基于区块链技术开发央行数字货币的思考

张振华

中央银行数字货币是由中央银行直接面向公众发行的电子货币，区块链技术所提供的分布式账本、系统高可信性和高可用性，是中央银行利用该技术开发数字货币的最主要考虑因素。本文在系统梳理区块链分布式数据库与传统数据库主要特点的基础上，分析区块链技术在开发央行数字货币中的利用，并提出对构建央行数字货币的思考，以期为构建央行数字货币提供参考。研究得知，区块链本质上是一种去中心化、多方共同维护的分布式数据库，能够通过运用P2P 协议、数据加密、时间戳、分布式共识等技术手段， 在节点无需互相信任的分布式系统中实现数据的可信问题。简而言之，区块链就是一套“加密的分布式记账技术”，是一种分布式数据库技术。

区块链可以分为公有链、联盟链等，公有链是指在公共网络上任何个人和机构都可以读取系统的交易数据，进行竞争记账的区块链技术。公有链通常被认为是“完全去中心化”的。比特币为公有链代表。联盟链是由若干机构和个人（主要是机构）共同进行管理的区块链技术，每个机构相当于一个节点，链上的数据需要进行授权机构才能进行查询和交易，授权机构之间共同记录交易数据。当前联盟链技术的运用主要有：针对于企业级的区块链应用而设计Fabric；R3国际金融联盟研发的Corda。注重保障数据仅对交易双方及监管可见的交易隐私性。反对区块链中每个节点拥有全部数据。三是基于插件管理的数据库ChainSQL。四是腾讯主导的致力于区块链云平台的技术TrustSQL。

从安全性来看，公有链中的节点通常是匿名的，所有的节点可以自由地加入或退出，不适合于金融机构注重保障数据、交易隐私性以及数据安全等方面的要求；而联盟链中的节点必须经过授权才可加入，具有节点认证功能，以及低成本运行和维护、高交易速度和良好的扩展性等特征，更适合于金融机构的应用。

一、区块链分布式数据库与传统数据库对比分析

区块链与传统数据库之间存在着很大区别。我们从功能的特点和性能方面进行对比分析。

（一）功能特点方面对比

是否中心化。区块链最基本的特征就是去中心化，它有利于各节点之间信息的共享，可以在无需第三方信任机构的场景下，不信任的多方之间可以实现对等的价值转移。传统的数据库技术大都采用服务器-客户端的模式，是一种中心化的数据库，也是目前金融机构主要采用的数据库应用系统。金融机构自己负责管理和运维，它对金融数据信息有绝对管控权限，其它机构无法获取数据使用控制权，在多机构协作中，也无法完全信任其他数据库中的数据。

是否防篡改。区块链技术具有防止篡改的特性，采用了时间戳和加密算法保证链上数据防止篡改，防止抗抵赖行为；传统数据库技术通过访问控制权限来保证数据的防篡改，这种权限方式有一定局限性。

高可信性。高可信性主要说的是数据一致性和数据可信传输的问题，区块链技术可以实现在不可信节点之间传输可信信息，实现价值转移，解决了分布式的数据一致性的问题。传统的数据库主要是通过可信节点之间信任关系，保持数据一致性问题和可信传输。传统数据库之间需要先进行人为的建立信任关系后，才能实现节点之间的信任。

（二）性能方面的对比

我们通过高可用性和高并发性等性能指标来对比区块链技术与传统数据库的优劣势。

高可用性。高可用的核心是“冗余”，区块链技术采用的是各个节点之间都保存一份数据，某个节点出现故障，不会影响区块链系统的正常交易，同时，当节点恢复后，节点数据自动恢复，可靠性极高。传统的数据库采用主备方式实现高可用性，即一般采用主数据库实时存储数据，备用设备通过同步技术或者异步技术实现数据的备份，主数据库故障，备数据库及时进行切换为主数据，这种方式维护流程较为繁琐。

高并发性。吞吐量是高并发性的评价指标之一，区块链技术吞吐量需要将交易数据打包成区块才能处理，因此吞吐量较低，传统数据库每笔业务可以实时处理，吞吐量较高；并发处理方面，区块链的并发处理性能较差，传统数据库可以实现成千上万的连接同时访问，具有高并发的特点。

可见，区块链分布式数据库在去中心化、防篡改、高可信、高可用等技术方面存在较大优势，但在高并发性能方面还有很多不足。

二、基于区块链技术开发央行数字货币的思考与建议

反洗钱金融行动特别工作组（FATF）认为数字货币是通过数据表现价值的形式，其数据交易发挥着交易媒介、记账、价值转移等功能。数字货币的主要特征至少包括以下几个方面：一是区块链技术主要基于分布式技术与加密技术。二是在数字货币的发行方面。数字货币本质上市一个公开记账的分布式系统，在某些算法的模式下，找出符合算法要求的随机代码，然后将这些随机代码打包成区块，记录在账本上，可以获得数字货币，这就是它的发行过程。三是信用支撑是法定数字货币与非法定数字货币的根本区别，法定数字货币以国家信用作为价值支撑，具备价值锚定，而非法定数字货币没有。目前，几乎所有国家都支持无现金社会的到来与法定数字货币的推进，其中，英、美、加、日、瑞典、新加坡等国央行纷纷表示将对法定数字货币的制度设计和关键技术进行探索研究。在我国当前经济新常态下，探索央行发行法定数字货币就具有积极的现实意义和深远的历史意义。

（一）构建以“人民银行总行-人民银行分支行-商业银行”的分布式数据库，打造区块链发行体系

区块可以构建分布式总账系统，登记央行发行的全部数字货币。根据人民银行实际情况，建议构建以人民银行总为主節点，各分行为分节点的方式，商业银行为流通节点的三级结构。这种结构的优势，不打破现有成熟的人民币纸币发行流通体系，通过技术革新来构建人民银行数字货币发行基金的流通体系。同时通过区块链分布式数据库和传统数据库的分析发现，区块链的高可用性是法定数字货币发行流通过程中重要的功能。因此技术方面，可以在人民银行内部节点总行、分行的节点中存储数据，实现异地双活，具备高可用性。

（二）搭建高可信的认证平台

区块链与传统数据库的优势分析中，可信交易是核心技术，关系到数字货币发行的的交易安全性问题。人民银行可以借鉴区块链中联盟链中成员管理服务，构建人民银行的可信节点，节点通过认证许可后，才能加入链。可信节点可以通过证书认证服务，发起可信交易。因此需要建立CA证书认证中心，用于将CA中心证书注册、交易证书、传输安全证书管理。

（三）构建人民银行-商业银行高吞吐量的支付体系

支付体系关系到用户交易，也是重要的流通领域，但是区块链技术在数据的吞吐量和事务的并发性较弱，无法满足现实的需求，人民银行应该关注数据库技术的发展，不断的革新技术提高吞吐量。传统数据库软件具有技术成熟，可以实现高吞吐量，因此可以利用现有的数据库软件搭建分布式数据库。人民银行支付清算可建立区块链主链，并建立起相应规范，同时各商业银行可以根据该规范建立自己的侧链指标，主链和侧链之间则可以参考分布式数据库的技术，建立之间的连接，保障区块交易数据的通信传递，从而实现价值转移。

三、总结

综上所述，区块链作为一种分布式数据存储、共识机制及加密算法的计算机信息技术，可有效应用在多种场景，目前，澳大利亚、瑞典等国家都在研讨区块链数据货币的商业行为，2019年1月，国家互联网信息办公室发布《区块链信息服务管理规定》，从而促进区块链技术在我国的健康可持续发展，也推动了电子金融及电子商务的快速发展。因此，本文尝试基于区块链技术对开发央行数字货币进行思考和研究，试图为之提供行之有效的可行性建议。