全国金融标准化技术委员会
区块链技术标准设计探讨
更新时间:2017-12-28 15:36:26 点击量:

    近年来,诞生于互联网世界的数字货币引起了世界金融领域的高度关注,区块链技术作为支撑比特币的底层技术,成为国际上的前沿技术研究热点,其采用重构信任机制等方式将推动未来金融生态的变革,将区块链技术作为基础技术在金融领域广泛应用,有可能会对传统金融体系格局形成颠覆性冲击。为及时把握区块链在金融领域的应用前景趋势,深入分析区块链技术应用与发展对金融业可能产生的影响及潜在技术风险,探讨区块链技术在金融行业的规则和标准,人民银行广州分行进行了前期研究工作,提出区块链技术标准设计意见。

一、区块链的基本概念和分类

    (一)基本概念

    区块链技术是点对点网络、密码学技术、身份认证技术、共识机制等多项现有技术融合创新发展的结果,本质上是一种公开透明、不可篡改、可追溯的分布式数据库记账技术。

    (二)应用模式分类

    根据不同的应用模式,区块链分为公有链、私有链和联盟链。

    公有链:任何人都可读取的、任何人都能发送交易且交易能获得有效确认的、任何人都可以参与数据库维护的区块链,代表是比特币和以太坊。

    联盟链:数据库的维护在联盟协议下,只允许预设的节点参与读取和写入的区块链。每个区块的交易确认,都需要联盟各方的大部分成员达成共识。代表为由R3CEV发起组建的R3银行区块链联盟。

    私有链:数据库的维护权限完全掌握在一个组织中的区块链,其读取权限或者对外开放,或者有选择性开放。私有链建立在某个机构内部,具体规则由机构自己来设定。代表为纳斯达克的企业级应用Nasdaq Linq。

二、区块链技术标准体系框架设计

    区块链技术标准体系以比特币为原型设计,是按照标准内在联系形成的有机整体,分为通信类、数据类、逻辑类及应用类四大类,如表1所示。每一大类又细分为若干子类,均包含了目前相对成熟的关键性、基础性的内容,共同构成区块链技术标准体系框架。

表1 区块链技术标准体系框架

 

    (一)通信类

    通信类可分为组网机制和消息协议两个子类,定义了组网机制和消息协议相关技术要素,为整个区块链体系提供基础数据传输和校验,实现有机协同的数据交换。由于区块链具有高度分散化存储的特点,因此通信类技术标准需要兼顾可靠性、分布式和开放性等特性。

    (二)数据类

    数据类标准定义了区块链的数据模型以及数据的加密、存储、存在性和完整性的校验机制,可分为数据区块子类、加密机制子类、存储机制子类和存在验证机制子类。

    (三)逻辑类

    逻辑类标准定义和规范了共识机制、激励机制、业务逻辑的内容和方式,可分为共识机制子类、激励机制子类和业务逻辑子类。

    (四)应用类

    应用类标准对基于区块链技术的各种应用场景的编程接口进行规范。如以太坊提供基于区块链技术的开发平台,通过编程实现多种业务功能,展现不同的应用场景。

    综上,通信类和数据类标准构成了区块链的基础性、通用性标准,是其他各类标准的基础,三种类型的区块链在遵循基础标准的基础上,个性化各自的逻辑类和应用类标准,从而实现不同的应用场景。例如,公有链必须有激励机制,而私有链一般没有。公有链和联盟链一般采用不同的共识机制。

三、区块链技术标准在金融业中的应用试点

    (一)标准应用试点案例

    区块链技术在支付汇兑领域具有较大的应用潜力,Ripple系统就是用区块链技术开展国际汇兑应用的典型案例。它是一个依托联盟链,利用遵循共识机制(Ripple协议)的可信任的网关作为中介进行交易的转账系统。网关是法定货币进出 Ripple网络的关口,可以是银行、货币兑换商、市场或是任何金融机构,通过开发应用平台为用户提供转账服务。Ripple系统的区块链由Ripple网络中的各网关通过共识机制确认转账交易的有效性,并共同参与记录、更新、存储和维护账本,见图1。

图1 Ripple系统的转账应用框架

    Ripple系统提供了转账业务功能,在Ripple系统中付款方在网关的转账支付平台上写入交易信息,网关经过确认后,将交易信息提交到Ripple区块链并广播到Ripple网络中的每个网关中,全网中的计算机通过共识机制在数秒内确认交易有效,并将交易信息写入Ripple区块链中,收款方确认收到转账金额。

    (二)标准应用效益分析

    1. 提高交易效率,简化业务流程。Ripple系统遵循区块链标准,省去了传统第三方中转业务环节,在付款人和收款人之间创造更直接迅速的付款流程,实现点对点快速、成本低廉、全天候实时到账的跨境支付,相对于传统的SWIFT汇款大大降低了交易费用,加快了结算速度,更具便捷性和及时性。

    2. 优化资源配置,降低交易成本。Ripple系统摒弃了单一区权威中心提供的管理和担保,能让交易双方在无需中心化的信用中介的条件下开展金融活动,实现低成本的交易模式,这意味着在金融领域中区块链通过新的信用创造方式,减少金融信息的不对称性,实现金融资源的优化配置。

    3. 革新组织形式,提供协作机制。Ripple系统通过一系列规则,无须干预管理即可实现自主自动化运行,这意味着在金融领域,各交易参与方可以对等的方式共同维护系统,通过共识机制来表达协作规则,实现更有弹性的协作。可见,区块链已初步呈现出在改善金融基础设施、变革金融业商业模式上的巨大潜力。

四、区块链标准应用挑战和发展方向

    (一)区块链标准应用面临的挑战

    从整体上看,区块链技术处于理论研究向技术应用落地、实践探索发展的阶段,其标准体系、应用场景等方面尚未完全成熟,距离广泛应用还有相当长的一段距离,需要应对诸多新的挑战和考验。

    1. 区块链技术本身面临着效率、资源和安全方面的诸多问题。区块链标准体系框架主要借鉴比特币应用原型进行设计,将原始区块链直接引入银行业会面临共识达成效率低、交易性能低和隐私保护不足等问题,需要结合金融行业的特点对区块链技术加以改进和完善,克服效率、资源和安全方面的诸多弊端,定制出与金融行业应用环境高度契合的金融区块链。

    2. 区块链技术的创新快速发展导致标准体系建设的复杂性。区块链技术不是单一全新的技术,而是多种现有技术的整合创新,一直在不断迭代更新发展,尤其是新的密码方案、传统信息安全领域的关键技术与区块链技术也在融合并协同发展。此类跨学科、跨行业、跨领域的创新技术涉及要素较多,其标准的制定相对复杂,既要满足可靠性和可扩展性等当前技术目标,也要考虑与未来技术发展趋势融合,保持适度的技术前瞻性。为确保达到最佳的整体目标,可考虑引入综合评估法来规划整个标准体系的蓝图框架。

    3. 区块链标准的应用尚处于起步阶段,应用场景单一有限。区块链技术尚处于初级的开发测试阶段,多数应用还处于理论设计和验证阶段,银行业的应用场景主要集中在支付结算领域,这源于金融基础设施对技术稳定性、安全性极高的要求。因此,区块链标准在金融领域的实际落地和应用扩展需要进一步探索,当经过充分的应用场景实践检验,在各个业务领域进行必要的技术储备后,相应的标准化体系的应用价值才能充分发挥。

    (二)标准改进和发展方向

    1. 结合行业特点,定制金融领域区块链的开发应用和行业标准。标准体系建设既要符合法律法规和相关规章制度的要求,也须与金融行业实际情况密切结合。只有针对监管环境和应用需求为银行业量身制定的标准体系,才能满足银行业高吞吐量、低延迟、高隐私性的需求。鉴于此,探索更加经济高效的共识机制、改进区块数据存储模型以提升性能、强化交易隐私保护设计等都成为下一步标准努力完善的方向。

    2. 加强标准架构顶层设计,提高与已有标准协议的兼容性,支持系统互联互通。区块链标准设计需着眼于与现有基础标准协议的兼容性,并合理界定与现有标准的边界关联。以当前国内银行间市场的基础协议IMIX协议为例,区块链层次模型理论上只要对IMIX协议作适当扩展,就可以实现对区块链技术的支持,减少对已有标准体系的颠覆性改造。与此同时,当越来越多的数字资产迁移到区块链上进行跨链操作时,不同区块链间的互联互通亦将成为必然,需要同步考虑制定相应的技术标准,以加强监管,防范风险。FIX协议已启动修订计划,旨在解决不同区块链之间的互联互通问题。

    3. 推动标准的试点工作,通过应用检验促进标准的逐步完善。将区块链技术整合到现有金融系统的成本较高,大规模投入应用将涉及IT架构和业务流程的重塑。从小规模试点探索开始,逐步扩大标准的应用范围是一条标准演进完善的有效途径。具体而言,以低频交易应用为切入点,基于银行业联盟链小范围内开展应用试点,不断测试评估标准框架的稳定性和可扩展性,不断总结发现问题,在试点中检验标准的可行性和有效性,为后续标准在更多领域推进提供参考依据。金融企业自身也可在现有金融基础设施之上,利用区块链技术在机构内的部分业务上取得突破,例如可在审计、资产管理等领域推进小范围的试验。

(信息来源:2015年中国金融标准化报告)