区块链技术在金融领域的应用研究

江晓珍

(1.福州外语外贸学院 经贸系，福建 福州 350202； 2.福州大学 经济与管理学院，福建 福州 350116)

区块链作为当今金融科技(Fintech)的主要技术表现形态，使得信息传导向价值传递的转化变成了可能，给我国金融业的发展带来了空前的革命和挑战。[1]随着数字加密货币的日益普及区块链逐渐兴起，其安全性、真实性、不可纂改性和去中心化等特征引起了金融机构、企业、市场和政府的高度重视与广泛关注。本文系统梳理了区块链的起源和发展、工作原理、特点和优势，列举了区块链技术在当前已有的应用尤其是在金融领域的应用展望，并提出了区块链金融发展尚存的问题，以期对未来研究提供参考与借鉴。

一、区块链概述

(一)区块链的起源和发展

2008年11月，化名为中本聪(Satoshi nakamoto)的学者在比特币论坛中发表名为《比特币：一种点对点的电子现金系统》(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)的论文，第一次提到了“区块链”这一概念。2009年1月，比特币网络正式上线，中本聪挖出了第一批50个比特币，标志着第一个区块”创世区块“的诞生。[2]中本聪发送了其中10个比特币给密码学专家哈妮芬妮，这是历史上第一次用比特币进行的虚拟货币交易。接着，中本聪将论文中提出的点对点电子现金系统落地实践，在其创立的开放源代码项目中将数据生成一个个区块并首尾相连形成链状，也就是“区块链”。2010年5月，美国佛罗里达洲程序员用1万比特币购买了25美元的披萨优惠券，由此比特币第一个公允汇率产生。2015年，美国纳斯达克证券交易所推出Linq平台运用区块链数字分类账技术用于股票交易记录与发行。截至目前，全国各大金融机构，如纽约证券交易所、巴克莱银行、德意志银行和花旗集团等，纷纷通过不同渠道和方式规模化地开展区块链的应用技术项目，打造高效、便捷和低成本的交易系统。

目前，区块链技术的发展和展望主要体现在三个阶段：区块链1.0、2.0和3.0。区块链1.0主要以比特币等加密数字货币为代表，是区块链技术目前最成功的应用，它使得货币发行摆脱了对各国央行的依赖。这方面的应用主要包括支付、汇兑和货币转移等。区块链1.0虽然起点很高，但也面临一些列如各国政府监管等限制。区块链2.0核心是实现智能合约和生活场景的深度融合。其中，2013年开发的以太坊是区块链2.0的代表。在这一阶段，其应用可延伸至股票、债券、产权和智能合约等超越现金货币的各大经济、市场和金融领域的活动。区块链3.0的应用则超越货币、金融领域，涵盖社会生活的各个方面，如政府、医疗、艺术、文化和物流等。在这一阶段信息不再需要通过第三方机构的信任，而是通过信息共享实现自证明，全社会系统运行效率可实现大幅提高。目前，我们已经走过了区块链1.0阶段，正在从区块链2.0向3.0稳步迈进，3.0阶段是区块链未来努力和发展的方向。

(二)区块链的工作原理

狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一 种链式数据结构。并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。[3]区块链作为互联网金融的技术基础，将数学和经济学等知识融合在一起，并对密码学、时间戳、分布式技术和共识机制进行了有机结合。从本质上来说，区块链是一种分散式记账系统，以计算机网络和共识机制(consensus)为支撑，在去信任(trustless)即没有信用第三方中介背景下对信息和数据通过分布式进行记账和存储，最终完成点对点交易并对账簿进行实时更新。从财务会计角度出发，区块链是以计算机程序为技术支持大型网络记账簿，具有信息公开透明的特点。区块链本身好比实物账本，数字货币作为区块链中的记账单位，每个区块相当于实物账本中的页面，一个区块中存储的信息等同于账本页面中记载的交易活动记录。

区块是区块链中的一个个存储单位，内容包括：前一区块的哈希值(HASH值)、本区块的时间戳(Time Stamp)、生成的随机数和本区块哈希值数(HASH TREE)等四大要素(如图1所示)。每个区块通过前一个区块的哈希值与前一个区块链接，通过本区块的时间戳来记录存储交易的时间，并通过本区块计算生成的随机数进行工作量证明(Proof of Work, POW)的挖矿奖励，以鼓励系统参与者提供持续算力；最后，通过本区块的哈希值数树表示被存储交易信息的密钥阵列。

图1 区块链结构

交易和区块是区块链的两个组成部分，区块链的运作流程和原理如下图2所示。当某笔新交易通过一个节点生成时，需要网络中的其他节点共同验证该交易。因此，针对任何一个新交易请求，首先对交易资料进行签章加密，接着对区块链网络中的其他节点广播代表这笔交易的唯一Hash值。每个节点会把新生成的交易需求进行收集，并集中到一个区块中，所以每个区块可能包含成百上千笔不同的交易信息。在接收到未经验证的交易Hash值后，通过POW方法最快算出结果的节点将最终验证该交易，并获得奖励。同时，最快算出答案的节点将新生成的区块广播到所有节点。其他节点收到通知后，对新生成区块中交易的真实性和有效性进行确认，若确认无误则接受该区块并将其连接到区块链上，从此无法修改已存储的交易信息。一旦区块获得所有节点确认和接受，并未获得该笔交易验证权的其他区块则会失效，网络中的节点根据新交易重新生成新区块并进行下一次的POW计算。区块链对数据去中心化的分布式管理，是对传统集中管理数据模式的创新和突破。

图2 区块链工作原理

(三)区块链的优势和特点

区块链是一种链式数据结构，按照时间顺序利用时间戳将不同的区块连接起来，以密码学方式保证的分布式记账和存储功能的实现。其中，去中心化、高度透明去信任、集体维护和匿名处理是区块链的典型特点。

1.去中心化。区块链网络中的所有节点都具有记账和存储功能，交易信息和记录不需要通过中心化的节点来处理，也没有第三方的中介机构参与整个信息处理过程。因此，通过区块链去中心化的分布式处理，所有节点具备均等的权利和义务，共同维护网络中的所有数据块。区块链这一特征，使得中心化的权威信用实现了向去中心化的算法信用的转变。

2.去信任化。不同于传统的数据存储功能，区块链开源的程序保证了任何交易发生时，所有节点都能同步更新交易信息，并提供历史数据查询和检索。因此，存储在区块链中的数据信息不仅高度透明充分共享，也得到网络中所有节点的共同维护和监督。在此过程中，不需要交易参与方之间的互相信任，只需要通过区块链网络进行同步实时信息处理即可实现信任机制的建立，因此被称为去信任化。

3.集体维护。由于系统中所有的节点都享有同等的权利和义务对交易信息进行共同维护和处理，因此数据块也得到整个网络中所有节点的集体维护。任何用户不能轻易对信息进行纂改，一旦有任何一方信息发生变动，则整个系统将感知相应行为，使数据安全性大大提高。

4.匿名处理。由于区块链技术解决了信任问题，交易的双方不需要了解对方便可安全有效进行交易处理，且不需要告知对方身份等私人信息，可以实现匿名交易。

二、区块链的应用展望

区块链技术作为金融技术(FinTech)的最前沿力量，除了上述在各大行业的尝试探索以外，其在金融领域的应用研究更是达到了空前的繁荣景象。在高度重视数据安全和透明的金融领域，区块链技术的应用被寄予厚望代替互联网金融，以建立高效、安全的金融系统并实现金融系统的变革和升级。区块链技术以共识机制为基础，具备去中心化、去信任化、数据不可纂改和时间戳等特征，这些都使得区块链金融具有巨大的潜力和价值。区块链在金融领域的应用将改变传统的交易流程和数据存储方式，可显著简化服务流程、提高系统运行效率、降低交易成本。区块链技术有望在数字货币、银行跨境支付与清算、证券交易、智能合约等方面开展广泛应用并取得广阔市场前景。[3]

(一)数字货币

众所周知，货币代表着国家主权。因此，货币以国家主权为背书，其发行和流通是国家治理的一部分。但是，自2009年以来基于区块链技术的虚拟货币--比特币的出现，对传统货币体系带来了空前的挑战。数字货币的风靡不仅对全球金融行业带来巨大冲击，更颠覆着人们使用货币的类型和方式。随着比特币的崛起，利用区块链技术发行数字货币已成为了全球关注的焦点。当前，国家发行数字货币成为趋势。2015年，厄瓜多尔率先在全国范围内发行数字货币为偏远地区民众提供金融服务，以实现普惠金融。此外，突尼斯不仅发行了国家数字货币用于日常商品交易，还允许使用该数字货币进行水电费缴纳等；同时，利用区块链分布式记账的原理将各项经济活动的记录存储与区块链中进行管理。英国政府也正在尝试以土地和房屋为锚定物的数字货币发行体系，以吸引境内外的投资者向英国投资。同时，中国人民银行指出“发行数字货币既可以降低传统纸币发行、流通的高昂成本，又可以提升经济交易活动的便利性和透明度，减少洗钱、逃漏税等违法犯罪行为，提升央行对货币供给和货币流通的控制力，还有助于我国建设全新的金融基础设施，进一步完善我国支付体系，提升支付清算效率，推动经济提质增效升级”。2017年12月10日，芝加哥商品交易所更是推出了比特币期货交易。随着以区块链技术的不断完善，数字货币所特有的安全、方便、低成本等特征，将有可能在未来取代现金的流通成为互联网时代商业交易的主流支付方式。

(二)跨境支付清算

作为银行的核心业务，跨境支付结算因办理时间长、中间环节多、 交易费用高等饱受诟病。根据现有处理流程，每一笔支付清算业务都需要经过多个机构，如：央行、开户行、对手行、境外银行、代理行等。而不同机构的之间的信息处理系统需要提前进行关系勾稽，以便交易顺利进行。因此，该业务中间环节冗长加上国家之间处理程序的差异造成时效性底下，2到3天的汇款到账时间成了常态。此外，由于跨境支付清算业务依赖多个中间机构的参与，需要花费高昂的手续费。高成本和低效率不仅占据了大量的在途资金，更大大制约了银行业务的发展。然而，随着区块链技术的出现，其去中心化和去信任的特征可以支持在没有第三方中介机构参与的情况下，由交易双方直接实现点对点交易。这样，交易时间大幅缩短，效率得到显著提高。不仅如此，由于区块链技术还支持完整记录整个交易过程，且储存在区块中的信息不可纂改，时间戳还能支持追溯查询和审核。同时，即便区块链中部分节点数据确实或功能瘫痪，只要有其他节点和区块的账簿副本提供交易信息，仍能保证所有交易活动的完整记录，并确保系统顺利运行。[4]因此，区块链技术能有助于提高跨境支付清算的效率、降低交易成本，支持即可支付到账和实时查询。

(三)证券交易

传统证券交易具有依赖中心化组织(如：上交所、深交所、中央登记结算机构等)以开展业务的典型特征。对于现有证券体系，为了尽可能向市场提供对称的信息以确保各参与者的相对公平，需要耗费大量人力物力。此外，传统证券体系还面临着强大的技术风险监管压力、高昂的资本合规性检查费用和随时存在的网络安全性威胁。在此背景下，区块链技术的出现为这些问题提供了解决方案。首先，区块链具有去中心化的特征，使得证券交易可以在不经中介机构的情况下实现点对点(P2P)交易。这将在提高系统运行效率的同时，降低交易成本。其次，区块链的共识机制能保证链上的所有节点都拥有完整的交易信息记录，数据安全透明不可纂改，可有效抵御网络攻击。再次，整个交易流程能在网络中实时更新，避免了资产合规性检查，也防止了传统证券体系中信息不对称的情况。此外，由于区块链技术支持数据信息追根溯源，这样贪污、作弊、内幕交易等违法行为能得到有效遏止。2016年，纳斯达克证券交易所与Chain合作开发，推出基于区块链技术的证券交易服务平台Nasdaq Linq。澳大利亚证券交易所也推出了基于区块链技术的结算系统以进行资产实时交易。中国上交所为推动交易自动化，组建了以中国分布式总账基础协议联盟。从以上举措，我们可以看出区块链在证券交易领域的应用将带来的广阔前景。但是，凡事都有其两面性。区块链技术在为系统提高效率降低成本的同时，也减少了机构从事中介服务的手续费收入。[5]

(四)资产管理

当前，实物或虚拟资产均通过中心化的第三方中介机构进行认证和管理。实物资产中，如房屋住宅等，需要政府住房管理部门提供权益证明以验证所有权；资本市场发型的股票需要证监会等核准其合法性和有效性。因此，在传统资产管理模式中，对第三方中心化机构的依赖很容易导致资产信息缺失、错误等信息不对称的情况发生。在此背景下，区块链技术能让传统资产权益证明的难题迎刃而解。针对有形资产，可将资产的唯一标识存储到区块链上，形成“数字智能资产”。针对无形资产，区块链信息存储的不可纂改特征和时间戳技术，能随时跟踪查询确保权益身份。因此，只要资产权属的相关信息在区块链上进行登记存储，那么所有资产所有人和交易参与者就能够通过区块链网络追溯查询资产的来龙去脉，实时确认资产所有权并核实信息安全性和有效性。当前，区块链技术已经在土地、房产、证券、债券知识产权保护、域名管理、积分管理等领域进行资产管理探索，并取得了重要进展。值得一提的是，运用区块链技术纳斯达克证券交易所已经实现公司股东不出席会议用手机就可进行投票的操作。以上一系列应用，都将为区块链技术在资产管理领域带来空前机遇和广阔市场空间。[6]

三、区块链在金融领域的应用存在的问题

尽管区块链技术已经引起了金融领域的广泛关注，但大范围推广区块链金融时机还未完全成熟。当前，还存在一系列问题亟待解决。

(一)法律和监管滞后

传统的金融业态中，都具备中心化的第三方作为中介结构施行严格的监管。然而，区块链技术去中心化和匿名的特点，给传统监管体系带来巨大挑战。在金融领域，针对传统业务我国证监会、银监会以及沪深交易所等为规范资本市场交易等出台了一系列法律法规；但随着区块链技术在银行、证券等领域的不断渗透发展，相应的法律支持却并未同步跟进，这给金融业的发展带来极大不稳定性。由此可见，立法滞后和监管缺失将是区块链金融发展面临的第一要务。

(二)标准有待确立

从本质上来看，区块链可以理解为在不同场景中应用的基础性协议，规定了系统中信息存储和管理的基本规则和标准。但是，当前不同的区块链应用场景实施标准各不相同。因此，在未来不同区块链应用的相互兼容和联通将受到标准差异的限制。目前，“得标准者得天下”的理念已经成为全球区块链应用领域的共识。目前已经建立的R3区块链联盟在制定区块链应用标准方面已经取得了一定进展，但我国金融业在此领域尚处于起步阶段。

(三)技术存在制约

区块链技术尚处于2.0阶段，其主要研究以美国等发达国家为主导，我国虽然已经紧跟步伐但在综合实力方面仍存在较大差距。在全面推进区块链金融过程中，突破技术瓶颈是当前要务。因此，要想大范围开展区块链金融应用，需要引进相关领域人才和组建研发团队，否则技术短板将严重制约我国区块链金融的普及。

(四)51%攻击隐患

区块链技术特有的加密技术、共识机制和时间戳可实现数据不可纂改。但实现这一功能的前提是安全性，而这也是目前区块链面临的最重要挑战。区块链网络中任何一个节点数据遭到更改或破坏，可由其他节点或区块提供的账簿副本记录给予支持。但是，从理论上来说，如果区块链系统中的节点掌握整个网络中51%以上的算力就可以纂改和伪造系统中的数据，即“51%算力”攻击风险。尽管这种可能性目前很小，但随着计算机技术的飞速发展和区块链技术在金融领域的大范围推广，如果不能有效解决安全问题防范于未然，那么区块链金融最终将难以安全落地。

四、区块链在金融领域的应用之对策

(一)加快立法和监督机制的建设

随着区块链技术在各大领域的不断推广，在十九大和两会期间都已经将区块链立法提上日程。在立法和监督机制的过程中，应注意以下问题：首先，根据调研结果明确相关领域存在的法律和监管空白，在设立符合区块链技术应用发展的法律条款的同时，避免对现存法律的冲突和相悖。其次，在建立适应当前区块链金融应用的监督原则和手段的过程中，构建跨国合作为基础的全球化监管体系，在促进金融领域国际合作中实现监管全球化。

(二)制定行业的多维度应用标准

当前区块链应用日益增多，不同区块链技术应用和不同行业的标准各异，这将严重影响区块链的可信度。2017年，我国发布了首个国内区块链基础标准《区块链和分布式账本技术参考架构》,为区块链技术在我国的应用增加了信任砝码。鉴于目前区块链技术在金融领域的应用涉及不同领域，应从多维度，如：性能、安全、身份等方面进行标准设立以适应不同具体应用的需求。

(三)培养行业人才促进技术升级

区块链技术日益更新迭代，全球处于技术竞争的紧张局面。以美国为首的西方国家正在快马加鞭推动区块链技术的突破和变革。因此，为更好发展区块链金融，因重视培养金融行业掌握和精通区块链技术的人才，投入人力和资金大力发展人才培养项目。同时，引进国外高新人才和研发团队，促进我国当前在金融行业的区块链技术升级革新。

(四)提升区块链技术的安全性

针对区块链可能遭到黑客攻击的安全隐患，应该对区块链的关键代码进行测试以提升破解难度，并采用智能合约加以保障。同时，选择硬件和软件安全性较高的交易所。最后，应该在网络终端上建立防御技术，对区块链系统安全性进行有效巩固。

结 语

综上所述，区块链技术以共识机制为基础，具有去中心化、去信任、信息透明、不可纂改等特征。区块链的技术优势使其在各大行业都有着广泛的应用前景，尤其为金融领域带来了空前的发展机遇。本文认为区块链技术在金融领域可在数字货币、跨境支付结算、证券交易和资产管理等方面实现实时处理，提高运行效率，降低交易成本等。但是，区块链金融在当前阶段也面临存储与处理速度、技术制约、标准确立和51%攻击安全隐患等问题。因此，应当加快立法和监督机制的建设，制定行业的多维度应用标准，培养行业人才促进技术升级并提升区块链技术的安全性，以此确保区块链金融的稳步推进和健康发展。