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新技术丨区块链

来源:意见领袖

  意见领袖丨范文仲(北京金融控股集团董事长)

  第二章新技术

  人类的航海历史始于以人力、风帆为动力的传统时代。近代蒸汽机和燃油发动机的出现大大提升了航海的效率,全球贸易蓬勃兴起。应用现代核能技术,航空母舰和大型潜艇在大洋中实现了长期自由航行。可以说,动力的提升推动了人类航海时代的不断跃进。对金融业而言,科技创新同样是发展的重要动力。例如,纸张和印刷术的发明促进了中国古代飞钱、交子的创新,而电话、电报的出现导致全球金融交易方式和效率发生深刻变革。

  新一轮金融科技的创新主要体现在大数据、物联网、云计算、人工智能区块链、隐私计算等新兴科技的崛起。在这些新的技术出现之前,人类收集、处理数据的能力十分有限,只有高价值的数据才会被采集和利用。随着移动设备、传感器、物联网的出现,数据记录和分析工具不断创新,大量低价值的数据得以采集汇聚。数据量如此之大,需要巨大的计算能力,无法用单台的计算机进行处理,必须采用分布式架构对海量数据进行挖掘和存储。实时的大型数据分析需要向数十台、数百台甚至更多的电脑分配工作,云计算应运而生。正是因为计算硬件和分布式处理方式发展,巨量的数据和更复杂的算法才得以实现,机器智能开始向人工智能转变,各种社会应用功能不断拓展。

  在产生了海量数据之后,如何安全、可信地记录和存储数据就越发重要。区块链技术创新增强了数据的真实性和可靠性。数据成为社会核心经济资源后,价值大大提升,但同时也产生了原始数据保护和防范个人隐私侵犯等需求。通过明文加密和基于密码学基础,以及硬件环境保护的隐私加密技术应运而生,实现“数据可用不可见”,成为数据使用和交易过程中的保险箱。

  总体来看,如果说大数据是基础资源,物联网则是采集途径,云计算是炼化基础设施,人工智能是应用工艺,区块链是新型记录储存方式,隐私计算则是数据资源的保险箱。

新技术丨区块链

《数字经济与金融创新》范文仲编著

  二、区块链与隐私计算

  (一)区块链

  1.区块链的创新与挑战

  近年来,随着比特币价格的暴涨,区块链迅速成为全球热门话题。比特币和区块链概念是2008年11月1日中本聪在其文章《比特币:一种点对点的电子现金系统》(Bitcoin:APeer-to-PeerElectronicCashSystem)中系统提出的。

  互联网贸易的资金电子支付,传统上需借助第三方中介机构来处理。中本聪认为借助第三方中介机构处理信息,是点与点信息传输模式,具有缺乏信任的内生弱点,不能完全规避欺诈行为;第三方中介机构的存在,增加了交易成本,限制了实际可行的最小交易规模;可以通过加密数字签名确认交易对手,交易信息分散存储来保证交易记录的真实稳健性。基于以上问题,中本聪阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念,这标志着比特币的诞生。

  在比特币形成过程中,区块是一个一个的存储单元,记录了一定时间内各个区块节点全部的交流信息。各个区块之间通过随机散列(也称哈希算法)实现链接,后一个区块包含前一个区块的哈希值,随着信息交流的扩大,一个区块与一个区块相继接续,形成的结果就叫区块链。2009年1月3日第一个序号为0的创世区块诞生。2009年1月9日出现序号为1的区块,并与序号为0的创世区块相连接形成了链,标志着区块链的诞生。虽然世界对比特币的态度起起落落,但作为比特币底层技术之一的区块链技术日益受到重视。

  传统交易中,A借款给B,需要经过第三方中心机构,A和B的存款放入中心机构处,A和B都要和中心机构进行对账。在区块链交易中,A借款给B,不需要经过中心机构,A、B各自在区块链不同区块记账核账,共同形成新的公共总账本,A、B分别拥有新的公共总账本副本。区块链通过上述去中心化方式,形成了一种新的交易支付流程,降低了交易成本。

  2.区块链的特点与类型

  区块链上的交易账本分布存储在不同的交易者处,分布式系统必然面临如何保证一致性的难题。历史上重要的案例则是“拜占庭将军”问题,该问题由莱斯利·兰伯特(LeslieLamport)等人在1982年提出,属于点对点通信中的基本问题。

  拜占庭是古代东罗马帝国的首都,为了防御,在每块封地都驻扎一支由单个将军带领的军队,将军之间只能靠信差传递消息。在战争时,所有将军必须达成共识,决定是否共同开战。但是,在军队内可能有叛徒,这些人将影响将军们达成共识。“拜占庭将军”问题是指在已知有将军是叛徒的情况下,剩余的将军如何达成一致决策的问题。1982年,莱利斯·兰伯特等在论文“TheByzantineGeneralsProblem”中证明当将军总数大于3f,背叛者数为f或者更少时,忠诚的将军可以达成命令上的一致。

  同理,要在去中心化的通信领域中,实现点对点通信且确保信息可信,就必须解决“拜占庭将军”问题,即构造出一个点对点的不需要第三方权威认证的有效信息传递系统,通过全系统共享的方式,获得信息传输的一致性和稳定性。简单地说,就是让每个人都知道信息X,而且每个人还都知道“每个人都知道信息X”,从而实现信息透明化、不可篡改。

  中本聪通过工作量证明机制等方式解决了“拜占庭将军”问题。要去掉中心机构,就需要实现交易者A、B、C、D都有共识,也就是每一个人都确认交易有效。通过工作量证明方式,链上记录交易本身,每个人都保留一份总账本的副本,最终留下的总账本就是唯一真实有效的。

  区块链分布式账本技术与传统分布式存储系统存在两大明显区别:传统分布式存储系统执行受某一中心节点或权威机构控制的数据管理机制,而区块链分布式账本是基于一定的共识规则,采用多方决策、共同维护的方式进行数据的存储、复制等操作。传统分布式存储系统将系统内的数据分解成若干片段,然后在分布式系统中进行存储,而分布式账本中任何一方的节点都各自拥有独立的、完整的一份数据存储,各节点之间彼此互不干涉、权限等同,通过相互之间的周期性或事件驱动的共识达成数据存储的最终一致性。

  按记账主体、信任机制、激励机制、中心化程度的不同,目前区块链可以分为公有链、联盟链、私有链三种表现形式。三种表现形式各有侧重点、应用场景和实现功能,以及基于此构成的不同经济生态模式。

  公共区块链(PublicBlockchains),又称公有链,是指任何人都可读取、可发送交易进行有效性确认,任何人都能参与其共识过程的区块链。参与者通过密码学技术共同维护公有链数据的安全、透明、不易篡改,是完全意义上的分布式。公有链的典型应用包括比特币、以太坊、EOS等。目前,公有链已历经公有链1.0、公有链2.0、公有链3.0的发展,呈现出承载能力不断提升等发展特点。

  共同体区块链(ConsortiumBlockchains),又称联盟链,是指参与区块链的节点是事先选择好的,节点间通常有良好的网络连接等合作关系,区块链上的数据可以是公开的也可以是内部的,是部分意义上的分布式。联盟链的典型应用包括超级账本、区块链联盟R3CEV等。

  私有区块链(PrivateBlockchains),又称私有链,是指参与区块链的节点只有有限的范围,比如特定机构的自身用户等,对于数据访问及使用有着严格的权限管理。相关应用包括数据库管理、数据库审计等,如ErisIndustrier。

  3.区块链的金融应用场景

  区块链的应用场景拓展取决于计算硬件和算力的发展快慢。当前,区块链比较适合数量稳定、交易信息可公开、相对低频的金融资产交易,主要包括数字货币、支付清算、借贷征信、资产管理、供应链或贸易金融、反洗钱等。

  数字货币。数字货币利用区块链去中心或多中心、不易篡改、高度共识和匿名安全的特性,构建数据结构与交易信息加密传输的底层技术,使金融交易的效率和安全性大幅提升。近年来全球数字货币发展迅速,截至2019年6月,全球共有超过2640种加密数字货币。如今,比特币仍是数字货币的绝对主流,其他常见的有bitcoin、litecoin、dogecoin、dashcoin,除了货币的应用,还有各种衍生应用,如以太坊Ethereum、Asch等底层应用开发平台及NXT、SIA、比特股、MaidSafe、Ripple等行业应用。

  当前私营机构发行数字货币存在一些内生问题,例如没有和经济发展挂钩的稳定货币政策,无法解决通胀或通缩的问题;无法在系统出现流动性短缺时承担最终贷款人角色;大量的挖矿计算浪费大量社会资源。中央银行发行数字货币则具有货币政策连贯、可信度高,不需要重造货币体系节省社会资源等优势,因此,近年来各国中央银行纷纷积极研究和探索基于区块链技术的数字货币发行问题。

  支付清算。区块链在支付结算领域应用引起有关各方高度关注,是因其满足了支付结算业务要求。区块链共识算法保证了交易记录的准确、不可更改,分布式账本架构保证了交易记录存取的便捷与数据安全,智能合约则可以减少交易中的人工成本,自动化DvP(DeliveryversusPay-ment)结算流程则降低了操作风险。合理应用区块链,可使支付结算业务变得更加轻盈、快速、安全、透明,有助于更广泛的市场效率提升。

  传统跨境支付需要建立权威的如SWIFT的网络体系作为清算中心,在SWIFT网络体系中,通过银行办理的商业贸易支付清算需要经过开户行、对手行、中央银行、境外银行(代理行或本行境外分支机构)。在此过程中,每个机构都有自己的账务系统,彼此之间需要建立代理关系及授信额度,每笔交易都需要在银行记录,还要与交易对手进行对账和清算,速度慢,成本高。在基于区块链技术的跨境支付体系中,这些问题都将不复存在,银行间彼此互信,不需要一个中心化机构在彼此之间建立信任,区块链技术使各行可以公平参与到一个去中心化的网络中,实现更加高效的管理。

  目前全球已有40多家大型银行和金融集团加入R3区块链联盟(平安集团、招商银行、中国外汇交易中心和民生银行已先后加入),并制定了可交互结算的标准。新加坡金融管理局(MAS)和新加坡交易所(SGX)与纳斯达克等机构合作,开发了一项允许代币化资产跨区块链平台DvP结算的功能,实现区块链技术在智能合约自动化结算流程中的应用。纳斯达克与瑞典北欧斯安银行(SEB)配合,针对结算业务效率低、成本高、操作风险高的痛点,基于区块链技术开发共同基金的发行与结算系统。澳大利亚证券交易所(ASX)2021年上线区块链股票清算与结算平台,完全替代拥有超过25年历史的CHESS清算与结算系统,以提供优化的记录保存、简化的对账、更及时的交易与更高质量的数据。

  数字征信。使用区块链技术可以弥补征信系统的不足,提升贷款机构征信数据的使用效率。传统信贷业务最重要的风控流程是考量借款主体本身的金融信用。放款之后,各家银行将每个借款主体的还款情况上传至中央银行的征信中心。需要查询时,在客户授权的前提下,再从中央银行征信中心下载参考。如果使用区块链技术,各商业银行将以加密的形式存储并共享客户在本机构的信用状况,客户申请贷款时不必再到中央银行申请查询征信。贷款机构通过调取公共区块链账本上的相应信息数据,即可完成征信工作。

  资产管理。区块链技术能够贯穿证券资产(如股票债券、衍生品、回购协议、贷款及资产支持债券)和商品的交易始终,包括第一阶段的发行、持有和交易,第二阶段资产转让后的清算和清偿,第三阶段的保管和证券服务。

  资产管理往往涉及多方权益主体,并且需要进行频繁的信用管理,适合引入区块链技术。区块链能够使参与者之间同步共享账本,从而不需要审核各种各样的账本,这就提高了工作效率并且能够清楚掌握资产信息和资产所有权的转让过程,以及利用智能合约技术去除部分人工流程。利用区块链技术改造数据后,从业机构也能从事前风控、事中检查、事后归因等方面出发,提供基础结构化数据,支撑金融科技在行业内的创新应用。

  首先,区块链可应用于资产登记与管理领域。通常情况下,资产登记与管理需要人工处理纸质凭证和票据等。如果出现频繁的资产所有权变更,所有权人的维护将变得烦琐,历史交易的维护和跟踪也变得困难。区块链技术可对这一切进行数字化管理,使其变得更加高效和安全。区块链资产登记,能够充分利用区块链账本安全透明、不可篡改、易于跟踪等特点,记录资产所有权及其变更历史。其中股权证明是目前尝试应用最多的领域,股权所有者凭借私钥,可证明对该股权的所有权,股权转让时通过区块链系统转让给下家,产权明晰,记录明确,整个过程无须第三方的参与。

  其次,区块链可应用于证券发行与交易过程。区块链技术使金融交易市场参与者能够享用平等的数据来源,让交易流程更加公开、透明、有效率。通过共享网络系统参与证券交易,使原本高度依赖中介的传统交易模式变为分散的平面网络交易模式,这种新交易模式在西方金融市场实践中已经显现出三大优势:大幅度提升证券交易效率,降低证券交易成本,使证券交易流程更简洁、透明、快速(证券交易日和交割日时间间隔从1~3天缩短至10分钟),减少重复功能的IT系统,降低交易风险,提高市场运转效率;可准确实时地记录交易者身份、交易量等关键信息,有利于证券发行者更快速清晰地了解股权结构,提升商业决策效率;公开透明又可追踪的电子记录系统同时减少了暗箱操作、内幕交易的可能性,有利于证券发行者和监管部门维护市场秩序。

  最后,区块链与资产证券化产品及服务高度契合。资产证券化对底层资产风险分散性的偏好与区块链去中心化的特质不谋而合;每笔基础资产真实性可被所有参与主体确认并共享,降低信息不对称;每次转让真实记录在链上,智能合约内置提升资产转让效率便利性;依托区块链开放共享,可对整个资产池存续期进行跟踪监控;区块链可为ABS交易提供透明安全交易平台,从而提升流动性;提升证券登记、交易和结算效率,满足监管和审计要求。

  4.国际开发应用实践

  美国走在区块链金融场景开发应用实践前列。美国纳斯达克交易所推出了基于区块链的证券交易系统Linq,为非上市企业提供证券私募融资服务,意味着区块链技术应用于证券发行得到主流市场认可。美国证券交易委员会(SEC)则批准了Overstock等公司提交的申请,允许相关公司通过基于区块链技术的电子平台销售自身股票。R3联盟在名为锯齿湖(SawtoothLake)的区块链平台上进行了美国国债转让交易的测试活动。此外,由七家金融机构组成的联合组织运用智能合约,在许可型区块链上成功完成了北美地区单一产品CDS(信用违约互换)交易后的操作流程。这七家金融机构包括美国银行、花旗银行、瑞士信贷集团、美国存管信托和结算公司、摩根大通、马其特集团及区块链初创企业Axo-ni,该联合组织进行了85项结构化产品案例测试,以评估交易流程的功能性是否良好、交易流程能否对接外部系统、能否适应网络环境变化及能否保障数据安全。

  欧盟在区块链金融场景开发应用实践方面紧跟美国步伐。欧盟2018年2月成立了欧洲区块链观察论坛,主要职责包括:政策确定,产学研联动,跨国境BaaS(BlockchainasaService)服务构建,标准开源制定等,并在Horizon2020投入500万欧元作为区块链研发基金(2018年12月19日前),预计三年内(2018—2020年)区块链方面投资将达到3.4亿欧元。具体应用方面,英国毅联汇业集团成功运用Ax-oni的区块链技术和智能合约进行买卖双方的资产转让后操作流程和外汇大宗交易,该测试运用了带有九个参与者节点的许可型区块链,测试结果证明这种技术非常有助于用户进行资产转让交易,且可提高数据的精确度和交易速度,为用户的本地服务器提供分布式账本,允许保密信息只被获得许可的参与者访问,以及提高审核工作和操作流程的效率。

  其他国家和地区也在不同程度上积极地进行区块链金融场景开发应用的实践。亚太区域,日本和韩国相对活跃,日本以NTT为主要推动力量,政府则在背后提供积极支持;中东地区,以迪拜为首引领区块链潮流,政府牵头,企业配合,积极探索区块链技术应用。

  近年来,我国政府高度重视区块链技术发展,积极加强区块链建设的顶层设计。2016年12月,国务院印发《“十三五”国家信息化规划》,将区块链与大数据、人工智能、机器深度学习等新技术一起列为国家信息化规划布局重点。2017年6月,中国人民银行印发《中国金融业信息技术“十三五”发展规划》,明确提出积极推进区块链、人工智能等新技术应用研究,并组织开展国家数字货币试点。2017年10月,工信部发布《中国区块链技术和应用发展白皮书》,这是首个落地的区块链官方指导文件。2019年11月24日,中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习,强调区块链技术的集成应用在新技术革新和产业变革中起着重要作用,我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口,明确主攻方向,加大投入,着力攻克一批关键核心技术,推动区块链技术和产业创新发展。

  5.不要神话区块链

  关于区块链,有一个流传很广的幽默段子:女朋友把男朋友每次说的承诺,都录下来并群发双方所有朋友、同学、同事,以及各种微信群和朋友圈,男朋友以后再也难以抵赖了———这就叫区块链。这个段子深刻洞察了区块链的两大价值———透明性与稳定性:把私下承诺广而告之,映射链上所有数据的公开,群发信息映射链上各节点数据的一致,这是区块链透明性的体现;口头承诺变成了无数份言之凿凿的聊天记录,映射区块链的可追溯、不可篡改,把对男朋友的监督权从自身扩大到他人则是映射区块链的去中心化,这是区块链稳定性的体现。

  这个段子同样体现了区块链的缺陷。一方面是透明和安全的矛盾问题。把私事对外公开,可能会造成双方的困扰,正如区块链难以满足用户对隐私的需求。另一方面是稳定和效率的矛盾问题。如果女朋友发现发送信息有误,需要逐一发送更改信息,更改难度非常大,如果所有人都效仿,很快大家的手机都将不堪其扰,所以区块链难以应用于需要经常更新、更正信息的场景,这是去中心化造成的效率与资源占用的问题。其实,去中心化并不是区块链的首创,人类早期交易都是分散的以物易物,在发展过程中才产生了中心和权威。去中心化不是发展的必然,只是阶段的轮回。

  尽管区块链技术具备诸多优势,但至今仍缺乏大规模的成熟金融高频应用场景,除与区块链技术发展程度有关外,还与区块链技术自身不足有着密切关系。比如,区块链技术需要每个节点都保存一份完整的数据资料,但数据资料积累到一定程度后,会给整个区块链系统带来较大储存压力,也会带来处理大量数据所面临的性能压力。因此,当摩尔定律终结时,适用区块链技术的相关系统将不得不考虑优化存储和性能的问题,甚至压缩技术应用范围。此外,区块链技术的公开性还使系统参与者的个人隐私难以获得充分保障,区块链技术的不可篡改性也使参与者不得不承担较高的犯错成本,使用工作量证明POW共识机制的区块链也会消耗巨量的算力资源,例如著名的比特币Ghash矿池数次接近甚至达到了50%比特币的算力。

  此外,尽管区块链技术应用持续进化,但仍面临不少问题和挑战,使短期内区块链应用发展受到制约。例如,尽管区块链新技术已部分解决耗能和资源占用问题,但仍存在交易高并发等问题,链上交易延迟、较高的并发性交易需求很难得到快速及时解决。虽然区块链已经从公有链应用逐渐转到私有链、联盟链应用,但不同链之间的跨链机制问题仍未能很好地得到解决,不同链之间很难做到互联互通。国内应用区块链技术的企业往往没有自己研发的区块链底层体系,多数仍借用以太坊为代表的底层技术架构,这些底层体系的长期有效性还未得到时间检验。区块链应用法律层面仍然存在较大空白,当风险事件发生时,责权利确认机制不够完善,参与者的权利难以得到有效保障。未来,还要对区块链的应用拓展进行改进,比如要设立权限,不能所有节点都一样,还有要提高效率,不能一味去中心化,而应该是部分的中心节点和区块相结合的混合链。

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