置和深度利用。与此同时，利用隐私计算技术，有效限制敏感数被无限复制，防止数据泄露和滥用，技术上保障数据交易的合法合规，进而弥合交易双方之间的信任鸿沟，可增强数据的共享意愿，激励数据市场价值挖掘，消除数据孤岛。数据生产方通过本地化部署的共享交换前置进行数据上链和数据关联，设置数据目录的访问权限（可以支持公开、指定接收方、授权共享等各种模式）,数据仍由所属机构管理，并不集中。通过数据共享交换平台规范数据共享的目录和数据交换标准,实现数据交换的管理；当有数据交换时，采用数字信封加密或者可信计算安全沙箱确保数据隐私安全，可信计算安全沙箱能够保障只输出数据分析结果，数据不落地、不外泄；基于智能合约和社区共识的数据评分机制。通过数据资产评分规则及数据资产评语建立数据资产交易评价体系规则，利用区块链技术实现交易评价记录可信。任何数据交易的记录均在链上永久记录，并以此作为交易付费的依据，如央行数字货币普及后，则可以使用智能合约自动无缝实现数据的交易和货币的转移。如果交易双方发生任何纠纷，可以在数据共享交换系统生成司法鉴定报告和一键生成证据包，该证据包可以在互联网法院电子诉讼平台上提交并被法官认可，以可视化的形式展现，实现快速裁定。七、数据要素市场建设内容7.1数据要素登记及确权任何资源有效配置的前提都是确定资源的产权，数据要素也不例外。区块链的逻辑能够为数据权属确定和数据共享和开放形成支撑，利用区块链的数字签名、共识机制、智能合约等技术可以对数据进行确权，将数据要素的所有者、生产者和使用者都能够作为重要的节点加入到区块链网络中实现数据的授权访问和使用，建立安全可信的身份体系和责任划分体系，再根据不同的身份赋予相应的访问权限，并对数据的产生、收集、传输、使用与收益进行全周期的记录与监控，为数据的流通提供了坚实的技术基础。数据要素市场除包含数据采集、数据存储、数据加工、数据流通等直接面向数据要素进行处理的环节外，还需数据要素市场各方主体为数据交易流通提供有效保障，构建良好的市场生态。数据要素市场生态保障主要包括数据资产评估、登记结算、交易撮合、争议仲裁及跨境流动监管等环节。7.2数据要素定价机制数据要素市场定价基于对数据自身价值的评估。目前资产价值评估主要包括市场法、收益法及成本法等方法，而由于数据自身的无形化、虚拟化等特性使得上述资产价值评估基础理论方法存在局限性。考虑到数据资产的无形化及虚拟化特性，国内数据要素市场在实践中探索定价机制，目前主要存在数据所有权交易定价和数据使用权交易定价两大类，又可细分为平台预定价、协议定价、拍卖定价、按次计价及实时定价等五种数据交易定价机制。7.3数据要素交易撮合根据不同用户需求，围绕大数据基础资源进行清洗、分析、建模、可视化等操作，形成定制化的数据产品，然后再提供给需求方。从各地实践效果来看，大部分数据交易机构经过多次探索之后，选择了提供数据增值服务的交易模式，而不是基础数据资源的直接交易。交易撮合系统将数据持有者及采购者等多方信息整合起来，并通过分析与评估将有效信息反馈给交易双方，以促进数据交易的达成。7.4数据可信交换数据可信交换平台是以区块链技术为理论依据构建的一种基于区块链和智能合约的数据共享方法，改善了现有的数据共享模式,将元数据以目录的形式发布,在数据交换共享过程中数据拥有方保留对全部数据的所有权，在其他需求方使用数据的过程中可以公开透明的进行追溯。数据可信交换平台通过数据交换集成区块链存储技术和智能合约技术以及数据传输的沙箱化，保证了数据所有权和数据对数据使用权的溯源，数据供应方提供的数据，所有权归供应方所有，数据交换平台不存储供应方数据，供应方数据也不直接暴露在网络上，而是将数据封装成沙箱，只有具有沙箱秘钥的需求方才可查看数据。同时，数据以沙箱方式传输到数据需求方，会根据指定策略控制沙箱的访问权限和时效性,保障数据拥有方的数据所有权，交换数据以沙箱的方式传输数据，需求方以指定的策略控制沙箱的访问权限、访问方式、访问时效等，并将所有过程数据记录到区块链上，有效追踪数据的使用权。Step1：数据生产者生成数据目录存入区块链。数据生产节点将采集的数据存入各自的存储服务器，留待其他节点使用；Step2：数据生产者创建智能合约。数据生产者会根据数据的特点和使用权限创建智能合约，为数据共享交换提供规则；Step3：数据消费者签订智能合约。智能合约规定了数据共享交换双方的交易规则，明确了双方的权利和义务，当数据消费者接受并签订了合约之后，双方就建立了契约关系。Step4：数据消费者获取解密密钥。数据加密采用公钥密码体制，数据生产者将公钥发送给数据消费者，用来解密加密数据；Step5：数据消费者获取数据目录，定位数据位置。数据分布式存储在各业务部门服务器上，数据目录存储在区块链上，指向数据的实际位置；Step6：数据消费者根据指定位置获取数据。数据消费者通过区块链中记录的数据位置，向该存储服务器请求数据；Step7：数据生产者将数据加密后发送给数据消费者。数据生产者收到数据使用请求，将请求数据打包加密发送给数据消费者；Step8：数据消费者解密数据并使用。数据消费者收到传来的数据并根据签订完合约生产者提供的解密密钥完成数据解密，并使用该数据；Step9：合约执行结束，销毁数据。数据消费者在使用完数据后必须履行合约规则，将数据销毁；Step10：合约执行记录(包括数据使用记录)存入区块链，这些记录将成为数据追溯的直接依据。Step1：用户发起请求；Step2：转发请求到数据交换服务；Step3：数据交换服务执行合约认证以及获取数据目录，成功后通知供需方的Agent建