区块链技术在商业银行的应用探讨

2020-12-27牛健臻四川大学成都

邮电设计技术 2020年11期

邹瑾，牛健臻（四川大学，成都）

1 区块链概念与特点

1.1 区块链的基本概念

区块链作为IT技术的上层应用，本质上是一种按照时间顺序记录的不同节点间相互关联的链式数据结构，通过密码学和共式算法确保数据不可篡改和不能够伪造的分布式账本、技术支撑实体，是一种安全性更高的相互关联的数据库集群。区块链实际上是用于记录交易信息及信息变更的数据记录，该数据记录具有特殊标记“时间戳”，所有数据库集群节点在一定时间间隔内同步记账、确认信息，形成该时间间隔内所有无重复信息的账本（即区块）。

从社会层面看，区块链技术创造了一种全新的信任方式，使得数据交易信息完全公开与透明，也让数据更有价值；因为信息具备不可篡改及可追溯性，增加了交易成员之间的信任。区块链不是一种单一或者独立的新技术，是在服务器和多重网络设备等硬件设备基础上的技术应用，通过网络协议、共识机制、加密措施等多种技术的有机融合，形成一种去中心化、高效率的线上运营管理方案。

1.2 区块链技术特点

a）网络扁平化。区块链使用相互关联的数据库集群（分布式存储节点群）记录数据，各节点的权利和责任都是均等的，各节点的数据由系统共同维护，不设置集中或单一的数据中心或控制机构。每个区块链节点都有记账功能，并与其他节点同步数据。各个节点的信息可相互验证、传递和同步。网络扁平化是区块链的典型特点。

b）公开透明性。整个系统运作规则完全透明，交易信息、系统数据都是公开的，整个底层程序也是开源的，任何终端或系统都可以查询数据并根据需求开发相关应用。

c）可靠的信任机制。区块链使用标准化的技术规范和协议，每个节点之间数据相互关联，信息同步，是完全相互信任的机制。

d）安全性高。安全表现在2个方面，一是对隐私的保护，交易方身份信息不公开，信息传递可以匿名进行；二是只要不能掌控多数据节点，就无法改变原始记录，这使区块链本身变得相对安全，避免了主观人为的数据变更。单个节点上对数据库的修改是无效的，因此对于黑客来说，无法伪装和进行欺诈，也不可能仅靠攻克某几个节点而控制整个系统。

区块链的以上特征和银行业的信息化发展需求相吻合，可以完善银行业务的流程缺陷，因此得到了很多金融机构的重视。

2 银行信息化趋势

2.1 中国银行信息化情况

随着云计算、大数据和区块链等新兴技术在金融行业的深入应用，基于新技术的银行信息化方案层出不穷，银行业的信息化发展进入新阶段，以银行为代表的传统金融机构迎来了全新的挑战与机遇。由于银行传统业务局限，其IT架构平台一般委托给专业第三方，即由IT方案供应商提供软件开发及服务。我国的银行已全面进入信息化运营时代。

中国银行的信息化水平目前处于世界领先水平，不但有完善的IT架构业务处理平台，还有国际领先的大型数据库。全国各地遍布银行自助终端，电话银行、手机银行已有多年运营经验。但是，目前的信息化平台是传统运营模式的电子化，银行的管理架构及业务模式由人工变为电子化操作，业务运营管理模式没有根本性改变。

2.2 银行信息化发展趋势分析

银行业目前已充分认识到信息化带来的机遇。基于经济的全球化趋势及互联网金融的快速发展，银行在现有信息化的基础上，正面临业务需求的巨大变革。随着电子支付的快速崛起，网络银行的快速发展，银行系统的传统运营模式面临着颠覆性的革命，但由于社会上人口文化水平不等的客观限制，传统银行的人工服务模式会持续一段时间，银行信息化的进一步深化是必然趋势，最终实现银行业务电子化，全面线上运营模式。

银行业务的全面信息化，使区块链技术的应用成为可能。区块链本质上是基于电子信息的上层应用。银行基于信息化的互联互通、网络安全及解决业务运营局限性的需求，是区块链技术快速落地的根本驱动力。区块链技术不但能满足银行对网络的安全性需求，更能提高交易效率，降低交易成本。目前银行在跨境支付、智能合约和征信管理等领域已进入试商用阶段。

3 区块链技术应用模式探讨

3.1 区块链技术方案探讨

区块链应用的主要形式主要有公有链、联盟链、私有链。公有链是指所有人均可以参与到由共识机制所构建出来的区块链系统中，这是一种真正意义上的去中心化，比特币即为公有链的最典型代表；联盟链中的所有参与主体与交易节点均要预先设定，而后再通过共识机制来予以确认，联盟链的典型代表即为R3CEV；私有链所有参与成员都要由中心控制者来予以指定，因此私有链只能够被应用到特定主体内部。由于商业银行涉及的交易信息或账户信息对安全性与私密性要求较高，公有链显然不符合银行运营要求。因此有限开放的联盟链与安全隐秘性较好的私有链结合更适合未来银行的信息化要求。联盟链使得银行既能利用共识机制解决数据共享及完成跨越组织或机构间的交易，又能利用私有链保留不愿意共享的隐私数据。

3.2 基于区块链技术网络架构

图1 未来基于区块链技术的网络架构

由于IT网络天然的开放架构，伴随着各种不安全要素，而区块链技术的出现，极大弥补了IT的应用短板，增加了信息安全，加速了各行业信息化的进度。未来基于区块链技术的IT网络技术架构如图1所示。从图1可以看出，区块链平台本质就是分布式数据库，由多个区块链节点数据库组成。区块链技术与传统IT技术的最大不同点是其去中心化，作为联盟链成员，各核心企业通过共识机制共享记账节点集群的数据，所有公开交易不需要第三方参与即可通过透明规则（共识机制）端到端完成。而传统IT系统则是各银行独立部署，多边交易系统一般通过IASA或银联作为中介完成。各银行以自己的IT系统为主体进行运营维护，管理模式简单。但是，区块链是一个基于共识机制的多边多中心系统，其运营维护涉及机构较多，任何网络的调整、升级及扩容都需要达成新的共识，因此基于联盟链的系统同样需要一个基于协商机制的银行组织联盟，以保证成员间的协议磋商并达成新的共识。因此区块链是一个全新的网络模式，各银行运维管理模式面临着根本性变革。因此区块链对银行系统来说是机遇，但也面临诸多风险及挑战。

3.3 区块链技术应用风险及问题分析

区块链的去中心化及端到端的交易特点，虽然安全，但行业监管困难，如洗钱活动会变得难以监控等。另外作为一种多中心、分布式应用，如若在行业内或行业间构建公有链或联盟链，需要参与方共同协商以达成共识，形成规范或标准。除了技术及业务层面的改变，区块链建设方案还需要重点考虑以下几个方面。

a）基础设施的不足。区块链基于巨量的交易信息广播来确保安全，大量的数据需要巨量的存储资源，目前国内的数据中心资源有限。大量的信息传递对网络承载能力要求较高，这些资源需要随着社会智能化的发展逐步积累。

b）巨大的建设成本。区块链是一个崭新的技术，基于区块链的业务运营是全新的模式，早期必须投入大量的研发费，其运营效率的提高基于完善的信息数据及良好的网络安全架构，如多节点信息链条，这样一个全新网络架构的建设需要巨大研发及建造成本。

c）颠覆传统运营模式。银行现有的结构组织、运行模式是中心化的，而区块链技术是去中心化、多中心化的技术，基于联盟链的共有系统平台需要多边参与维护管理。这是银行业从未有过的挑战，运维管理模式需要重新构建，增加对边协商机制。整个行业需要有一个逐步熟悉并接受的过程。因此，银行业不但面临技术体制的改变，更面临公司运营管理模式的变革。

d）如何与现有IT系统整合。中国银行从90年代至今，每年花巨资投资在现用的IT系统，如果把这些系统全部推翻用区块链代替，显然是不可能的，如此庞杂的业务模块也不是一蹴而就能够替代的，因此当务之急需要考虑找到区块链的落地点，与传统的系统加以融合。

e）区块链技术标准化问题。随着区块链技术的快速发展，各种不同的技术框架和平台如雨后春笋般出现，各银行区块链专利快速增加，意味着基于自有专利技术的区块链平台难于兼容，无法达成跨机构的共识机制，造成区块链推广、应用场景受限的问题。

f）分散研发建设，面临新的技术孤岛。目前金融领域都是面向业务的探讨式区块链应用研发，针对与现有银行业务在扩展兼容方面的需求，设计了相应的调用接口，提供数据查询、创建交易链、获取业务授权等功能，但仍然是各银行面向客户层或解决某项业务的自主开发，是在现有信息化平台上嫁接局部基于区块链技术应用的业务模块。因此必然形成新的区块链技术信息孤岛，无法实现区块链真正去中心化的技术宗旨。

虽然挑战很多，但随着我国基础设施的完善及标准规范的发布，这些问题将会逐步解决，但技术架构的根本性改变，使得各机构面临着对现有巨额投资网络的舍弃，建设新系统。

根据以上分析，基于区块链技术的网络架构、运营模式决定了其必然是一个超脱现有银行系统的独立网络，统一制定技术标准，联合构建网络体系，才能避免信息孤岛，真正发挥区块链技术优势，提高运营效率，同时减少投资负担。因此新旧平台的并行运行将是必然选择，2个平台的互联互通将是首先需要解决的问题。

3.4 区块链建设方案分析

未来区块链建设方案有以下几种模式。

模式一：现有各银行自主研发的业务驱动型模式。在现有信息化平台上嫁接局部基于区块链技术应用的业务模块，解决急迫的业务需求。

模式二：建立银行系统联合组织，研发统一的技术标准，搭建全新的区块链网络。

模式三：各银行联合建设一套区块链技术试验平台，同时部署一个基于区块链的互连接口平台，以提供区块链的统一接口标准，与各银行现有IT系统无缝对接。节约投资，提高未来区块链平台的运营效率，分担技术风险。

这几种建设模式各有利弊。模式一是目前各银行普遍采用的方案，从区块链应用情况看出，各银行基于区块链技术的应用专利层出不穷。该方案优缺点比较鲜明，优点是准确性强，可以快速投入使用，缺点是未来会形成新的信息孤岛，各银行业务层面难以融合。现阶段，各银行做一些基于前沿技术的应用研发探索，有利于积累技术及人才，但不适于未来战略性方案选择。

模式二是最理想的区块链网络建设方案，统一的技术标准，统一的网络平台，未来各银行无论网络层面、业务层面或管理层面都可以无缝对接。但是重新建设一套基于区块链技术的统一平台，不但需要巨大的投资，也会面临未知的运营风险。首先，组建行业标准化组织，不但需要人才、资金的巨大投入，也需要长期的联合研发、技术探讨试验。各银行业务侧重点不同，需求不同。资金分摊、技术侧重等需要沟通协调的问题太多，技术标准化建设将是一个漫长而复杂的过程。其次，构建新的网络架构，巨大的投资需求，将是企业难以承受的负担。银行现有的IT化网络经过近30年的积累完善，目前刚刚能够满足信息化运营。因此新的网络构建很难一蹴而就。最后，区块链技术不是孤立的技术，而是需要基于完善的大数据信息，在社会智能化基础上的应用，与其他智能化平台信息互通，互相验证非常必要，因此需要在实践中完善。

模式三是尽可能找到大多数银行的共性需求，有选择的搭建统一的区块链技术试验平台，既能满足部分急迫的业务需求，试验成功后又能作为行业标准，同时投资有限。同时互联互通平台的建设确保各银行与区块链试验平台的对接，试验平台也能通过接口平台与其他联盟链或智能化平台互联，使得现有的信息化数据得到充分利用。基于独立互连接口平台的区块链应用架构，具有无可比拟的优势，分析如下：

a）早期可小规模试探性应用，类似于独立的区块链实验平台，可以试验各种应用，而不会对现有平台造成冲击。

b）基于应用的研发，针对性强，规模小，投资有限却能解决最急迫的问题。

c）独立的区块链系统，各银行首先解决共性需求，不涉及商业机密，容易达成共识。有利于及早制定统一的技术标准，便于新技术落地。

d）积累经验，在区块链平台运行成熟的业务，可以逐步过渡移植，作为新的行业标准，以减少运营风险。银行业务涉及客户隐私，安全性保障要求高，因此，早期实验性运营，完善流程，确保安全至关重要。

e）区块链网络各节点间广播信息多，信息交互量大，对基础设施要求高，最好是从小到大逐步成长、升级、扩容、完善，不能一步到位。

f）新技术应用出错在所难免，独立的平台允许新技术试错，而不会影响现有业务的正常运营。

g）独立互连接口平台，解决银行信息孤岛问题，完成互联互通，便于向去中心化的区块链网络架构平滑过渡。构造基于区块链技术的一套跨系统之间的信息共享方案。

h）运营模式的变化带来管理架构的变化，在业务逐渐移植过渡中，新的管理架构与基层网络逐步形成，同时完成新技术人才积累，实现人才迭代。

因此建设基于区块链技术的独立互连接口平台便于区块链技术的落地。

通过以上分析，可见模式三相对实用性强，便于实施，因此我们重点探讨银行基于该模式的网络架构演进。

银行的业务决定了其对数据安全性及保密性要求较高，因此新的网络技术体制不可能一蹴而就地建成，需要在由简至繁的业务验证中完善。银行应谨慎选择合适的业务场景进行技术探索与实验，在系统风险可控的前提下，选择的场景应当有一定的银行业务背景并尽量与传统IT系统保持松耦合。

新的平台需要支持用户二次开发，使得每个银行在维持原有数据和存储方式的前提下，建立区块链系统自己的节点集群，这样就不存在架构上的大调整，也可以通过接口平台与现有信息化平台互联，充分利用现有信息数据，互联接口平台也使得相关系统消除了信息孤岛现象。

互联接口平台首先保证的是信息安全，因此需要设置身份认证与业务权限认证平台，在不影响各银行现有业务的情况下，使得区块链技术可以在业务驱动的局部应用中逐步完善，现有业务根据需求情况逐步向区块链转移，又能较好地利用旧有及现有平台，保证业务的稳定运行。现有数据信息逐步向新的区块链节点转移，网络架构从并行运行到平滑过渡，区块链技术的应用也可以在逐步使用中从容完善，而不必担心运营风险。

互联接口平台主要网络职能如下。

a）完成区块链试验平台与现有银行信息化平台的对接，利用旧有及现有信息化平台的信息数据，节约投资。

b）已有银行信息化平台也可以通过接口平台调用区块链信息，在现有IT系统中完成业务层面的认证、管理。

c）对于监管难题，可以通过接口平台实现基于新旧2个系统的并行监管、认证，降低运营风险，尽可能降低新平台的运营风险，同时最大化发挥现有IT系统的价值。

d）可以针对性地开发与关联行业如政府、公安、保险、互联网金融企业的接口程序，扩展关联范围，提高网络智能化水平，完善应用内容。

基于模式三的实验平台基础架构设想如图2所示。未来，随着国内商业银行对区块链技术研究的深入，会逐步达成更多的共识。建设与现有银行信息化系统兼容的平台，短期增加的投资有限，长期节约运营成本，将是各银行的首选。

4 总结

从区块链技术的应用发展分析可知，区块链技术在社会诸多领域获得了广泛认可，各种应用研发不断涌现，随着探索的不断深入，更深层次的应用也面临多方面的挑战。区块链技术带来的不只是应用价值本身，更是改变了业务运营模式及各企业组织机构管理架构。其透明公开的网络共识机制也意味着范围宽泛的多边建设管理模式，基于区块链的信息化银行不再是单一机构独立运营，而是在联盟机构下基于协商机制的有限集体运营管理。

金融业是国民经济建设的基础产业，随着5G的部署，社会智能化程度提高，银行业会涌现更多基于互联网的新业务、新需求。银行系统也要跟上时代发展的步伐，在互联网快速发展的大潮中，积极跟踪区块链技术的发展，做好迎接巨大技术变革的准备。