区块链和分布式账册技术综述

分布式账册（DLT）是一个对等虚拟网络，由一系列按共识方式定义参与者权责的合约所构成，这使信息的点对点传递、同步和决策无需中央管控或获得第三方授权。分布式账册的数据库分布于对等网络的节点上，各节点都复制及存储与总账本完全相同的副本并独立更新，当一笔交易发生时，每个节点都将执行一次更新，同时网络中所有节点以共识机制投票决定哪个账本是正确的。一旦达成共识，其余所有节点都将按照正确副本的数据进行更新。账本共识算法包括工作量证明、持有量证明和代持量证明等类型。

区块链（Block Chain）是分布式账册的一种具体实现形式。通过构建自组织网络、分布式数据存储，记录时间有序、不可篡改的加密账本，并利用分布式共识机制，实现全网记账、共同公证，支持信息的点对点传输。区块链借助密码学串接并保护区块内容，每一区块包括了前一区块的加密散列，时间戳和交易数据（通常为一散列（Hash）值）。用区块链技术串接的分布式账册，使交易双方可以有效地记录和查验交易记录。加密数字货币则是建立于区块链上的，分散式账本的一种实际应用，比较知名的有比特币﹑以太坊等，其中比特币地址对应一个账户，比特币数量相当于金额。

区块链的三种基本形式是公有链、私有链和联盟链。公有链是去中心化分布式区块链，所有人可以不受限制参与，参与者可以自由访问、发送接收和认证交易，开放性和匿名性强。私有链具有分布式特点，但仍有中心。中心控制节点负责对可以参与交易和进行验证的参与者范围进行授权。联盟链也称为广义私有链，介于公有链和私有链之间，由若干机构联合发起，按照一定规则预先指定参与者范围，具体有多种实现模式。系统内交易确认节点一般也需预先指定，并且通过共识机制确认。取决于联盟内部的信任程度和需求，交易可选择匿名或具名方式。联盟链便于进行控制权限设定，比私有链具有更高的应用可扩展性，对于跨机构、跨境的清算、交收、审计等较大的应用价值，但联盟链的跨链操作可造成效率的下降并影响互操作性。总体上，联盟链减少了人工干预和信任成本，可以大幅降低传统异地结算的成本和时间，比传统系统效率更高，是区块链目前主要的应用方向。

区块链具有以下主要特征。一是分布式去中心化。加密数据在区块链上分散保存在接入区块链各节点的服务器中，每个节点都保存一套完整的区块链总账，各节点能查看全部交易信息。每当区块链更新交易信息，链上所有节点都会同步更新相关数据。分布式结构可以实现点对点之间的交易，使证券在发行、交易、结算方面均可绕过中介机构，提高交易的透明度和效率、节约成本。

二是无需中央信任。传统的信用系统中，在交易过程中涉及的参与方都需要对中央机构有足够的信任支持，而区块链技术使用技术手段来赋能信用，通过算法实现约束，可以不依赖中央权威机构信用背书。降低了信用成本，减少了处理环节，提高了交易安全性。

三是加密不可篡改。区块链使用密码学、时间戳等技术，每个区块严格按照时间顺序递进，这种时间上的不可逆有效地保证了任何篡改数据的行为都很容易被追溯。同时，区块链的共识机制对这些数据代码共同进行维护。当少数节点出现错误、篡改，只要大多数节点保持一致，整个区块链账本的真实性仍能得到保证。

四是易编程可扩展。区块链是底层技术，以此为基础可以实现各类扩展和去中心化、去信任的应用。当有新的机构要加入区块链成为节点时部署起来方便，不影响链上已有节点的正常运行。另外，区块链可以通过编程设置交易条件，当交易不满足预先设定的条件时，代码阻断机制可自动触发以限制交易的进行。区块链上这种可编程代码被称为智能合约（Smart Contract），可方便地提供验证及执行有条件的处理，如交互、存储、转账等，允许在没有第三方的情况下进行可信交易，可追踪且不可逆。这一技术可以很方便地满足金融市场各类产品及业务的复杂需求。相较而言，在传统模式中，风险控制往往比较滞后，难以及时地发现风险并进行快速处置，而通过智能合约则可以满足风控和监控及早发现、及早处置的需求。

总体而言，区块链的核心价值在于，提升多方协作效率、去中介、去中央信任，数据不可篡改、可追溯等。在传统商业模式和制度架构下，价值创造和转移活动都需要一个集中的体系或机构（银行、结算）提供信用背书，而在区块链运营机制中，由非对称加密算法的数字签名保障了交易账户的有效性，交易参与者可以在区块链上凭借数字签名使用唯一对应的账户进行交易，交易信息被第三方公正角色记录进区块链永久存储起来，而所有交易记录在按顺次关联的链条式数据库，保障了交易的可追溯性和防篡改。区块链用技术手段代替了中心化的信任机制，使得任何两个节点间可以不再依赖任何中心平台就可以进行点对点交易，也大幅减少了信息传播过程中错误发生几率。

根据著名的Gartner咨询公司在2019年的判断，区块链技术的发展正方兴未艾，接下来的一个时期区块链将进入与各行各业广泛、深入融合发展的一个阶段，尤其对于泛金融行业来说，未来5到10年区块链技术与传统金融业务的快速融合将有望产生重大突破。当然，区块链作为一种新兴技术，尽管还在不断快速演化发展中，但本身也不是完美的，特别是应用于证券交易行业时面临以下的局限。

一是全账册存储模式对系统的容量造成挑战。在典型的区块链中，若要保障记账的准确和完成对记账人的监督，网络中必须存在大量的全数据节点。这些独立节点上，需要记录该区块链应用初始以来的所有区块数据，即记录全部成交数据。目前，大型证券机构尤其是核心机构每日产生成百上千GB的海量数据，这对保存这些数据所需要的存储容量造成压力，相应的存储成本和管理成本不容小觑。

二是处理效率难以支持高性能处理需求。由于采用的分布式存储，且网络中发生的任何一笔交易其它节点均需进行认证并记录，系统达成共识的效率低，尤其对于大规模的节点、或者大数据量的情况下性能会急剧下降，最多支持每秒几千到上万笔处理性能。对于对处理速度和实时性要求高的业务，譬如证券交易所股票集中交易撮合来说，远远达不到目前证券核心交易的近似性能。需要在共识算法、硬件支持等性能关键的技术手段上获得革命性突破才具有可替代的可能。

三是安全及高可用性。作为一种全电子化网络，区块链不可避免面临传统的计算机及网络的仿冒、篡改等信息安全风险，同时，在完全去中心化架构下，由于区块链的监管依靠网络中所有的节点共同完成，因此理论如果掌握全网超过 51%的算力就有能力成功篡改和伪造区块链数据。

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编译者/作者：梦洁

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