“區(qū)塊鏈”正像互聯(lián)網(wǎng)一樣改變世界。但由于區(qū)塊鏈和分布式賬本技術與應用尚在孵化，共識的機制尚未形成標準。為了更好地理解，需要深入研究區(qū)塊鏈的結構、區(qū)塊鏈工作證明算法、區(qū)塊鏈信任加密技術、區(qū)塊鏈的共識機制、點對點網(wǎng)絡協(xié)議等關鍵技術細節(jié)。

一、區(qū)塊鏈技術解讀

　　1．區(qū)塊鏈的結構解讀。由于業(yè)務價值互聯(lián)、工作確認算法、全網(wǎng)共識機制、多中心化都是通過區(qū)塊鏈分布式賬本實現(xiàn)，分析區(qū)塊鏈分布式賬本是理解區(qū)塊鏈技術的核心。

　　分布式賬本貫穿了業(yè)務層(如資產(chǎn))、應用層(如智能合約)、中間件層(如分布式交易共識)和底層技術層。

　　區(qū)塊數(shù)據(jù)結構是“區(qū)塊的頭信息+區(qū)塊賬本信息(多個賬本)”。這里有三項內(nèi)容需要分析。

　　區(qū)塊的頭信息的作用：比特幣公有鏈塊的頭信息(80字節(jié))描述了這個塊的基本信息，包含了鏈鎖位、時間戳、工作量位、權屬信息位。其中，鏈鎖位將區(qū)塊“鏈”在一起。比特幣網(wǎng)絡的區(qū)塊權屬信息位的值由私鑰和最后一筆交易哈希計算所產(chǎn)生，它鏈接該區(qū)塊(賬頁)的所有交易。比特幣網(wǎng)絡鏈接的是轉(zhuǎn)賬的交易，其他區(qū)塊鏈公司鏈接的是塊上賬戶(會計余額)交易、合約交易、資產(chǎn)交易。時間戳用來記錄賬頁(區(qū)塊)產(chǎn)生的時間，由于區(qū)塊不可修改性，時間戳與權屬信息可以共同用來確定區(qū)塊(賬頁)的權屬。

　　區(qū)塊鏈分布式賬本是一個還是多個：自從區(qū)塊鏈分布式賬本的概念被提出后，分布式總賬支持智能合約、智能資產(chǎn)的研究項目越來越多。具有代表性的數(shù)字資產(chǎn)控股(DAH)的超級賬本(HyperLeger)、R3CEV允許賬本(Permissioned distributed Iedaers)的方案中都支持多個賬本，而比特幣只支持一個賬本。

　　多個賬本的數(shù)據(jù)結構：目前的發(fā)展是將金融(多個子鏈)賬戶鏈、智能合約鏈、智能資產(chǎn)鏈與分布式賬本(主鏈)分開。智能資產(chǎn)、智能合約穿越不同的參與者涉及不同的業(yè)務或法律實體，這需要一個復制的(每個節(jié)點上有交易的副本)、共享的(智能合約、賬戶、智能資產(chǎn)的交易結果是一致的)分布式賬本。

　　2．區(qū)塊分布式操作。塊上操作需要復制、共享的分布式賬本，并以點對點網(wǎng)絡協(xié)議為基礎。典型的塊上操作包括獲得區(qū)塊、下載和查詢交易信息，區(qū)塊生成和區(qū)塊賬戶。塊下操作需要考慮每個參與者(節(jié)點)的私密性，主要基于分布式云計算和區(qū)塊鏈技術、加密技術混搭。

　　區(qū)塊鏈的工作確認算法及全網(wǎng)共識機制。共識是分布式系統(tǒng)容錯的基本問題。有各種分布式算法如PBFT、Raft、PAXOS被用于區(qū)塊鏈技術核心中。它具有兩重保護機制，以產(chǎn)生正確的決定：第一，“提供優(yōu)惠待遇者為首選”；然后“首選”廣播(用點對點協(xié)議)相同交易數(shù)據(jù)給各服務器節(jié)點，讓“其他節(jié)點”決定該交易是否記賬。典型的共識算法就是多個服務器對一個即將記入賬本的數(shù)值進行投票，獲得大多數(shù)的選舉票者被記入賬本。假設有5個區(qū)塊鏈服務器對一個記入賬本的交易進行投票，只要有3個服務器投“確認”即所有服務器都要服從這個決定。這種少數(shù)服從多數(shù)的機制，解決了少數(shù)服務器投“否認”票(有意不承認、沒回應等)情況下的交易確認機制問題。確保少數(shù)“壞服務器”不工作，全網(wǎng)照樣記賬的分布式記賬難題。

　　典型的共識算法是構建在“復制的”狀態(tài)機上下文中的容錯系統(tǒng)組件中。每個服務器有一個狀態(tài)機和日志。狀態(tài)機是容錯的哈希表，即使少數(shù)服務器不工作了，服務器的狀態(tài)機也能夠從服務器的日志中得到命令。這些找到了分布式環(huán)境下，陌生的交易對手之間的往來信息無法信任的算法，解決了“拜占庭問題”。

　　例如：超級賬本項目使用PBFT(PracticaIByzantine FauIt ToIerance，實用拜占庭容錯算法)的共識算法。據(jù)稱能處理每秒每池(每個節(jié)點)交易數(shù)以萬計，而不需要資本密集的挖礦“工作證明”。這使得全網(wǎng)在識別、合規(guī)的原則下，每個參與者都知道彼此在交互處理分布式賬本。

　　區(qū)塊鏈加密技術。區(qū)塊鏈的塊信息、賬本信息是通過加密算法MD5(文本加密)、SHA256(密鑰加密)、ECDSA(非對稱算法)以及HAS H算法共同實現(xiàn)的。最終，發(fā)到線上的賬本信息，某些節(jié)點有任何篡改，塊上所有節(jié)點都會知道(通過全網(wǎng)復制的歷史交易數(shù)據(jù)，進行復核計算)。若發(fā)生這種情況，行動是否認可這樣的交易，可能需要“區(qū)塊鏈工作確認算法”去解決(交易或不計入?yún)^(qū)塊、或否認這些交易)這種不信任問題。這個過程可能是這樣的：

　　★客戶端利用MD5等算法對賬本(資產(chǎn)、合約、賬戶、參與者等)進行加密；

　　★發(fā)布上區(qū)塊鏈的賬本用SHA256進行加密，私鑰(ECDSA、ED)進行簽名；

　　★用Hash算法對賬本信息進行計算，生成區(qū)塊或獲取區(qū)塊信息。

　　3．多中心化。我們進一步考慮這樣的業(yè)務過程，想象這樣一個平臺存在：也許一個復制的、共享賬本記錄了所有銀行間的交易余額或資產(chǎn)交易或衍生品頭寸，這個賬本也是最權威的記錄，具備足夠的公信力。我們可以部署代碼，描述協(xié)議；構建企業(yè)間的業(yè)務邏輯。運行這樣一個有效的交易處理系統(tǒng)，將降低成本和系統(tǒng)的復雜度。

　　通過對區(qū)塊鏈技術的解讀，我們認為業(yè)務價值互聯(lián)、工作確認算法及全網(wǎng)共識機制、加密技術、多中心化等4項技術屬性是衡量該區(qū)塊鏈產(chǎn)品和應用能否達到區(qū)塊鏈技術的初衷的標準。這4項技術對現(xiàn)有金融IT技術具有替代作用，而且，這4項技術是通過數(shù)據(jù)緊耦合帶來IT架構和應用架構的松耦合，能改變目前金融機構緊耦合的IT、應用架構。

二、區(qū)塊鏈金融應用三個發(fā)展階段

　　1．區(qū)塊鏈金融應用1.0。1.0的應用可能發(fā)生在賬戶間轉(zhuǎn)賬、借記卡、貸記卡支付、匯款、外幣線上支付等支付交易領域，買家和賣家可以不通過中介驗證交易。

　　比特幣利用共享數(shù)據(jù)庫取代了私人銀行賬戶，因此，互聯(lián)網(wǎng)上的每個人都可以發(fā)出、接受支付款項。然而比特幣只是半邊賬。購買比特幣時，需要兩條賬戶記錄，一個記錄比特幣的變化，一個記錄資金的變化。比特幣數(shù)據(jù)庫知識持續(xù)跟蹤了比特幣端的交易。如果想用比特幣換美元，需要經(jīng)由其他交易系統(tǒng)完成美元的傳遞。比特幣“交易本身就是結算”，然而用比特幣美元交易結算，就需要兩個賬戶完成交易。

　　2．區(qū)塊鏈金融應用2.0。Ripple Lab等第二代系統(tǒng)將這種理念外延，納入了大交易量市場的交易。區(qū)塊鏈技術還可在互聯(lián)網(wǎng)上建立基于規(guī)則的數(shù)據(jù)、標準化智能合約，它用算法交易程序代替合同，智能合約約定的日期、條件一旦達成，網(wǎng)絡將自動執(zhí)行合約。智能合約主要應用在金融資產(chǎn)如債券、權益、衍生品和線上應收貸款等領域。事實上，已經(jīng)有許多項目將股票、債券、汽車、房產(chǎn)和商品用區(qū)塊鏈技術進行儲存和交易。這些區(qū)塊附加資產(chǎn)的信息生成“智能資產(chǎn)”，或用“智能合約”記錄和交易這些資產(chǎn)。智能合約和智能資產(chǎn)被嵌入了復雜的交易算法，這些記錄和算法可不再被中心化的登記機構擁有，而是全網(wǎng)的共享資源和全網(wǎng)共識的算法。

　　3．區(qū)塊鏈金融應用3.0。將交易、信息和賬本進行組合、配對，以清晰的區(qū)塊鏈記錄挑戰(zhàn)現(xiàn)存IT應用系統(tǒng)?？梢允褂矛F(xiàn)實世界中的交易系統(tǒng)，產(chǎn)生配對成功交易或者“交易報告”，將交易或交易報告?zhèn)鬟f給區(qū)塊鏈總賬。或者，可以將交易傳遞給現(xiàn)有賬本系統(tǒng)，如托管行賬戶。這樣不僅是金融機構，一些互聯(lián)網(wǎng)公司的系統(tǒng)也會受到區(qū)塊鏈公司的挑戰(zhàn)。

　　區(qū)塊鏈技術正處在快速發(fā)展階段，實現(xiàn)全面商業(yè)化還需要時間。但可以預期，區(qū)塊鏈和分布式賬本技術將成為可信的和可管理大型交易系統(tǒng)的核心技術。

三、區(qū)塊鏈、分布式賬本的金融業(yè)務解讀

　　1．智能合約、智能資產(chǎn)。線上互聯(lián)網(wǎng)金融技術實現(xiàn)了數(shù)字資產(chǎn)和數(shù)字合約，即利用平臺實現(xiàn)了數(shù)據(jù)結構(包括合同文書、資產(chǎn)文書、貸款政策與文檔等)的電子存儲和集中處理。而塊上的區(qū)塊鏈業(yè)務是希望使得數(shù)字資產(chǎn)和數(shù)字合約更加智能化，可利用合約的條款(合同文書的內(nèi)容)編程，而且每個參與者(節(jié)點)都可利用腳本語言對條款進行分布式處理。技術上以IBM hyperledge和以太坊為代表的公司，將智能合約放在“虛機”內(nèi)，試圖利用腳本語言傳遞合約和資產(chǎn)的部分業(yè)務邏輯(如期貨衍生合約的到期執(zhí)行條件)。這些起步朝區(qū)塊鏈“業(yè)務價值互聯(lián)”的目標邁進了一大步。

　　第二代區(qū)塊鏈如Ripple、Counterparty、Overstock等系統(tǒng)，在區(qū)塊鏈中跟蹤以“代幣”形式存在的不同種類資產(chǎn)，解決了單邊賬本問題。這些系統(tǒng)依托于銀行、托管行等主題贖回“代幣”并將公開顯示資產(chǎn)過戶給買方。使用了代幣，用戶可以買賣資產(chǎn)，并能在“一個賬戶”中體現(xiàn)完整交易。第二代系統(tǒng)也完善了交易，用戶可以投標、開價，系統(tǒng)完成交易配對、轉(zhuǎn)移資產(chǎn)而無需其他系統(tǒng)處理。

　　2．分布式賬本的業(yè)務功能。由于分布式賬本在數(shù)據(jù)結構上包含了智能合約、智能資產(chǎn)、賬戶及對應的合約交易、賬戶交易、資產(chǎn)交易，且賬本能在全網(wǎng)穿透不同的參與者并涉及不同的合約或法律實體，所以全網(wǎng)在可識別的原則下，處理業(yè)務智能合約和智能資產(chǎn)的結算交易，且每個參與者能在分布式賬本上交互處理交易。例如Clearmatics公司讓智能合約的“分布式虛機”在行業(yè)標準的分布式總賬下運行，實現(xiàn)結算的自動化。

　　全球金融行業(yè)的研究和驗證項目表明，私人股權和權益發(fā)行、業(yè)務數(shù)據(jù)的認證和識別、跨國支付匯款、場外交易和外匯買賣結算和清算、債券回購、供應鏈金融、貿(mào)易結算、財團貸款等最可能成為區(qū)塊鏈實際應用的場景。這些用例的共同特點是可以利用智能資產(chǎn)、智能合約，穿透不同的參與者涉及不同的合約或法律實體。而這些領域的參與者確實需要尋找一個共享信息的分布式賬本，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，提升數(shù)據(jù)的全網(wǎng)可信，提高結算和清算的效率。如果金融行業(yè)未能快速接受區(qū)塊鏈，那么“技術脫媒”領域(例如互聯(lián)網(wǎng)金融)將會加快它的發(fā)展，這就意味著，金融行業(yè)在未來的自動化交易市場中，只能分到很小的市場份額。

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（文章來源：《金融電子化》雜志）