基于區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)央行數(shù)字貨幣的思考

張振華

中央銀行數(shù)字貨幣是由中央銀行直接面向公眾發(fā)行的電子貨幣，區(qū)塊鏈技術(shù)所提供的分布式賬本、系統(tǒng)高可信性和高可用性，是中央銀行利用該技術(shù)開發(fā)數(shù)字貨幣的最主要考慮因素。本文在系統(tǒng)梳理區(qū)塊鏈分布式數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要特點的基礎(chǔ)上，分析區(qū)塊鏈技術(shù)在開發(fā)央行數(shù)字貨幣中的利用，并提出對構(gòu)建央行數(shù)字貨幣的思考，以期為構(gòu)建央行數(shù)字貨幣提供參考。研究得知，區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一種去中心化、多方共同維護的分布式數(shù)據(jù)庫，能夠通過運用P2P 協(xié)議、數(shù)據(jù)加密、時間戳、分布式共識等技術(shù)手段， 在節(jié)點無需互相信任的分布式系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可信問題。簡而言之，區(qū)塊鏈就是一套“加密的分布式記賬技術(shù)”，是一種分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)。

區(qū)塊鏈可以分為公有鏈、聯(lián)盟鏈等，公有鏈是指在公共網(wǎng)絡(luò)上任何個人和機構(gòu)都可以讀取系統(tǒng)的交易數(shù)據(jù)，進行競爭記賬的區(qū)塊鏈技術(shù)。公有鏈通常被認為是“完全去中心化”的。比特幣為公有鏈代表。聯(lián)盟鏈是由若干機構(gòu)和個人（主要是機構(gòu)）共同進行管理的區(qū)塊鏈技術(shù)，每個機構(gòu)相當于一個節(jié)點，鏈上的數(shù)據(jù)需要進行授權(quán)機構(gòu)才能進行查詢和交易，授權(quán)機構(gòu)之間共同記錄交易數(shù)據(jù)。當前聯(lián)盟鏈技術(shù)的運用主要有：針對于企業(yè)級的區(qū)塊鏈應(yīng)用而設(shè)計Fabric；R3國際金融聯(lián)盟研發(fā)的Corda。注重保障數(shù)據(jù)僅對交易雙方及監(jiān)管可見的交易隱私性。反對區(qū)塊鏈中每個節(jié)點擁有全部數(shù)據(jù)。三是基于插件管理的數(shù)據(jù)庫ChainSQL。四是騰訊主導(dǎo)的致力于區(qū)塊鏈云平臺的技術(shù)TrustSQL。

從安全性來看，公有鏈中的節(jié)點通常是匿名的，所有的節(jié)點可以自由地加入或退出，不適合于金融機構(gòu)注重保障數(shù)據(jù)、交易隱私性以及數(shù)據(jù)安全等方面的要求；而聯(lián)盟鏈中的節(jié)點必須經(jīng)過授權(quán)才可加入，具有節(jié)點認證功能，以及低成本運行和維護、高交易速度和良好的擴展性等特征，更適合于金融機構(gòu)的應(yīng)用。

一、區(qū)塊鏈分布式數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫對比分析

區(qū)塊鏈與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之間存在著很大區(qū)別。我們從功能的特點和性能方面進行對比分析。

（一）功能特點方面對比

是否中心化。區(qū)塊鏈最基本的特征就是去中心化，它有利于各節(jié)點之間信息的共享，可以在無需第三方信任機構(gòu)的場景下，不信任的多方之間可以實現(xiàn)對等的價值轉(zhuǎn)移。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)大都采用服務(wù)器-客戶端的模式，是一種中心化的數(shù)據(jù)庫，也是目前金融機構(gòu)主要采用的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。金融機構(gòu)自己負責(zé)管理和運維，它對金融數(shù)據(jù)信息有絕對管控權(quán)限，其它機構(gòu)無法獲取數(shù)據(jù)使用控制權(quán)，在多機構(gòu)協(xié)作中，也無法完全信任其他數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

是否防篡改。區(qū)塊鏈技術(shù)具有防止篡改的特性，采用了時間戳和加密算法保證鏈上數(shù)據(jù)防止篡改，防止抗抵賴行為；傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)通過訪問控制權(quán)限來保證數(shù)據(jù)的防篡改，這種權(quán)限方式有一定局限性。

高可信性。高可信性主要說的是數(shù)據(jù)一致性和數(shù)據(jù)可信傳輸?shù)膯栴}，區(qū)塊鏈技術(shù)可以實現(xiàn)在不可信節(jié)點之間傳輸可信信息，實現(xiàn)價值轉(zhuǎn)移，解決了分布式的數(shù)據(jù)一致性的問題。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要是通過可信節(jié)點之間信任關(guān)系，保持數(shù)據(jù)一致性問題和可信傳輸。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之間需要先進行人為的建立信任關(guān)系后，才能實現(xiàn)節(jié)點之間的信任。

（二）性能方面的對比

我們通過高可用性和高并發(fā)性等性能指標來對比區(qū)塊鏈技術(shù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的優(yōu)劣勢。

高可用性。高可用的核心是“冗余”，區(qū)塊鏈技術(shù)采用的是各個節(jié)點之間都保存一份數(shù)據(jù)，某個節(jié)點出現(xiàn)故障，不會影響區(qū)塊鏈系統(tǒng)的正常交易，同時，當節(jié)點恢復(fù)后，節(jié)點數(shù)據(jù)自動恢復(fù)，可靠性極高。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用主備方式實現(xiàn)高可用性，即一般采用主數(shù)據(jù)庫實時存儲數(shù)據(jù)，備用設(shè)備通過同步技術(shù)或者異步技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份，主數(shù)據(jù)庫故障，備數(shù)據(jù)庫及時進行切換為主數(shù)據(jù)，這種方式維護流程較為繁瑣。

高并發(fā)性。吞吐量是高并發(fā)性的評價指標之一，區(qū)塊鏈技術(shù)吞吐量需要將交易數(shù)據(jù)打包成區(qū)塊才能處理，因此吞吐量較低，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫每筆業(yè)務(wù)可以實時處理，吞吐量較高；并發(fā)處理方面，區(qū)塊鏈的并發(fā)處理性能較差，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)成千上萬的連接同時訪問，具有高并發(fā)的特點。

可見，區(qū)塊鏈分布式數(shù)據(jù)庫在去中心化、防篡改、高可信、高可用等技術(shù)方面存在較大優(yōu)勢，但在高并發(fā)性能方面還有很多不足。

二、基于區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)央行數(shù)字貨幣的思考與建議

反洗錢金融行動特別工作組（FATF）認為數(shù)字貨幣是通過數(shù)據(jù)表現(xiàn)價值的形式，其數(shù)據(jù)交易發(fā)揮著交易媒介、記賬、價值轉(zhuǎn)移等功能。數(shù)字貨幣的主要特征至少包括以下幾個方面：一是區(qū)塊鏈技術(shù)主要基于分布式技術(shù)與加密技術(shù)。二是在數(shù)字貨幣的發(fā)行方面。數(shù)字貨幣本質(zhì)上市一個公開記賬的分布式系統(tǒng)，在某些算法的模式下，找出符合算法要求的隨機代碼，然后將這些隨機代碼打包成區(qū)塊，記錄在賬本上，可以獲得數(shù)字貨幣，這就是它的發(fā)行過程。三是信用支撐是法定數(shù)字貨幣與非法定數(shù)字貨幣的根本區(qū)別，法定數(shù)字貨幣以國家信用作為價值支撐，具備價值錨定，而非法定數(shù)字貨幣沒有。目前，幾乎所有國家都支持無現(xiàn)金社會的到來與法定數(shù)字貨幣的推進，其中，英、美、加、日、瑞典、新加坡等國央行紛紛表示將對法定數(shù)字貨幣的制度設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù)進行探索研究。在我國當前經(jīng)濟新常態(tài)下，探索央行發(fā)行法定數(shù)字貨幣就具有積極的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。

（一）構(gòu)建以“人民銀行總行-人民銀行分支行-商業(yè)銀行”的分布式數(shù)據(jù)庫，打造區(qū)塊鏈發(fā)行體系

區(qū)塊可以構(gòu)建分布式總賬系統(tǒng)，登記央行發(fā)行的全部數(shù)字貨幣。根據(jù)人民銀行實際情況，建議構(gòu)建以人民銀行總為主節(jié)點，各分行為分節(jié)點的方式，商業(yè)銀行為流通節(jié)點的三級結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，不打破現(xiàn)有成熟的人民幣紙幣發(fā)行流通體系，通過技術(shù)革新來構(gòu)建人民銀行數(shù)字貨幣發(fā)行基金的流通體系。同時通過區(qū)塊鏈分布式數(shù)據(jù)庫和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的分析發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈的高可用性是法定數(shù)字貨幣發(fā)行流通過程中重要的功能。因此技術(shù)方面，可以在人民銀行內(nèi)部節(jié)點總行、分行的節(jié)點中存儲數(shù)據(jù)，實現(xiàn)異地雙活，具備高可用性。

（二）搭建高可信的認證平臺

區(qū)塊鏈與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢分析中，可信交易是核心技術(shù)，關(guān)系到數(shù)字貨幣發(fā)行的的交易安全性問題。人民銀行可以借鑒區(qū)塊鏈中聯(lián)盟鏈中成員管理服務(wù)，構(gòu)建人民銀行的可信節(jié)點，節(jié)點通過認證許可后，才能加入鏈。可信節(jié)點可以通過證書認證服務(wù)，發(fā)起可信交易。因此需要建立CA證書認證中心，用于將CA中心證書注冊、交易證書、傳輸安全證書管理。

（三）構(gòu)建人民銀行-商業(yè)銀行高吞吐量的支付體系

支付體系關(guān)系到用戶交易，也是重要的流通領(lǐng)域，但是區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)據(jù)的吞吐量和事務(wù)的并發(fā)性較弱，無法滿足現(xiàn)實的需求，人民銀行應(yīng)該關(guān)注數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，不斷的革新技術(shù)提高吞吐量。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件具有技術(shù)成熟，可以實現(xiàn)高吞吐量，因此可以利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫軟件搭建分布式數(shù)據(jù)庫。人民銀行支付清算可建立區(qū)塊鏈主鏈，并建立起相應(yīng)規(guī)范，同時各商業(yè)銀行可以根據(jù)該規(guī)范建立自己的側(cè)鏈指標，主鏈和側(cè)鏈之間則可以參考分布式數(shù)據(jù)庫的技術(shù)，建立之間的連接，保障區(qū)塊交易數(shù)據(jù)的通信傳遞，從而實現(xiàn)價值轉(zhuǎn)移。

三、總結(jié)

綜上所述，區(qū)塊鏈作為一種分布式數(shù)據(jù)存儲、共識機制及加密算法的計算機信息技術(shù)，可有效應(yīng)用在多種場景，目前，澳大利亞、瑞典等國家都在研討區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)貨幣的商業(yè)行為，2019年1月，國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室發(fā)布《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》，從而促進區(qū)塊鏈技術(shù)在我國的健康可持續(xù)發(fā)展，也推動了電子金融及電子商務(wù)的快速發(fā)展。因此，本文嘗試基于區(qū)塊鏈技術(shù)對開發(fā)央行數(shù)字貨幣進行思考和研究，試圖為之提供行之有效的可行性建議。