区块链在金融业中的应用

区块链在金融业中的应用

作为金融科技领域的一项重要技术创新，区块链被视为构建未来互联网业态的核心关键技术，可实现互联网从信息互联到价值互联的升级。事实上，区块链是一个采用共识机制、去中心化、分布式的共享账本或数据库，通过密码学加密技术，保证这一账本或数据库的全网公开、透明的一致性，其分布式组网方式以及加密不可撤回及篡改的特性，保证了加密信息可以用点对点的方式，安全、保密地进行快捷传输和交易。尽管目前区块链技术尚处于发展的初级阶段，但作为去中心化记账平台的核心技术，区块链被认为在金融、征信、教学、医疗、物联网、经济贸易、智能设备等众多领域都拥有广泛的应用前景。

区块链基础架构及关键技术

区块链是基于密码学原理而不是基于信用，使得互联网上任何达成一致的交易双方直接支付，从而不需要第三方信用中介机构的参与。本质上，区块链是一个分布式账本，

一种通过去中心化、去信任的方式集体维护一个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型应用模式。

（一）区块链的基础架构和模式。区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成，包含了从底层数据结构到共识机制到顶层应用协议的众多内容。其中，数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术；网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法；激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等；合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础；应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。区块链系统每层分别完成一项核心功能，各层之间互相配合，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点即为基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约。

按参与对象范围的不同，区块链可粗略区分为公有链、联盟链和私有链。划分的标准不是参与节点的多少，而是整个系统中记账节点的门槛和记账权的分散度。

（二）区块链的核心和关键技术。1.共识机制。机器共识机制即区块链节点就区块信息达成全网一致共识的机制，是区块链的核心理论和技术。FLP不可能定理已经证明，在存在故障进程的异步系统中不存在有限时间内达成“共识”理论解。这也意味着，理论上，在存在“女巫”节点的异步网络环境中，不可能在有限时间内有达成一致共识的精确算法，因而必须寻找其可行的“工程解”，而目前出现的在特定环境中的各类共识机制就是求解“工程解”具体算法。区块链常用的共识机制主要包括：PoW（Proof of Work，工作量证明）、PoS（Proof of Stake，权益证明）、DPoS（Delegate Proof of Stake，股份授权证明）等。

通常，区块链应用需要根据不同场景而选择不同共识机制，如合规监管方面是否支持超级权限节点对全网节点及数据进行监管、交易达成共识被确认的性能效率、共识过程中耗

费的CPU及网络输入输出和存储等计算机资源、防攻击防欺诈的容错能力等。事实上，只要合适的机制能保证记录的可靠可追溯、不同节点具有相对平等的权利，则机制的不同并不改变区块链的本质。可以说，共识算法的创新将是推动区块链产业化的重要力量。

2. 数据存储。在区块链技术中，数据以区块的方式永久储存。区块按时间顺序逐个先后生成并连接成链，每一个区块记录了创建期间发生的所有交易信息。区块的数据结构一般分为区块头（header）和区块体（body）。其中，区块头用于链接到前一个区块并且通过时间戳特性保证历史数据的完整性；区块体则包含了经过验证的、区块创建过程中产生的所有交易信息。

3. 网络协议。区块链网络协议一般采用P2P协议，确保同一网络中的每台计算机彼此对等，各个节点共同提供网络服务，不存在任何“特殊”节点。不同的区块链系统会根据需要制定独自的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。散列算法也叫数据摘要或者哈希算法，其原理是将一段信息转换成一个固定长度并具备以下特点的字符串：如果某两段信息是相同的，那么字符也是相同的；即使两段信息十分相似，但只要是不同的，那么字符串将会十分杂乱随机并且两个字符串之间完全没有关联。本质上，散列算法的目的不是为了“加密”而是为了抽取“数据特征”，当然也可以把给定数据的散列值理解为该数据的“指纹信息”。典型的散列算法包括MD5、SHA1/SHA256和SM3，其中SHA2和SM3 这两种算法效率和安全性大致相当且应用较为广泛。

非对称加密算法由对应的一对唯一性密钥（即公开密钥和私有密钥）组成的加密方法。任何获悉用户公钥的人都可用用户的公钥对信息进行加密与用户实现安全信息交互。由于公钥与私钥之间存在的依存关系，只有用户本身才能解密该信息，任何未受授权用户甚至信息的发送者都无法将此信息解密。

5. 隐私保护。目前区块链上传输和存储的数据都是公开可见的，仅通过“伪匿名

的方式对交易双方进行一定的隐私保护。对于某些涉及大量的商业机密和利益的业务场景来说，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比较有希望解决区块链的隐私问题。

6. 智能合约。智能合约可视作一段部署在区块链上可自动运行的程序，其涵盖的范围包括编程语言、编译器、虚拟机、事件、状态机、容错机制等。虚拟机是区块链中智能合约的运行环境。虚拟机不仅被沙箱封装起来，事实上它被完全隔离。也就是说运行在虚拟机内部的代码不能接触到网络、文件系统或者其他进程。甚至智能合约之间也只能进行有限的调用。本质上，智能合约是一段程序，存在出错的可能性，甚至会引发严重问题或连锁反应，因此需要做好充分的容错机制，通过系统化的手段，结合运行环境隔离，确保合约在有限时间内按预期执行。

区块链在金融领域中的应用探索

金融领域是区块链技术的重要应用领域。区块链本质上是一个去中心化分布式账本，相当于一种全民参与记账的方式，在当今科技驱动金融发展的时代，区块链成为最新的科技驱动力量。区块链技术为解决经济和金融等领域的信任问题，提供了底层支持技术，其拥有的高可靠性、简化流程、交易可追踪、节约成本、减少错误以及改善数据质量等特性，使其有可能再次重塑全球金融业的基础框架，尤其是信用传递交换机制，并加速金融创新与产品迭代速度，极大提高金融运行效率。区块链在金融领域的主要应用包括以下几个方面：（一）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也是最成功的运用。与传统纸币相比，发行数字货币能有效降低货币发行、流通的成本，提升经济交易活动的便利性和透明度。因此，在互联网时代，货币从实物形态到纸币再到数字货币是一较为确定的趋势。2015 年起，英国、俄罗斯、欧洲央行均表示正着手研究区块链技术，中国央行也在大力推进数字货币，并认为区块链技术是可供选择的技术方案之一。可以预见，央行发行数字货币是历史趋势，而区块链诸多技术特点能较好满足可靠、可追溯，且有利于执行精准的货币政策的潜力。而一旦央行推出基于区块链的数字货币，将对现行金融体系产生广泛而深远的影响。

（二）证券交易。对于传统证券发行，中间人往往控制着市场，比如国内证券海外上市首先要经过国内证监会审核，然后国外交易所审核，审核后在一级市场发行，二级市场交易，繁复冗长的流程往往导致发行成本的增加。而区块链的诞生很有可能使得全球的资产模式从先审核后发行变成先发行后审核，从而使得证券发行免去诸多中间人环节。区块链技术通过证券的去中心化交易，不仅可以帮助显著削减发行、追踪及交易加密证券的成本，而且能够避免传统证券市场经常发生的操纵行为。基于区块链技术的去中心化交易系统（如BitShares），既具备传统交易所系统功能，同时又不依靠任何中心化机构或服务器来自动运行，系统内所有交易资产或产品可由任何人创建并交易。当然，这也不可避免地带来监管困难的问题。由于运行的计算机及参与交易的人可能遍布世界各地，任何人可发行任何证券资产，使得司法管辖权难以界定；同时，随着资产规模的不断扩大，其管理也将变得越来越难。

（三）票据市场。对于票据市场，区块链的应用将是未来的核心。一方面，以区块链技术为基础实现票据市场的点对点交易，能够打破票据中介的现有功能，实现票据价值传递的去中介化；另一方面，区块链的信息不可篡改性也使得票据一旦完成交易，将不会存在赖账现象，可避免“一票多卖”、打款背书不同步等行为，有效防范票据市场风险。另外，区块链交易记录前后附带相连的时间戳，也提供了透明化可信任的追溯途径，从而有效降低监管的审计成本。当然，除了票据之外，诸如场外股权、债券转让等其他非场内交易性金融资产，利用区块链账本的安全透明、不可篡改及易于跟踪等特性，对其登记、发行或管理进行数字化实现，往往也能促进市场的高效安全运行。与前所述类似，区块链应用于场外证券类资产登记发行还存在法律合规、投资者匿名监管及数字证券与真实世界价值对接等问题。

（四）支付清算。区块链分布式记账技术可有效拓展现代支付清算机制，使得银行间、交易所等机构的管理成本大大减少且支付清算的效率得到显著提升。当前，商业贸易、证券交易的支付清算一般需要借助于银行，传统的交易方式要经过开户行、对手开户行、境内清算组织、国际清算组织、境外银行等，过程中每一机构都有自己的账务系统，