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分布式账本技术在支付、清算与结算领域的应用:特征、机遇与挑战
来源: 腾讯研究院 | 作者:pro0ef5e0 | 发布时间: 2017-01-05 | 616 次浏览 | 分享到:

金融科技泛指金融领域的技术创新,近年来受到金融行业广泛关注。其中,分布式账本技术(DLT)被业界普遍认为能够改进支付、清算与结算流程,将对资金转移以及证券、商品和衍生品交易的清结算方式产生重要影响。美国的支付与清结算系统每天处理约6亿笔交易,金额超过12.6万亿美元,这些系统的安全、高效运行,对于维护金融市场平稳运行和金融稳定至关重要,也是美联储的核心监管目标。

 

考虑到分布式账本技术可能对支付清结算体系带来的变革性影响,美联储成立研究团队,与金融市场基础设施、金融机构、技术企业等核心市场参与者开展沟通与交流,持续关注并跟踪该技术创新的发展和应用情况。综合前期调研情况,美联储发布了《支付、清算与结算领域的分布式账本技术》研究报告,全面分析了分布式账本技术及其在支付、清算与结算领域的应用、机遇及面临的挑战等问题。本文对报告中的核心内容进行了编译与整理。

 


一、分布式账本技术特征

 

从严格意义上来说,分布式账本是由网络中各个节点共享的一种数据库。由于在金融领域的潜在应用范围较为广泛,美联储将分布式账本技术作广义界定,即该技术是点对点网络、分布式数据存储、加密技术等多种技术要素的组合,并具备改变存储、记录和数字资产转移方式的潜力。可以将分布式账本技术各要素以不同方式组合,解决应用场景中的特定问题。

 

(一) 参与者可以通过节点实现点对点连接

在分布式账本技术中,节点是运行软件、共同维护数据库记录的设备,通过节点之间相互连接,实现信息共享和验证,理论上,这种结构可以实现让每个拥有节点的用户,以点对点方式直接共享数据库管理责任。分布式账本技术还可以使单一主体跨多个节点维护其数据库记录,进一步增强操作弹性。除了计算能力之外,参与者在分布式账本中的参与能力还取决于账本的设计模式,开放式系统允许所有具备技术能力的实体运行节点,封闭式系统需满足一定额外标准(如流动性、信用等)才可运行节点。比特币等加密货币属于开放式系统,金融行业设计的分布式账本一般属于封闭式系统。

 

(二) 参与者可以在分布式账簿中发挥不同作用或功能

根据分布式账本技术参与者被允许发挥的作用或功能,可将分布式账本分为“无需许可”(permissionless)系统和“需经许可”(permissioned)系统,前者允许参与者开展全部活动,后者则对参与者活动施加一定限制,比如部分参与者仅能进行现有资产的交易,另一些参与者可以发行新资产;部分参与者仅能验证交易,另一些参与者可以将交易记录同步到账本中;部分参与者仅能读取账本数据,另一些参与者则可以写入数据。比特币等加密货币属于“无需许可”系统,金融行业主要致力于“需经许可”系统的开发,以实现对重要功能的有效控制。

 

(三) 资产所有权可以存储在分布式账本中

分布式账本中的资产可以设计为多种形式,既可以是在账本中发行和交易资产,也可以是账本外资产的表现形式。无论何种形式,资产的所有权信息可以存储在账本中,通过账本维护系统中全部参与者的所有权状态。分布式账本技术中的资产所有权人可以是银行或券商,如果在完全去中介的场景中,资产则可以直接由家庭或企业持有。

 

(四) 通过加密技术保障支付、清算与结算流程

通过加密技术的应用,分布式账本可以实现身份验证和数据加密功能。比如,在资产交易过程中,交易验证以称为公钥的加密技术为基础,交易发起方通过非共享的加密证书(即私钥)创建数字签名,作为交易验证方的参与者,通过算法和公钥对账本记录进行解密,验证资产权属的真实性。此外,加密技术可用于对账本中的交易信息进行加密,仅使某些参与者能够获得交易的具体信息。由于分布式账本技术一般要求在账本中公布交易记录,因此加密技术是实现必要隐私保护的重要工具。最后,加密技术也可用于实现共识机制。

 

(五) 交易历史记录和所有权状态分布在账本的节点中

在分布式账本中,所有权和交易记录等信息可以分布在网络中的各个节点上。记录交易和所有权信息的账本,经参与者同意,作为共同账本在网络中共享,这种分布式概念正是技术的基础。在账本的设计上,需规定哪些信息应当包含并在账本中共享,并规定哪些参与者能够在账本中读写信息。一般来说,即便所有节点都拥有账本的完整副本,仍可以通过技术对账本中的部分数据进行加密,只有经授权的参与者才可以解密并读取基本信息。

 

(六) 通过协议定义资产交易的必要流程

协议是一种定义账本参与者之间交互方式的语法和程序,将支付、清结算流程中的各类条件进行编码放置在协议中,以实现各类交易的支付、清算与结算。分布式账本技术在协议和流程上的核心差异在于结算过程,分布式账本中的结算是将相关对手方新的所有权状态更新到共同账本中。在分布式账本中,交易及其后续的所有权状态向所有持有账本副本的节点公布,并最终形成新的账本被各节点接受。节点接受新的账本的过程称为共识,是点对点网络中共享共同账本的重要组成部分。由于多个参与者都可以在共同账本中添加记录,因此可能出现两笔看似有效的交易同时在网络中公布的情况,产生“双花”问题。通过共识算法或其他类似流程,网络中的节点可以优先处理一笔有效交易,确保只有一笔交易被接受并同步到共同账本中。在交易验证的协议和流程中,通过共识算法可避免系统接受无效交易,并强化账本的防篡改性。分布式账本协议的设计,可能影响系统整体的可扩展性和性能特征,因此,行业目前正在对多种共识算法进行研究,以期减少延迟并提高分布式账本的可扩展性。

 

(七) 通过API提高分布式账本的可用性

API是用于构建软件应用程序的一组例程、协议和工具。API规定了软件要素之间的交互方式。在分布式账本技术中,API可以实现新功能的添加或改进。比如,API可以直接与分布式账本的底层协议通信,实现交易和信息收集。API 还可以提供用户友好界面,令分布式账本技术更易于使用。这些应用还可以根据特定资产类型和市场需求进行定制化设计。随着使用不同协议的分布式账本技术的数量不断增长,API在提高不同协议之间、协议和原有系统之间的可用性和互联互通性方面,将发挥重要作用。

 

(八) 通过智能合约实现某些交易的自动执行

智能合约是基于一致同意的合同条款,用于自动执行预先设定条件的交易的编码程序。与传统合约类似,智能合约以参与者对条款的一致同意为基础。智能合约可与分布式账本技术结合,基于账本接收的信息进行自动执行。比如,一些公司正探索使用智能合约模拟公司债的发行,发债机构规定合同参数,如债券面值、期限和息票支付结构等,债券发行后,智能合约将自动进行所需的息票支付直到债券到期。

 

(九) 除技术角度外,也应从法律实体角度考量分布式账本技术的应用

为确保支付、清结算活动的正常开展,特定的法律实体的出现存在必要性。随着新技术的涌现,这些实体的功能和运行方式也在不断变化调整。在分布式账本技术中,决定哪些实体可以在账本中发行哪种金融工具,是分布式账本技术应用中的重要法律基础。此外,由于发行者数量众多、范围广阔,可能需通过托管机构等实体,对账本中数字资产的发行进行有效控制和管理。支付、清算与结算领域一个尤为重要和传统的问题是,需要在众多公司和个人之间进行协调,以降低清结算成本和风险。部分承担协调职能的规则制定机构、清算所等多边组织,逐渐演变成为金融中介。尽管技术是支付、清结算市场发展的重要推动因素,但协调方面的基础性需求,也决定了需通过新的或原有的法律实体,规范市场的组织和治理结构。从技术角度上看,金融中介等实体并非必须利用分布式账本技术开展业务,但经济性和监管合规等方面的需求,成为中介机构研发和部署技术应用的动机。另外,新的技术应用方式也产生了对中介机构的新需求,目前在加密数字货币领域,已经出现向比特币用户提供服务的交易所等新型中介组织。