區(qū)塊鏈技術的本質(zhì)、局限與前景

李詩林 肖宇

區(qū)塊鏈技術的發(fā)展必須解決自身的技術缺陷，擺脫“發(fā)幣”困境，切實降低成本或者提高效率，與實體經(jīng)濟深度融合，這樣才能實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應用。

2008年，“中本聰”首先提出比特幣的概念?，并于2009年創(chuàng)建了一個完全去中心化的電子現(xiàn)金系統(tǒng)，即被稱為比特幣（BitCoin）的數(shù)字貨幣，它不依賴于其他硬通貨幣支持或者中央結算機構的權威結算驗證。中本聰?shù)谋疽馐菍Ξ斀袷澜绺鲊醒脬y行濫發(fā)貨幣不滿，要通過比特幣完成對世界全新貨幣系統(tǒng)的一場實驗。

比特幣發(fā)明之后，人們注意到了比特幣系統(tǒng)中的分布式、鏈式數(shù)據(jù)庫技術，這種技術被稱為“區(qū)塊鏈技術”，用區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)的各種鏈式數(shù)據(jù)庫即為區(qū)塊鏈。在比特幣被發(fā)明之前并不存在區(qū)塊鏈概念，因此，可以說區(qū)塊鏈的概念是伴隨比特幣的發(fā)明而產(chǎn)生的。

比特幣在2009年產(chǎn)生以后，并沒有受到市場關注，直到2010年，其市場價格還不到1美分。但隨著越來越多的人們關注比特幣，其價格一路扶搖直上，在2017年底最高曾接近20000美元，但進入2018年以后大幅下跌，在11月底跌破4000美元。

比特幣產(chǎn)生以后，其他類似數(shù)字貨幣不斷產(chǎn)生，例如太坊幣（ETC）、萊特幣（Litecoin）等，這些數(shù)字貨幣背后的基礎技術均是區(qū)塊鏈技術。全球數(shù)字貨幣2017年底總市值規(guī)模曾一度突破6000億美元，數(shù)量增加至1300多種以上，無論從總市值規(guī)模還是從幣種數(shù)量來看，都呈現(xiàn)爆發(fā)性增長。比特幣及區(qū)塊鏈技術引起了各國中央銀行、投資者及學界廣泛關注。

與此同時，由于各國對數(shù)字貨幣監(jiān)管政策的缺失或者滯后，與數(shù)字貨幣相伴的金融投機活動及其他金融亂象（例如，各種形式的ICO及其變種）也此起彼伏。進入2018年以后，隨著美國等全球主要國家針對數(shù)字貨幣的監(jiān)管政策日漸清晰，比特幣及其他數(shù)字貨幣資產(chǎn)價值大幅縮水，人們對區(qū)塊鏈技術的發(fā)展前景也變得逐漸模糊。

區(qū)塊鏈技術主要特征及創(chuàng)新點

（一）主要特征

1.分布式、去中心化

區(qū)塊鏈的去中心化特征，表現(xiàn)為在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，分布著許許多多的節(jié)點，但沒有固定的中心化機構存在（比如政府、銀行、支付寶等），所有的數(shù)據(jù)主體都將通過預先設定的程序自動運行。這些節(jié)點都具有高度自治的特征，而且彼此之間可以自由鏈接，所以區(qū)塊鏈系統(tǒng)是一個去中心化的交易系統(tǒng)。任何一個節(jié)點都可能成為階段性的中心，但卻不具備強制性的中心控制功能。

2.無需信任系統(tǒng)

在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中，通過算法的自我約束，任何惡意欺騙系統(tǒng)的行為都會遭到其他節(jié)點的排斥和抑制。區(qū)塊鏈中每個節(jié)點都必須遵循同一記賬交易規(guī)則，而這個規(guī)則是基于密碼算法而不是信用。同時每筆交易需要網(wǎng)絡內(nèi)其他用戶的批準，所以區(qū)塊鏈系統(tǒng)不需要一套第三方中介機構或信任機構背書。

3.不可篡改和加密安全性

區(qū)塊鏈采取單向哈希算法，同時每個新產(chǎn)生的區(qū)塊嚴格按照時間線形順序推進。時間的不可逆性導致任何試圖入侵篡改區(qū)塊鏈內(nèi)數(shù)據(jù)信息的行為都很容易被追溯，導致被其他節(jié)點排斥，從而可以限制相關不法行為。由于區(qū)塊鏈采用分布式數(shù)據(jù)存儲，沒有某一個中心進行集中管理，使得區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，即便某一個節(jié)點受到攻擊或篡改，只要受攻擊的節(jié)點數(shù)不超過全球節(jié)點總數(shù)的一半，系統(tǒng)就依然能正常運行，數(shù)據(jù)也不會被篡改。

（二）核心創(chuàng)新點

區(qū)塊鏈技術純粹從技術本身角度來說，并沒有發(fā)明什么開創(chuàng)性的技術。區(qū)塊鏈沒有改變互聯(lián)網(wǎng)底層的通訊機制，而是和現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)并行運作。但是，目前普遍的認識是區(qū)塊鏈依靠密碼學和數(shù)學算法，解決了數(shù)字資產(chǎn)的“雙花問題”，從而在某種程度上，實現(xiàn)了在互聯(lián)網(wǎng)上無需借助任何第三方中心的介入就可以使參與者達成共識，解決了信任與價值的可靠傳遞難題。

而數(shù)字資產(chǎn)的“雙花問題”是指，數(shù)字貨幣或數(shù)字資產(chǎn)具有無限可復制性，就像我們可以將一封郵件保存任意多次。所以，任何接受數(shù)字貨幣或數(shù)字資產(chǎn)的交易者都面臨一個基本問題：如何確保一筆數(shù)字貨幣在花費以后，不能再次花費，這就是數(shù)字貨幣或數(shù)字資產(chǎn)所謂的“雙花問題”或“雙重支付”問題。

實物貨幣很容易解決雙重支付問題，因為同一張紙幣不可能同時出現(xiàn)在兩個不同的地方。當然，傳統(tǒng)貨幣也經(jīng)常采用數(shù)字化儲存和數(shù)字化傳輸。在這些情況下，假幣和雙重支付問題是由中央權威機構的總賬本來控制與處理。但是，由于在數(shù)字貨幣領域存在“雙花問題”，我們沒有辦法確認一筆數(shù)字現(xiàn)金是否被花掉，這樣，在交易中一個可以信賴的第三方就是必要的，這些第三方機構將會保留交易總賬，從而保證每一筆數(shù)字現(xiàn)金都只被花掉一次，而不會被重復使用，即解決“雙花問題”。

區(qū)塊鏈通過將點對點文件分享技術和公鑰加密技術相結合，創(chuàng)造出了一種新式數(shù)字資產(chǎn)，解決了“雙花”問題。數(shù)字貨幣的擁有權是由公共總賬來記錄，并由加密協(xié)議和挖礦社區(qū)來確認。這樣交易雙方可以在沒有任何中介機構參與的情況下，完成雙方可以互信的轉(zhuǎn)賬交易行為，買方不用擔心自己的數(shù)字現(xiàn)金不能安全支付給賣方;同樣，賣方也不擔心不能安全收到現(xiàn)金。區(qū)塊鏈技術對“雙花問題”的解決，是計算機科學領域的核心突破，是建立在過去幾十年加密數(shù)字貨幣研究與密碼學研究成果之上，是全世界數(shù)千位研究人員共同智慧的結晶。

區(qū)塊鏈技術的局限性

區(qū)塊鏈技術產(chǎn)生以后，有人說開啟了一個顛覆中心化機構的時代，甚至有人聲稱區(qū)塊鏈技術之前，技術變革的是生產(chǎn)力，而區(qū)塊鏈技術變革的則是生產(chǎn)關系。但是，對區(qū)塊鏈技術是否屬于顛覆性的技術創(chuàng)新？能否類似于蒸汽機、電力等技術那樣徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞?？目前有關專家對此仍然存在較大分歧。主要原因是，現(xiàn)有區(qū)塊鏈技術還不成熟，仍然存在若干重大技術上的缺陷與局限性。

（一）能耗問題

區(qū)塊鏈系統(tǒng)的一個重要特征就是能夠讓所有人的賬本保持一致，這種讓所有節(jié)點數(shù)據(jù)保持一致的機制被稱為共識機制。在區(qū)塊鏈的共識機制中，一種被普遍應用的是比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)采用的工作量證明（Power of Work，PoW）共識機制。目前，比特幣系統(tǒng)規(guī)定平均每10分鐘產(chǎn)生一個區(qū)塊，由網(wǎng)絡上參與者收集網(wǎng)上產(chǎn)生的所有交易，互相競爭求解一個數(shù)學題。誰先解出來了，誰的區(qū)塊就會被所有人認可，然后將交易填到一個區(qū)塊里，這一過程就是所謂的“挖礦”，從事“挖礦”工作的人就是“礦工”。礦工通過競爭性的挖礦行為維護了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的準確、可靠運行，同時實現(xiàn)了新的比特幣發(fā)行，這一過程需要消耗資源，主要是計算機運行時的電力消耗。

“中本聰”在設計比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)時決定采用工作量證明機制，其出發(fā)點是避免系統(tǒng)受到攻擊?！爸斜韭敗闭J為，如果一個攻擊者想用搞亂賬本方式來進行攻擊，那么他就需要足夠的計算能力。在“中本聰”的最初設計里，一個CPU一票，用算力來決定哪個礦工記的賬成為最終的賬目。隨著比特幣價格的增高，開始出現(xiàn)了GPU挖礦，后來人們又不滿足于GPU速度，開始制造專用芯片挖礦。計算力的競爭導致挖礦工作耗電已達到驚人地步。2017年，全球比特幣交易筆數(shù)約3000萬筆，為了認證這3000萬筆交易量，根據(jù)Digiconomist公布的數(shù)據(jù)，全球礦工耗電達到約300億度的天文數(shù)字，占全球總量的0.13%，超過數(shù)十個國家的全國年用電量總和。

任何經(jīng)濟活動及技術都要講效益和成本問題，因此，如果現(xiàn)有區(qū)塊鏈技術不能解決低效能耗問題，最終將不得不因為受制于能源供給的限制而難以發(fā)展。

（二）性能問題

區(qū)塊鏈技術的性能問題主要涉及時間延遲、存儲容量與帶寬。

1.延遲時間

以比特幣為例，數(shù)據(jù)確認的時間相對較長，數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)塊鏈，最少要等待10分鐘，所有節(jié)點都同步確認數(shù)據(jù)，則需要更多時間。為了確保安全性，如果要求6次確認的話需要1個小時，因為這是用來抵御“雙花”攻擊的代價。因此區(qū)塊鏈的交易數(shù)據(jù)是有延遲性的，這對金融交易等時效性要求較強的業(yè)務來說基本上是不可接受的。

2.容量與帶寬

從目前的情況看，區(qū)塊鏈的性能問題主要體現(xiàn)為吞吐量和存儲帶寬的矛盾。以比特幣為例，為了支持500萬用戶每年3000萬筆交易，比特幣公共賬本大小在2018年初已達到150G，現(xiàn)在需要很長時間去下載，并以每年數(shù)十G的速度快速遞增。比特幣社區(qū)數(shù)據(jù)容量問題被稱為“膨脹”問題。

（三）安全性問題

區(qū)塊鏈技術的安全性涉及兩個層次：（1）區(qū)塊鏈系統(tǒng)數(shù)據(jù)本身確實不可篡改;（2）即使區(qū)塊鏈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是安全的，是否就意味著用戶也是安全的？

在比特幣的共識機制中，共識攻擊的一個典型場景就是“51%攻擊”，如果一群礦工控制了整個比特幣網(wǎng)絡?51%的算力，他們就有可能聯(lián)合起來打算攻擊整個比特幣系統(tǒng)。比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)在演進過程中，社區(qū)礦工在逐利機制推動下，算力可以不斷提高并集中。Gencer等最新的研究表明，比特幣和以太坊50%以上的算力分別掌握在前四大礦工和前三大礦工手中，因此，比特幣等區(qū)塊鏈世界奉為最高原則的“去中心化”，在現(xiàn)實世界人類貪婪逐利動機的驅(qū)動下已經(jīng)不復存在。

另一方面，即使我們承認區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)就是不可逆、不可偽造的，從這個角度講，區(qū)塊鏈技術的安全性是有保障的，但是，如果私鑰一旦丟失，便無法對賬戶的資產(chǎn)做任何操作，將導致資產(chǎn)丟失。在現(xiàn)實世界中，可能因為不可抗力等各種原因丟失私鑰密碼，通過一定的法定程序，在確認身份有效性以后，是可以重新找回資產(chǎn)的。從這個角度講，區(qū)塊鏈世界的“絕對安全”可能意味著現(xiàn)實世界的“不安全”，這也說明，區(qū)塊鏈技術的安全觀實際上與現(xiàn)實世界的法律秩序及慣例存在不相容性。

（四）線下實體信任問題

區(qū)塊鏈技術解決了數(shù)字資產(chǎn)交易過程中的中介信任問題，但是，這里的信任是指與交易相關的商品及服務、信息的可信性，而非在所有商業(yè)事務中的信用。區(qū)塊鏈本身對于交易行為所對應的線下資產(chǎn)或商品的信任仍存在不確定性。例如，交易的商品與線上描述的資產(chǎn)是否完全一致？賣方發(fā)出的商品存在質(zhì)量問題怎么辦？這個問題與我們在當前互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下開展電子商務活動時所面臨的問題是一樣的。事實上，實體經(jīng)濟信用管理流程中難度最大的一環(huán)無非就是對原始數(shù)據(jù)真實性、準確性和完備性的驗證，即所謂盡職調(diào)查，這是信用管理產(chǎn)生價值的源泉，而僅依靠區(qū)塊鏈本身并不能完全解決實體經(jīng)濟對信用風險管理的要求。

（五）發(fā)幣困境

區(qū)塊鏈技術最重要的創(chuàng)新之處，就是解決了在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，交易雙方的信任問題，核心是解決了數(shù)字貨幣或者數(shù)字資產(chǎn)在交易過程中的“雙花問題”。當然，解決這一問題的前提條件是：數(shù)字貨幣或數(shù)字資產(chǎn)內(nèi)生于區(qū)塊鏈系統(tǒng)。相反，假設交易雙方所采用的交易媒介，即貨幣不是內(nèi)生于區(qū)塊鏈系統(tǒng)，例如仍然采用美元或者歐元來進行交易，由于交易完成以后，還必須進行美元或者歐元的交割，區(qū)塊鏈技術本身并不能保證美元或者歐元的履約交割。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)內(nèi)，如果不發(fā)行系統(tǒng)內(nèi)部的貨幣，或其他價值記賬單位，例如“通證（Token）”等，區(qū)塊鏈技術實際上也就沒有了存在的價值。所以，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，所運用的記賬單位一定是內(nèi)生于區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的數(shù)字貨幣?！耙粋€沒有幣的區(qū)塊鏈，沒有數(shù)字貨幣作為記賬單位的區(qū)塊鏈，它就已經(jīng)不是區(qū)塊鏈了?！菂^(qū)塊鏈，就一定有幣”?。?即是說，是區(qū)塊鏈就必須要“發(fā)幣”，無論這種“幣”被稱為“通證”、“代幣”還是其他名稱，不“發(fā)幣”就不是真正的“區(qū)塊鏈”。

另一方面，如前所述，任何區(qū)塊鏈項目必須依靠發(fā)行自身的代幣或者各類通證才能有效運行，但是，這些代幣或者各類通證可能對一國法幣造成沖擊，因此受到各國政府的嚴格管制。區(qū)塊鏈如果不能擺脫“發(fā)幣困境”，則它可能永遠不存在實現(xiàn)大規(guī)模合法商業(yè)落地的機制?。

區(qū)塊鏈技術發(fā)展前景展望

區(qū)塊鏈技術產(chǎn)生已經(jīng)約十年了，但是，除了在數(shù)字貨幣領域得到較充分的發(fā)展以外，其在商業(yè)領域真正落地的應用不多?？偟膩碚f，目前真正落地并產(chǎn)生社會效益的區(qū)塊鏈項目很少，除了區(qū)塊鏈物理性能不高以外，區(qū)塊鏈經(jīng)濟功能存在短板也是重要原因。?從歷史經(jīng)驗來看，這完全不是一項真正具有劃時代意義的技術創(chuàng)新應有的景象。

即使在比較成功的數(shù)字貨幣領域，例如比特幣區(qū)塊鏈、以太坊區(qū)塊鏈等，由于涉及到對一國主權貨幣的沖擊，也必將受到各主權國家越來越多的管制，其應用場景與空間也將受到越來越多的限制。即使從純市場行為角度來看，以比特幣為代表的數(shù)字貨幣，在過去幾年中，價格大起大落，其所表現(xiàn)出的高度投機行為與各種金融亂象，也將讓越來越多的投資者退卻，更是引起了監(jiān)管層的高度警覺。

受現(xiàn)有的缺陷制約，區(qū)塊鏈技術在短期內(nèi)的發(fā)展前景難言樂觀。與市場上流行的樂觀觀點不同，我們認為，區(qū)塊鏈技術由于存在前述技術的缺陷與困境。這些缺陷與困境在某種程度上講在短期內(nèi)是不可克服的，與現(xiàn)實世界在法律秩序、監(jiān)管環(huán)境等方面存在無法調(diào)和的矛盾。因此，在可預見的未來數(shù)年，甚至十數(shù)年，區(qū)塊鏈技術難有較大的發(fā)展前景。

但是，那些能有效規(guī)避技術缺陷的領域的發(fā)展值得我們高度關注。（1）對數(shù)據(jù)不可篡改性、透明性要求高，例如，選舉投票、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、產(chǎn)權登記等;（2）線上與線下能夠有效地、低成本無縫對接，例如，各類無形資產(chǎn)、數(shù)字資產(chǎn)交易等;（3）低頻次、大額金融資產(chǎn)交易。由于受制于目前區(qū)塊技術時效性的限制，對于時效性要求高的金融交易難以勝任，而對交易頻次不高、單筆交易額度較高的金融資產(chǎn)交易則可采用區(qū)塊鏈技術，例如，商業(yè)票據(jù)、企業(yè)應收賬款轉(zhuǎn)讓等;（4）跨國界大規(guī)模協(xié)作。技術創(chuàng)新領域的歷史經(jīng)驗告訴我們，新的技術只有越過技術缺陷、政府管控、組織和社會認可等多方面障礙，并能夠切實提高社會生產(chǎn)力或者降低經(jīng)濟及社會運行成本，才有可能真正出現(xiàn)大規(guī)模應用，才有廣闊的發(fā)展前景。

綜上所述，在現(xiàn)階段，區(qū)塊鏈技術還不成熟，尚不能用成本更低的解決方案顛覆傳統(tǒng)商業(yè)模式，并迅速壓倒在位企業(yè)，真正由區(qū)塊鏈引導的商業(yè)運作和社會運行體系變革，可能還要在很多年后才能實現(xiàn)，而要滲透到我們的經(jīng)濟和社會基礎設施中，可能更需數(shù)十年之久。

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[5]徐明星，劉勇，段新星，郭大治：《區(qū)塊鏈重塑經(jīng)濟與世界》，中信出版社2016年6月，第151-162頁。

[6]中國區(qū)塊鏈技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇：《中國區(qū)塊鏈技術和應用發(fā)展白皮書（2016）》，2016年10月18日發(fā)布，第27-38頁。

[7]馬爾科·楊西蒂（?Marco Iansiti），里姆·拉哈尼（Kar im Lakhani）， 《關于區(qū)塊鏈，你不得不知的真相》，《哈佛商業(yè)評論》（增刊），2018年3月，第2-3頁。

（作者李詩林系清華大學全球私募股權研究院研究總監(jiān)、特許金融分析師（CFA）;肖宇為中國社會科學院研究生院博士研究生）