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中国人民银行数字货币研究所:区块链技术的发

习近平总书记强调“把区块链作为核心技术自主创新重要突破口”,为我国数字经济发展和产业创新实践提出了新的要求。近几年,区块链凭借其独有的信任传递机制,逐渐成为金融科技领域的热门技术,有助于业务数据可信共享,加速参与主体多方协作,实现监管穿透管理,蕴含着加速我国数字化转型、激发数字经济发展的潜力。为落实习近平总书记的指示精神,人民银行数字货币研究所(以下简称“数研所”)强化对区块链技术的基础研究和标准研制,先后推动数字票据交易平台和人民银行贸易金融区块链平台建成落地,抢占先发优势,取得了积极进展。同时,为坚决打赢三大攻坚战,对防范区块链可能引发的资产泡沫、恶意炒作、代币融资等乱象及其衍生的金融风险进行了深入调查和研究,并提出了促进区块链产业健康有序发展的思考建议。

区块链的技术特点

区块链是一种新型的分布式数据库,也称为分布式账本。区块链技术利用块链式结构验证与存储数据,采用共识算法生成和更新数据,借助密码学保证数据和权属安全,并通过可编程脚本代码实现数据的协同计算。

一是业务数据可信化。与传统分布式数据库有所不同,区块链引入了“人人记账”的理念,每个参与主体都有权记账,大家各自保存最新账本和所有历史记录。这种数据高度冗余的存储方式,可提升不互信主体之间的信息透明度,实现账本数据不可篡改和全程留痕,进而促进多方信息共享和协同操作。在实际业务中,通过业务数据上链,可实现纸质单据的电子化和电子信息的可信化,降低多主体之间不信任的摩擦成本,解决传统业务方式耗费大量人力物力进行单据、票据真实性审核的问题,也便于金融机构实施风险管控。

二是参与主体对等化。当跨部门共建信息化系统时,最大的难题在于集中存储的数据由哪个机构或部门管理。区块链的统一分布式账本技术,天然解决了“业务主权”问题,有效实现了每一个参与主体的身份对等、权力对等、责任对等、利益对等,并在所有参与主体之间实现数据的实时同步更新,使合作更加方便快捷,合作方的积极性得以提升。

三是监管手段多维化。监管部门可在区块链平台上增加监管节点,及时获取监管数据,并灵活定制金融监管的统计口径、监管数据颗粒度等,实现快速分析。同时,采用智能合约等可编程脚本,增加相应的监管规则,监管重点从金融机构的合规审查和风险管控,逐步上升至对系统性风险的识别监控,实现事前、事中、事后全过程的监管体系,有效防范金融风险,维护金融稳定。

性能方面,区块链的性能和可扩展性尚有限。在区块链中,交易只能排队按序处理,所有交易结果和支付记录都要同步到全网节点,严重影响了系统处理性能(在生产环境中,区块链系统每秒可处理逾千笔交易;实验室理想环境中,每秒交易量可能过万笔)。随着参与节点数量的增加,数据同步、验证的开销增多,系统的性能会进一步降低,从而影响区块链的可扩展性。

安全方面,区块链缺乏体系化安全防护。一是区块链普遍采用国际通用的密码算法、虚拟机、智能合约等核心构件,这些构件并非完全自主可控,增加了受攻击的风险。二是区块链存在内生的安全缺陷,也就是51%攻击问题(即通过掌握51%的算力重写区块链数据。下文提及51%攻击时,都是指基于算力、权益证明类共识算法的区块链)。三是区块链仍处于早期阶段,在安全方面可能存在未知漏洞。传统系统出现安全问题时,可采用取消、撤回、紧急干预甚至停止服务等手段。但区块链并不支持取消、撤回等相关操作。

存储方面,全量备份的存储机制容易遇到存储瓶颈。区块链的每个节点需存储完整的历史交易信息,当将区块链用于零售支付系统时,节点存储量将瞬时巨量膨胀。例如,2019年“双十一”,网联处理业务峰值为每秒7.15万笔,一些简易设备无法满足节点的存储需求。

交互方面,不同区块链系统的交互性问题难以解决。目前,相同类型的区块链之间依托定制的通信协议,可以实现数据的相互读取、验证和操作。但是,不同类型的区块链之间,由于编程语言、数据字典、系统接口、智能合约等不一致,跨链数据难互通,容易导致业务割裂。

运维方面,业务连续性的问题不容小觑。多方集体维护的区块链系统也会带来巨大挑战。例如,成员加入/退出、系统升级、业务规则更新等,目前尚缺乏成熟的标准、制度和操作规范,需要多方线下沟通才能处理链上的协同治理问题。

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