一、引言
区块链技术是近年来涌现出的受到各界高度关注的一种重要的互联网创新成果，因其去中心化、不可伪造、不可篡改和可追溯的数据信息传播和存储方式，在税收征管方面具有广泛的应用前景。2017年，二十国集团（G20）报告作者Julie Maupin指出，各国未来应果断在税收等重点领域通过区块链技术实现政策目标。 2017年6月，国家税务总局征管和科技发展司成立了区块链技术的研究团队并召开“区块链技术与税收管理”专题研讨会，明确提出积极拥抱区块链技术。
当前，国内外对于区块链技术在税收领域中的应用也进行了一些尝试，比如爱沙尼亚、 英国、 卢森堡 以及我国广东省佛山市禅城区 尝试运用区块链技术搭建包括税务部门在内的政府部门之间通用的个人身份认证系统，用于提升纳税的便捷度和政府办事效率。但这些尝试总体上还处于起步阶段，缺乏系统性，对于税收征管能力提升的效果还比较有限。
从学术研究看，财税学界的学者们对区块链技术也越来越关注。国外学者中，Ainsworth等（2017）提出了引入增值税币和运用区块链技术创建增值税电子发票系统的设想；国内学者中，张之乐（2017）撰文探讨了运用区块链技术减少税收争议以及纳税不遵从的基本思路。但这些研究或无法适用于我国的具体情况，或未能给出运用区块链技术创新我国税收征管模式的具体方案。
增值税是我国第一大主体税种，近年来随着金税工程三期和“互联网+税务”行动计划的逐步推进，其征管水平有了长足的进步，但是纳税人以虚开增值税发票等方式偷逃骗增值税的行为仍然存在并导致国家税收收入的较大损失。因此，增值税可能是区块链技术实际应用于我国税收征管需要首先考虑的方向。
针对上述情况，本文在对区块链技术的工作机制以及我国增值税征管需解决的关键问题进行梳理的基础上，提出应用区块链技术加强我国增值税征管的初步方案，为进一步探索区块链技术在我国税收征管中的应用提供参考。
二、区块链技术的特点和工作机制
区块链技术起源于中本聪在2008年发表的“Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System”一文， 文中设计了一个没有中介机构的电子现金交易系统，旨在克服设在金融中介机构的中心服务器对互联网交易中的信息进行处理时可能存在的交易时滞、客户信息安全、交易成本增加以及系统安全等问题，其中的电子现金就是比特币，所依托的主要技术手段就是区块链技术。由于区块链技术在金融、企业管理、公共管理、教育、医疗等领域都可以得到广泛应用，因此迅速成为创业创新的新热点。在我国，区块链技术也受到高度关注，2016年10月，工信部与多家单位合作编写了《中国区块链技术和应用发展白皮书（2016）》，介绍了区块链技术的国内外发展现状和典型应用场景，为我国区块链技术发展和标准化制定了路线图。 2017年4月，乌镇智库在全球区块链金融峰会上发布《中国区块链产业发展白皮书》，指出我国在当前区块链技术的全球竞争中总体相对领先。
简单来说，区块链技术主要是运用信息科学中的一系列算法，不断地把系统中各节点（即运行区块链程序的电脑客户端，由交易的各参与方控制）之间发生的交易情况生成可验证有效性的数据集合，即“区块”，各区块以链条状在各节点同步储存，从而形成“区块链”。区块链用“区块”替代传统的中心服务器，实现了去中心化的数据库生成、更新和共享。因此，区块链也被称为分布式账本(Distributed Ledger)，即一种在网络里按照时间顺序由各账本校验节点（可以是不同站点、国家或机构）分别进行记录添加的公开交易信息数据库。
区块链的主要特点在于去中心化、数据可追溯且不可篡改、数据操作透明和合约执行自动化 ，是在非对称加密、共识算法、对等网络（P2P）和智能合约等一系列技术基础上的集成创新。
（一）区块链中的交易信息验证
区块链中只存储经过验证的、真实的交易信息，验证的具体方式是基于非对称加密机制。以比特币系统为例，为实现比特币的存放和交易，每个交易方都可拥有多个余额不等的比特币地址（可理解为账户或银行卡号），每个地址的安全性通过一对匹配的“密码”（公钥和私钥）予以保障。这对密码是一种非对称加密，其中公钥对全网公开，私钥由交易方自己保存。每条交易信息用公钥（或私钥）加密后只能用其对应的同一个地址的私钥（或公钥）解密。公钥由私钥生成，使用公钥可以验证出私钥是否属于同一个地址，但无法推算出私钥。因此，私钥通常用于进行数字签名(林明星，2014 )。假设A是接受比特币的网络商店，B是准备支付比特币的顾客，若B需要向A支付10个比特币，A和B拥有的比特币地址分别为地址1和地址2，则交易信息的验证过程如图1所示。
图1 基于非对称加密机制和数字签名的比特币交易信息加密和验证过程
第一步，B在自己所在的节点创建一条“从地址2向地址1发送10个比特币”的交易信息明文，节点自动基于哈希函数 将原始信息转换为由字母和数字组成的特定长度的字符串，即交易信息摘要。B再使用地址2的私钥对该交易信息摘要进行加密，即数字签名，随后将交易信息明文、地址2对应的公钥和数字签名加密后的交易信息密文一起发送给A。
第二步，A所在的节点收到B发来的信息后，将用地址2对应的公钥对数字签名加密后的交易信息密文进行解密得到交易信息摘要，同时会基于哈希函数运算将收到的交易信息明文转换为另一条交易信息摘要，若两者一致，则反映该数字签名使用的私钥属于地址2，且交易信息内容未被篡改，B创建的交易信息在A所在的节点得到验证。
上述过程中，A和B都是匿名的，相互不知道对方的信用情况，但系统利用非对称加密技术，通过对交易信息和地址的验证保障了信息的真实性。
（二）区块链中的交易信息传播
区块链中的交易信息传播主要基于对等网络（P2P）。在比特币系统使用的对等网络中，各个节点拥有平等地位，B发出的交易信息，A以外的其他节点也能收到，其他节点也可用上述同样方法对交易信息进行验证。交易信息真实性得到验证后，数据传播主要通过两个步骤：首先，新的交易信息由交易节点向相邻节点广播，相邻节点对数据进行验证后继续传播；其次，一段时间的交易信息组成的新区块由记账节点进行全网广播，通过其他节点的验证后成为主区块链的新区块。各节点对于未得到验证的交易信息不会继续传播，这些信息不会进入新区块。在这一传播过程中，只有经过验证的信息才能进入区块链，保证了区块链中信息的可靠性，同时各个节点都可以拥有一个区块链的备份，保证了区块链信息的安全性。
（三）区块链的数据结构与交易信息存储
区块链中的交易信息可追溯，不可更改，也不会重复记载，这是由其特殊的数据存储和组织方式实现的。具体而言，每个区块都由区块头和区块体两部分组成，如图2所示。其中，区块体包含了一定时间（比特币系统为10分钟）内所有经过验证的交易信息，部分交易信息可根据需要转换为哈希值存储，区块头则包含了实现链式数据结构的各项关键信息。在比特币系统中，区块头包含了前一区块信息哈希值、时间戳、版本号、当前区块体信息哈希值、随机数和目标难度值。由于每个区块的区块头都包含了前一区块信息哈希值和当前区块体信息哈希值，根据时间戳排序的区块头就形成链条，并且浓缩了区块链中按时间顺序形成的全部信息。所有新生区块均须向全网广播获得确认后才能成功链接到上一区块。因此，“区块+链”形式存储的可追溯的所有交易信息就可由全网所有节点共享且不可篡改。
图2比特币系统中的区块数据结构
对于各节点的普通电脑终端如何能存储整条区块链中的海量数据信息，在中本聪最初的设想中是通过将一个区块的数据容量限定为1MB来解决的。从实际情况看，从2009年1月至2018年2月，比特币系统共产生约511 340个区块，总容量约为150GB。
当前大部分电脑终端都能够存储这个容量。未来伴随着区块链技术的广泛应用，数据存储的压力必将增大，但是，基于区块链系统中不同节点功能的差异，这种压力仍然是可以化解的。具体地，系统中的完整节点（Full node）储存区块链中所有区块的信息，能独立验证全部交易信息；修剪节点（Pruning node）储存本节点参与交易所在的区块信息，也可对本节点参与的交易进行独立验证；轻量节点（Lightweight node）则不需下载储存区块链的所有信息，仅通过完整节点和修剪节点来实现自身交易信息的储存和核对。 在前文的例子中，若A只想确认能够收到B转来的10个比特币，而不关心区块链中其他的交易信息，则只需下载所有的区块头，然后查验该笔交易是否得到确认并存在于区块链中。比特币系统中的区块头数据每年约为4MB，每个区块体的数据不超过1MB，这就大大加强了数据存储的便利性和可行性。
（四）区块链中的共识机制与新区块的生成
新区块的生成和记账节点的选择规则是区块链系统的重要环节。这一规则是所有节点确认新区块有效性的依据，因此也称共识机制。在比特币系统中，区块头中的随机数和目标难度值被用于确认新区块头的生成和选择记账节点。具体地，系统自动设定一个目标难度值， 以保证平均每十分钟生成一个新区快，如果某一节点不断尝试并找到一个随机数，使得最终形成的新区块信息的哈希值符合目标难度的要求，则新区块得以生成，当前节点即成为新区块的记账节点（袁勇和王飞跃，2016）。寻找这个随机数的过程（俗称“挖矿”）相当于求解一道数学难题，系统将给予记账节点一定数量的比特币作为奖励，从而鼓励各节点积极挖矿，确保区块链的延续。
（五）区块链中的智能合约
智能合约的概念最早由尼克•萨博 提出，是指一个以数字形式形成的承诺，包括合约参与方执行这些承诺所使用的协议。
在比特币系统中，“付款人B向商家A付款”相当于一个承诺，当B用自己的私钥对支付请求进行数字签名并得到验证时，承诺则自动得到执行。但这类合同无法通过外部事件进行触发，例如无法自动实现“根据A向B发货这一外部事件，触发 B自动向A付款”。同时这类合同也缺乏自动循环能力和条件控制能力，即难以处理“每隔一段时间自动付款”以及“执行违约条款”等状况。然而，智能合约与区块链的结合可以实现各节点对接收到的信息自动予以回应，具体运行机制如下：区块链内多个用户共同制定一份智能合约，参与者分别用各自私钥对转换为编程语言的合约内容进行数字签名；随后,智能合约以代码形式附加于交易信息中，经由对等网络传播和验证后存入区块链，当预先设定的触发条件满足时，智能合约则自动执行（长铗和韩锋，2016）。与智能合约的结合使区块链技术能够应用于更加多样化的领域。
三、我国增值税征管面临的问题及区块链技术在增值税征管中的适用性
（一）我国增值税征管面临的问题
1994年税制改革后，增值税成为对我国税收收入贡献最大的税种，从近年数据看，2013年至2015年增值税收入占我国税收总收入的比重分别为26.1%、25.9%和24.9%。 由于我国的增值税以商品生产和流通各环节中产生的增值额为课税对象，税基广泛，并且基于发票扣税法的基本原理，买方可凭发票中载明的进项税额抵扣税款，对卖方开具发票自动形成制约，增值税相比其他税种更易防止税收流失。但是，增值税的征管体系中仍然存在一些薄弱环节：第一，当消费者个人是货物或服务的买方时，由于无法抵扣税款可能不积极向卖方索要发票，卖方可能隐匿销售收入逃避税收；第二，增值税专用发票作为增值税进项税额抵扣和出口退税的有效凭证，如果出现伪造或虚开，则买方可能虚增进项税额抵扣或虚报出口退税，造成增值税收入流失，在虚开增值税的卖方逃匿、销户时，增值税固有的对卖方缴税的约束也不复存在，国家税收收入的损失更大；第三，增值税普通发票的伪造或虚开，也可能导致买方虚增成本费用扣除中个人不当报销，带来企业所得税流失或其他损失。
金税工程是我国加强增值税税收征管的一项主要措施。经过多年的建设，目前我国的金税工程系统已经可以实现对增值税专用发票的严格加密防伪，即把发票信息变为密码，通过票面全要素和密码的对比来对发票真伪进行辨别。随着电子发票系统的推广，对于电子发票，更是可以通过网上查验确认发票的真伪。
金税工程系统虽然对假发票有一定的扼制作用，但仍然无法有效解决卖方不开发票隐匿销售收入的问题和增值税发票虚开的问题。据报道，2015年，安徽宣城渝嘉贸易有限公司被查获通过虚报出口、虚开发票骗取5 267万元出口退税款； 2016年，北京市海淀区国税局破获一起涉及29省市、涉税金额高达5.2亿元的虚开增值税发票案件。 究其原因，主要是当前的金税工程系统仍然存在以下不足：第一，数据采集不充分。当前，税务征管系统还不能全面掌握纳税人的涉税交易信息，因而无法解决隐匿收入的问题。第二，数据核验不充分。当前，金税工程系统尚未实现基于交易对发票信息进行核验，因此无法解决发票虚开问题。第三，数据核验不及时。目前，涉税信息尚未实现在税务系统内实时共享，税务机关对涉税案件主要采用中央式甄别的方法，对于增值税专用发票的稽核迟于申报抵扣，因此无法从源头遏制发票的虚开。第四，税款清算不及时。当前，征管系统还不能实现即时清算应纳税额，对于虚开发票的空壳公司未能形成有效制约，导致不法分子容易在违法后注销企业、快速逃匿，造成税收流失。
针对上述问题，要在“互联网+”背景下实现增值税征管效率和能力的提升，我国的增值税征管系统需要具备以下功能：一是实时记录所有的涉税交易；二是在开具发票之前对发票信息及其关联交易的真实性进行评估验证；三是实现增值税随交易进程在云端的自动结算；四是将验证通过的涉税交易和发票信息在系统内共享。
（二）区块链技术在增值税征管中的适用性
将区块链技术的工作机制与我国增值税征管创新的要求相对照，可以发现区块链对于完善我国增值税征管体系在技术上有明显的优势，主要表现在：
第一，由于区块链中的数据容量小且系统中的节点可以根据需要设计为完整节点、修剪节点或轻量节点，修剪节点和轻量节点并不需要储存完整的区块链数据。因此，利用区块链可以克服数据存储空间的限制，实现海量涉税交易信息的收集。
第二，区块链技术去中心化的特点使交易数据可以在对等网络中分散产生、传播后实现分散储存。因此，有助于实现涉税信息的共享，克服在增值税涉税交易跨行业、跨地区而征管机关分散的情况下，涉税信息难以及时核对查验的问题。
第三，区块链技术下只有真实的交易数据才能通过验证纳入区块，且交易数据一旦进入区块则具有可追溯性和不可篡改性。因此，有助于自动实现增值税征管所需的对交易数据真实性的核查，并且通过交易数据在时间轴上的全纪录，建立更为完整、科学的税收情报数据库，减少税收争议、提升税收征管水平。
第四，区块链技术与智能合约结合后，各节点可根据一定条件进行合约验证，在达到共识后，合约可自动执行。因此，有助于实现电子发票的自动开具、增值税应纳税额的自动核算和清算，从而进一步节省征纳双方的成本，有效防止开票后逃避纳税义务行为的发生，减少税收流失。
第五，除提升税务机关的征管效率外，于纳税人而言，应用区块链后纳税人通过免费、便捷的移动装置便可处理开具发票等多项纳税事务，也有助于节约纳税成本，税务机关对交易的先验有助于减少税务处理中的不确定性，更及时的退税还有助于降低纳税人的现金流负担。对整个社会而言，基于纳税人涉税信息在区块链中的可靠留存，还可实现政府其他部门、银行等多方主体对税务信息的共享，更能实现更多的增值效应和各方共赢的局面。
四、基于区块链技术推动增值税征管创新的方案设计
以前文分析为基础，借鉴Ainsworth等（2017）提出的思路以及我国增值税征管的实际情况，我们认为，我国应建立三个相互关联的增值税征管区块链应用系统，即增值税涉税交易记录系统、增值税电子发票管理系统和增值税清算系统。但是，考虑到涉税交易的多样性、复杂性和与现行增值税征管系统衔接的便利性，近期从增值税电子发票管理系统起步，未来再逐步扩展到增值税涉税交易记录系统和增值税清算系统较为可行。
（一）基于区块链技术的增值税电子发票管理系统
增值税电子发票管理系统的主要功能在于实现发票及其相关交易信息的及时查验，根据查验结果自动生成电子发票，并对发票及其相关交易信息进行安全的存储和共享。其工作机制如图3所示。
以某项交易为例，增值税电子发票管理系统的工作流程为：先由卖方创建一条开票信息，其中包含全部发票内容、相关交易内容和企业信息（如：经营范围、法人代表）等，随后将数字签名后的开票信息发送至其主管税务机关A； 税务机关A对开票信息进行验证，再借助人工智能系统确认开票信息完整性和真实性后进行数字签名，保存副本后将交易信息发回给卖方；卖方将双重数字签名后的开票信息发送给买方；买方对开票信息进行验证，确认信息无误后进行数字签名并发送到自己的主管税务机关B；主管税务机关B同样借助本地的人工智能系统对开票信息查验后进行数字签名和副本保存，随后将带有买卖双方及其税务机关四方数字签名的开票信息上传至省级税务机关；省级税务机关对四个数字签名进行验证后根据发票内容生成电子发票，并在数字签名后发送给买卖双方，作为记账、报销中抵扣增值税进项税额的凭证；最后，经审核的真实开票信息将按时间顺序生成新的区块。
图3 基于区块链技术的增值税电子发票管理系统工作流程
这一系统借鉴了比特币系统的工作机制，但又与比特币系统有明显的区别：第一，在交易信息验证环节，比特币系统一般只需要确认支出方的身份和信息的真实性即可实现交易，因此重点在于支出方的数字签名及其验证，而本文设想的增值税电子发票管理系统包含了买卖双方的数字签名及其验证。第二，在交易信息的传播和存储环节，比特币系统中的所有节点都是平等的，即使可以有完整节点、修剪节点和轻量节点，但系统鼓励任一节点成为完整节点。而在增值税电子发票管理系统中，为了对纳税人的商业秘密进行必要的保护，只有税务机关所在节点可以成为完整节点或修剪节点。为了节约存储空间，比较现实的做法是将省级税务机关所在节点定义为完整节点，而将市（县）级税务机关所在节点定义为修剪节点，但纳税人所在的节点只能成为轻量节点。因此，纳税人可通过终端设备（电脑、手机等）进行申请开票和验证等方面的操作，可通过其主管税务机关下载自身交易信息，但其所在节点发出的交易信息不能直接在全网传播，也不能自由下载其他纳税人的交易信息。第三，关于共识机制，比特币系统是一种公有链，即各节点平等分享系统信息，但参与者的身份是匿名的，为此采用“挖矿”的机制确认新区块的生成和记账节点。而增值税电子发票管理系统由政府发起，要求对各节点进行实名身份认证，因而可直接定义记账节点，即采用身份验证机制（Proof-of-Identity，简称POI） 来确认新区块的生成。相应地，增值税电子发票管理系统中的区块头则可以省去随机数和难度值这两项信息。第四，与比特币系统不同，增值税电子发票管理系统包含了智能合约的内容。比如税务机关所在节点对开票信息的验证不仅依据买卖双方的数字签名，还需要对交易信息进行查验，这一过程一般通过人工智能（AI）系统自动进行。税务机关所在节点收到交易信息后自动转发到智能查验系统，若交易内容易于查验的，则智能查验系统返回通过或不通过的结果至税务机关所在节点；若交易信息内容复杂难以查验的，则退回税务机关所在节点进行人工查验。
与我国当前的增值税电子发票管理系统相比,这一系统最大的优势就在于将增值税发票的验证模式由传统的“后验”（验证发票真伪）转向“先验”（验证交易有效性）,并且实现发票及相关交易信息在各地税务机关之间更大范围的共享。因此，可以有效抑制虚开发票等增值税违法行为。虽然尚需解决人工智能发票查验系统的完善等不少技术难题，考虑到我国的电子发票管理系统建设已有一定的基础，增值税电子发票管理系统不失为近期将区块链技术引入我国增值税征管的一个较为理想的突破口。
（二）基于区块链技术的增值税涉税交易记录系统
涉税交易记录系统的功能是实时记录纳税人与增值税相关的各类交易信息，原则上应涵盖纳税人财务报表中相关项目的所有明细交易。这一系统的建立有助于根本性地克服增值税征管中的信息不对称问题，实现更为高效的增值税电子发票人工智能查验，乃至下文所述的增值税自动清算，对于增值税征管体系的完善具有革命性的意义。然而，也要看到，虽然区块链技术的出现对于涉税交易记录系统的建立提供了技术上的可行性，由于涉税交易十分复杂，真正建立完备的涉税记录交易系统仍任重道远。
搜集买方为消费者个人的涉税交易信息最具挑战性，由于按当前的税收征管规定，买方为个人时卖方可不开具发票，现有的税收征管系统对这类交易信息的收集最为欠缺。但从国际经验看，已有利用技术手段搜集个人业务交易信息的尝试，比如加拿大魁北克省自2011年起要求所有餐厅、酒吧以及其他提供餐饮服务的商家安装SRM（sales recording module）设备，该设备通过连接收银机、收据打印机的销售记录系统（sale recording system，简称SRS）对所有交易数据进行储存并每月汇总，有效抑制了餐饮业的逃税行为。 这种SRS系统并不是典型意义上的区块链系统，但已经实现了面向针对个人消费者的商家搜集交易信息。基于区块链技术的工作原理，未来可以运用区块链技术对现有的SRS系统进行改造，从而实现税务机关对涉税交易信息更为全面和及时的掌握，但此项工作必然是需要针对不同行业的特点逐步实施的。
（三）基于区块链技术的增值税清算系统
根据Ainsworth等(2017)提出的设想，增值税的清算可以借助增值税币（VATCoin）系统实现。该系统有以下特点：增值税币是与本国法定货币绑定的加密数字货币；增值税必须由增值税币支付；增值税币可交易，但不能用于投机；只有政府才可以将增值税币转换为法定货币；每一笔增值税币的收支由POI机制审核后，在确切的时间生成新的区块，添加进区块链；每一个参与增值税币的企业都有权利接入数据库，查看交易方匿名的交易记录；增值税币每天进行清算，由系统自动实现征税和退税。
由于可以实时进行税额清算，增值税币系统有助于降低纳税人开票后通过逃匿的方式逃避增值税纳税义务的可能性，从而提升增值税的征管效率，减少税收流失。但是，这一方案与我国现行的增值税制尚有诸多不相适应之处。在我国现行的增值税制下，不同的应税销售行为可能适用不同的税率，导致纳税人当期进项税额大于销项税额的情况非常普遍，但除集成电路行业等少数特殊情况外，我国对于超出销项税额的进项税额并不给予退税，只允许留抵。同时，小规模纳税人、采用简易征收方法的一般纳税人购进货物或服务产生的进项税额以及一般纳税人购进用于非应税项目的货物或服务产生的进项税额也不允许抵扣。因此，我国当前还无法实施增值税的实时清算和退税，未来可随着涉税交易记录系统的逐步完备以及增值税制度的逐步简化和规范，适时研究分析基于区块链技术的增值税清算系统的实施方案。
来源：《税务研究》第6期
