基于区块链技术的稀土期货交易平台

闫阳 孙若莹

摘要：随着区块链技术的发展，在大部分的交易领域已经得到了应用，但如何应用于稀土期货交易平台还有待研究。本文首先简要介绍了区块链的相关概念和技术特点，然后给出了基于区块链技术的稀土期货交易平台架构的设计方案，并以此为基础对区块链的核心技术在稀土期货交易中的应用进行了说明。

关键词：区块链；稀土期货交易；共识机制

引言

我国既是稀土资源最为丰富的国家，也是全球最大的稀土生产国和出口国。作为有着重要战略性质的不可再生资源，稀土的需求量迅速增长，期货交易量也呈上升趋势。我国目前已建立的包头稀土产品交易所，其2018年的总交易额突破千亿元。但由于其交易定价机制缺陷与交易流向的不公开透明，使得稀土的供求和定价存在不确定性，给交易过程的监管也造成了困难。

区块链作为集合了分布式数据存储、共识机制、加密算法等技术的新型应用模式，在金融交易领域有着很好的适用性。利用区块链技术构建稀土期货交易平台，可以完善公开透明的交易机制，稳定市场价格，杜绝非法稀土交易的发生。

1、区块链技术特点

1.1 去中心化

区块链提供了一种新的达成共识的方式，即共识机制。它使得参与方不必依赖中心化的权威，多方就能实现大规模的高效协作。这种去中心化的自组织的模式，利用数学为信任进行背书，实现去信任，降低成本。数据并不单独存储于单个节点，而是分散的存储在网络中许多节点，实现了数据上的去中心，同时也提高了系统的稳定性和容错性。

在传统的跨国交易中，跨境支付普遍存在周期长、收费高的特点。而基于区块链技术进行跨境汇款，可以在去中心化的机制下，使用户以更低的费用和更快的速度完成跨境转账。参与交易的地区网关将会加入区块链并作为区块链的节点，以便这些网关之间进行跨境交易。交易前先将所需要的账户信息上传到网关，交易完成后通过网关将交易信息更新到交易账户上。去中心化的区块链网络让交易双方可以直接进行支付结算，省掉了所有的中间环节费用，提高了清算速度，并且保证交易的可靠性。

1.2 开放透明

不同于传统的信息存储方式，区块链对所有人开放透明，系统上所存储的数据和相关应用可以通过公开的接口进行访问。每一个参与者都能够获得完整的数据备份，各节点可以对其涉及的交易进行公开查询，所有交易均可溯源。从而减少了各节点包括监督管理机构收集信息的成本，可以更好地了解这个复杂市场的规模和范围，同时降低了参与者交易的风险。但由于金融服务中账户信息和交易记录具有隐私性，完全公开会存在安全性的问题，因此要为区块链设置额外的安全和隐私机制。

1.3 信息不可篡改

区块链为用户提供一个保持共享且不可篡改记录的数据库。由于每个节点共享相同的数据，对单个节点数据的篡改会被系统自动识别并舍弃。同时哈希校验和非对称加密保障了区块链上存储、读取、执行整个过程透明、可跟踪、不可簒改。区块链上的客户信息与交易记录等信息一旦被系统确认，便不受任何人为干预，不可伪造和篡改。因此有助于识别异常交易，防止欺诈行为的发生，有着良好的透明性和可审计性。

1.4 去信任

区块链的共识机制是去信任的前提，每个节点出于对自身利益最大化的考虑，都会自发、诚实地遵守协议中预先设定的规则，判断每一笔记录的真实性，最终将判断为真的记录记入区块链之中。它改变了传统交易模式中以第三方为中心的信任模式，将对“人”的信任转变为对数学逻辑的信任，任何人为的干预不起作用。系统中所有节点之间无需信任，只需要信任区块链协议下的软件系统即可实现交易，实现了“无需信任的信任”。

2、基于区块链技术的稀土期货交易平台基本架构

基于区块链技术的稀土期货交易平台是以区块链技术为基础，搭建的支持跨地区交易的期货交易网络和体系。它提供了一种安全、透明并且可靠的方式，将交易合法化、公开化，能够记录在任何时间段发生的期货交易，以及交易的流向，避免由于不透明导致交易中出现诸多漏洞，杜绝利用漏洞牟取利益的可能，杜绝一切非计划内交易的发生。从而有效地解决稀土交易中存在的问题，同时提高交易效率，为市场参与者降低成本，提供更为可靠的交易记录。

由于传统的单链结构混杂了账户信息和交易信息，可扩展性差，同时会影响系统的吞吐量，降低交易的并发量。为了避免这些问题，我们采用Tsai等人提出的TBC、ABC双链结构构建稀土期货交易平台，如图1所示。其中TBC（交易区块链）只存储进行交易和结算所必要的信息，如要进行交易的双方账户信息，而不存储其他账户的信息，并执行期货交易。而ABC（账户区块链）只用于存储账户信息，如现金余额，风险资产等。例如，系统中的账户a想要与账户b进行期货交易，经过身份验证后，则将双方与交易相关的数据从ABC同步到TBC上，并保证上传的数据准确无误。当满足智能合约设置的条件时，用TBC上存储的数据进行期货交易，一切交易信息都被储存在TBC上。TBC确认交易协议达成后，将交易的信息同步更新到双方账户的ABC上。TBC上数据具有时效性，当交易结束，此次交易的数据便不能再用于其他交易，但存储的交易记录是持续有效的。

基于区块链技术的稀土期货交易平台总体架构图，如图2所示。自下而上分別为存储层、区块链服务层、合约层、接口层、应用层。

3、基于区块链技术的稀土期货交易平台

3.1 稀土期货交易共识机制

区块链的共识机制让多参与者、多中心的交易系统按照公开的算法、规则形成的自动协商一致的机制基础上来运行，让区块链系统具备了很高的自信任性，它不仅保障了记录在区块上每笔交易的准确性和真实性，还保证了区块链系统的稳定运行。

常见的区块链共识机制有PoW（工作量证明机制）、PoS（权益证明机制）、DPoS（股份授权证明机制）、Pool验证池机制等，如其特性对比表1所示。其中PoW共识机制会消耗大量的资源，且共识确认时间长，会使得交易吞吐量差、延迟高，直接影响交易的效率，不适合应用于商业平台。PoS共识机制相比于PoW共识机制在时间性能上有所提升，但本质仍为挖矿运算，时间性能差，无法做到快速一致。DPoS共识机制依赖于代币，与商业应用的模式不契合。相比于以上三种主流的共识机制，Pool 验证池基于传统的分布式一致性算法，如Pasox、 Raft，并辅以数据验证机制，大大缩短了共识验证的速度。而且摆脱了对代币的依赖，与多参与者和多中心的金融交易模式有着很好的契合性，可以很好的应用于稀土期货交易行业。

3.2 稀土期货交易智能合约

智能合约运用于稀土期货交易平台，不仅可以发挥智能合约在成本效率方面的优势，而且可以避免恶意行为对交易正常执行的干扰。参与者可以通过协商来选择某个法律框架并建立合同，然后将它以数字化的形式写入代码中。当交易款项满足合约预定的时间和结果等条件时，智能合约便被触发，自动地执行相应的合同条款。由于人的自主判断被全自动执行所替代，在避免了人工操作失误的同时，也提高了平台交易的效率。

智能合约不只是一个可以自动执行的计算机程序，它还是该交易平台的参与者，可以回应所接收到的信息，可以接收和储存价值，也可以向外发送信息和价值。不同于传统的合约受限于不同地区，智能合约技术适用于全球范围，法律框架会根据具体情况而更加精细化和个性化。

3.3 稀土期货交易分布式记账

利用区块链技术，可以为稀土期货交易平台创建一个分布式的账本信息数据库，其中的所有交易数据都是公开共享的。通过分布式记账，所有的参与者可以使用一个去中心化的账本分享文件。这样不仅可以减少交易中介，还能节约整合不同账本的时间，降低了参与者成本，将交易涉及的所有信息数字化，将各个交易流程通过程序实现自动化。同时系统通过对所有节点用户的交易行为的检测和分析，可以有效地防范交易欺诈、虚假交易等违法交易行为的发生。

4、結语

针对目前稀土交易行业中的信息不公开透明、政府难以监管等问题，引入区块链技术，构建稀土期货交易平台，能有效地规范稀土交易环境，健全交易机制。共识算法有利于稀土期货交易中的防内部舞弊，杜绝洗钱等违法行为的发生，提高交易的安全性。智能合约有利于降低平台运营成本，提高运营效率，无需中心即可按照规则自动交易。分布式账本有利于监控稀土期货交易，防止非公开的稀土交易，并进行反欺诈控制。基于区块链技术的稀土期货交易平台能够将能源流、资金流和信息流有效地衔接，为稀土期货交易提供切实的技术保障。

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作者简介：

闫阳，硕士研究生，北京信息科技大学，研究方向：数据分析、机器学习；

孙若莹，副教授，硕士研究生导师，北京信息科技大学，研究方向：电子商务、供应链管理。