区块链技术的本质、局限与前景

李诗林 肖宇

区块链技术的发展必须解决自身的技术缺陷，摆脱“发币”困境，切实降低成本或者提高效率，与实体经济深度融合，这样才能实现大规模商业应用。

2008年，“中本聪”首先提出比特币的概念 ，并于2009年创建了一个完全去中心化的电子现金系统，即被称为比特币（BitCoin）的数字货币，它不依赖于其他硬通货币支持或者中央结算机构的权威结算验证。中本聪的本意是对当今世界各国中央银行滥发货币不满，要通过比特币完成对世界全新货币系统的一场实验。

比特币发明之后，人们注意到了比特币系统中的分布式、链式数据库技术，这种技术被称为“区块链技术”，用区块链技术实现的各种链式数据库即为区块链。在比特币被发明之前并不存在区块链概念，因此，可以说区块链的概念是伴随比特币的发明而产生的。

比特币在2009年产生以后，并没有受到市场关注，直到2010年，其市场价格还不到1美分。但随着越来越多的人们关注比特币，其价格一路扶摇直上，在2017年底最高曾接近20000美元，但进入2018年以后大幅下跌，在11月底跌破4000美元。

比特币产生以后，其他类似数字货币不断产生，例如太坊币（ETC）、莱特币（Litecoin）等，这些数字货币背后的基础技术均是区块链技术。全球数字货币2017年底总市值规模曾一度突破6000亿美元，数量增加至1300多种以上，无论从总市值规模还是从币种数量来看，都呈现爆发性增长。比特币及区块链技术引起了各国中央银行、投资者及学界广泛关注。

与此同时，由于各国对数字货币监管政策的缺失或者滞后，与数字货币相伴的金融投机活动及其他金融乱象（例如，各种形式的ICO及其变种）也此起彼伏。进入2018年以后，随着美国等全球主要国家针对数字货币的监管政策日渐清晰，比特币及其他数字货币资产价值大幅缩水，人们对区块链技术的发展前景也变得逐渐模糊。

区块链技术主要特征及创新点

（一）主要特征

1.分布式、去中心化

区块链的去中心化特征，表现为在区块链系统中，分布着许许多多的节点，但没有固定的中心化机构存在（比如政府、银行、支付宝等），所有的数据主体都将通过预先设定的程序自动运行。这些节点都具有高度自治的特征，而且彼此之间可以自由链接，所以区块链系统是一个去中心化的交易系统。任何一个节点都可能成为阶段性的中心，但却不具备强制性的中心控制功能。

2.无需信任系统

在区块链网络中，通过算法的自我约束，任何恶意欺骗系统的行为都会遭到其他节点的排斥和抑制。区块链中每个节点都必须遵循同一记账交易规则，而这个规则是基于密码算法而不是信用。同时每笔交易需要网络内其他用户的批准，所以区块链系统不需要一套第三方中介机构或信任机构背书。

3.不可篡改和加密安全性

区块链采取单向哈希算法，同时每个新产生的区块严格按照时间线形顺序推进。时间的不可逆性导致任何试图入侵篡改区块链内数据信息的行为都很容易被追溯，导致被其他节点排斥，从而可以限制相关不法行为。由于区块链采用分布式数据存储，没有某一个中心进行集中管理，使得区块链系统中，即便某一个节点受到攻击或篡改，只要受攻击的节点数不超过全球节点总数的一半，系统就依然能正常运行，数据也不会被篡改。

（二）核心创新点

区块链技术纯粹从技术本身角度来说，并没有发明什么开创性的技术。区块链没有改变互联网底层的通讯机制，而是和现有互联网并行运作。但是，目前普遍的认识是区块链依靠密码学和数学算法，解决了数字资产的“双花问题”，从而在某种程度上，实现了在互联网上无需借助任何第三方中心的介入就可以使参与者达成共识，解决了信任与价值的可靠传递难题。

而数字资产的“双花问题”是指，数字货币或数字资产具有无限可复制性，就像我们可以将一封邮件保存任意多次。所以，任何接受数字货币或数字资产的交易者都面临一个基本问题：如何确保一笔数字货币在花费以后，不能再次花费，这就是数字货币或数字资产所谓的“双花问题”或“双重支付”问题。

实物货币很容易解决双重支付问题，因为同一张纸币不可能同时出现在两个不同的地方。当然，传统货币也经常采用数字化储存和数字化传输。在这些情况下，假币和双重支付问题是由中央权威机构的总账本来控制与处理。但是，由于在数字货币领域存在“双花问题”，我们没有办法确认一笔数字现金是否被花掉，这样，在交易中一个可以信赖的第三方就是必要的，这些第三方机构将会保留交易总账，从而保证每一笔数字现金都只被花掉一次，而不会被重复使用，即解决“双花问题”。

区块链通过将点对点文件分享技术和公钥加密技术相结合，创造出了一种新式数字资产，解决了“双花”问题。数字货币的拥有权是由公共总账来记录，并由加密协议和挖矿社区来确认。这样交易双方可以在没有任何中介机构参与的情况下，完成双方可以互信的轉账交易行为，买方不用担心自己的数字现金不能安全支付给卖方;同样，卖方也不担心不能安全收到现金。区块链技术对“双花问题”的解决，是计算机科学领域的核心突破，是建立在过去几十年加密数字货币研究与密码学研究成果之上，是全世界数千位研究人员共同智慧的结晶。

区块链技术的局限性

区块链技术产生以后，有人说开启了一个颠覆中心化机构的时代，甚至有人声称区块链技术之前，技术变革的是生产力，而区块链技术变革的则是生产关系。但是，对区块链技术是否属于颠覆性的技术创新？能否类似于蒸汽机、电力等技术那样彻底改变人类的生活方式？目前有关专家对此仍然存在较大分歧。主要原因是，现有区块链技术还不成熟，仍然存在若干重大技术上的缺陷与局限性。

（一）能耗问题

区块链系统的一个重要特征就是能够让所有人的账本保持一致，这种让所有节点数据保持一致的机制被称为共识机制。在区块链的共识机制中，一种被普遍应用的是比特币区块链系统采用的工作量证明（Power of Work，PoW）共识机制。目前，比特币系统规定平均每10分钟产生一个区块，由网络上参与者收集网上产生的所有交易，互相竞争求解一个数学题。谁先解出来了，谁的区块就会被所有人认可，然后将交易填到一个区块里，这一过程就是所谓的“挖矿”，从事“挖矿”工作的人就是“矿工”。矿工通过竞争性的挖矿行为维护了区块链数据库系统的准确、可靠运行，同时实现了新的比特币发行，这一过程需要消耗资源，主要是计算机运行时的电力消耗。

“中本聪”在设计比特币区块链系统时决定采用工作量证明机制，其出发点是避免系统受到攻击。“中本聪”认为，如果一个攻击者想用搞乱账本方式来进行攻击，那么他就需要足够的计算能力。在“中本聪”的最初设计里，一个CPU一票，用算力来决定哪个矿工记的账成为最终的账目。随着比特币价格的增高，开始出现了GPU挖矿，后来人们又不满足于GPU速度，开始制造专用芯片挖矿。计算力的竞争导致挖矿工作耗电已达到惊人地步。2017年，全球比特币交易笔数约3000万笔，为了认证这3000万笔交易量，根据Digiconomist公布的数据，全球矿工耗电达到约300亿度的天文数字，占全球总量的0.13%，超过数十个国家的全国年用电量总和。

任何经济活动及技术都要讲效益和成本问题，因此，如果现有区块链技术不能解决低效能耗问题，最终将不得不因为受制于能源供给的限制而难以发展。

（二）性能问题

区块链技术的性能问题主要涉及时间延迟、存储容量与带宽。

1.延迟时间

以比特币为例，数据确认的时间相对较长，数据写入区块链，最少要等待10分钟，所有节点都同步确认数据，则需要更多时间。为了确保安全性，如果要求6次确认的话需要1个小时，因为这是用来抵御“双花”攻击的代价。因此区块链的交易数据是有延迟性的，这对金融交易等时效性要求较强的业务来说基本上是不可接受的。

2.容量与带宽

从目前的情况看，区块链的性能问题主要体现为吞吐量和存储带宽的矛盾。以比特币为例，为了支持500万用户每年3000万笔交易，比特币公共账本大小在2018年初已达到150G，现在需要很长时间去下载，并以每年数十G的速度快速递增。比特币社区数据容量问题被称为“膨胀”问题。

（三）安全性问题

区块链技术的安全性涉及两个层次：（1）区塊链系统数据本身确实不可篡改;（2）即使区块链系统的数据是安全的，是否就意味着用户也是安全的？

在比特币的共识机制中，共识攻击的一个典型场景就是“51%攻击”，如果一群矿工控制了整个比特币网络 51%的算力，他们就有可能联合起来打算攻击整个比特币系统。比特币区块链系统在演进过程中，社区矿工在逐利机制推动下，算力可以不断提高并集中。Gencer等最新的研究表明，比特币和以太坊50%以上的算力分别掌握在前四大矿工和前三大矿工手中，因此，比特币等区块链世界奉为最高原则的“去中心化”，在现实世界人类贪婪逐利动机的驱动下已经不复存在。

另一方面，即使我们承认区块链系统中的数据就是不可逆、不可伪造的，从这个角度讲，区块链技术的安全性是有保障的，但是，如果私钥一旦丢失，便无法对账户的资产做任何操作，将导致资产丢失。在现实世界中，可能因为不可抗力等各种原因丢失私钥密码，通过一定的法定程序，在确认身份有效性以后，是可以重新找回资产的。从这个角度讲，区块链世界的“绝对安全”可能意味着现实世界的“不安全”，这也说明，区块链技术的安全观实际上与现实世界的法律秩序及惯例存在不相容性。

（四）线下实体信任问题

区块链技术解决了数字资产交易过程中的中介信任问题，但是，这里的信任是指与交易相关的商品及服务、信息的可信性，而非在所有商业事务中的信用。区块链本身对于交易行为所对应的线下资产或商品的信任仍存在不确定性。例如，交易的商品与线上描述的资产是否完全一致？卖方发出的商品存在质量问题怎么办？这个问题与我们在当前互联网环境下开展电子商务活动时所面临的问题是一样的。事实上，实体经济信用管理流程中难度最大的一环无非就是对原始数据真实性、准确性和完备性的验证，即所谓尽职调查，这是信用管理产生价值的源泉，而仅依靠区块链本身并不能完全解决实体经济对信用风险管理的要求。

（五）发币困境

区块链技术最重要的创新之处，就是解决了在互联网环境中，交易双方的信任问题，核心是解决了数字货币或者数字资产在交易过程中的“双花问题”。当然，解决这一问题的前提条件是：数字货币或数字资产内生于区块链系统。相反，假设交易双方所采用的交易媒介，即货币不是内生于区块链系统，例如仍然采用美元或者欧元来进行交易，由于交易完成以后，还必须进行美元或者欧元的交割，区块链技术本身并不能保证美元或者欧元的履约交割。在区块链系统内，如果不发行系统内部的货币，或其他价值记账单位，例如“通证（Token）”等，区块链技术实际上也就没有了存在的价值。所以，在区块链系统中，所运用的记账单位一定是内生于区块链系统中的数字货币。“一个没有币的区块链，没有数字货币作为记账单位的区块链，它就已经不是区块链了。……是区块链，就一定有币” 。 即是说，是区块链就必须要“发币”，无论这种“币”被称为“通证”、“代币”还是其他名称，不“发币”就不是真正的“区块链”。

另一方面，如前所述，任何区块链项目必须依靠发行自身的代币或者各类通证才能有效运行，但是，这些代币或者各类通证可能对一国法币造成冲击，因此受到各国政府的严格管制。区块链如果不能摆脱“发币困境”，则它可能永远不存在实现大规模合法商业落地的机制 。

区块链技术发展前景展望

区块链技术产生已经约十年了，但是，除了在数字货币领域得到较充分的发展以外，其在商业领域真正落地的应用不多。总的来说，目前真正落地并产生社会效益的区块链项目很少，除了区块链物理性能不高以外，区块链经济功能存在短板也是重要原因。 从历史经验来看，这完全不是一项真正具有划时代意义的技术创新应有的景象。

即使在比较成功的数字货币领域，例如比特币区块链、以太坊区块链等，由于涉及到对一国主权货币的冲击，也必将受到各主权国家越来越多的管制，其应用场景与空间也将受到越来越多的限制。即使从纯市场行为角度来看，以比特币为代表的数字货币，在过去几年中，价格大起大落，其所表现出的高度投机行为与各种金融乱象，也将让越来越多的投资者退却，更是引起了监管层的高度警觉。

受现有的缺陷制约，区块链技术在短期内的发展前景难言乐观。与市场上流行的乐观观点不同，我们认为，区块链技术由于存在前述技术的缺陷与困境。这些缺陷与困境在某种程度上讲在短期内是不可克服的，与现实世界在法律秩序、监管环境等方面存在无法调和的矛盾。因此，在可预见的未来数年，甚至十数年，区块链技术难有较大的发展前景。

但是，那些能有效规避技术缺陷的领域的发展值得我们高度关注。（1）对数据不可篡改性、透明性要求高，例如，选举投票、數据统计、产权登记等;（2）线上与线下能够有效地、低成本无缝对接，例如，各类无形资产、数字资产交易等;（3）低频次、大额金融资产交易。由于受制于目前区块技术时效性的限制，对于时效性要求高的金融交易难以胜任，而对交易频次不高、单笔交易额度较高的金融资产交易则可采用区块链技术，例如，商业票据、企业应收账款转让等;（4）跨国界大规模协作。技术创新领域的历史经验告诉我们，新的技术只有越过技术缺陷、政府管控、组织和社会认可等多方面障碍，并能够切实提高社会生产力或者降低经济及社会运行成本，才有可能真正出现大规模应用，才有广阔的发展前景。

综上所述，在现阶段，区块链技术还不成熟，尚不能用成本更低的解决方案颠覆传统商业模式，并迅速压倒在位企业，真正由区块链引导的商业运作和社会运行体系变革，可能还要在很多年后才能实现，而要渗透到我们的经济和社会基础设施中，可能更需数十年之久。

参考文献：

[1]Andreas M. Antonopoulos，Mastering Bitcoin--Programming the Open Blockchain， 2nd Edition， O'Reilly Media Inc.， 2017， P. 10.

[2]Adem Efe Gencer， Soumya Basu ，Ittay Eyal， Robbert van Renesse， and Emin Gün Sirer，Decentralization in Bitcoin and Ethereum Networks，https：//arxiv.org/abs/1801.03998， Access date： 2018/4/30， P.7.

[3][美] 梅兰妮·斯万著， 韩锋主编，《区块链：新经济蓝图及导读》，新星出版社，2016年，第125-142页。

[4][加] 唐·塔普斯特，[加] 亚力克斯·塔普斯科特 著，《区块链革命—比特币底层技术如何改变货币、商业和世界》， 凯尔，孙铭，周沁园 译，中信出版社，2016年10月，第110-212页。

[5]徐明星，刘勇，段新星，郭大治：《区块链重塑经济与世界》，中信出版社2016年6月，第151-162页。

[6]中国区块链技术和产业发展论坛：《中国区块链技术和应用发展白皮书（2016）》，2016年10月18日发布，第27-38页。

[7]马尔科·杨西蒂（ Marco Iansiti），里姆·拉哈尼（Kar im Lakhani）， 《关于区块链，你不得不知的真相》，《哈佛商业评论》（增刊），2018年3月，第2-3页。

（作者李诗林系清华大学全球私募股权研究院研究总监、特许金融分析师（CFA）;肖宇为中国社会科学院研究生院博士研究生）