区块链技术在金融方向应用的发展及展望

李 博，郑 博，郭子阳，王宏志

1.哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院，哈尔滨150001

2.北京松鼠山科技有限公司，北京100026

区块链是一种革命性的、去中心化的记录技术，最早由中本聪提出[1]，定义为以区块结构存储数据、多方维护的、使用密码学技术保证传输和访问的实现数据存储的技术体系.通常提到的区块链是指针对不同应用所采用的不同区块格式，以及以区块连接而成的链式数据存储方式.

区块链技术具有去中心化、数据加密、时间戳、分布式共识以及激励机制等特性，在分布式环境下实现了节点间无须相互信任的去中心化信用的P2P平台，为解决传统中心化机构普遍存在的成本高、效率低、数据存储不安全等问题提供了可行的解决方案.

科技与金融协同发展的年代，在金融产业中使用区块链技术获得的效益明显，其显著优势在于使用去中心化的服务管理思想，提供与中心化服务同等甚至更优的信任传递机制，从而优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率.这个优势已逐步体现在银行业[2]、物联网[3]、游戏业[4]，公共管理（如投票）等不同领域.

1 区块链关键技术

2008年，比特币创始人中本聪在《比特币：一种点对点电子现金系统》中提出了区块链技术，运用工作量证明（proof of work,PoW）共识算法和密码学等工具解决了分布式系统中的分布式一致性问题，兼顾了数据的真实性和不可篡改性，从根本上实现了信任传递的功能.

文献[5]将区块链的结构解析为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层，而本文主要详细讲述区块链如何利用共识层的算法及密码学原理来实现金融业最需要也是最基础的信任传递功能的.

1.1 分布式一致性

分布式一致性即指如何对同一个事物或提案（proposal）达成共识，这是在分布式系统中难以解决的问题.要达成一个可以被信任且数据真实性能够得到保证的分布式集群是最需要解决的问题.

由于分布式系统中存在多个节点，节点数量的增加易引起故障或宕机.各种边界、极限情况等都是解决分布式一致性问题的难点.

1.1.1 CAP理论

文献[6]指出在异步网络环境中，因为网络中节点没有共同的时钟，所以节点间只能根据接收到的其他节点的消息进行判断，此时不能同时保证一致性、可用性、分区容错性，且每一个系统只能在这3种特性中选择2种.虽然在现实世界中并不存在绝对异步的网络环境，但是在更宽松的前提下通常可以实现最终的一致性.即系统通过降低对一致性的要求来权衡一致性和可用性.目前主流应用的分布式系统中通常以最终一致性作为妥协.

1.1.2 拜占庭将军问题

拜占庭将军问题是Leslie Lamport在文献[7]中提出的分布式领域的容错问题，它是分布式领域中最复杂、最严格的容错模型.因为在该模型下系统不会限制集群中的节点，所以这些节点既可以向其他节点发送随机数据、错误数据，也可以选择不响应其他节点的请求，这些无法预测的行为使容错问题变得更加复杂.

1.2 共识算法

对于上述两个问题，传统的分布式数据库解决方案有Paxos[8-9]和Raft[10]，这是目前分布式系统领域中两种非常著名的解决一致性问题的共识算法，这两种方案及其变种能够妥善解决分布式系统中非拜占庭将军容错的一致性问题.

在传统的分布式数据库和消息队列集群中，节点都是善良的，也就是不会故意发送错误信息，最常见的问题只是节点处于相应或失效状态.但在极端的、带有恶意行为的分布式网络中，假设节点间会为了利益而恶意发送错误信息.

为了解决这种问题，中本聪首次在比特币系统引入PoW工作量证明方式，随后Buterin提出了的权益证明（proof of stake,PoS）方式[12]，之后Daniel Larimer在其区块链应用BitShare的技术白皮书[13]中创新性地提出了委托权益共识（delegated proof of stake,DPoS）的基于PoS的改进方法.下面详细介绍这几种较为著名的共识方式.

1.2.1 PoW

文献[14]中提出的PoW能够帮助分布式系统解决拜占庭容错问题，其关键特点是分布式系统中的请求服务的节点必须解决一个有难度但是可行（feasible）的问题.同样，这个问题需要满足能够快速验证的条件.在比特币的实现中，需要使用CPU或GPU的算力资源计算一个SHA-256的Hash过程，以推断出对应于某个Hash值的Nonce.

这样的设计会使恶意发送错误消息或无效消息的节点承担白白浪费算力的风险.任何对区块数据的攻击或篡改都必须重新计算该区块以及其后所有区块的SHA-256难题，并且计算速度必须使伪造链长度超过主链.更准确地说，在考虑网络延迟时，只有当攻击者的算力接近50%时才会破坏比特币区块链的正确性[15].如今比特币节点的规模十分巨大，这种攻击的成本通常超过所获得的收益.

PoW机制本身及其在比特币上的货币发行、支付、验证等应用都较好地解决了分布式系统的信任问题.PoW算法中存在的一个缺陷就是性能问题，于是文献[16-17]详细分析了PoW和传统的容错算法，并指出其设计导致了低吞吐率与高延时的缺陷.通常在使用比特币时会有长达10 min的交易确认时间.但PoW机制具有高可扩展性，所支持的网络规模远远大于当下金融机构信息系统规模.

1.2.2 PoS

PoS即权益证明，目前有以太坊为代表的加密货币使用.这种共识算法在PoS的基础上进行了改进，采用权益证明代替基于哈希的工作量证明，引入了币龄或币天的概念.币龄等于持有币的数量乘以最后一次交易时间长度（在采取PoS的系统中，交易将伴随着相应数量的币龄的消耗）.在系统中，由币龄最高的节点获取区块的记账权，分布式系统中节点判断主链的标准为最高消耗币龄的链.PoS的共识机制由内部节点的币龄和权益进行权衡，此过程并不需要消耗大量的算力，因此从根本上解决了为达成PoW共识所造成的算力浪费问题，此外还能够有效提升交易确认的速度.目前基于权益证明设计的以太坊每秒能处理30笔交易左右.

1.2.3 DPoS

DPoS的基本思路类似董事会抉择，每个股东节点都能将自己持有的股份权益作为选票投票给代表，获得票数最多的前N个代表节点被选为区块的创建者，实现记账.

DPoS能够让每个人选出可以代表自己利益的人参与到记账权的争夺中，这样多个小股东就能够通过投票选出自己的代理人以保障自己的利益.这种机制能够让每个节点自主决定信任的授权节点且由这些节点轮流记账，产生新的区块，大大减少了参与验证和记账的节点数量，从而实现高效验证.

据测试，在单超级节点的情况下，应用DPoS技术的EOS Token能够实现每秒1 000笔的交易速度.全部网络共含21个超级节点和100个候选节点，预计交易速度达百万级每秒.

除了上述主要的共识算法以外，在区块链发展的过程中还诞生了很多其他方法，如PoW+PoS、PoL(proof of luck)[18]等多种变种.Ripple为一个联盟链平台，采用特有的RPCA机制[28]实现公式.RPCA首先将共识问题归结到系统中的一组“受信任”节点，然后采用类似PBFT的投票选取主控节点方式实现共识.

1.3 密码学原理及其应用性分析

在区块链系统中使用了众多的密码学技术，从数学原理上保证了系统设计的完备性，其中主要由哈希算法和加解密算法.

1.3.1 哈希算法

哈希算法通常指哈希函数，这是一种从任何一种数据中创建小的数字“指纹”的方法.散列函数把消息或数据压缩成摘要，使数据量变小，将数据的格式固定下来.该函数将数据打乱混合，重新创建一个散列值（hash values），而人们很难通过一个单纯的散列值还原原有的数据.

在比特币系统中使用了2个密码学哈希函数，一个是SHA256，另一个是RIPEMD160.RIPEMD160主要用于生成比特币地址，SHA256是构造区块链所用的主要密码哈希函数.

1.3.2 加密解密算法

现代加密算法组件主要包括加解密算法、加密密钥、解密密钥.在加解密系统中，加解密算法自身是固定且公开的，而密钥则是最关键的、需要保存的信息.

同态加密是一种不必对加密后的密文进行解密，即可使用密文进行某些运算的方法.在区块链系统中，通常使用同态加密的方式保护公链上的数据隐私，同时可以随时对公有链上的加密数据进行审计.同态加密技术可用于诸如公司会计的场合分析员工开支，可以在本地对链上的数据进行解密，将总开支详细分解开，这样只有最后创建区块的人能够看到开支信息，而其他用户只能看到一些加密的条目.

1.3.3 Merkle Tree

在区块链系统中，Merkle Tree用于通过哈希函数打包到一个区块中的所有交易，不但能生成整个区块的数字指纹，而且提供了一种快速验证的高效途径.生成一颗Merkle Tree需要不断地递归对节点进行哈希，并将新生成的节点加入其父节点中进行哈希，直至最后只剩下一个节点作为根.比特币的Merkle Tree中使用了两次SHA-256算法，也被称为double-SHA-256.

1.4 区块链系统现有问题分析

1.4.1 技术问题

在传统货币理论中，存在着一个不可能三角的问题，即一国的货币系统无法同时实现货币政策的独立性、汇率的稳定以及保证其自由流动的比率，而最多只能同时实现其中两个目标的要求.在区块链中，也存着这类似的不可能三角（这类似于CAP理论）问题，即无法同时达到可扩展性、去中心化、安全性的要求，通常在设计中只能三者取其二.

图1 默克尔树Figure 1 Merkle tree

通过共识机制保证区块链的去中心化特性，是实现区块链系统的重点和难点.上述几种主流共识机制在实现去中心化这一目标时都存在着缺陷，未来需要研究改进.其中以PoW为主的共识算法系统（如比特币）通常被称为公链，存在着浪费大量算力资源问题.同样，比特币也是一种“去中心化”与“安全”的技术组合.由于比特币发展迅速，原有的1M的区块大小已经不够用，比特币目前有扩容至8M来满足可扩展性的需求；而以PoS为主的算法则更侧重于早期持有货币较多的人群，并没有实现公平可信的特点.若采取PoS的以太坊，则在追求“可拓展性”和“去中心化”的过程中牺牲了一定程度的“安全性”.以太坊采取分片的形式，通过同构的半独立的多链结构达成状态的共享，但其交易记录是分开的，导致算力被分散，即部分牺牲了安全性.

1.4.2 解决方案分析

在目前区块链系统设计中，大多是在不可能三角中进行取舍.如闪电网络，是指将小额的频繁交易先通过节点进行缓存，经过一定时间后将其整合到主链上，在一定程度上缓解了可扩展性的压力.又如隔离见证将脚本签名（scriptSig）信息从基本结构（base block）中取出来，放在一个新的数据结构中.进行验证工作的节点和矿工也会验证这个新的数据结构里的脚本签名，以确保交易是有效的.目前这些技术已用于区块链系统，提升了区块链的效率.

区块链系统依靠共识算法和密码学基础作为底层支撑,依靠社区开源代码实现高层应用，逻辑严格是由代码判断执行的，这些特性都保证了数据的透明性、不可篡改性，使各方可以通过区块链实现信任的对等传递.在这此基础上搭建的各种合约只有实现各类金融应用，才能作为值得信赖的根据.

当然各类算法也各有利弊，这也是造成目前研究者和开发者在选择共识算法问题上，难以达成共识的原因.但区块链的初衷是建立信任网络，让人类社会变得更好，PoW只是使用计算资源维护区块的一致性与不可篡改性.新的PoS和DPoS在实验场景下证明了它们的安全性和交易速度均优于PoW算法，也避免了对于计算资源的浪费.因此，基于权益证明的共识算法是未来区块链技术发展的一个主要方向，当然还存在很多改进的可能.

2 区块链在金融场景的发展

区块链在金融方面的应用发展较其他方面更早，甚至可以说区块链是伴随着金融应用逐渐蓬勃发展的，下面选取几个区块链在金融方面应用的重要历史节点.

1）2010年5月22日，一名为Laszlo Hanyecz的程序员用10 000个比特币购买了2个披萨，总价值25美元，这是比特币第1次出现公允汇率.

2）2013年初，比特币价格为13美元，年末价格上涨了100倍.在此阶段，区块链的主要应用为加密货币，未能得到大众普遍认同，只有较前卫者利用比特币获取了很多利润.

3）2015年1月26日，纽交所入股的Coinbase获批成立比特币交易所，美国以纽约州为代表的比特币监管立法进程初步完成.

4）2016年1月,英国政府发布区块链专题研究报告[19]，积极推行区块链在金融和政府事务中的应用.

5）2016年2月，央行行长周小川指出加密货币必须由央行发行，区块链是可选的技术.在此前后中国人民银行召开加密货币研讨会探讨采用区块链技术发行虚拟货币的可行性，以提高金融活动的效率、便利性和透明度.

6）2017年6月，英国央行成功测试了Ripple开发的Interledger区块链技术项目，以同步两个中央银行系统之间的付款.该技术提高了跨行、跨境交易的效率，减少了核验的手续及所产生的琐碎的手续费.

7）2018年3月，中国银行指出全球加密货币种类超过1 500种，合并市值高达3 891亿美元[12].前10大加密货币总市值达3 211亿美元，占比超过80%.该数字已超过了当前美国银行3 018亿美元、富国银行2 492亿美元的市值.

区块链在短短的10年时间内，从一文不值到如今的千亿美元市值，获得了全世界的关注.这样的成功得益于其自身的颠覆性架构以及底层完善的细节技术.

互联网的发明使人们可以通过网络传递信息，而以比特币为首的区块链技术则第1次创造了一个价值网络.全世界的人们第一次可以建立信任并进行交易，而不需要银行、券商等第三方担保.这一次的互联网升级，彻底点燃了整个世界.

3 区块链对于金融方面的影响

达沃斯论坛创始人克劳斯施瓦布（Klaus Schwab）认为区块链技术是继蒸汽机、电力、互联网之后的第四次工业革命的重要成果，是一个颠覆性的核心技术，而金融则是其最适合的应用场景之一.

文献[20]指出，目前金融系统完全依赖于银行、政府、大型社交媒体公司、信用卡公司等大型中介机构来构建经济中的信用体系.这些中介机构承办了各式各样的商业贸易的一切流程，包括从身份验证到记录清除、设定、保存等.每天牵扯到几十亿用户的价值上万亿美元的资金，货币流通，但该系统仍存在许多尚未解决的问题.据文献[21]调查结果显示，当前全世界范围内每年有45%的金融服务商，包括支付、证券交易、跨国资金转移、网络数据安全等方面遭受着欺诈和攻击.

根据文献[21]数据，在区块链技术所涉及的行业中，银行、证券业和保险业所占市场份额最高，接下来将详细论述在泛金融相关应用的研究与讨论.

3.1 法定货币

约在1930年，全球经历了金本位制的崩溃，世界各国都面临着汇率的频繁波动以及国家间恶意通货膨胀对本国货币造成威胁[22].在信用货币体系下，几乎除美国外的所有国家为保持本国货币币值稳定，不得不持有大量美元储备和黄金储备，并为获得与维持美元、黄金储备付出了巨大代价.截止至2016年5月末，中国拥有3万多亿美元的外汇储备.

在历史上，人类经济社会持续经历着货币贬值与通货膨胀.在17世纪至20世纪30年代初，各国货币与黄金保持固定兑换比率[23]，主要国家基本上保持了物价的稳定.但黄金的开采量具有严重的不确定性，且长期落后于全球经济增长与货币需求，使全球经济经常性地面临流动性不足与通货紧缩的压力[22].

哈耶克在其《货币的非国家化》[24]一书中分析了基于政府信用的法定货币体系的不稳定性，探讨了由不同发行主体发行竞争性货币的优劣以及货币发行权独立于国家主权的前景.

随着区块链技术的不断发展，出现了许多以比特币为代表的数字货币.据研究分析，使用数字货币作为法定货币的优势主要有如下几点：

1）交易安全性

比特币的区块链由一连串包含加密过的交易信息的数据块（block）组成，每一个数据块都记录了这个时段内的交易数据与当前每一单位的比特币的所有者.在比特币系统中，每个账户掌管着一对公钥和私钥.例如，Alice如果要给Bob转一笔钱，Alice就把钱的数量加上Bob的公钥后用自己的私钥签名，再将签过名的交易单广播到比特币网络中，Bob看到Alice的公钥时，可以获知Alice给自己发送了一定数额的比特币.最终每个节点都更新到这条交易记录，由抢到记账权（挖矿）的节点负责将一定时间内的交易记录打包生成新的区块.

2）发行的数量有限

比特币的算法代码和参数是开源的，修改需要得到大部分核心开发者及矿场的同意.按照中本聪原有的设定，挖矿的难度随着时间按照指数复杂度增长.每隔4年，每个新增数据块包含的比特币减少一半.其中有1 050万个比特币在最开始的4年内被制造出来，但是这个数字随着时间的增长越来越少，最终在2140年时，比特币数量将会达到2 100万的上限.

文献[25]指出，这一点是比特币和黄金的相似之处，即数量有限，严格的总量和开采难度的递增理论上可以避免通货膨胀带来的影响.从而解决了现有货币的超发问题.这就意味着它创造了一个更加严格的金本位的体系，也可以避免中央银行在特殊政策下的超发货币所导致的通货膨胀以及对持币者的剥削.

3）去中心化发行与维护

现行大多数区块链货币的生产、转移支付，都由相互独立、对等、去中心化的P2P网络节点共同完成，但没有一个明确的发行、结算、控制中心.比特币是一种典型的去中心化的区块链货币，其所有节点都维护相同的代码，其中确定了生产总量、货币分配与交易规则.

由政府把控本国货币的发行并不一定是完全正确的.这种控制权一方面赋予了本国政府在经历金融危机时更强的调控能力，另一方面也会对货币币值的稳定构成相应的威胁，而区块链技术的诞生为政府对于法定货币的发行提供了一个对民众而言更具有公信力的技术平台.

区块链货币本身具有去中心化的特性，其主体虽由政府发行，但发行后任何节点基本上无法独自修改其运行逻辑及代码.人们沿用至今的黄金也有着类似的性质，黄金自身的稀有性构成了其总量的承诺，因此人们使用黄金兑换货币便于消除通货膨胀以及货币贬值预期，使用区块链货币也可以削弱政府的货币政策调控能力.在一些因为战争或是政治因素而经常性遭受恶性通货膨胀的国家，可以考虑发行去中心化的区块链货币作为法定货币，一方面在技术上杜绝滥发货币的可能性，另一方面重塑公众对于本国货币体制的信心，消除公众的通货膨胀预期，同时也有助于提升本国货币的外汇储备支撑.

文献[25]讨论了这样一种设想，在某些中小规模国家可以尝试借助区块链技术改进现有的法定货币发行方式.据中国驻厄瓜多尔大使馆的报道[26]，2014年厄瓜多尔政府宣布在原有的货币支付体系中借助区块链技术建立由本国控制的电子货币体系，这种举措可以使本国的货币经济减轻对美元的依赖.

现有的区块链加密货币交易效率普遍较低（每分钟7笔交易），因此每个国家在考虑本国货币体系加入区块链技术时，尤其是在去中心化的公链，只允许区块链货币扮演货币储备的角色，即只用于大额的、机构间的、非实时性的交易（类似于金本位下的黄金交易和清算）.对于日常小额交易，则可以考虑使用联盟链、私链等其他支付方式来克服公链所存在的交易延时性问题，同时也可以保证现有货币体系和区块链货币体系的兼容性.

3.2 跨越支付领域

据世界银行的数据，全球跨境支付的规模正在以每年约5%的速度持续增长，截止2016年已达到6 010亿美元.与此同时，当前传统的跨境支付方式成本居高不下，最终用户的平均手续费达到转账金额的7.68%[27].这种通过非银行机构处理的新跨境交易形式已占目前总体规模的10%.

现阶段跨境业务的交易和清算通常建立在传统的SWIFT体系上.这种传统的通过银行方式进行的交易需要经过开户行、对手行、清算组织、境外银行等多个组织较为繁琐的处理过程.在此过程中，每个机构拥有自己独立的账务系统，还要在彼此之间建立代理关系；每笔交易不仅需要在本银行内记录，更需要与交易对手进行清算和对账，因此整个过程花费时间较长，使用成本较高.

文献[28]实现了能够提高速度和降低成本的一套清算网络，提出了Ripple支付体系能够直接作为交易双方进行端到端的支付保证.这种信用是基于区块链的，不涉及中间的信用担保机构.Ripple支付体系主要为加入联盟内的成员商业银行和金融机构提供基于区块链协议的外汇转账方案，其中成员银行可以使用Ripple提供的Interledger协议.

在交易的过程中，交易由客户端发起，通过追踪节点（tracking node）把交易广播到整个网络中，由验证节点（validating node）通过共识协议（RPCA）验证并且在账本中增加新的数据.

据文献[29]报道，Ripple体系经过最新的升级每秒能够处理50 000次交易，这个速度是现行VISA体系的两倍.

3.3 数据票据

票据是指出票人依法签发的由自己或指示他人无条件支付一定金额给收款人或持票人的有价证券，即某些可以代替现金流通的有价证券.在货币或商品流通中，票据可以体现债权、债务的发生、转移和偿付，也可用作贸易中的支付结算和企业短期融资.

在传统的票据市场中，主要存在如下几个问题：1）真实性问题，即金融市场中存在克隆票、伪造票等假冒票据；2）即时性问题，即票据到期后承兑人未及时将相关款项划入持票人账户；3）违规交易问题，即票据交易主体或者中介机构存在一票多卖、清单交易、出租账户等违规行为.

数字票据指使用数字化方式存储实体票据.在融合了区块链技术的数字票据中，结合现有的实体票据属性和相关行业针对票据的法律法规，能够提供解决目前票据使用过程中存在的问题.

区块链技术可以解决票据的真实性问题，从票据的发行起即对全网的所有区块开始进行广播.当检验票据的真实性时，区块链可以在共识下提供一致性证明，其去中心化的设计也可以解决票据传递中的消息不对称问题，避免票据中介使用违规操作赚取大量差额的乱象.

文献[30]提出了一种基于区块链技术的票据交易平台的设计思路，主要有以下4个方面：1）票据交易系统采取相对平权的联盟链.

2）通过一个主体进行身份管理以识别身份，设置票据交易平台的参与方门槛，从而避免票据中介的介入.

3）使用区块链技术记录数字票据，采用智能合约来定义和优化票据交易与结算流程.此举不仅能提高交易效率，还可以创造出很多更新的应用场景.

在以上的结构设计中，参与的各个主体，如票据交易所、银行、保险、基金等可以联合组网，使各家处于（相对于传统中心化记账）相对平权的位置.这些记账节点组成联盟链并运行智能合约；普通节点加入系统后可以浏览和同步联盟链上的数据并使用这些数据.区块链的性质可以保证交易双方以及信息都被完整记录在链上而不被恶意篡改，因为使用非对称加密的方式能在实现不可篡改的特性下保护数据隐私.链上的数据通过认证管理的方式对需要使用该数据的节点开放，系统上流转的资产一旦上链就转化为可信状态并对经过认证的节点可见，这样可以避免重复KYC流程，大大降低交易成本.

3.4 供应链金融

根据文献[31]中的定义，供应链金融（supply chain finance,SCF）泛指各种融资工具，可以为供应链中的各方提供资金.它运用各种集成的产品和服务，通过信息共享、协调和组织合作等方法集成实物流、信息流、资金流，从而降低资金运作成本，并为供应链金融创造有价值的管理系统.

目前，中小型企业在融资过程中不断受到上游企业各种形式的挤压.虽然它们是国家重点扶持对象，但传统的金融融资方式并不适合它们，而供应链金融则为它们的融资注入了新的活力.

文献[32]指出，传统的中心化供应链金融存在数据可视化、可靠流程、风险管理等问题.因为传统方式的数据是孤立的，所以银行无法直观地看到公司的各项信息，也就不能验证资金的使用状况；又因为中心化的隔阂，所以验证数据极其困难.若要企业间共享生产数据，则必须保护这些数据的隐私性.通过银行结算的成本很高，因为在验证督、评估上要浪费大量人力成本.同时，交易的进程时间也较长，这对于企业是十分不利的.

区块链技术可以大大改进现有的银行和企业间的供应链体系，从而提升效能，减少交易和管理的成本，其特点如下：

1）区块链技术保证借贷双方信息透明、可查询、不可篡改.

2）对于跨供应链级别的金融合作，参与方使用账本体系可以对整个流程有更清楚的理解，以确保保障公平对等.

3）参与方共同维护网络节点，项目的现金流在分布式账本的保护下能够合理的降低系统性风险.

同样，对于基于区块链技术的供应链金融“智能保理”业务应用系统[33]，银行可以利用该系统追溯每个节点的交易，勾画出可视性的交易全流程图，因此区块链技术为推广供应链金融“保理”业务到核心企业的二级以上供应商提供可信而透明的数据基础，能有效防范“一票多卖”、“打款背书不同步”等问题.

综上所述，区块链的引入能够大幅度地分离传统中心化服务带来的信息不对等及风险.借助分布式账本的特点，任何一方都不能拥有对账本的所有权，也就能防止某一方为了谋取私利而操控数据的嫌疑.这对于供应链金融业有着重要的意义，银行可以重新评估风险模型，小型企业可以通过更加公开公正的方法获取资金.因为提高了整个过程的透明程度，所以大大降低了行业的风险，使参与各方都能从中获益.

3.5 证券交易

若将区块链技术应用于证券的登记与发行、清算结算领域，可能彻底改变现有的资本市场的基础设施.文献[34]认为区块链技术可以较好地契合证券市场的需求，因为它具有以下特性：

1）分布式记账

在传统的中心化证券交易结构下，客户（发行方和购买方）都是基于中介进行交易活动的，虽然中介提供的信任机制和模型担保了双方交易的安全，但在一定程度上带来了消息不对称等不便.区块链技术为实现点对点交易提供了分布式环境下的解决方案，使证券从发行、转让、清算、交收等各个环节绕过传统的中介，进而提升效率，节约成本.

2）记账数据真实性

在区块链中，关于事实的验证是确定的.比特币采取的PoW和以太坊采取的PoS等机制保证了数据真实准确，区块链在共识算法和密码学保障下实现了数据真实记录及不可篡改，符合证券业对于诚信的要求.

3）可编程性

证券业的业务是复杂的，需要不断扩展以应对经济市场的不断变化.文献[28]提出的智能合约实现了基于区块链的接口，一旦编程完成，所有事件均由机器自动判断触发条件并自动执行，无人工干预，准确性更高.借此，区块链可以得到很大程度的扩展，从而满足复杂的业务要求.在证券发行、清算、交收、分红、资产证券化等场景，智能合约都有应用空间.

文献[35]提出将债券发行、转让等交易部署在区块链上，借助智能合约对债券交易进行编写和执行，提升债券交易智能化和自动化水平.

现阶段，证券业各巨头也在积极探索区块链项目的应用.目前的应用主要聚集在证券发行方向，围绕搭建区块链平台为证券发行提供服务.

2016年1月，美国纳斯达克交易所和区块链企业Chain推出了基于区块链的证券交易系统Linq，为非上市企业提供证券私募融资服务，促进私人股权以一种全新的方式进行转让和出售.

根据文献[30]的报告，美国证券交易委员会（securities and exchange commission,SEC）已批准了在线零售商Overstock的S-3申请，允许在比特币区块链上发行该公司新的上市股票.澳大利亚证券交易所（Australian securities exchange,ASX）也采用区块链技术实现其证券结算系统.文献[37]正在升级由结算所电子附属登记系统（clearing house electronic subregister system,CHESS）提供的服务，以及加装额外的链接系统，以实现在大规模的应用场景的安全性使用.

文献[34]分析了区块链在证券业的应用情况，认为可以解决目前证券业的很多顽疾，且已有许多证券业巨头采用了区块链技术.但是同样也有人持保守意见，文献[39]认为目前区块链技术在性能、容量上存在瓶颈，用于连续竞价交易的条件并不成熟.由于区块链去中心化缺乏追责方，一旦出现问题，对于弱小的投资者缺乏保护.总之，区块链在证券市场中的应用还需要逐步加强顶层设计，引入监管机制，并与传统证券中心相互促进，相互提升.但总的来说，普遍的观点都是看好以及期待其在证券业的应用前景的.

以上主要分析了区块链在法定货币、跨境交易、数字证券、供应链金融及证券交易等方面的应用，但也存在不足之处.

首先排除去中心化本身带来的低效性，不能忽略以下问题：一是隐私性有待加强，在保障安全性的过程中可以用更多更好的新技术如组合环签名、零知识证明、同态加密等，但这些技术带来的必然是数据膨胀和性能低下等问题.因此在某些系统强调其效率高、安全性亦高时就需要提高警惕.二是得不到有效的监督，上链前的数据的真实性无法得到保证.三是目前各主流的区块链系统主要由少部分开发人员在维护，故大量的用户并不清楚代码细节，而人为编写的代码必然有其漏洞可以利用.在相信其安全性的同时也要明白，一旦代码中的漏洞被挖掘，将会造成不可挽回的损失，而此时区块链系统中因为无中心存在因此发生漏洞袭击时在法律上可能不便于向某个团体追责.

区块链目前处于初生阶段，在使用过程中仍要提高警惕.目前金融业可以尝试首先从原有的中心化管理改进到联盟链，然后逐渐过渡到公链的方式实现数据和金融行为向区块链上转移.但总的来说，区块链利用其去中心化特性实现了一种点对点的直接交互，使高效率、大规模、无中心化代理的信息交互方式成为了现实.它的诞生，展现了一种新的信任传递的构想和图景.

4 区块链重新定义信任

《经济学人》评价区块链技术为“区块链的影响力远不止于数字货币，它让彼此之间没有建立信任关系的人们达成合作，而不必通过中立的中央权威机构，它是建立信任的机器.”

美国区块链科学研究所创始人斯万在文献[40]中说：“经济、政治、慈善和法律体系将受益于区块链的发展.区块链发展可分为3个阶段：区块链1.0时代是加密货币的应用，如货币转账、汇款和数字支付系统；区块链2.0时代是合约应用，它在市场和金融的应用中更加广泛；区块链3.0将超越货币、金融和市场——尤其在政府、健康、科学、文化和艺术领域得到应用.”

目前金融业普遍存在的问题是如何实现相互交流、交易、核算的各方如何确认数据的真实性，如何防止传统中心利用信息不对等谋取私利等.解决这一切问题成本很高且十分费时.

区块链不一定能够颠覆性地取代中心服务方，但是能够提供一种去中心化的解决方法倒逼中心服务方去规范自身，提高资源配置效率，助力产业转型升级.对于金融业各方而言，对新技术是积极应对或是被动升级，也将导致各行业内部的重新洗牌.

人类社会维持协作最重要的机制是信任，尤其是双方平等的商业交易.如果没有信任，交易就不可能达成.这点在熟人社会问题不大，而在以网络连接的陌生人社会就变得很麻烦.区块链通过技术手段帮助人们降低信任成本，确保信息安全，这正是区块链的“初心”，也是它的最大价值.

5 结语

2017—2018年，很多区块链解决方案从概念走向了实际.随着其应用的逐渐落地，监管与相关法律法规逐渐完善，关于区块链技术的研究与应用的讨论也越来越多.本文针对区块链在金融领域各方面的应用，博取各方观点分析阐述区块链能解决传统金融方向的各类问题，在众家之言里，我们看到了很多目前区块链技术在金融应用方面尚存的风险和问题，以及未来的改进措施.针对庞杂的讨论与信息，本文系统地核验、梳理了各方研究，言论的逻辑性和真实性，以期对未来的金融领域的应用，有一点启发和借鉴.