区块链技术及其应用

白硕

摘要：分布式账本可以借助区块链技术提高账本公信度和处理效率，绝大部分分布式账本是区块链。区块链技术的应用场景可分为货币端、资产端、准金融领域及非金融领域四大类。在对区块链监管方面，要区分币圈和链圈。展望未来，区块链发展及应用前景广阔。

关键词：分布式记账 区块链 智能合约 虚拟货币

从信息互联网到价值互联网

（一）多边记账与统一总账

多边记账模式是现今商业世界的主流，不同主体之间的资金往来需要分别记录账本，耗时、耗力去对账，且存在偏差风险。由此产生了统一总账记账方式，其优点在于采用一套记账系统、多方共享，记账逻辑清晰、关系明确且无需对账，省时省力。但其问题在于：由谁来运行记账系统？如何保证账本准确无误？谁来设定数据访问权限等。维护统一总账有两种方式：集中式和分布式。集中式设有超级记账者，总账所涉及的各方均委托超级记账者记录总账，超级记账者无需自证。分布式记账基于对算法的信任，大家一起来记录总账，当所有诚实记账的节点超过一定比例时，就将该结果固化下来。

狭义地说，账本记载着价值的产生和转移。分布式账本可以借助区块链技术提高账本公信度和处理效率，绝大部分分布式账本是区块链。但区块链的功能远远超出记账功能，还包括对事实状态的确定等，如资产权属确立。

（二）信息互联与价值互联

信息互联能够传递和连接，传递互联的基础是互联互通的协议，在协议之上诞生各种应用。

通过对信息互联网和价值互联网进行比较，可以发现有以下差别：首先，在信息互联网中，信息是不守恒的，信息的传播方并不因为信息被接收方接收而损失信息，但在价值互联网中，当价值由一方转移至另一方时，价值是守恒的，在不守恒信息互联网的基础上创设价值守恒极具创新性，这也是区块链的价值之一；其次，在信息互联网中，信息是可撤销、可篡改的，而价值互联网依据时间不可逆原则极难篡改记录；最后，信息互联网是可编程的，区块链直到基于以太坊而诞生智能合约后，价值互联网中的价值才是可编程的，智能合约可以实现“让价值飞一会儿”——把价值的控制权转移给一段代码或一段程序。

区块链技术、数字货币与智能合约

（一）区块链的三大理论支柱

区块链技术有三个理论支柱：数据层面基于密码学，系统层面基于分布式系统，网络层面基于对等网络。

在数据层面上，区块链技术利用了密码学中公开算法、非对称公钥的机制以及具有单向性及抗差分攻击性的哈希算法。

在系统层面上，区块链技术采用了分布式系统架构，遵循CAP原则2。为解决拜占庭将军问题，即在存在不可靠或恶意记账节点的前提下，区块链技术保证了当恶意节点不超过一定比例时信息在每一个节点的正确性。

在网络层面上，在分布式系统之下，采用对等网络而非有中心服务器的网络模型，“各自为政”式地传播自认为对的信息，并根据一定规则达成共识。

（二）区块链与比特币的关系

什么是区块链？通俗来讲，区块链是数据的“块”，“块”之间及“块”内部用数学的方法勾连起来，勾连起来的数据构成了不可篡改的历史。简单来讲，区块链可借助图1来加以理解。在图1中，区块内部红色点代表历史上数据的总代表，一旦歷史被改变，红点将被改变。橙色代表当前发生数据的总代表，同样也无法篡改。蓝色点表示链接下一区块的随机数。区块之间依靠严格的随机数算法构建起关联关系，该随机数不可巧算，只能通过“算力”堆叠完成特解的计算，因此很难被攻破。进一步讲，区块链条越长，积累在该链条上的“算力”越多，攻破该链条至少要花费同等“算力”，因此篡改的难度就越大，越得不偿失。区块链就是通过这样一种机制保证了其记录的真实性。

从属性来看，比特币与黄金的相似性大于比特币与纸币的相似性。比特币实质上是对建立起区块之间关系所花费“算力”的补偿。前述计算随机数特解的过程又称为工作量证明（POW）或“挖矿”，“挖矿”过程虽然需要堆叠算力但也具有一定的偶然性。为了维持记账的可持续性，比特币中设有激励机制，节点每解出具体的一个区块，可获得以比特币计价的一笔“奖励”。该奖励机制设有半衰期，奖励上限为2100万个比特币。通过机制设计、价值引导，破坏性作弊比诚实“挖矿”要消耗大得多的工作量，得不偿失，从而保证了最长的区块链掌握在诚实的人手中。

一个区块是由一个人记账的，但不同区块之间可能是由不同人记账。一个区块链形成一本内容有机统一、难以篡改的“大账”，靠各个节点分布式维护。维护的过程既是区块链各节点之间争相纳入新记账的过程，同时也是各节点对区块链内记录信息有效性（认账）的验证过程。共识机制是依靠和激发群体力量筛选诚实的账本并把它固化下来形成不可更改“历史”的机制。比特币采用了工作量证明（POW）模式作为其共识机制。

区块链与比特币的关系可以表述为以下三点：（1）区块链是比特币的核心技术；（2）比特币的问题主要不是区块链的问题；（3）区块链作为一项伟大的创新技术具有重大价值。

目前，在具有影响力的区块链体系中，比特币以数字货币为主，以太坊以智能合约为主，Ripple以法币兑换为主，比特股以数字权益为主。

（三）智能合约及其未来应用

智能合约是一套以数字形式定义的承诺，基于区块链技术，智能合约是一段运行在虚拟机上的程序，可以将一段业务逻辑转化为数字语言并自动执行。它的输入经过基础账本“见证”，在合约执行过程中受事件及既定逻辑影响改变价值的分配方式，其输出经过共识回写到基础账本（见图2）。

基于区块链技术的智能合约应用场景广泛。如以事件驱动的遗嘱执行、延误险执行，以时间驱动的抵押赎回，以条件驱动的对赌协议及信用证生效等等。以遗嘱执行为例，区块链通过较为复杂的逻辑决定价值再分配，立遗嘱人可以将遗产、分配方案放在区块链上，当死亡事件以数字死亡通知书形式通知智能合约时，遗嘱才能自动执行。

智能合约具有本人自愿、规则透明、结果可验证及价值再分配四个本质特征。

区块链技术的应用场景

区块链技术的应用场景可分为货币端、资产端、准金融领域及非金融领域四大类。

（一）区块链技术的货币端应用

货币端应用主要包括虚拟货币、锚定法币的代币以及法定数字货币。虚拟货币没有法定地位，是一种野生的“货币”。锚定法币的代币可以作为一种结算单位或类似结算备付金使用，如腾讯的Q币、各类兑换券票或单用途储值卡。法定数字货币是由央行发行的、具有法定地位的数字货币。

虚拟货币往往具备四化特点，即去中心化、匿名化、发行维护一体化及跨境流通自由化。去中心化意味着该货币登记结算没有一个中心化的服务器，且无需中心化的机构进行运行管理，采用密码学原理代替可信第三方中介，但去中心化不意味着没有监管。如果把监管当做裁判员，虚拟货币不是不要裁判员，而是不要有特权的运动员。匿名化表示虚拟货币除“地址”外的其他信息都严格进行了匿名化处理。发行维护一体化是目前虚拟货币的一种状况，其含义是发行源于“挖矿”，维护源于区块确认，二者皆靠算力堆叠。未来仅有流通没有发行的虚拟货币也是可以实现的。跨境流通自由化是目前监管面临的最大问题，虚拟货币在账户（地址/公钥）之间的流动是沿着该体系自身封闭的网中之网（P2P网络，也称“对等网”）进行，不受国境限制。

虚拟货币的用途可以有多种，其中最常见的是作为支付手段、汇兑手段、资产计价手段使用。虚拟货币可以在综合性电子商务网站、商家的电子商务门户、第三方支付平台、电子黑市等多种市场中充当一般等价物支持交换活动的开展，也可通过数字货币交易所进行传统货币与虚拟货币的转换，或者作为资产计价工具支持非公众公司、私募股权市场和众筹活动。近年来火热的ICO（Initial Coin Offering）就基于此。

法定数字货币由央行统一发行和管理，具有法律效力，可以在线上流通。目前的状况是呼之欲出，且以数字现金形式出现。法定数字货币一旦推出将影响深远，可作为控制假币、反洗钱等领域的重要工具。

（二）区块链技术的资产端应用

在资产端，区块链可应用于特定场景下资产或类资产的登记托管及交易结算。个人认为，区块链不适合场内竞价交易场景。而报价驱动类的交易，比如双边报价、询价交易、协商交易等场景，因其相对离散，所以适合区塊链的应用。另一方面，区块链可以应用于大宗、贵重资产及其凭证的溯源、确权。此外，区块链技术可应用于数字版权、原创证明、数字产品（如数字宠物、数字装备、隐私数据等）、积分等场景。

（三）区块链技术的准金融领域应用

在准金融领域，区块链技术被寄予很大期待。其中，信用证、订单质押及供应链融资等贸易金融或供应链金融场景对区块链技术的应用十分感兴趣。具体而言，供应链金融中常见的仓单倒换、仓单质押、票据保理、订单质押等信用交易都可以运用基于区块链技术的智能合约自动完成。而当前需要人工核验单据的信用证也可以通过智能合约实现自动化。信用证绑定合同要件，当电子要件有效时，系统自动放行。此外，当前采购供应链融资模式由于存在多级分销商，商业银行无法穿透到底层分销商的应收账款，而运用区块链技术的可追溯性和不可篡改性则可以实现完全穿透式的采购供应链融资。

（四）区块链技术的非金融领域应用

在非金融领域，区块链技术也将得到极大应用。利用区块链技术可追溯、不可修改等特征，公证、选举、慈善、环保、自助式社区等领域存在的问题将得到极大改善（区块链技术在各场景中的实际应用情况见表1）。

区块链监管政策观点业态

结合前述区块链应用场景的分析，我们可以将区块链当前的业态分为“币圈”和“链圈”两类。币圈集社区、平台和代币于一体，三种缺一不可，形成一种以虚拟货币为主的特定商业模式，自带激励，自带营销。而链圈摒弃了社区和代币，利用平台功能进入各类应用场景。

链圈一强多弱，进入公众视野的项目并不多，而币圈则以金融泡沫和ICO项目为代表被大众所知。ICO项目具有一定的信息不对称风险，纯粹的诈骗型ICO项目已经从2017年开始受到大力遏制。只有能孵化出有价值事物的严肃ICO项目才具有一定价值。

在对区块链监管方面，个人认为要区分币圈和链圈。对链圈来说，在防控风险的前提下要鼓励创新，增加政策扶持力度，同时加大法定数字货币的研究力度，从而吸引创新者通过链圈研发更多有价值的落地项目。对于币圈要一分为二：一方面，对于严肃币圈的自身应用要适度监管，但也要加以鼓励，因为币圈自带激励，在激励的作用下其创新活动要远远多于链圈。如果“一刀切”地将币圈杀死，链圈也将成为无源之水，毫无生气。另一方面，对于与资本市场叠加的高风险应用要严格监管，防止金融乱象。

对于区块链技术发展前景的几个判断

对于区块链技术的发展前景，个人有如下判断：第一，世界各国对于法定货币数字化的研究与推出将会提速；第二，传统金融机构的某些关键业务将陆续采用区块链技术；第三，大型产业集团和商业生态将采用区块链技术；第四，自带使用价值和交换价值的数字经济体将加速虚实结合，对接实体经济；第五，虚拟货币监管与各项配套服务向资本市场靠拢，资本市场的成熟做法将应用于虚拟货币；第六，数字化平台和社区（联合体）会取代部分公司职能；第七，未来量子计算机的发展可能对区块链技术具有颠覆性影响，但量子计算机的发展影响的不仅仅是区块链技术，也会影响网上银行和网络交易的证券。（本文根据作者在中央国债登记结算有限责任公司“区块链技术发展及其运用”讲座上的发言整理，发表经本人同意）

注：

1.本文作者系中国分布式总账基础协议联盟技术委员会主任。

2.CAP原则即一致性（Consistency）、可用性（Availability）、分区容忍性（Partition Tolerance）原则的缩写。其中，一致性指同一时刻，各个副本（节点）上的数据是同样的；可用性指在某些副本（节点）故障场景下，仍有副本（节点）可提供服务；分区容忍性指在某些副本（节点）失联场景下，仍有副本（节点）可提供服务。三项原则不可兼得。

责任编辑：印颖 鹿宁宁