区块链技术在证券交易所中的运用与挑战

徐东鹏

摘要：区块链技术作为金融科技中的一类，受到各界的广泛关注，文章首先介绍区块链的起源、原理和特色;之后在此基础上，有选择的探索运用在证券交易所的具体业务之中，结合市场有效假说和羊群行为理论，发现区块链对降低信息不对称，从而提升证券市场效率有积极影响;最后，探讨区块链应用在证券交易所中面临的挑战。尽管区块链作为新兴技术，仍有诸多问题，还应该正视区块链与证券交易所结合的潜力，在攻克难点后，以期区块链有更加高效、便捷和交易成本竞争力的数字型证券交易所。

关键词：区块链;证券交易所;市场效率

一、引言

区块链技术受到社会广泛关注，政府也在积极推进其发展，2020年6月，江苏省印发《关于加快推动区块链技术和产业创新发展的指导意见》，2021年1月，山西省工业和信息化厅发布了《关于加快推动区块链创新发展的指导意见》，以推动区块链产业规模的扩张和产业生态的规范成熟，希望构建区块链与新一代信息技术融合创新的数字经济产业。区块链（Blockchain）是继云计算、物联网、大数据之后又一重要技术，作为金融科技（Financial technology）中的一类，其核心是以去中心化、不可篡改的分布式账册技术，对于传统的证券交易所来说，区块链对于降低证券交易所操作风险、提高交易效率、改变交易所的业务模式等方面均有重要意义。

证券交易所的发展深受科技发展影响，纵观证券交易所的发展历史，从1602年的荷兰阿姆斯特丹交易所成立以来，交易方式从最早的人工专柜撮合方式，到电子计算器辅助撮合交易逐渐取代人工专柜撮合交易，最后为集中市场交易，极大提升证券交易所的交易效率。

但是，随着电子信息技术的发展，证券交易所面临新的挑战。首先，政策监管对于市场数据服务资费和证券信息透明公开有更高的要求，并且面临更加激烈的同业竞争，技术的进步推动成本的降低，但是也进一步压缩了传统交易所的利润空间;其次，交易所对于网络的依赖远超以往，网络安全问题需要证券交易所投入更多成本去保障证券交易信息安全;再次，全球范围的监管力度都在加强，针对证券信息的透明程度、交易所的运营管理机制以及风险管理流程的控制;最后，传统证券交易所在证券发行、交易、清算结算存在不同程度的资源消耗，加上交易信息不对称性，对于证券市场效率产生负面影响。

因此，区块链技术的发展，无疑是一次推动和提升证券交易所发展的重要机遇，将区块链技术的优势部分与证券交易所现有不足，相互弥补将会有效促进证券交易效率的提升，从而提升证券市场的市场效率。

二、文献综述

在区块链的证券市场应用方面，曹锋和宋天玮（2017）认为区块链应将会是循序渐进的过程，并且伴随金融弱中心化的和强交互信任发展，金融市场基础设施将会重新规划;温胜辉（2018）从区块链的特点分析，其运用在债券市场具有得天独厚的优势。

区块链应用在交易的风险控制方面，邵宇（2017）指出，因为交易双方都具有完整事务历史记录，假设交易关联资产以区块链为锚点，可以降低对方违约风险和保障交易履约;王冰和袁健洋（2019）指出，预防区块链风险，可以优化技法共治机制保障各个主体的利益，利用法制手段对突发情况有合理控制，建立底线标准，保护投资者的证券交易信息。

然而，区块链的起源、原理和具体特色是什么？区块链技术如何融入到具体证券交易所中？区块链目前应用在证券交易所中的挑战是什么？区块链应用在证券交易所中，哪些方面可以为市场效率提升有积极影响？本文希望通过以上方面，对于未来实际应用区块链技术在证券交易所中，有所借鉴和启示，为证券市场有序建设和高效发展提供参考。

三、区块链技术

（一）区块链技术起源

区块链的起源目前有两种较为公认的说法，一是拜占廷问题（The Byzantine Generals Problem）即当年东罗马帝国的首都拜占庭，在国家防御设置上，由于幅员辽阔，守军的据点都相隔遥远，将军通讯均采用信差，作战中使用军中所有将军的共识作为决定出兵依据，倘若军中间谍或者谋反的叛徒，将会影响将军判断，所以，此问题就是在已知有叛徒的情況如何连所有军营一致协议。在1982年，美国科学家Leslie Lamport把军中各地军队彼此取得共识、决定是否出兵的过程，延伸至运算领域，设法建立具容错性的分布式系统，即使部分节点失效仍可确保系统正常运行，可让多个基于零信任基础的节点达成共识，并确保信息传递的一致性，而 2008 年出现的比特币区块链便应用了此观念。二是比特币的产生，从而产生区块链，比特币即为区块链的第一个应用。

（二）区块链技术原理

区块链（Blockchain）从技术层面来看，其核心是依靠密码学进行数据的加密，通过数学分布式算法，解决互联网的信任安全问题，从而不需要第三方即可解决信任数据价值问题;从运用视角来看，区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化和信任化从而全民参与记账的技术方案，并且不可篡改、全程留痕、可追溯、集体维护和公开透明等特点。

（三）区块链技术特色

区块链的核心宗旨——去中心化，即不需要中心机制，每一个区块链的数据可以存储在用户各自的云端，数据核算和储存都是分布式，并且每个节点都需要验证、传递和管理，这强化了区块链的共享性，使用者不需要依赖额外的管理机构和硬件设备，这是区块链最核心的本质特色。

区块链另一特色——不可篡改性，区块链中每一笔数据在完成写入后，都不允许改动，只要数据被验证完毕将永久写入该区块中，其中使用的是Hashcash算法，一对一的函数保证数据的原始状态，并且此函数可以被验证但是破解难度极高，无法轻易推出原本数值，从而每个区块的数值又会放入下一个区块中，区块链之间的数据可以相互验证和正确保证。

（四）区块链的发展和展望

目前区块链演化为三个主要阶段，第一阶段为比特币为代表，建立区块链体系;第二阶段是以太坊为主，以太坊（Ethereum）也是一个开源的公共区块链平台，其中以太币（Ether）也是透过专用加密技术的去中心化的虚拟货币，市值仅次于比特币;第三阶段的目标是超级账本（Hyperledger Project），期望企業可以轻松接入区块链，从而整合各个产业的上下游或是协同，都能以区块链为媒介，在安全的前提下，快速共享产业资源，加快产业的发展。

四、区块链技术在证券交易所的应用探索

（一）证券发行

全球的区块链市场中，金融业占市场份额超过50%，区块链目前重要部署领域除了银行业即为证券业，证券交易所作为证券业的重要部分，证券交易所将会作为融合区块链的前沿阵地。2015年，美国证监会第一次批准一区块链技术开展证券发行业务，同意Overstock公司的S-3证券发行申请;2016年，我国上海上海证券交易所组建的China Ledger区块链联盟，目前正积极组织区块链场外市场交易平台的实验;2017年，中国香港证券交易所拟于2018年发起基于区块链技术的私募市场;2018年，新加坡交易所将区块链技术纳入其核心基础设施，期望降低交易结算周期和风险，不同平台上数字资产和证券的同步汇兑和最终结算，可以大幅度提高交易过程中的操作效率。2020年，澳大利亚证券交易所宣布，将于2021年3～4月推出分布式账本技术，解决已有25年历史的清算所清算电子注册系统（CHESS），扩大其产品库，提供安全和完善的客户体验。

基于区块链的去中心化特点，其数据的公开透明有助于消减信息不对称的问题，使得金融市场参与者都共享数据信息，有助于突破传统证券交易所的中介交易模式，不再中心化，而是分布式的网络交易模式。股票交易者可以更加便捷且及时的获取上市公司的最新信息，例如其股权变动、司法纠纷、税务情况、产品销售和研发、管理结构的稳定等信息，这样将极大降低信息不对称的影响，有助于提高证券交易所的市场效率。计划IPO的公司，利用区块链可以更好的实现公司的数据管理，统筹公司的整体财务状况，提高资产流动性，减少变现和流转资产的时间成本。

（二）证券交易

在场内交易方面，作为证券交易所组织的集中交易市场，其有形的固定交易场所，证券交易所接受和办理符合证券法规规定的证券上市买卖，投资者需要透过券商席位在证券交易所进行证券投资，场内交易涉及较为复杂的时间顺序逻辑关系和匿名的交易对方手，在清算部分，涉及中央与对手方净额担保交收制度，还面临复杂的实时行情披露，保证流动性的前提下，对实时性要求较高，对于系统性风险的容忍度极低。因此，区块链的特点，将有助于场内交易效率的提高，因为区块链的数据具有透明且可溯性，保证了实时行情公开和上市公司信息的及时披露，实现透明、安全和高效的交易方式，由于场内交易需要相关部门严密监管，证券监督与证券交易所在区块链的辅助下，对于证券交易的各项活动的监管效率将有效提升。

场外交易方面，其并不需要有形的集中交易场所，作为开放型交易，涉及的证券品种更加多样，证券成交更多以询价交易方式（Over-The-Counter）。目前，场外交易在我国依旧存在许多争议，主要是流动性低、安全性较低、风险较高和暂时未有充分的法律规范。因此，对于区块链来说，这是一个较好的实践领域，区块链可有效降低场外交易风险，因为场外交易的证券交割及过户阶段有复杂性，违约风险较高，加之目前监管难以评估场外交易市场风险，有概率导致系统性风险的发生。利用区块链的特性，录入区块的数据无法被篡改的特点，并且分布式层迭在每一个区块中，实质起到了互相验证的效果，因此交易开始和过程中所有权的确认不存在争议，最终撮合的交易通过区块链的加密数字签名，透过加密算法验证数字签名、交易内容、交易对方资金的实际支付能力，同一时刻加上时间戳录入共享账本之中，保证交易整体的完整性，一系列曾经交易的信息不对称问题将被解决，区块链在其中发挥了保障交易真实性、完整性、无法篡改、验证便捷和有效溯源的作用，大大降低交易风险，不仅保证交易双方的利益，还为将来监管部门的审查监督提供便利。

（三）证券清算和结算

基于区块链技术的去中心化，为证券交易所传统的结算方式改进，提供契机，由于区块链技术的加密，传统的证券清算和结算有冗长的周期和繁琐的流程得以简化，实现证券的清算和结算的“去中心化”，实现交易—清算—结算的全流程自动完成，将交易=结算成为可能，不仅大大缩减清算和结算流程、减低人为参与的差错率、节约交易成本还提高了证券的流动性。并且在区块链分布式记账特点，每个交易完成都会迅速更新到每一个对应参与者的账户中，每个用户都有一个完整且更新及时的账单数据，极大降低信息不对称导致的投资策略失误，提升交易的活跃程度，对于证券交易所的市场效率有积极作用。

（四）证券市场效率

由于目前仍未有证券交易所进行区块链的运用，本文实证方面进行去区块链对于证券交易所市场效率提升的检验，仅从理论分析的方法，进行区块链对于证券市场效率影响展开研究。

现代经济理论中，研究证券市场效率最推崇的是证券市场有效假说理论（Efficient-market hypothesis），由芝加哥大学教授Eugene Fama（1970）提出，其认为有效率的证券市场，证券价格会对影响其变动的任何信息都作出及时的反映，证券价格不仅充分表现预期收益，也反映证券的基本和风险因素，投资者无法通过内部交易和内部信息买卖股票获取超额收益。

衡量证券市场外在效率的两个标志是：一是证券价格变动是否根据相关信息变动;二是证券信息，即上市公司信息是否充分披露，使得投资者处于平等位置，获得相同的信息。

因此，如何消减信息的不对称显得极为重要，区块链技术在此处发挥着积极作用，区块链的分布式账本，可以将非商业机密的信息储存在各个节点，属于公开且共享的，合法证券交易用户通过检索即可获取投资目标信息，并且由于区块之间相互认证，最大程度保证信息的真实性、有效性和及时性，传统信息不对称的影响将会减低。

在1943年凯恩斯就提出羊群行为理论，金融市场中的羊群行为（herd behaviors）即投资者的极端非理性行为，投资者在信息环境不确定的情况下，行为受其他投资者的影响，从而模仿或者依赖他人决策。Bikhchandani、Hirshleifer和Welch（1992）基于不完全信息理论的羊群行为，构建了“信息层叠”模型，发现投资者对于证券信息的可靠性产生质疑，特别在市场剧烈波动时，投资者自我决策信心严重不足;Banerjee（1992）也提出针对信息不对称导致的羊群行为。因此，羊群行为的本质是信息不对称，导致投资者处于信息劣势方，在此状况下，极易出现市场过度乐观或者恐惧情绪，区块链的运用，极大促进信息的流通速度，由于信息掌握完备，投资人将会更倾向于理性判断，从而降低证券市场的异常波动。

综上所述，区块链在保证信息的及时传送和保证信息的真实流通，具有重要推进作用，从理论来看，区块链降低了信息不对称的影响，使得投资者在证券市场中的行为更加理性，也降低羊群效应出现的概率，从而达到提升证券市场效率的效果。

五、区块链应用的挑战

（一）区块链技术的缺陷

算力风险，区块链的不可篡是基于，修改需要同时篡改超过51%的节点所存储的区块在信息，因此倘若黑客拥有超过整个网络一半算力，理论上极有可能推翻原有的交易信息，中国信息通讯研究院于2018年发布的《区块链安全白皮书》发现，算力达到基本要求，则可以使得区块产生分叉，完成双重支付获得利。袁勇（2016）研究发现，以比特币为例，有统计指出，中国大型矿池的算力已经超过全网总算力的60%，理论上，矿池之间联合将有可能利用算力风险，进行比特币的双重支付。因此，算力风险应该寻求解决方案，这样才能保障在区块链应用在证券交易所时，不被恶意区块，篡改信息，扰乱证券市场。

（二）区块链机制的风险

区块链的核心技术主要包括：分布式记账和非对称加密技术等，通过分布式账本，运用互联网技术从而实现信息公开和共享。目前最新的密码学和量子计算技术的发展，非对称加密技术具有被破解可能性，这将会大大冲击区块链的安全;此外，区块链技术的匿名技术，攻击者可以通过大量公开信息，逆向推算，识别其中的具体信息，从而通過漏洞获取证券交易数据，进行牟利。

（三）区块链的智能合约风险

攻击者通过人为干预、错误编码和机器识别等因素，导致智能合约出现漏洞，将会被认为操作干预证券交易数据，从而对证券交易秩序产生影响。目前有四种漏洞最具代表性，分别是：浪子合约（买家得到商品而卖家无法获得加密货币）、自杀合约（指令撤回导致交易失败）、贪婪合约（将商品和货币锁定在区块链内，无法交易和取消）和遗嘱合约（已完成或者关闭的交易，部分程序仍旧运行）。2017年，BEC和SMT等智能合约漏洞事件频发;2018年，伦敦大学学院（UCL）Ilya Sergey通过100万份的智能合约进行每份10年的自动化分析后，其中超过3.42万份合约容易受到骇客攻击，研究抽取了3759份智能合约，其中的3686份合约存在漏洞的概率达到89%。因此，智能合约风险有效防范，是区块链推行的重要前提。

（四）相关监管和法规有待研究

根据我国《证券法》规定，我国证券类型具有法定性，包含股票、公司债权及国务院依法承认的其他证券。因此，区块链与证券交易所的融合，产生数字化的证券是否属于证券范畴，还有待研究。法律主体方面，区块链技术融合下，证券主体：区块链平台份提供商、代码编写程序员、投资者、软件开发商等，少了金融中介，多了区块链服务商。而目前，在法律在区块链实际运用和监管方面，任属于初步阶段，应该加快相关法律制度建设，只有在法律规范下，才能保证证券市场秩序，保障市场参与者的合法权益。

六、结论与建议

区块链技术在证券交易所中的应用，基于区块链的特色，去中心化、一对一的不可篡改和可溯源性，这将会改进传统证券交易所的证券发行、证券交易、证券的结算和清算，区块链对传统证券交易所的问题有积极影响。智能合约简化交易流程，信息的公开透明建立了交易的信任基础，从而大大降低了各项资源消耗。结合Fama的有效市场假说理论，发现区块链在提升证券市场效率方面，也有其独特的作用，区块链保障了信息的真实、及时和可靠，最大程度降低信息不对称的影响，这是影响市场效率的重要因素之一。因此，未来期待区块链对证券交易所的全新赋能。

本文提出几点政策建议：一是加强科研院所和高等院校在区块链技术领域的研究，特别是针对算力缺陷对策、分布式记账的加密技术的升级以及智能合约的漏洞修复，保证区块链运用后安全性得到保障;二是构建区块链技术证券监管制度，让区块链交易每一步对于监管方是透明的，使用穿透式管理，加强国际间的监管合作，防范交叉金融风险;三是建议将涉及区块链的证券诈骗纳入监管制度之中，尽管区块链技术为手段的诈骗较为新颖，及早制定相关法律规范，使得执法部门有法可依;四是区块链在证券领域的运用，借鉴英国防范金融科技创新的“监管沙盒” （Regulatory Sandbox），其实质类似我国的试点制度，不仅为新兴技术的探索提供空间，还将风险控制在有限范围，达到既鼓励创新企业的研发又稳定金融市场的发展，为将来推广区块链的运用提供坚实基础。

综上所述，区块链技术目前来说，仍有自身缺陷的影响、区块链机制的问题、智能合约存在一定漏洞，并且由于是新兴技术，相关的法律和法规仍未建立，但是，新兴技术的出现到应用到完善，仍需时间和技术的检验以及实践的践行，在区块链技术上，我国一直保持在全球领先地位，随着国外区块链在金融行业中应用的开展，为区块链运用提供更多的借鉴，也期待区块链带来更加高效、便捷和更具交易成本竞争力的数字型证券交易所。

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（作者单位：澳门城市大学金融学院）

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