作為(wèi)金融科(kē)技领域的一项重要技术创新(xīn)，區(qū)块链被视為(wèi)构建未来互联网业态的核心关键技术，可(kě)实现互联网从信息互联到价值互联的升级。事实上，區(qū)块链是一个采用(yòng)共识机制、去中心化、分(fēn)布式的共享账本或数据库，通过密码學(xué)加密技术，保证这一账本或数据库的全网公开、透明的一致性，其分(fēn)布式组网方式以及加密不可(kě)撤回及篡改的特性，保证了加密信息可(kě)以用(yòng)点对点的方式，安全、保密地进行快捷传输和交易。尽管目前區(qū)块链技术尚处于发展的初级阶段，但作為(wèi)去中心化记账平台的核心技术，區(qū)块链被认為(wèi)在金融、征信、教學(xué)、医疗、物(wù)联网、经济贸易、智能(néng)设备等众多(duō)领域都拥有(yǒu)广泛的应用(yòng)前景。
區(qū)块链基础架构及关键技术
區(qū)块链是基于密码學(xué)原理(lǐ)而不是基于信用(yòng)，使得互联网上任何达成一致的交易双方直接支付，从而不需要第三方信用(yòng)中介机构的参与。本质上，區(qū)块链是一个分(fēn)布式账本，一种通过去中心化、去信任的方式集體(tǐ)维护一个可(kě)靠数据库的技术方案，是分(fēn)布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新(xīn)型应用(yòng)模式。
（一）區(qū)块链的基础架构和模式。區(qū)块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用(yòng)层组成，包含了从底层数据结构到共识机制到顶层应用(yòng)协议的众多(duō)内容。其中，数据层封装了底层数据區(qū)块以及相关的数据加密和时间戳等技术；网络层则包括分(fēn)布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法；激励层将经济因素集成到區(qū)块链技术體(tǐ)系中来，主要包括经济激励的发行机制和分(fēn)配机制等；合约层主要封装各类脚本、算法和智能(néng)合约，是區(qū)块链可(kě)编程特性的基础；应用(yòng)层则封装了區(qū)块链的各种应用(yòng)场景和案例。區(qū)块链系统每层分(fēn)别完成一项核心功能(néng)，各层之间互相配合，实现一个去中心化的信任机制。可(kě)以说，區(qū)块链技术最具代表性的创新(xīn)点即為(wèi)基于时间戳的链式區(qū)块结构、分(fēn)布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可(kě)编程的智能(néng)合约。
按参与对象范围的不同，區(qū)块链可(kě)粗略區(qū)分(fēn)為(wèi)公有(yǒu)链、联盟链和私有(yǒu)链。划分(fēn)的标准不是参与节点的多(duō)少，而是整个系统中记账节点的门槛和记账权的分(fēn)散度。
（二）區(qū)块链的核心和关键技术。1.共识机制。机器共识机制即區(qū)块链节点就區(qū)块信息达成全网一致共识的机制，是區(qū)块链的核心理(lǐ)论和技术。FLP不可(kě)能(néng)定理(lǐ)已经证明，在存在故障进程的异步系统中不存在有(yǒu)限时间内达成“共识”理(lǐ)论解。这也意味着，理(lǐ)论上，在存在“女巫”节点的异步网络环境中，不可(kě)能(néng)在有(yǒu)限时间内有(yǒu)达成一致共识的精确算法，因而必须寻找其可(kě)行的“工程解”，而目前出现的在特定环境中的各类共识机制就是求解“工程解”具體(tǐ)算法。區(qū)块链常用(yòng)的共识机制主要包括：PoW（Proof of Work，工作量证明）、PoS（Proof of Stake，权益证明）、DPoS（Delegate Proof of Stake，股份授权证明）等。
通常，區(qū)块链应用(yòng)需要根据不同场景而选择不同共识机制，如合规监管方面是否支持超级权限节点对全网节点及数据进行监管、交易达成共识被确认的性能(néng)效率、共识过程中耗费的CPU及网络输入输出和存储等计算机资源、防攻击防欺诈的容错能(néng)力等。事实上，只要合适的机制能(néng)保证记录的可(kě)靠可(kě)追溯、不同节点具有(yǒu)相对平等的权利，则机制的不同并不改变區(qū)块链的本质。可(kě)以说，共识算法的创新(xīn)将是推动區(qū)块链产业化的重要力量。
2.数据存储。在區(qū)块链技术中，数据以區(qū)块的方式永久储存。區(qū)块按时间顺序逐个先后生成并连接成链，每一个區(qū)块记录了创建期间发生的所有(yǒu)交易信息。區(qū)块的数据结构一般分(fēn)為(wèi)區(qū)块头（header）和區(qū)块體(tǐ)（body）。其中，區(qū)块头用(yòng)于链接到前一个區(qū)块并且通过时间戳特性保证历史数据的完整性；區(qū)块體(tǐ)则包含了经过验证的、區(qū)块创建过程中产生的所有(yǒu)交易信息。
3.网络协议。區(qū)块链网络协议一般采用(yòng)P2P协议，确保同一网络中的每台计算机彼此对等，各个节点共同提供网络服務(wù)，不存在任何“特殊”节点。不同的區(qū)块链系统会根据需要制定独自的P2P网络协议，比如比特币有(yǒu)比特币网络协议，以太坊也有(yǒu)自己的网络协议。
4.加密算法。散列算法也叫数据摘要或者哈希算法，其原理(lǐ)是将一段信息转换成一个固定長(cháng)度并具备以下特点的字符串：如果某两段信息是相同的，那么字符也是相同的；即使两段信息十分(fēn)相似，但只要是不同的，那么字符串将会十分(fēn)杂乱随机并且两个字符串之间完全没有(yǒu)关联。本质上，散列算法的目的不是為(wèi)了“加密”而是為(wèi)了抽取“数据特征”，当然也可(kě)以把给定数据的散列值理(lǐ)解為(wèi)该数据的“指纹信息”。典型的散列算法包括MD5、SHA1/SHA256和SM3，其中SHA2和SM3这两种算法效率和安全性大致相当且应用(yòng)较為(wèi)广泛。
非对称加密算法由对应的一对唯一性密钥（即公开密钥和私有(yǒu)密钥）组成的加密方法。任何获悉用(yòng)户公钥的人都可(kě)用(yòng)用(yòng)户的公钥对信息进行加密与用(yòng)户实现安全信息交互。由于公钥与私钥之间存在的依存关系，只有(yǒu)用(yòng)户本身才能(néng)解密该信息，任何未受授权用(yòng)户甚至信息的发送者都无法将此信息解密。
5.隐私保护。目前區(qū)块链上传输和存储的数据都是公开可(kě)见的，仅通过“伪匿名”的方式对交易双方进行一定的隐私保护。对于某些涉及大量的商(shāng)业机密和利益的业務(wù)场景来说，数据的暴露不符合业務(wù)规则和监管要求。目前，业界普遍认為(wèi)零知识证明、环签名和同态加密等技术比较有(yǒu)希望解决區(qū)块链的隐私问题。
6.智能(néng)合约。智能(néng)合约可(kě)视作一段部署在區(qū)块链上可(kě)自动运行的程序，其涵盖的范围包括编程语言、编译器、虚拟机、事件、状态机、容错机制等。虚拟机是區(qū)块链中智能(néng)合约的运行环境。虚拟机不仅被沙箱封装起来，事实上它被完全隔离。也就是说运行在虚拟机内部的代码不能(néng)接触到网络、文(wén)件系统或者其他(tā)进程。甚至智能(néng)合约之间也只能(néng)进行有(yǒu)限的调用(yòng)。本质上，智能(néng)合约是一段程序，存在出错的可(kě)能(néng)性，甚至会引发严重问题或连锁反应，因此需要做好充分(fēn)的容错机制，通过系统化的手段，结合运行环境隔离，确保合约在有(yǒu)限时间内按预期执行。
區(qū)块链在金融领域中的应用(yòng)探索
金融领域是區(qū)块链技术的重要应用(yòng)领域。區(qū)块链本质上是一个去中心化分(fēn)布式账本，相当于一种全民(mín)参与记账的方式，在当今科(kē)技驱动金融发展的时代，區(qū)块链成為(wèi)最新(xīn)的科(kē)技驱动力量。區(qū)块链技术為(wèi)解决经济和金融等领域的信任问题，提供了底层支持技术，其拥有(yǒu)的高可(kě)靠性、简化流程、交易可(kě)追踪、节约成本、减少错误以及改善数据质量等特性，使其有(yǒu)可(kě)能(néng)再次重塑全球金融业的基础框架，尤其是信用(yòng)传递交换机制，并加速金融创新(xīn)与产品迭代速度，极大提高金融运行效率。區(qū)块链在金融领域的主要应用(yòng)包括以下几个方面：
（一）数字货币。以比特币為(wèi)代表的数字货币是區(qū)块链技术最广泛也是最成功的运用(yòng)。与传统纸币相比，发行数字货币能(néng)有(yǒu)效降低货币发行、流通的成本，提升经济交易活动的便利性和透明度。因此，在互联网时代，货币从实物(wù)形态到纸币再到数字货币是一较為(wèi)确定的趋势。2015年起，英國(guó)、俄罗斯、欧洲央行均表示正着手研究區(qū)块链技术，中國(guó)央行也在大力推进数字货币，并认為(wèi)區(qū)块链技术是可(kě)供选择的技术方案之一。可(kě)以预见，央行发行数字货币是历史趋势，而區(qū)块链诸多(duō)技术特点能(néng)较好满足可(kě)靠、可(kě)追溯，且有(yǒu)利于执行精准的货币政策的潜力。而一旦央行推出基于區(qū)块链的数字货币，将对现行金融體(tǐ)系产生广泛而深遠(yuǎn)的影响。
（二）证券交易。对于传统证券发行，中间人往往控制着市场，比如國(guó)内证券海外上市首先要经过國(guó)内证监会审核，然后國(guó)外交易所审核，审核后在一级市场发行，二级市场交易，繁复冗長(cháng)的流程往往导致发行成本的增加。而區(qū)块链的诞生很(hěn)有(yǒu)可(kě)能(néng)使得全球的资产模式从先审核后发行变成先发行后审核，从而使得证券发行免去诸多(duō)中间人环节。區(qū)块链技术通过证券的去中心化交易，不仅可(kě)以帮助显著削减发行、追踪及交易加密证券的成本，而且能(néng)够避免传统证券市场经常发生的操纵行為(wèi)。基于區(qū)块链技术的去中心化交易系统（如BitShares），既具备传统交易所系统功能(néng)，同时又(yòu)不依靠任何中心化机构或服務(wù)器来自动运行，系统内所有(yǒu)交易资产或产品可(kě)由任何人创建并交易。当然，这也不可(kě)避免地带来监管困难的问题。由于运行的计算机及参与交易的人可(kě)能(néng)遍布世界各地，任何人可(kě)发行任何证券资产，使得司法管辖权难以界定；同时，随着资产规模的不断扩大，其管理(lǐ)也将变得越来越难。
（三）票据市场。对于票据市场，區(qū)块链的应用(yòng)将是未来的核心。一方面，以區(qū)块链技术為(wèi)基础实现票据市场的点对点交易，能(néng)够打破票据中介的现有(yǒu)功能(néng)，实现票据价值传递的去中介化；另一方面，區(qū)块链的信息不可(kě)篡改性也使得票据一旦完成交易，将不会存在赖账现象，可(kě)避免“一票多(duō)卖”、打款背书不同步等行為(wèi)，有(yǒu)效防范票据市场风险。另外，區(qū)块链交易记录前后附带相连的时间戳，也提供了透明化可(kě)信任的追溯途径，从而有(yǒu)效降低监管的审计成本。当然，除了票据之外，诸如场外股权、债券转让等其他(tā)非场内交易性金融资产，利用(yòng)區(qū)块链账本的安全透明、不可(kě)篡改及易于跟踪等特性，对其登记、发行或管理(lǐ)进行数字化实现，往往也能(néng)促进市场的高效安全运行。与前所述类似，區(qū)块链应用(yòng)于场外证券类资产登记发行还存在法律合规、投资者匿名监管及数字证券与真实世界价值对接等问题。
（四）支付清算。區(qū)块链分(fēn)布式记账技术可(kě)有(yǒu)效拓展现代支付清算机制，使得银行间、交易所等机构的管理(lǐ)成本大大减少且支付清算的效率得到显著提升。当前，商(shāng)业贸易、证券交易的支付清算一般需要借助于银行，传统的交易方式要经过开户行、对手开户行、境内清算组织、國(guó)际清算组织、境外银行等，过程中每一机构都有(yǒu)自己的账務(wù)系统，彼此之间需要建立代理(lǐ)关系，互有(yǒu)授信额度。同时，每筆(bǐ)交易需要在本银行记录，还要与交易对手进行清算、对账等，导致速度慢、成本高。与传统支付體(tǐ)系相比，通过區(qū)块链技术进行支付是由交易双方直接完成，不涉及中间机构，即使网络中部分(fēn)结点瘫痪也不影响整个系统运行。基于區(qū)块链技术构建一套通用(yòng)的分(fēn)布式银行间金融交易协议，為(wèi)接入银行提供跨境、任意币种实时支付清算服務(wù)，将会使得跨境支付更加便捷高效且成本低廉。
（五）客户识别。全球金融机构都要受到政府严格监管，其中最重要的一条即金融机构在向客户提供服務(wù)时必须履行客户识别（KYC）责任。传统方式下，KYC是非常耗时的流程，缺少自动验证消费者身份的技术，因此无法高效地开展工作。在传统金融體(tǐ)系中，不同机构间的用(yòng)户身份信息和交易记录无法实现一致、高效的跟踪，使得监管机构的工作难以落到实处。对此，區(qū)块链技术可(kě)实现数字化身份信息的安全、可(kě)靠管理(lǐ)，在保证客户隐私的前提下提升客户识别的效率并降低成本。
趋势及展望
目前，區(qū)块链在理(lǐ)论研究和应用(yòng)实践上还是两张皮。如果将实现比特币理(lǐ)念的技术——去信任环境下通过机器实现共识（即拜占庭容错共识）作為(wèi)區(qū)块链技术核心，则區(qū)块链在技术和理(lǐ)论上还遠(yuǎn)未达到大规模应用(yòng)阶段。如果将添加哈希（hash）值字段的分(fēn)布式账本技术（DLT）（非拜占庭容错共识环境）称為(wèi)區(qū)块链，则这种上世纪90年代就已出现的技术也谈不上什么高新(xīn)和神秘，只能(néng)说是新(xīn)瓶装旧酒。另外，區(qū)块链也并非仅仅只是“區(qū)块+链”的数据结构。随着區(qū)块链技术的发展，特别是数据层的技术和底层拓扑结构的不断创新(xīn)，当前，已经涌现出诸如有(yǒu)向无环图(Directed acyclic graph)和哈希图(Hash Graph)等新(xīn)兴的區(qū)块“链”数据结构，这些新(xīn)数据结构将以单一链条為(wèi)基础的區(qū)块链技术的范畴拓展為(wèi)基于图结构的區(qū)块“链”或分(fēn)布式账本。
區(qū)块链技术还处于发展的早期阶段，将其推广应用(yòng)于各行业尤其是金融领域尚存在诸多(duō)问题难点。首先，缺乏统一技术标准。區(qū)块链的底层技术并不成熟且尚未统一，大多(duō)数平台在性能(néng)安全性方面还有(yǒu)所欠缺。其次，实践方面缺少可(kě)靠案例。尽管目前最大的區(qū)块链应用(yòng)——比特币最高市值超过3000亿美元，但若承载每天上万亿美元的大规模交易，还需要对區(qū)块链技术做进一步测试。其三，平台重置成本较高。对传统金融机构而言，區(qū)块链技术应用(yòng)的基础建设投资成本过高，且将原有(yǒu)业務(wù)迁移至新(xīn)平台的风险较大，机构推倒重来意愿并不强。最后，人才资源匮乏。市场缺乏既懂金融又(yòu)懂區(qū)块链的跨界人才，而國(guó)内區(qū)块链技术储备与创新(xīn)以及相关产业发展需要大量的综合型人才。
為(wèi)此，政府部门应紧密跟踪美國(guó)、欧盟、英國(guó)、日本等发达國(guó)家和地區(qū)对推动區(qū)块链发展的政策措施，同时结合我國(guó)區(qū)块链技术研究和应用(yòng)发展现状，及时出台區(qū)块链技术和产业发展扶持政策，重点支持关键技术攻关、系统解决方案研发和公共服務(wù)平台建设等。鼓励重点企业、科(kē)研高校和用(yòng)户单位加强联合，加快共识机制、可(kě)编程合约、分(fēn)布式存储、数字签名等核心关键技术攻关。支持有(yǒu)条件企业特别是大企业加大研发投入力度，构建區(qū)块链通用(yòng)开发平台，降低區(qū)块链技术研发和应用(yòng)成本。加快人才培养體(tǐ)系建设。鼓励并支持重点高校设置區(qū)块链专业课程，推动重点企业和高校联合，建设區(qū)块链人才实训基地，加快培养區(qū)块链专业技术人才。另外，相关监管部门应密切关注區(qū)块链技术的发展动向，加强研究和技术储备，及时建立并完善區(qū)块链产业监管规则和技术应用(yòng)标准，防止出现技术滥用(yòng)及野蛮生長(cháng)给金融运行带来额外风险。
作為(wèi)未来金融科(kē)技的底层技术，區(qū)块链具有(yǒu)很(hěn)强的战略意义。在未来金融科(kē)技探索上，國(guó)内金融业应加强顶层设计，加快推动區(qū)块链技术研发、实践和应用(yòng)，积极参与區(qū)块链金融的國(guó)际合作和國(guó)际區(qū)块链联盟及标准的创设，以争取國(guó)际金融战略制高点，提升我國(guó)金融核心竞争力，让金融更好地為(wèi)实體(tǐ)经济服務(wù)。