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    狄剛:區塊鏈技術在數字票據場景的創新應用

    • 2019年02月20日 13:20
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    區塊鏈技術是一種以分布式為特征,以密碼學為基礎,提供數據可信和業務可信的全新的金融基礎設施的底層核心技術。

    中國資金管理網6月6日綜合報道,該技術可以為金融業務提供無需第三方中介的業務流程公開、信息證明公示以及資產流轉記錄可查的高效的技術支持,顯著降低金融業務復雜度和成本,提升共享信息的便利性,營造多方互信的協作機制,重構金融基礎設施形態,有效解決金融行業數據孤島和數據寡頭的問題,促進金融業務創新。2016年以來我們對區塊鏈在票據領域的應用進行了探索研究,實踐表明經優化的區塊鏈技術可高效支撐數字票據的簽發、承兌、貼現和轉貼現等業務,為票據業務創新發展打下堅實的技術基礎。

    數字票據是區塊鏈技術應用的典型場景

    票據是依據法律按照規定形式制成的并顯示有支付金錢義務的憑證。數字票據在自身特性、交易特點、監管要求等方面都天然適用于區塊鏈技術。首先,自身屬性與區塊鏈技術高度契合。根據票據法,票據擁有者對票據擁有行使權和轉讓權,持票人有權對票據進行轉讓或執行票據內所注明的各項權利。票據是一種在法律規則定義下含有多項權利的憑證,其高價值對防偽防篡改有很高的要求;可轉讓性則必然涉及在眾多參與方間的流轉,開放的技術架構有助于擴大市場規模,降低市場成本,滿足各種差別服務需求。其次,票據交易特點與屬性適用于區塊鏈技術。票據是一種擁有交易、支付、清算、信用等諸多金融屬性于一身的非標金融資產,其交易條件復雜,不適合集中撮合的市場交易機制,需要引入中介服務方提供細致的差異化匹配能力;當前票據中介良莠不齊,部分票據中介利用信息不對稱性違規經營,如偽造業務合同、多次轉賣等,將一些風險極高的票據流入商業銀行體系,給票據市場交易帶來了潛在風險,急需借助新技術促進各參與方之間的信息對稱。票據的“無條件自動實行”和智能合約的特征完美匹配,數字票據以自動強制執行的智能合約形式存在于區塊鏈上,可以降低交易風險,避免司法救濟的社會成本。第三,監管需求的實現需要區塊鏈技術發揮作用。監管機構需要掌握市場動態,并在必要的時候進行引導或干預,使用區塊鏈技術可以實現對業務的穿透式監管,提高監管有效性。

    數字票據對區塊鏈技術的個性化需求

    在銀行、企業業務場景下,票據一般特指銀行承兌匯票或商業承兌匯票,其主要生命周期包括承兌、背書轉讓、貼現、轉貼現、再貼現、兌付等。通過深入分析票據業務的個性化特點,我們認為適用于比特幣交易的公有鏈過于強調去中心化和匿名交易,缺乏金融資產交易所必須的身份管理、業務監管等機制,難以直接應用于票據交易等金融產品和服務場景。同時,許可鏈技術仍缺乏足夠的實際金融業務實踐,也不適合照搬開源社區的成果直接進行金融業務應用。票據業務對區塊鏈技術提出了個性化需求:一是強化身份認證等管理機制。票據是由法律認定的登記在實體名下的權益,和物理世界的真實身份密切相關,區塊鏈的匿名機制無法滿足身份認證和授權等功能需求。二是需要設置全局時間。票據業務需要依賴權威的全局時間,而區塊鏈的出塊間隔相對較長,出塊時間不確定,交易時間的認定存在一定的不確定性和可操控性,無法滿足對履約時間要求較高的場景。三是預先考慮監管接口和要求。票據的貼現利息計算需要考慮到節假日的影響,需要權威機構向系統中輸入實際的節假日情況,這就要求系統在設計之初就要考慮包括監管在內的管理機構的接入接口,以便其履行法律或制度賦予的行政職能。四是需要加強交易信息的安全保護。票據交易的轉手交易價格信息高度敏感,需要嚴格保密,如果不加保護地放在區塊鏈上,會嚴重抑制用戶的使用意愿。因此需要有整套的隱私保護方案保護商業和用戶隱私。

    區塊鏈推動票據業務實現數字化轉型

    基于對數字票據及其交易特點的分析,我們初步完成了一套依托區塊鏈技術、以智能合約為載體的數字票據技術基礎設施。每張數字票據,都是一段包含票據業務邏輯的程序代碼及對應的票據數據信息,這些運行在區塊鏈上的數字票據擁有獨立的生命周期和自維護的業務處理能力,可支持票據承兌、背書轉讓、貼現、轉貼現、兌付等一系列核心業務類型,各種業務規則可通過智能合約編程的方式來實現。

    新型數字票據平臺試點運行過程中充分體現了其優越性。一是增強了業務透明度。區塊鏈分布式結構改變了現有的系統運行和存儲結構,建立起更加安全的“多中心”模式。票據業務的交易規則采用代碼公開的智能合約定義,責權明確,功能清晰。一旦完成規則定義,任何參與方都無法輕易對其修改。監管方對規則的任何修改也都會留下完整記錄,最大限度地提高了業務的透明度。二是可提升監管效率。區塊鏈數據對監管方完全透明的數據管理體系提供了可信任的追溯途徑,也使得監管的調閱成本大大降低。自動的業務合法性檢測可以實現業務事中監管,比如通過背書轉讓時的前置檢查規避票據的非法流通。同時,通過把監管規則智能合約化,建立共用約束代碼,實現監管政策全覆蓋和硬約束。監管方只需要制定交易規則,交易本身在參與方本地提交并通過點對點網絡執行,有助于降低業務復雜性。三是在票據法和有關制度的允許范圍內可支持業務試點創新。數字票據的可編程性使得平臺可以最大限度地釋放市場的創造性。以票據的轉貼現為例,目前主要的轉貼現業務模型有買斷式轉貼現和回購式轉貼現兩種,隨著數字票據業務普及,市場可能自發出現新的轉貼現形式,如轉貼現利率隨著回購間隔時間自動調整等。此外,票據質押業務、票據池業務、大面額票據打散成小面額票據交易等在票據法允許的范圍內都可以做業務的試點創新。數字票據交易系統無需更新后臺業務邏輯,只需要根據市場的需求發布新的業務智能合約即可,大大縮短了需求響應時間。

    多項技術創新支撐區塊鏈數字票據平臺

    在設計數字票據體系時,我們注重從實際業務場景出發,緊跟技術發展趨勢,以前瞻性的方案定位,專業的技術架構和設計理念確保區塊鏈底層的先進性和實用性,對區塊鏈底層多個方向進行了技術攻關,形成多項核心技術成果。

    1.共識算法滿足金融業務時效性要求

    數字票據業務允許的交易時延短,并需要完全的交易確定性,確保交易成立后不能被取消或推翻,為此,我們在區塊鏈底層實現了一種改良版PBFT算法作為默認的共識算法,即在半同步網絡模型下保證安全性與可終止性,用戶在提交交易之后,只需等待約3秒便可以收到交易打包入塊的反饋,確認交易已被敲定,不會再被取消,3秒左右的交易時延可以滿足以票據交易為代表的大部分金融服務場景的需求。同時,考慮到參與共識節點可能發生變化,我們利用智能合約技術管理共識節點,使節點集合數據能夠及時發布到各節點,保持全網一致。

    2.多重防護機制提供有效安全保障

    實踐中,我們對區塊鏈底層設置了三重防護,包括P2P通訊加密、落盤加密和硬件密鑰管理。為了防止數據通訊過程中被第三方嗅探,在P2P網絡的數據握手與通訊上采取了加密機制,非交易參與方無法獲得區塊鏈上的數據。對區塊鏈節點在本地保存的數據采用高強度的密碼算法加密保護,可防止數據泄漏。對于身份認證和交易簽名等核心信息,對參與方密鑰的管理和保護采取了高等級的硬件保護機制。金融機構與監管機構使用硬件密碼機生成并保存私鑰,企業用戶使用安全芯片IC卡生成并保存私鑰,采用智能合約管理用戶權限,支持監管方根據用戶請求重置業務操作密鑰,以應對私鑰丟失的情況。

    3.并發機制實現多業務并行

    公有鏈上采用串行流水號的形式記錄賬號的每一筆交易,致使業務無法并行處理。同時公有鏈上的交易不存在超時的限制,如果一筆合法交易遲遲沒有得到區塊鏈確認,業務方無法將其撤回也無法判斷何時可以被區塊鏈確認。為解決上述問題,我們采用非串行流水號作為業務標識,并在交易中加入超時時間設置,實現了業務的并發與超時確認功能。

    4.隱私保護機制解決兩難問題

    區塊鏈上的隱私保護一直是技術難題,為兼顧參與方對隱私數據訪問控制的要求,以及全網達成共識這兩種看似矛盾的需求,我們提出了一套綜合隱私保護方案,基于同態加密和零知識證明技術,在滿足轉貼現交易金額隱私保護的前提下支持票據的DVP交易。

    5.看穿機制滿足監管要求

    隱私保護機制采用零知識證明技術同時實現了全網共識與交易金額私密,但監管方需要借助對隱私數據的看穿機制來實現監管。首先,我們將用戶的身份密鑰與隱私保護密鑰分開,前者用來做交易簽名和身份證明,后者則用來對交易金額進行加密保護。其次,用戶將隱私保護公鑰公開,并與監管方的隱私保護公鑰進行非交互式密鑰共享算法計算,得到新的隱私保護密鑰并公開其公鑰。當兩個參與方之間進行隱私保護交易時,雙方利用對方的新隱私保護公鑰再做一次非交互式密鑰共享算法計算,得到本次交易的臨時隱私保護密鑰,并用其作為金額保護密鑰。

    同樣,監管方也可以通過兩次非交互式密鑰共享算法計算所有的隱私保護交易所使用的臨時密鑰,因此可以對區塊鏈上的所有交易進行穿透式監管。第三方無法獲得非交互式密鑰共享算法計算的密鑰,因此無法獲得隱私保護的交易信息。

    6.可控智能合約實現風險可控

    由代碼控制的業務模型,尤其是涉及數字法幣可能會發生因程序漏洞造成的系統性損失。例如TheDAO事件中的智能合約設計漏洞造成數千萬美元的潛在損失,并最終導致了項目終止。

    為規避分布式業務系統引入的種種不可控風險,我們進行了多種形式的技術創新。如針對智能合約的不可升級問題,設計實現了一種全新的智能合約動態掛載方案,確保在不影響既有數據的情況下對智能合約業務規則進行修改。新設的緊急干預機制支持管理委員會在緊急情況下干預接口暫停業務,待問題修復后再繼續運行。

    7.區塊鏈中間件降低技術門檻

    為便于快速集成,我們封裝了區塊鏈中間件,將復雜的區塊鏈分布式業務邏輯封裝成了便于通過MQ隊列調用的報文接口,同時將區塊鏈上的非結構化數據根據業務規則同步到本地生成結構化關聯數據。應用開發人員無需深入了解技術細節,按照傳統的報文接口和關系數據庫接口即可訪問和調用區塊鏈數據,大大簡化了與傳統系統的整合難度。

    思考與展望

    經上述技術創新,數字票據區塊鏈平臺在實驗性生產環境中取得了初步成效,為票據業務創新發展提供了有力的技術支持。但區塊鏈技術仍存在一些影響其應用深化的問題,比如效率和容量問題一直制約著區塊鏈技術在金融領域的正式商用。要解決這個難題,除了工程優化、算法創新等手段持續提升單鏈性能,還需要系統整體架構上的創新。業界目前正在積極探索的新架構可以歸納為兩類:分層及分片。分層思路的代表性方案有狀態通道、Plasma、Truebit等,主要特征是“鏈外持續更新,鏈上最終確認”;分片是將各業務子項分散在多個子鏈上完成,并通過主鏈為子鏈進行數據轉接和最終確認。

    再如網絡拓撲結構,區塊鏈的點對點結構在金融系統中有一定的應用限制?,F有的金融專網一般是中心化結構,是上下級機構的星型連接,無法承載大規模的點對點直連,直連的網絡結構將對金融系統數據安全和通訊安全提出新的挑戰。

    此外,公有鏈通過“假名”機制實現匿名,但交易記錄全局可見,缺少隱私保護,而真實的商業應用對于隱私有著多樣和嚴格的要求,因此真正的大規模應用需要密碼技術的配合才有可能實現。

    事實上,區塊鏈與其它技術類似,都需要在技術進步和發展中長期演進,也將隨應用的深化而逐步完善。從前沿理論研究來看,共識算法創新將進一步提高區塊鏈體系的整體處理效率,加密技術的發展將更好地保護用戶隱私,增強數據安全,擴大技術的適用范圍。隨之,區塊鏈技術的應用領域也將進一步擴展,如銀團貸款、征信管理、權益證明和證券交易、保險管理、金融審計、事務處理程序、資金管理、銀行賬簿管理、金融資產交易等。另外,隨著跨鏈技術的發展,有助于數字票據業務未來與其他區塊鏈平臺的互聯互通,構筑數字經濟的新的基礎設施。

    近年來各地促進區塊鏈發展的政策逐步推出,社會資本投融資持續高漲,產業聚集效應逐步顯現,技術應用日漸多元化,作為實踐者,我們能夠務實理性地看待區塊鏈技術本質及其發展階段,找到能夠發揮其技術改良作用的特定領域,讓區塊鏈技術真正解決行業痛點。未來,我們將繼續與各方攜手推動技術進步和應用落地,相信區塊鏈及相關技術將為金融服務創新帶來無限可能性,為金融風險防控保駕護航。


    狄剛:區塊鏈技術在數字票據場景的創新應用|資金管理網
    關鍵詞: 狄剛 區塊鏈技術 數字票據
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