区块链金融的发展趋势研究

蔡然

（1.中国邮政储蓄银行博士后科研工作站；2.清华大学，北京100808）

一、引言

区块链技术引入了新型数据结构，成为构建下一代网络技术基础协议的热点前沿。全球金融机构和监管部门高度重视区块链技术的应用，国际货币基金组织积极开展在跨境支付和数字货币领域的探索。区块链技术还受到资本市场的青睐，全球风险投资规模超过10亿美元。由巴克莱银行和摩根大通等世界知名银行发起组建的R3区块链联盟促进了技术的开发和测试的互通，吸引了中国平安集团、中国民生银行和中国外汇交易中心等国内的金融机构陆续加盟。由Linux基金会发起，国际商业机器、英特尔和华为等百余家公司构成的超级账本联盟致力于建立区块链技术的开源标准，并通过软件和硬件支持成员的交易业务，其近1/4的成员来自中国。在与国际大型金融机构的合作和学习过程中，我国正开展区块链研究和应用的探索。2016年区块链技术被列入国务院《“十三五”国家信息化规划》，在国家战略层面上受到了广泛关注。我国学术界和实业界也相继牵头成立了自己的区块链联盟，包括中国分布式总账基础协议联盟、中国区块链研究联盟、金融区块链合作联盟、银行间市场技术标准工作组区块链技术研究组、区块链微金融产业联盟、中关村区块链产业联盟、前海国际区块链联盟和陆家嘴区块链金融发展联盟等。中国邮政储蓄银行的资产托管、中国平安的资产交易和客户征信、招商银行的跨境清算、浙商银行的数字汇票，以及微众银行与上海华瑞银行的联合贷款结算等业务场景已经使用区块链取得了良好的效果。本文将从厘清区块链技术的本质出发，着重分析其对金融发展的影响和存在的问题，在借鉴国内外应用经验的基础上对我国金融业的创新提出合理化建议。

二、区块链技术的演进历程

（一）区块链的构成

区块链是分布式的数据库，加密后的数据块依次链接。图1解析了建立和验证一个双方交易区块的过程，特殊的数学算法保证了区块链能检验参与各方的有效性，只有所有参与方均达成协议且通过算法验证的交易才能被输入区块链，并且所有参与方都在本地同步享有此区块的信息。所有区块按照时间顺序形成链式结构，构成的信息被永久性留痕存档。由于接受所有参与方的输入、输出、监督和维护，区块链形成了自我适应和自我管理的模式，冲击了传统金融活动依赖的集中式数据存储架构，开创了网络社会的新局面。

图1：建立和验证一个双方交易区块的过程

（二）区块链的演化历史

1.第一代区块链：比特币。以比特币为代表的加密数字货币是第一代区块链的标志。创建者Satoshi Nakamoto博采众家之长，在包括发明b-money的Wei Dai和CypherPunk成员、PGP密码邮件发明者Hal Finney等密码学先行者们的前期积累之上，不断优化性能，于2009年1月3日发布了第一批比特币，自此区块链正式面世。比特币区块链对参与方有效性的保证是通过工作量的验证，即通过要求信息发送者消耗一定的运算时间来保证参与的有效性。由于对工作量的验证是一种参与方之间的竞争过程，因此在比特币应用里被形象地称作“挖矿”。其原理可以追溯到英国学者Adam Back发明的密码方法Hashcash，这种方法在比特币发明之前就已经广泛应用于电子邮件系统对垃圾邮件的排查。通过低复杂度的散列函数运算，实现对任意长度的输入得到固定长度的输出，并且避免输出冲突，即非等值输入的情况下出现等值输出的概率微乎其微。以当前比特币采用的256位安全哈希算法推算，每个新比特币区块出现的时间大约为10分钟，而一台以每秒万次速度运算的计算机1027年都不一定会发生一次冲突事件。此外，比特币区块链基于Stornetta提出的时间印章的概念，利用函数运算的不可逆性保护数字安全，即通过输出结果反推输入的运算量，相当于穷尽所有输入的可能。

随着比特币商业化的发展，第一代区块链的劣势也开始凸显。一是大规模应用受限于区块的容量。在设计之初，发明者没有考虑到比特币未来的火爆程度，设置的1MB数据上限导致如今的交易拥堵、交易时间过长和交易请求失败的情况陆续出现。二是对工作量的验证耗费了交易时间。以第一代区块链网络的处理交易能力，每秒只能完成7笔比特币交易，这种效率与成熟的支付网络无法抗衡。万事达在测试环境下能达到每秒4万笔交易，维萨在测试环境下能达到5.6万笔交易，而支付宝在2017年双十一真实场景下支付峰值更是达到25.6万笔/秒。三是比特币运算对硬件的要求越来越高，大量的能源损耗阻碍第一代区块链的推广。以每秒5TH运算速度的ASICs硬件推算，第一代区块链处理一笔比特币交易就要消耗掉美国普通家庭一天的电量。这种能耗也造成了环境压力，每天的排碳量甚至达到534吨。

2.第二代区块链：以太坊。2013年开发出的以太坊协议是第二代区块链的里程碑。通过以太坊智能合约对利益关系的验证代替第一代区块链对工作量的验证，弥补了第一代区块链的劣势，参与方只需确认拥有的虚拟货币数量即可确认身份，而无须完成复杂的运算题目。这一改进使得每个区块的产生速度缩短至17秒，既能节约能量损耗，又能提升处理效率。以太坊的可编程和可扩展特性挖掘了区块链的商业应用价值，为不断开发新的金融应用提供了平台与契机。

除此之外，第二代区块链还突破了比特币区块链的公有链单一拓扑结构，根据中心节点的参与性和组织性，增加部署了私有链和联盟链。公有链拓扑结构完全扁平化，允许任意匿名参与方平等输入和输出数据，所有节点散落分布，不存在中心节点的控制，为确保安全性需要对工作量或者利益关系进行验证。私有链拓扑结构的节点散落分布但通过中心节点控制，所有参与节点都是实名指定的，多在测试环境使用。联盟链拓扑结构由多个中心控制，参与方经过筛选，对节点的信任程度也可以调整为匿名或实名。联盟链是介于公有链和私有链之间的结构，更加灵活，能兼顾安全和高效的性能，是未来商业应用的主要途径。

（三）区块链的特征

区块链技术颠覆了传统集中化存储的数据架构，所有参与的节点拥有完整的数据存档，使交易流程具有共享透明、安全可靠和自动高效的优点。

1.共享透明。与传统的数据调用受制于访问权限不同，当区块链发生交易时，所有参与方都会在本地的数据库中同步交易信息，而且历史数据也方便检索。因此，信息在区块链中是高度透明、公开共享的，同时也接受多个节点的共同维护和监督。区块链的这种机制使信任自然而然地建立起来。

2.安全可靠。每笔加载到区块链上的交易都必须经过参与方的一致同意，且通过区块链协议的运算验证，从而避免了交易数据在参与各方传递的过程中发生错误。同时，由于区块链中的节点通信基于点对点协议，不仅节点开发语言和软件环境独立，而且单个节点硬软件问题不会影响系统的整体运行。此外，由于区块链中的信息按照时间顺序排列，交易的当前数据与历史数据不可分割。恶意节点对历史数据的更改会导致信息匹配失败，无法通过有效性验证。对于采用少数服从多数策略的区块链协议，只有完全修改一半以上节点的全部历史数据才能使修改的数据完成网络验证，因此恶意攻击代价过于高昂，而且安全性能与网络节点数目正向相关。

3.自动高效。区块链技术的分布式数据架构解决了传统数据架构下交易参与方因信息不同步而产生的矛盾冲突，消除了耗时耗力的沟通流程，节约了成本。另外，区块链的可编程性和可扩展性也提高了自动化程度。通过预先设定交易日期和交易条件等规则，区块链结合网络内外的实时数据，可实现交易的自动触发。

三、区块链技术对金融发展的影响分析

（一）解决业务痛点

区块链技术能减少业务流程中的烦琐环节，提升效率，降低风险，解决传统金融的痛点。根据麦肯锡的预测，通过区块链技术改造的跨境支付和结算业务可以节约高达40%的成本，进而减少手续费用。一是传统金融业务在发起申请时需要人工干预，而区块链可以自动化处理，不受时差限制。二是传统交易审批依靠人工验证，而区块链由于信息透明，无须通过第三方介入，降低了系统风险。三是签订合约时通过区块链的智能合约替代传统的纸质传递，减少等待的时间。四是交易完成后区块链账本实时同步更新，无须额外的清算步骤和多方反复确认，减少了人为失误。五是区块链中的信息被永久记录和保存，为后续追溯交易信息流转提供可靠保障。六是区块链的点对点拓扑结构使系统运行不会受到单一节点的失常影响，既能解决兼容性问题，又能抵抗恶意攻击，提升了交易的稳定性和安全性，网络部署与维护成本得以节约。

（二）打破商业格局

在传统的金融商业格局中，信任的建立依托于法律，交易的达成通过信用中介，清算集中化处理。然而，区块链技术改变了这种现状，当前的金融模式受到极大的挑战，金融机构需要适应角色的转变。其中一些传统金融业务将受到区块链的冲击：一是由于区块链网络中任意节点可以脱离中介机构直接交易，集中清算的商业价值被削减。二是股票和债券可以在区块链上直接以拍卖的形式发行，投行的承销模式或被替代。三是主经纪商的资产托管职能被淡化。另一些金融业务也会被区块链积极影响：一是区块链中的数字货币与实际资产的对接对存托业务有新的增长需求。二是差异化发展的交易所可以弥补区块链在高频交易方面的短板。三是商业银行利用区块链技术可以提升贷款审批和支付结算的效率。

（三）重塑基础架构

与互联网技术和大数据技术停留在金融应用层面的创新不同，区块链技术对金融发展最深远的影响在于触及底层根基，颠覆了信用中介的原始逻辑。传统的金融业务建立在历史久远的技术架构之上，以美国市场为例，股票交易结算周期是T+3，运行效率已然无法满足日渐增长的交易需求。基于区块链的基础设施有望节约18亿美元缩短结算周期的改造费用，使银行间小额国际汇款手续费降低6.68%，节约中后台结算成本约200亿美元（Sachs，2016）。一是区块链技术提高了自动化水平，通过把烦琐的合约条款编写成自动化的程序语言，股权交易可以在满足预设条件时自动执行。二是区块链技术降低了交易风险，其信息共享和节点处处备份的特点既能满足内部审计需求，也能分担外部监管职责，有效避免双重支付等金融风险。

（四）助力普惠金融

区块链技术挖掘了新兴市场的潜力，通过在次发达地区的信息共享，避免了垄断的形成，扩大了金融服务覆盖范围。此外，区块链技术适合应用于精准扶贫，通过对交易数据的全程监控，参与方高度透明，社会资源充分可控。由于区块链中的资金流向难以篡改，相关部门便于高效管理定向扶贫资金，避免滋生腐败，解决诚信问题。

四、区块链技术在金融领域的应用路径

（一）数字货币

从实物交换到物理货币的普及再到数字货币的出现，货币的信用内涵不断延展。数字货币的流通在金融电子化的背景下具备为商业活动提供便利、减少发行成本、提高央行对货币流通的掌控力等方面的优势，已成为各国共识。厄瓜多尔和突尼斯为解决普惠金融问题，已经发行国家数字货币，方便民众购买商品和生活缴费。我国央行于2016年1月的数字货币研讨会上提出推动数字货币的发行计划，并开设数字货币研究所，旨在奠定全球数字货币的领先地位。全球数字货币超过770种，基于区块链技术的比特币占据所有加密货币6成以上的市值份额，截至2017年12月，成交价突破14000美元，总市值达到2300亿美元。芝加哥商品交易所更是在2017年12月10日推出比特币期货交易。不过，金融界对于比特币市场的态度始终存在争议。以著名学者罗伯特·席勒、银行家杰米·戴蒙和中国工商银行原行长杨凯生为代表的人士认为比特币并不成熟，价格起伏波动大，又存在游离于监管之外的灰色地带，投资风险高。在审慎推进数字货币发展的基础上，我国监管部门始终保持清醒的风险防范意识。2017年8月，中国互联网金融协会发布《关于防范各类以ICO名义吸收投资相关风险的提示》。2017年9月，一行三会等部门联合发布《关于防范代币发行融资风险的公告》，打击金融犯罪。

（二）贸易金融

贸易金融涉及参与者多，流程烦琐。借助区块链技术使参与上下游共同分享账本信息，能极大地消除纸质传输和人工审阅环节，防范操作风险，节省人力和时间成本。以传统的跨境汇款为例，由于依赖中介机构，不仅手续费高，而且效率低下，通常耗时两三天。区块链技术一方面通过点对点交易，屏蔽了第三方中转环节；另一方面通过自动化流程实现24小时无休运转，提高交易速度。此外，共享信息也保护了汇款的安全。麦肯锡预计区块链技术为全球贸易金融节约银行运营和风险管控成本超过140亿美元，为商户节约资金闲置成本和运营成本超过20亿美元。巴克莱银行与Wave公司开展基于区块链的贸易金融合作，用公有链上的贸易流程解决纸质流转问题，提升认证的可靠性，优化交易的体验。美国的Ripple公司利用区块链技术构建替代SWIFT的网络金融传输协议，提出支持多国币种的点对点跨国汇款解决方案。Circle公司持有英国合法牌照，实现美元与英镑的实时汇款。中国贸易金融增长快速，已经达到十万亿元数量级，区块链对业务扩张有积极的推动作用。中国2015年跨境汇款总量约8万亿人民币，需求巨大，预计应用区块链的跨境汇款成本每笔降低约11美元。

（三）证券交易

区块链技术可以改善传统证券市场从发行到交易受制于复杂流程的窘境。一是缩短交易时间，降低管理成本，使交易时间从以天为单位降低至以小时甚至分钟为单位。二是通过扁平化的网络使交易信息更加公开透明，避免内幕交易，维护市场稳定。高盛预计区块链技术每年为全球证券交易节约成本超过110亿美元。纳斯达克与Chain合作搭建的区块链平台Linq为投资者提供数字化证券管理。美国数字资产控股公司为澳大利亚证券交易所设计的结算系统通过区块链技术实现实时资产交易。中国上海证券交易所也积极探索区块链带来的商机，组建中国分布式总账基础协议联盟，以推动交易自动化的进程。

（四）征信管理

由于监管要求的变化，银行的征信成本高企。瑞银集团2014年增加了10亿美元成本用以抵御欺诈风险；汇丰控股在2013年后的两年间增加法律合规人员5000余人。区块链的信息透明特性增加了对征信数据的管控能力，增强了对异常数据的发现能力和对欺诈行为的防范能力，减轻了监管负担。高盛预计区块链技术每年为全球征信节约成本超过30亿美元。Chinalysis公司为银行专门设计的监测系统能快速发现和分析区块链上的不法交易行为，使银行能精准地认知客户的信用情况。

五、区块链金融存在的问题分析

（一）难以修正

由于区块链中的交易记录是永久有效的，错误一旦造成就无法修正，只能通过修改区块链规则或者建立反向的交易来抵消，造成资源的浪费。因此，在实际的区块链应用时应考虑通过设置外部机制来解决修正问题。

（二）泄露隐私

由于区块链中的信息是共享透明的，交易中涉及的隐私存在被泄露的风险，个人信息的保护受到极大的挑战。如果这些数据被非法使用，将会产生很多社会信用问题。在保证金融应用安全的前提下，应对隐私保护采取必要的措施，通过改进匿名账户算法，既要对信息追溯成功可控制，也要对敏感数据采集负责任。

（三）性能局限

非中心化的结构导致区块链的运行效率受限于网络的最弱节点。虽然目前的区块链应用对网络容量和响应速度的要求都不高，但是随着交易规模提升、交易信息增多、交易频率加快，区块链技术对存储资源和计算能力都将产生巨大的压力。区块链技术能否承载更加深入的商业应用，取决于硬件水平的改善、网络性能的优化和算法效率的提升。

（四）标准各异

目前区块链的实施标准因应用场景的差异而不尽相同，未来区块链的应用范围进一步扩大时，多区块链之间的互联可能会受阻于不统一的标准。另外，区块链的金融应用也亟待更加成熟的监管制度来进行规范。

（五）干扰市场

由于区块链允许交易自动执行，触发条件可能会不断产生正向反馈，导致价格波动的加速，从而扰乱市场的稳定。此外，过高的交易频率可能会进入交易循环而无法自动终止。

六、对策建议

区块链技术提高了金融的效率和透明度，降低了成本和风险，使得商业环境更加公平可靠，对金融创新有着长远的影响。金融机构只有及早行动，主动拥抱科技的进步，才能避免在商业格局战略转型中落伍甚至面临被淘汰的窘境。

一是布局区块链应用的试验田，根据机构自身优势寻找差异化发力点。区块链的应用场景应优先考虑痛点明显、增量显著、发展快速的精品业务，并给予适度的试错空间，试点成功后再逐步扩大应用范畴。在尝试过程中既要充分评估改造成本，也要合理安排系统维护，同时还要配套优化业务管理，依据实验效果逐步调整技术方案。同时，也要避免用力过猛，深刻理解传统流程的过渡作用。

二是组建全球化的区块链联盟，通过加强跨国金融机构与科技公司之间的多重合作，逐步形成区块链产业生态圈。由于区块链应用尚处于初级阶段，可选择的技术方案众多，商业模式也存在各种可能性，联盟整体利益和成员个体利益需要权衡。我国应大力发展区块链研究，积极推进统一化的行业规则的制定，建立技术的主导地位，掌握标准的话语权，抢占国际市场先机。

三是加强金融监管，既要严防区块链引入的新风险，也要时刻警惕转型过程中的“灰犀牛”。创新机制设计者、立法部门和监管机构除了密切关注以区块链为代表的未来技术与金融领域深度融合过程中产生的经济效应，也应积极应对因商业利益分配局面变化而导致的潜在社会问题，提前干预金融风险，打击洗钱、非法融资和侵犯隐私等犯罪行为，维护金融系统的稳定繁荣。

[1]Dai，W.b-money，a scheme for a group of untraceable digital pseudonyms to pay each other with money and to enforce contracts amongst themselves without outside help[EB/OL].[2016-7-26].http：//www.weidai.com/bmoney.txt.

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