作为金融科技领域的重要技术创新，区块链被视为构建未来互联网业态的核心关键技术，可以将互联网从信息互联升级为价值互联。事实上，区块链是一个分散的分布式共享账本或数据库，具有共识机制。通过密码学和加密技术，保证这个账本或数据库全网的公开性和透明性。其分布式组网方式和加密的不可逆、可篡改特性，保证了加密信息能够以点对点的方式快速、安全、保密地传输和交易。虽然区块链技术还处于发展的初级阶段，但作为去中心化核算平台的核心技术，区块链被认为在金融、征信、教学、医疗、物联网、经贸、智能设备等诸多领域有着广泛的应用前景。
区块链基础设施和关键技术
区块链基于密码学而非信用的原理，使得在互联网上达成协议的双方直接支付，从而不需要第三方信用中介的参与。本质上，区块链是分布式账本，是通过去中心化和不信任来集体维护可靠数据库的技术方案，是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新应用模式。
(1)区块链的基础设施和模式。区块链体系由数据层、网络层、共识层、激励层、契约层和应用层组成，包括从底层数据结构到共识机制再到顶层应用协议的诸多内容。其中，数据层封装了底层数据块以及相关的数据加密和时间戳技术；网络层包括分布式组网机制、数据分发机制和数据验证机制。共识层主要封装网络节点的各种共识算法；激励层将经济因素融入区块链技术体系，主要包括经济激励的发放机制和分配机制；契约层主要封装各种脚本、算法和智能契约，是区块链可编程特性的基础；应用层封装了区块链的各种应用场景和案例。区块链系统的每一层都完成一个核心功能，每一层相互协作实现一个去中心化的信任机制。可以说，区块链技术最具代表性的创新是基于时间戳的链式区块链结构、分布式节点的共识机制、基于共识计算能力的经济激励和灵活可编程的智能合约。
区块链根据参与者范围的不同，大致可以分为公链、联盟链和私链。划分的标准不是参与节点的数量，而是核算节点的门槛和核算权限在整个系统中的分散程度。
(2)区块链的核心和关键技术。1.共识机制。机器共识机制(Machine consensus mechanism)是区块链节点在全网范围内就块信息达成共识的机制，是区块链的核心理论和技术。FLP不可能性定理证明了在具有故障过程的异步系统中，有限时间内不存在“一致”的理论解。这也意味着，从理论上讲，在有“魔女”节点的异步网络环境下，不可能有一个精确的算法在有限的时间内达成共识，因此需要找到其可行的“工程解”，而目前特定环境下出现的各种共识机制，都是解决“工程解”的特定算法。区块链常见的共识机制主要有：PoW(ProofofWork)、POS(Proof Equity)、DPOS(Delegate Proof Equity)等。
通常情况下，区块链应用需要根据不同的场景选择不同的共识机制，比如合规监管是否支持超级特权节点监管全网的节点和数据，事务共识的执行效率，共识过程中消耗的CPU和网络输入/输出、存储等计算机资源，以及对攻击和欺诈的容错能力等。事实上，只要适当的机制能够保证r
2.数据存储。在区块链技术中，数据永久存储在块中。块是按时间顺序一个一个生成的，并连接成一个链，每个块记录了创建期间发生的所有交易信息。块的数据结构通常分为块头和块体。其中，块头用于链接前一个块，通过时间戳特征保证历史数据的完整性；块主体包含在块创建过程中生成的所有经过验证的事务信息。
3.网络协议。区块链网络协议一般采用P2P协议，保证同一网络中的每一台计算机都是平等的，每个节点一起提供网络服务，不存在“特殊”的节点。不同的区块链系统将根据需要制定自己的P2P网络协议。比如比特币有比特币网络协议，以太坊也有自己的网络协议。
4.加密算法。哈希算法也称为数据摘要或哈希算法。其原理是将一条信息转换成一个字符串，该字符串具有以下特征：如果两条信息相同，则字符相同；即使两条信息非常相似，只要不一样，字符串就会非常随机，两个字符串之间没有相关性。本质上，哈希算法的目的不是“加密”，而是提取“数据特征”。当然，给定数据的哈希值也可以理解为数据的“指纹信息”。典型的哈希算法有MD5、SHA1/SHA256和SM3，其中SHA2和SM3在效率和安全性上大致相当，被广泛使用。
非对称加密算法是一种由一对唯一密钥(即公钥和私钥)组成的加密方法。任何知道用户公钥的人都可以用用户公钥加密信息，实现与用户的安全信息交互。由于公钥和私钥之间的依赖性，只有用户才能解密信息，任何未授权的用户甚至信息的发送者都无法解密信息。
5.隐私保护。目前，在区块链上传输和存储的数据都是公开可见的，只有通过“伪匿名”的方式，交易双方的隐私才得到保护。对于一些涉及大量商业秘密和利益的业务场景，数据的暴露不符合业务规则和监管要求。目前，业界普遍认为零知识证明、环签名和同态加密等技术有望解决区块链的隐私问题。
6.智能合同。智能合约可以看作是一个可以在区块链上自动运行的程序，它涵盖了编程语言、编译器、虚拟机、事件、状态机、容错机制等等。虚拟机是区块链智能合约的运行环境。虚拟机不仅是沙箱化的，事实上它是完全隔离的。也就是说，虚拟机内部运行的代码不能接触网络、文件系统或其他进程。即使是智能合约也只能进行有限的调用。本质上，智能合同是一个程序，它可能会出错，甚至导致严重的问题或连锁反应。因此，需要做好容错机制，通过系统化的手段和运行环境的隔离，保证合同在有限的时间内按预期执行。
区块链在金融领域的应用探索
金融领域是区块链技术的一个重要应用领域。区块链本质上是一个去中心化的分布式账本，相当于一种全民参与记账的方式。在当今技术驱动金融发展的时代，区块链已经成为最新的技术驱动力量。区块链技术为解决经济金融领域的信任问题提供了底层支撑技术。它具有可靠性高、流程简化、交易可追溯、节约成本、减少错误、提高数据质量等特点，使再次重塑全球金融业的基本框架，特别是信用转移和交换机制成为可能，加速了金融创新和产品迭代，大大提高了金融运行的效率。区块链在金融领域的主要应用包括以下几个方面：
(1)数字货币。以比特币为代表的数字货币是区块链技术最广泛、最成功的应用。与传统纸币相比，发行数字货币可以有效降低货币发行和流通成本，增强经济交易的便利性和透明度。所以在互联网时代，货币从实物形态到纸币再到数字货币是一定的趋势。自2015年以来，英国、俄罗斯联邦和欧洲央行都表示正在研究区块链技术，中国银行也在大力推广数字货币，并认为区块链技术是可用的技术解决方案之一。可以预见，央行发行数字货币是历史趋势，区块链的诸多技术特征更能满足可靠、可追溯、有利于实施精准货币政策的潜力。一旦央行推出基于区块链的数字货币，将对当前的金融体系产生广泛而深远的影响。
(二)证券交易。对于传统的证券发行，中介机构往往控制着市场。比如境内证券境外上市，首先要经过境内证监会审核，再经过境外交易所审核，然后在一级市场发行，在二级市场交易。复杂冗长的流程往往导致发行成本的增加。区块链的诞生，很可能将全球资产模式从先审核后发行，改变为先发行后审核，从而省去证券发行中的诸多中间商环节。区块链技术不仅可以通过证券的去中心化交易，大幅降低加密证券的发行、跟踪和交易成本，还可以避免传统证券市场经常出现的操纵行为。基于区块链技术的去中心化交易系统(如BitShares)不仅具有传统交易系统的功能，而且不依赖任何中心化机构或服务器自动运行。任何人都可以创建和交易系统中的所有交易资产或产品。当然，这必然会带来监管上的困难。因为运行的电脑和参与交易的人可能遍布全球，任何人都可以发行任何证券资产，这就造成了管辖范围难以界定；同时，随着资产规模的不断扩大，其管理难度也会越来越大。
(3)票据市场。对于票据市场来说，区块链的应用将是未来的核心。一方面，基于区块链技术的票据市场点对点交易，可以打破现有的票据中介功能，实现票据价值传递的去中介化；另一方面，区块链中的信息不可篡改，使得票据一旦完成就不会出现违约，可以避免“一票多卖”、背书不同步等行为，有效防范票据市场风险。此外，区块链交易记录附有关联时间戳，这也提供了一种透明可信的追溯方式，从而有效降低了监管的审计成本。当然，除了票据之外，其他非场内交易的金融资产如场外股权、债券转让等，往往可以利用区块链总账的安全性、透明性、不可篡改性、易追踪性等特点，促进市场的高效安全运行。与上述类似，区块链应用于场外证券资产的登记和发行仍存在一些问题，如法律合规性、投资者匿名监管以及数字证券与现实世界价值的对接等。
(4)支付与清算。区块链分布式记账技术可以有效拓展现代支付清算机制，大幅降低银行、交易所等机构的管理成本，显著提高支付清算效率。目前，商业贸易和证券交易的支付和结算一般需要银行的帮助，传统的交易方式必须经过开户行、对手开户行、国内清算组织、国际清算组织、海外银行等。在这个过程中，每个机构都有自己的核算体系，相互之间需要建立代理关系和授信额度。同时，每笔交易都需要在银行入账，还需要与交易对手进行清算对账，导致速度慢，成本高。与传统支付系统相比，通过区块链技术的支付由交易双方直接完成，不涉及任何中介机构。即使网络中的某些节点瘫痪，也不会影响整个系统的运行。基于区块链技术构建通用的分布式银行间金融交易协议，为接入银行提供任何币种的跨境实时支付结算服务，将使跨境支付更加便捷、高效、低成本。
(5)客户识别。世界各国的金融机构都受到政府的严格监管，其中最重要的一条就是金融机构在为客户提供服务时必须履行客户身份识别(KYC)的责任。在传统方式中，KYC是一个非常耗时的过程，缺乏自动验证消费者身份的技术，因此无法高效工作。在传统的金融系统中，不同机构之间的用户身份信息和交易记录无法得到一致、高效的跟踪，导致监管机构难以落实工作。在这方面，区块链科技可以实现数字身份信息的安全可靠管理，在保证客户隐私的前提下，提高客户身份识别的效率，降低成本。
趋势和前景
目前，区块链在理论研究和应用实践上还是两张皮。如果将实现比特币概念的技术——视为区块链技术的核心，即拜占庭容错共识，区块链在技术和理论上还远未达到大规模应用的阶段。如果把带有哈希值字段的分布式账本技术(DLT)(非拜占庭容错共识环境)叫做区块链，这个出现于上世纪90年代的技术并不高科技和神秘，只能说是新瓶装旧酒。此外，区块链不仅仅是一个“区块链”的数据结构。随着区块链技术的发展，尤其是数据层技术和底层拓扑结构的不断创新，目前已经出现了Directedacyclicgraph、HashGraph等新兴的区块链数据结构。这些新的数据结构将把基于单链的区块链技术的范围扩大到基于图结构的区块链或分布式总账。
区块链技术还处于发展初期，在各行业尤其是金融领域的推广应用还存在很多问题和困难。首先，缺乏统一的技术标准。区块链的底层技术并不成熟和统一，大多数平台在性能和安全性方面仍有欠缺。其次，实践中缺乏可靠的案例。虽然目前最大的区块链应用——比特币最高市值超过3000亿美元，但如果每天承载数万亿美元的大规模交易，还需要进一步考验区块链技术。第三，平台更换成本高。对于传统金融机构来说，区块链技术应用的基础设施投资成本太高，将原有业务迁移到新平台的风险大，机构自我改造的意愿不强。最后，人力资源匮乏。市场缺乏既懂金融又懂区块链的跨界人才，而国内区块链技术储备和创新以及相关产业的发展需要大量的综合性人才。
为此，政府部门应紧跟美国、欧盟、英国、日本等发达国家和地区促进区块链发展的政策措施，同时结合我国区块链技术研究和应用发展现状，适时出台区块链科技和产业发展扶持政策，重点支持关键技术研究、系统解决方案研发、公共服务平台建设。鼓励重点企业、研究型大学和用户单位加强合作，加快共识机制、可编程契约、分布式存储、数字签名等关键技术。支持有条件的企业特别是大型企业加大研发投入，搭建区块链通用开发平台，降低区块链技术研发和应用成本。加快人才培养体系建设。鼓励和支持重点高校开设区块链专业课程，推动重点企业与高校结合，建设区块链人才培养基地，加快区块链专业技术人才培养。此外，相关监管部门应密切关注区块链技术的发展趋势，加强研究和技术储备，及时建立和完善区块链行业的监管规则和技术应用标准，防止技术滥用和野蛮生长给金融运行带来额外风险。
作为未来金融科技的底层技术，区块链具有很强的战略意义。在未来的金融科技探索中，国内金融业应加强顶层设计，加快区块链技术的研发、实践和应用，积极参与区块链金融的国际合作和国际区块链联盟及标准的创建，以争取国际金融战略的制高点，提升中国金融的核心竞争力，使金融更好地服务于实体经济。
(作者是中国社会科学院金融研究所研究员、国家金融与发展实验室投融资研究中心主任)
来源：中国财经新闻网
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