区块链技术在金融创新中的运用探索

张雪莲 蒋贵斌

（中国人民银行保山市中心支行，云南 保山 678000）

区块链技术作为新型技术组合能够从根本上改变当前信息技术服务架构模式，最大限度的满足当今商业对减少外部监管干预、交易流程不可逆、数据防篡改、广泛认证等实际需求，成为服务行业追逐的技术新宠，尤其是以比特币为首的金融技术服务对当前金融体系提出了新的挑战，中国人民银行成立了数字货币研究所，加强利用区块链技术发行数字货币的研究，各金融机构也根据各自的业务特点创新性的运用区块链技术开展业务创新，以适应新的信息技术形势，谋求新技术背景下的新发展。区块链技术可广泛运用金融体系中的数字货币发行、支付结算、真实金融信息征集、权益验证等多个领域，由于区块链技术尚属新的技术组合，其在应用技术瓶颈、信息保密、行业监管方面还存在许多值得探讨的地方，需要以辩证的方法权衡利弊，在实践中加以改进，使其更好服务业务发展。

一、区块链技术的起源及特点

2008年，美籍日人中本聪首次在其论文中创新性的提出了区块链的概念，随后编写了比特币软件，正式构建比特币金融系统，比特币以其创新性的运转方式得到了相关机构的认可和好评，其价值也以惊人的速度得到提升，引起了世界各国货币当局和金融界的高度关注。虽然世界各国金融监管当局对比特币持有拒绝或谨慎的态度，但比特币所运用的核心技术思想和技术组合却得到广泛研究和认可。区块链技术发展可概括为数字货币（区块链1.0）、智能合约（区块链2.0）、信用社会（区块链3.0）几个发展阶段，区块链1.0是以比特币为代表的金融支付阶段，2.0则是区块链技术从单纯金融支付转移到商业场景应用的阶段，引入了智能合约机制，扩大了区块链技术的运用范围，3.0阶段是区块链技术在2.0阶段的进一步扩展，其运用范围可扩展至公共服务、征信、物联网等社会领域。区块链技术得以深入应用取决于其技术组合创新，创新性的改变了当前信息技术服务技术架构，使其更加符合市场的实际运作方式，减少第三方中介机构对市场的干预。

去中心化：信息技术服务传统架构采用数据中心模式，即B/S（浏览器/服务器）、C/S（客户端/服务器）的方式，用户以客户端的形式通过网络与服务器进行通讯，与其他客户端并不进行直接通讯，客户端之间的通讯由服务器代为转交，使得数据中心能够收录所有用户数据，具有用户数据的完全控制权，以至于数据中心能够对用户行为进行全程监控。区块链技术的核心是去中心化，从根本上颠覆了传统信息技术架构，区块链技术并不设置专门的数据中心，而是在每个参与者中保存全网用户数据，用户与用户之间通过点对点网络直接进行通讯，不再需要数据中心服务器提供支持，彻底解除数据中心的数据掌控权，充分发挥参与者在交易当中的作用。区块链技术的去中心化特征使其从根本上改变了信息技术服务架构模式，使得用户交易更加符合自然法则，而非社会管理法则，不需要第三方管理机构为业务活动提供支持和服务。

不可逆算法和加密算法：区块链技术使用HASH对交易记录进行运算，HASH具有不可逆的技术特点，保证交易记录不可逆，并且在区块链技术架构当中，链上每产生一笔交易就向全网广播公布，每个节点均对该笔交易进行同步记账，确保每一次交易不可以被篡改。区块链技术使用非对称密钥机制对传输的数据进行加密，发生交易时，发起方使用对方的公钥进行加密，接受方使用自己的私钥进行解密，有效避免了密钥交换带来的安全问题，同时确保传输信息安全。

超级数据备份：在传统数据中心式的技术架构中，为确保数据绝对安全，往往需要建设两地三中心的备份策略，即在本地建立两个数据同步的中心，实现毫秒级的中心备份，在异地设置异地备份数据中心，对数据执行一定时差的备份策略，传统的数据架构对信息系统的性能和稳定性具有严苛要求，对系统运行RPO（恢复时间点目标）和RTO（恢复时间间隔目标）要求非常高，区块链技术架构模式下的数据保存在每个用户端当中，任何用户端出现故障或信息安全事件，不会影响到全网数据的准确性和完整性，即使面对重大自然灾害也不必担心，可以通过其他地区用户端数据保证系统正常运行。

自然的权益证明：区块链分为公有链、联盟链和私有链，用户不需要任何认证即可接入公有链，联盟链则是在构成联盟的区块链间形成，而私有链则是特定用户经过认证形成的单一区块链，不与自身以外的区块链连接。区块链技术通过 Pow、Pos、DPos、Pool、PBFT等分布式共识算法实现全网共识，使用账本技术对用户权益进行证明，每个节点均保存全网用户数据，51%的节点认可某用户权益，其权益即可被证明，不再依赖数据中心对用户权益进行单一的权威证明，中心式的数据架构模式的权益证明依赖于数据中心的权威性和公正性，数据中心必须秉承客观公正的立场，同时具有强大的实力支持，还必须保证服务器不能遭受技术威胁和外力破坏，才能确保参与者的权益不受威胁。传统数据中心式的技术架构，数据中心从技术层面能够非法修改参与者信息，而区块链式的数据架构下，修改者需要修改绝大多数节点信息才能对参与者的信息进行修改，区块链式架构权益证明更为客观全面。

二、区块链开发平台探析

（一）以太坊开发平台

以太坊是公有链的典型代表，平台搭建在公共互联网当中，具有免费性，任何组织和个人均可在以太坊中开发自己的区块链应用，同时，以太坊也是区块链技术2.0（智能合约）的典型代表，能够发布各种智能合约，实现各种行业应用，通过采用采用PBFT、POS、DPOS等新的共识算法，其执行效率较区块链1.0有较大改善，资源消耗也较区块链1.0大幅下降，使用零知识证明、环签名、同态加密等先进密码学技术有效保护使用者隐私。从分层的角度看，可以将以太坊分为数据层、网络层、共识层、激励层、智能合约层，数据层以链式和区块式数据结构存储交易数据，其数据主要包含交易数据和链式结构数据两个部分，交易数据用于记录交易信息，链式结构数据用于维护区块链链式结构，基于哈希函数和非对称加密保证数据安全。网络层使用P2P网络（点对点网络），每个用户即为一个节点，每个节点既是客户端也是服务器。以太坊采用较区块链1.0先进的共识算法，其效率得到较大改善，已达到商用阶段，能够运用到实际应用当中。激励层的作用在于保证以太坊平台机制正常运转，为平台运转记账和证明的矿工提供报酬，构建良好的运行生态环境，保持以太坊平台可持续发展。智能合约层为使用以太坊开展业务提供接口，使用者可以通过开发定制化的应用程序与以太坊进行对接，并智能执行，进一步扩展以太坊应用的范围，提升以太坊平台应用的智能化水平。以太坊执行智能合约的环境为EVM（以太坊虚拟机），提供与其他IT信息系统的连接端口RPC，但EVM执行程序需要在一个封闭的环境中，不接触外部网络和文件系统，保证EVM执行的客观性，防止外部恶意攻击。Mix IDE是以太坊官方的集成开发环境，可以在以太坊上快速开发应用，安装以太坊时，需要先安装Go语言的运行环境。

（二）企业级区块链平台Hyperchain

Hyperchain是国产的区块链服务平台，是联盟链的典型代表，Hyperchain通过对公有链的进一步改造和优化，满足企业对区块链技术的实际需求。总体来看，Hyperchain技术架构和其他区块链的架构是一致的，但其在共识算法、安全与隐私机制、监控管理方面进行了改进。Hyperchain使用了RBFT共识算法，RBFT增加了主动恢复与动态节点增删等机制，极大提高了该算法的性能与可靠性，可以将交易的延迟时间控制在300ms，支持每秒上万笔的交易量，能够最大限度满足实际业务需求，具有非常高的可操作性。Hyperchain提供智能合约运行平台HyperVM，使用账本数据存储机制，通过区块链构建链式数据结构，并保存合约状态，使用Merkle树技术实现账本哈希计算。安全与隐私保护方面，Hyperchain采用多级加密机制，包括哈希算法、基于ECDSA交易签名、基于ECDH密钥协商机制、同态加密、国密算法等，保证交易安全以及交易隐私。Hyperchain作为联盟链的典型代表，其在联盟成员准入时采用了基于CA的权限控制，只有持有ECA发放的证书，经过RCA认证，才能在Hyperchain链上开展服务和交易。为提高Hyperchain链的可行性和可管理性，Hyperchain提供了可视化监管平台，真正让Hyperchain区块链在实际工作中得以运用，符合企业客观实际需求。

三、区块链技术在金融创新中的应用场景

（一）金融机构对区块链技术的应用需求

彻底的架构转型需求：区块链技术的最大特点是去中心化，去中心化的实现主要依赖于分布式的账本技术，去中心化与传统中心化的技术架构具有本质的区别，中心化的信息技术架构依赖于数据中心数据库，通过网络为用户提供数据支持和服务，为保证中心化的数据不被人为和自然破坏，金融机构以两地三中心的方式构建数据备份模式，即本地设置两个数据中心，异地设置一个数据中心。一般情况下，本地数据中心可以满足数据实时备份的需求，极端情况下，本地数据中心遭受毁灭性灾难时，异地数据中心能够满足一定时间间隔的数据备份恢复需要，传统数据备份架构在极端情况下仍然存在不够完美的地方，而区块链技术提供的是一种近乎完美解决方案，每个区块链节点均保存有全链交易数据，任何一个节点或地区遭受灾难，其余节点能够为该地区的节点提供数据恢复，可以说，使用区块链技术不再需要考虑数据备份的问题。金融机构业务创新与信息技术的发展密不可分，从技术转型服务升级的角度看，通过运用区块链技术能够彻底改变金融机构信息技术架构，进而深刻影响金融服务和管理活动，不断提高金融服务的效率，推动金融改革创新。

独立的支付体系需求：在金融机构的日常支付活动当中，由于货币发行主体不同和数据中心对数据的垄断权，以及金融机构间支付清算活动需要通过第三方中介机构来完成，使得支付清算活动受到外部干预较大，一定程度上制约了金融活动更好的开展。区块链技术提供一种全新的解决方案，通过使用共识算法在整个链条达成一致，产生独立的计量单位，计量单位的产生和使用在链式数据库中记录，每一个节点均有保存。支付活动数据不再由单一机构掌握，支付活动不受数据中心控制，同时由于互联网的开放性，使得区块链支付活动也不再受到地区边界的限制，成为真正意义上的自由货币。由于区块链技术使用点对点的分布式网络架构，使得不同金融机构之间的支付交易不再需要通过第三方认证和记录，其交易过程已接近于使用黄金开展的原始交易，从这个意义上来讲，以区块链技术为核心的支付体系将对当前支付体系提出颠覆性的挑战，会促使金融机构支付交易发生质的变化。

真实数据、权益证明和合作共赢的需求：区块链技术使用HASH哈希算法维护其链式数据结构，HASH算法具有不可逆性，同时，一旦新的交易产生，将在全网用户节点中进行广播并记账，保证交易数据无法被篡改，能够保证链上交易数据真实可靠，基于上述机制保证，金融机构可以大胆的对交易信息进行大数据分析，得到有真实价值的数据参考，区块链交易数据还可以作为征信信息的可靠来源，更好服务金融活动。传统权益证明需要依赖于权威机构，只有认证机构确定的权益才能成为合法权益，区块链技术权益证明方式较传统权益证明效率更高，真实性更强。由于金融机构的出发点不同，以及对数据资源掌控权的争夺，使得机构之间开展合作成为难点，区块链技术提供完全开放平等的合作环境，不再受到传统中心式数据架构的影响，将在金融机构间开展合作竞争以及金融机构国际化进程中发挥重要作用。

（二）金融机构区块链技术运用实践

为适应新信息架构给金融行业带来的冲击，谋求企业在行业竞争中新的发展，金融机构已就区块链技术进行了实践和探索，不断将区块链技术运用到实际业务当中。开展区块链技术实践的金融机构包括国有商业银行、股份制商业银行、保险公司等等，主要运用的业务领域包括银行之间、银行与政府之间、银行与电商之间的信息共享及交互，银行涉及国际合作业务的信息共享及交互，以及保险行业间的信息共享及交互。从业务运用的核心机制上看，金融机构运用区块链技术构建独立于第三方监管的信息共享平台，减少传统机制下信息共享机制流程环节，避免传统机制下有可能存在信息不对称的弊端，提升信息共享和业务开展的效率，由于区块链技术的不可逆性和不可篡改性，大大提高了业务合作中数据的真实可靠性。从区块链分类上看，金融机构区块链技术实践在联盟链中开展，在公有链和私有链开展业务较少，这取决于金融机构交易的属性。

脱贫攻坚基金区块链管理平台：当前，脱贫攻坚作为我国重要的政治任务，通过技术手段规范脱贫攻坚基金管理是新技术背景下的必然选择。为破解困扰政府扶贫管理的难题，工商银行与贵州省贵民集团合作，通过银行金融服务链和政府扶贫资金行政审批链的跨链整合与信息互信，以区块链技术的“交易溯源、不可篡改”的技术特点创新性的开展脱贫攻坚基金管理工作。由于区块链上的每个节点均保存全网数据，每个节点均可读取到链上的每条数据，通过将政府扶贫资金审理上链，保证每个审批环节均在监控当中，通过工商银行金融服务链拨付资金，保证了每笔资金的透明可追溯，通过设置上级部门节点，能够对脱贫攻坚基金实现穿透式监管，大大提高监管的效率。

上海保交所区块链保险服务平台：为有效解决保险交易存在的清算结算困难、欺诈行为多发、合规监管困难等问题，2017年9月，上海保险交易所正式推出区块链保险业务平台，该平台是一个基于联盟链构建的区块链平台，对联盟成员进行开放，打通了保险行业之间以及保险业务上下游之间的信息壁垒，使得交易数据得到共享，保险业的效率得到显著提高。通过研发Golang国密算法包保证平台5万笔/秒的交易数据验证，满足实际业务对交易性能的需求；通过共识算法保证链上数据的一致性；通过身份认证服务架构来实现身份数据的审核和颁发；在保证智能合约安全性的前提下，通过智能合约服务架构来实现智能合约的安装升级和应用服务；通过提供API应用接口服务满足业务发展需求，为不同业务接入保交链提供接口；通过平台服务架构满足动态组网的功能和多链在同一个平台下配置。目前，上海保险交易所已经与多家保险公司搭建了一条联盟连。一共有10个节点：9家保险企业和上海保险交易所。

四、区块链技术在金融创新中存在的难点

（一）全网记账通讯和节点数据存储有可能成为区块链技术在金融创新运用的技术瓶颈

从当前运行的比特币、以太币状况看，其运行效率和性能能够满足实际业务需要，但当我们审视其运用规模时，不难发现，其业务范围相对于金融机构服务范围体量太小，在金融机构业务推广中难以得到实际验证和支持。一是当前互联网通讯能力难以满足区块链技术全网点对点通讯记账模式的需求，当区块链节点发现一个新的区块或节点间发生一笔交易时，需要全网进行认证和记录，一旦业务大规模开展，节点间的通讯将以数量级的速度增长，就当前网络通讯能力来看，互联网通讯性能难以为区块链技术在大范围运用提供有力支持；二是随着业务范围扩大，节点存储全网区块链数据存在困难，传统中心式架构的用户不需要存储业务数据，对用户设备性能要求较低，区块链分布式架构下，每个用户节点需要存储全网数据，对用户设备的要求较高，特别是在业务大范围推广的模式下，数据量增长的速度极快，对用户设备提出非常高的要求，大规模用户使用高性能设备难以实现。

（二）区块链技术分布式数据存储对当前金融监管体系提出挑战

集中式架构模式下，服务提供机构对交易数据具有完全掌控权，能够满足监管当局对交易数据把控的需求，在特殊情况下，监管当局能够通过数据掌控机构化解和防范金融风险，有效维护金融稳定。区块链分布式架构下，数据分布在区块链上的每个节点，监管机构虽然能够通过接入监管节点的方式查看交易数据，但已无法对交易进行控制，一旦发生金融风险，监管当局将难以化解。从维护地区金融稳定的角度看，区域金融生态环境需要监管当局的干预，缺乏金融监管的情况下，原发性的金融业务风险或存在的技术漏洞有可能给地区金融生态环境带来毁灭性的打击和破坏。

（三）“挖矿式”的共识和激励机制在金融业务应用当中存在弊端

当前比特币、以太币等区块链技术运行机制以“挖矿式”的方式保证系统良好运转，发现新的区块给于节点一定奖励，为进行转账交易记账的节点支付手续费，此种共识和激励机制完全依赖于区块链共识算法，其发行的比特币和以太币的数量是有限的，随着比特币和以太币数量的锐减和恶意的炒作，非常不利于币值的稳定和整个区块链系统的良好运转。金融机构在使用区块链技术开展业务创新当中，主要是运用区块链技术的去中心化、链式数据结构不可逆、分布式账本不可篡改等特点，不并需要类似于比特币、以太币之类的激励机制，也不需要“挖矿式”的机制发现新的区块，其运行机制需要金融机构做新的探索。

（四）金融机构对区块链技术的运用存在实际困难

当前，各金融机构信息技术架构均为集中式，金融机构在集中式信息技术架构建设中投入了大量的安全基础设施，但在分布式信息技术架构中积攒的经验不足，金融机构从集中式架构转向分布式架构的尚需时日，在集中式架构收益和分布式架构效益的权衡方面也还需要斟酌慎重做出选择。区块链技术是一种新的技术组合，其存在风险尚未暴露出来，一旦区块链技术存在致命缺陷，有可能会给金融机构带来不可挽回的巨大损失。现阶段来看，金融机构运用区块链技术开展业务仍处于实验阶段，机遇与挑战并存，金融机构需要对区块链技术做慎重选择。

五、区块链技术在金融创新运用的路径探索

（一）新型通讯技术和超级智能终端有可能成为区块链技术运用的最终出路

伴随着量子通讯技术、5G无线网络等新型通讯技术的发展，网络传输能力将大幅提高，特别是5G无线网络技术已进入实验阶段，其理论传输能力可达到每秒数十Gbit，为区块链技术通讯路径探索提供了现实参考，从长远的角度来看，我国量子通讯技术正逐步成熟，量子通讯技术一旦得到大规模运用，其安全性和传输能力也极大促进区块链技术更深层次的发展。区块链技术的大范围运用，其分布式账本技术对用户设备要求较高，特别是在移动互联网时代，人们普遍使用移动智能终端开展业务，开发研制超级智能终端将能确保区块链技术落到实地，根据计算机更新摩尔定律，我们完全有理由相信区块链技术能在我们工作和生活中变成现实。

（二）宏观管控下的区块链技术运用可能成为区块链技术在金融创新中的最佳方式

完全的点对点业务开展能够规避第三方监管，缺乏监管的业务发展可持续性难以得到保证，为有效利用区块链技术在金融交易的自由性和便利性，同时对交易风险进行总体把控，可以借鉴当前互联网运行机制，在整体区块链中建立关键核心节点，利用关键核心节点维护其所在区域区块链数据更新，同时对其区域内节点进行安全检测和管理，采用树形分层的管理思想开展区块链节点管理，在总体安全管理体系下，节点间进行自由交易，一旦发生风险，能够限制风险的影响范围。上述方式在利用区块链技术进行金融创新的风险管理和自由交易中能够取得平衡。

（三）发行数字货币是金融机构利用区块链技术开展业务创新的基础

比特币、以太币的区块链技术运行机制难以满足一个国家或地区对社会治理的客观需要，而金融机构自行开展的区块链计量形式无法在不同金融机构之间达成共识，要在整个金融体系中开展区块链技术创新，需要地区或国家建立统一的数字货币体系。中国人民银行已经对数字货币开展深入研究，这将为中国金融机构利用区块链技术开展创新奠定扎实基础。

（四）金融机构应在架构转型中充分尝试区块链技术运用

区块链技术对与金融机构来说既是机遇挑战也是机遇，金融机构应积极学习区块链技术的核心内涵，在系统架构设计中充分融入区块链技术的思想，深刻认识区块链技术给机构带来的影响和风险，构建区块链技术运用的风险控制机制，在确保风险可控的前提下，逐步尝试区块链技术运用。国家应做好区块链技术的顶层设计，针对区块链技术出台技术标准和指导意见，鼓励金融机构利用区块链技术开展创新，不断将我国区块链技术运用推向新的高度。

区块链技术从根本上改变IT架构模式，其对IT技术发展的影响不可小视，掌握区块链技术核心思想，充分利用区块链技术进行金融创新探索，是我国金融改革发展的重要方向，技术引领改革创新，把握好技术创新的良好时机，能从根本上提升我国金融工作水平，促进国家经济社会高质量发展。