分布式賬本技術的應用價值與挑戰

賬本是一切商業活動的核心要素之一，從紙張到計算機文件，再到專用的數據庫軟件和管理工具，人類使用的賬本形態逐漸演化，功能日趨多樣。目前，許多市場主體考慮使用基于計算機算法的分布式賬本技術（Distributed Ledger Technologies，DLTs），使各個金融機構可以協作維護及共享同一個數據庫中的信息，實現“交易即結算”，消除銀行間因獨立記賬、通信核實花費的成本，簡化多余的中介機構流程。

分布式賬本技術源于區塊鏈技術，從實質上來講就是一個可以在多個站點、不同物理地址或者多個機構組成的網絡里進行分享的資產數據庫。與傳統的中心化數據庫表相比，賬本以多份拷貝形式存在于點對點（P2P）的網絡上，網絡內各節點共同記賬并維護同一個數據庫信息，保持各節點賬目信息的一致性，并使得對數據庫信息的改動可以通過數學 算法迅速甄別，有效防止對數據信息的篡改。在網絡層面，分布式賬本技術采用了P2P組網方式，根據業務種類不同，有五到上千個不等的能獨立承擔數據存儲的節點，更多節點參與到核心網絡的組建和賬本數據的保存可以有效提高系統的可用性和可靠性。分布式賬本技術的核心可歸結為網絡中共識系統、網絡中信息傳播的高效性、完善的交易可追蹤性、簡化的對賬過程。

分布式賬本技術的特點

分布式賬本技術是一種安全的共享型數據庫，其技術特點包括：

去中介

當前跨境支付結算時間長、費用高、又必須通過多重中間環節，付款人與收款人之間擁有一個可信任的中介角色在現今的跨境交易中顯得極其重要。但由于每個國家的清算程序不同，作為中介的銀行等機構限制了直通式的交易進程，導致每筆匯款到賬效率極低，造成運營風險且持續導致市場環境的分布不均。此外，每一筆匯款所需的中間環節還需要支付大量的手續費。據美國貝恩咨詢公司統計，每年跨境轉賬網絡要處理近300萬億美元的交易，銀行從中獲利高達1500億～2000億美元，可見在途資金占用量極大，而中介所產生的效率和成本問題成為跨境匯款的瓶頸所在。

引入分布式賬本技術意味著各金融機構將協作維護及共享同一本賬本，可削弱現有中介控制方面所發揮的作用，且不需要任何中央數據管理系統的介入，這將形成點對點直通式的、成本低廉的跨境支付過程，實現“交易即結算”，加快結算與清算速度，大大提高交易效率及資金利用率。例如，德勤與初創公司Bluzelle合作，深度整合Ripple跨境支付協議以及Temenos銀行核心系統，為主流金融機構打造基于分布式賬本技術的實時全球安全支付應用，這將極大地改變目前跨境支付的操作流程，從而減少交易成本及時間，降低對流動資金的需求，有效提高跨境支付的效率。根據麥肯錫的測算，從全球范圍看，分布式賬本技術在B2B跨境支付與結算業務中的應用將使每筆交易的成本從約26美元下降到15美元，其中約75%為中轉銀行的支付網絡維護費用，25%為合規、差錯調查，以及外匯匯兌成本。

賬本安全性

分布式賬本技術的安全性可以歸結為三個部分。

共識協議的安全性。分布式賬本的形成是依靠網絡內各節點就交易數據或擬定交易的價值達成一致，并就此對賬本進行更新的過程，其共識協議的安全性、可靠性也至關重要。例如，基于PoW共識過程的區塊鏈主要面臨的是51%的攻擊問題，即節點通過掌握全網超過51%的算力才有能力成功篡改和偽造區塊鏈數據，但事實上要掌握全網超過51%的算力也將要付出非常高昂的攻擊成本；PoS共識機制一定程度上解決了資源大量消耗和51%攻擊的問題，在整個過程中僅僅依靠自身的代幣股份來維護網絡安全，因此不會擔心外部的算力攻擊。DPOS共識機制中，比特股持有者通過投票選出受托人代表輪流出塊，受托人席位由于數量有限會出現競爭上崗的狀況，最終他們之間的競爭既可以確保網絡安全，又能降低維護成本。

不可篡改性。分布式賬本技術是基于計算機算法的，當某一部分被修改，網絡中的節點可以通過數學算法迅速甄別。如果系統中發現兩個賬本的信息對不上，它就認為擁有相同賬本數量較多節點的版本才是真實的賬本，系統會自動舍棄那些少部分不一致的節點賬本，也就意味著如果要篡改分布式賬本中的數據內容，除非能夠控制整個系統中的大部分節點。因此，分布式賬本實際是很難去攻擊的，因為它不是利用單一的數據庫去存儲數據信息，而是每個節點都具有相同的賬本副本，黑客的攻擊必須同時針對所有副本才能生效。

加密技術及算法。分布式賬本技術中，數據的共享與透明在很多商業領域都是一些非常敏感的詞匯，或者是一些非常對立的形容。那么分布式賬本技術在建立這種多中心化技術信任的同時，如何在保持實名制的基礎同時，保護個人隱私、客戶商業信息、交易策略信息的安全，滿足商業隱私的保護和操作權限的控制，是在區塊鏈商業應用落地過程中需要重點解決或者是面對的一個問題。分布式賬本需要使用加密技術對用戶身份信息及交易數據進行加密，并通過算法將新的交易添加到已有的交易鏈中，使市場參與者可以管理多種單邊和多邊交易，不需要受信任第三方的參與。

可溯源性

數據的溯源性問題過去及現在都是由中間機構進行解決，但它自身不掌握任何數據，因而無法確保提供信息的真實性。而基于分布式賬本技術的分布式共享數據庫，其點對點價值轉移的去中心化特性，使所有信息被公開地記錄在這個“公共賬本”上，由于賬本中數據不能被篡改，從根本上避免了數據真實性的問題，從而適用于交易溯源及供應鏈溯源等應用場景。英國早期創業公司Everledger一直以保護商品來源和真實性為主要工作內容，該公司采用Ascribe的BigchainDB區塊鏈數據庫建立了鉆石信息分布式賬本，利用分布式賬本可溯源性的特點為鉆石提供認證服務。

引入分布式賬本技術的價值

傳統中心化的體系具有架構直觀、處理高效的優點，但在抗攻擊方面存在挑戰。而分布式賬本技術是一種新的系統基礎架構技術，它的引入能給我們帶來新的設計思路，較好地解決中心化設計的不足。

分布式賬本技術提高了數據的抗篡改能力

在傳統的支付系統中，各金融機構通過更新他們私有的數據庫來反映各自的交易記錄，相互之間沒有關聯和交流，每條記錄數據均可被單獨修改或刪除，除非根據行為日志進行回放推演與比較，這種修改和刪除是不能被自動發現的。2016年，美國洛杉磯市律師和消費者金融保護局向富國銀行開出了1.85億美元的罰單，因為該銀行超過5000名銀行員工參與了創建虛假銀行賬戶，以此增加公司銷售額。這些員工為了滿足他們的銷售目標，竟然在未經銀行客戶同意的情況下創建了多達200萬個虛假賬戶，然后轉移客戶的資金，以此使這些賬戶具有合法性。由此可見傳統的中心化模式賬本很容易被篡改及偽造。

采用分布式賬本技術，使得各個金融機構共同協作和維護一個數據庫，使整個數據集的記錄之間形成關聯牽動關系，即任何一條記錄數據的修改都將會被快速檢測到，使得賬本中的記錄具有高強度的防篡改特性，非常適用于涉及金融資產的高價值數據的存儲。

分布式賬本技術簡化交易流程，降低交易成本

分布式賬本可以實現點對點直接交易，有助于省去銀行間清算等中間環節，支付更加快捷，成本更加節約。這一優勢在小額支付和跨境結算中更為明顯。例如，德勤整合了Stellar網絡來創建一個革新的基于分布式賬本技術的跨國支付應用，用戶使用德勤數字銀行移動應用掃描他們的駕照來創建賬戶并進行實時的點對點支付，企業通過網絡接口來訪問數字銀行。數據顯示，該支付應用的使用有效減少了45%的交易費用，并且所有的交易都能在5秒內處理（傳統的ACH和SWIFT系統需要3～7天才能處理支付交易，且費用很高）。此外，Ripple分布式賬本系統可以有效地降低跨境支付過程中的成本，使用Ripple網絡及本機加密代幣XRP（瑞波幣）進行跨境支付的銀行與使用傳統的銀行跨境支付相比可節約多達42%的費用，同時如果受訪銀行在進行國際支付時使用Ripple網絡（不使用XRP）則可節省33%的費用，流動性成本減少65%，支付運營成本減少48%，并且BaselIII稅務執行費用也會減少99%。

就在近日，英國巴克萊銀行完成了全球第一筆基于分布式賬本技術結算的貿易，貿易金額為10萬美元，出口商品是愛爾蘭農場出產的芝士和黃油，進口商是位于離岸群島塞舌爾的貿易商SeychellesTradingCompany，該交易的貿易所用結算時間不到4小時，而通常采用信用證方式做此類結算需要7～10天。可見分布式賬本技術的使用不僅僅解決了信用證結算方式中文件傳輸的問題，其主要是對信用證結算方式的替代，也就是根本不需要信用證結算過程中占用大量人力和時間的審單、制單、掃描和電報等中間流程。

分布式賬本的網絡結構提高了系統可用性

為避免中心化處理方式的“單點故障”（SinglePointFailure），傳統的金融業務系統必須有配套的災備架構支持，如“兩地三中心”等。而分布式賬本網絡中，賬本數據和處理邏輯冗余分布于網絡中的多個節點，并且是實時全同步的，相當于一個“N地N中心”的災備架構。在災難發生或受到攻擊時，只要網絡中有一個節點幸存，交易處理就不會受到影響。RTO和RPO均接近于零。

分布式賬本技術提高了監管效率

分布式賬本技術也有助于提升對商業行為的監管能力。傳統的監管或需要企業數據進行審計，這必須由行政機關基于行政許可獲取數據，容易出現監管不到位及監管效率低的問題；或需要直接接入業務系統，對受監管方提供的數據需要進行校驗，且對業務有侵入式干擾，容易直接影響商業行為。

根據德勤的調查，2014年全球所有的銀行花在KYC/AML的費用是100億美元，而2015年監管的處罰費用達到最高，這說明KYC/AML監管復雜性越來越大。

ChinaLedger最近發布的分布式總賬白皮書中指出，我國現行法律制度應賦予司法機關和特定的金融機構在金融業務中行使某些金融監管職能的特權，包括業務規則不可以對抗司法凍結、監管機構可根據工作需要查看某些隱私數據、登記結算機構可以對一些有問題的交易采取暫緩甚至取消等指令，使資本市場可以穩定運行。

應用分布式賬本技術的挑戰

公共標準編寫挑戰

公共標準對于建立不同系統的底層互聯互通性而言是重要因素，開放的行業標準有助于降低應用和整合成本，并確保分布式賬本構建和訪問方式的一致性。由于目前分布式賬本技術的應用仍處于開發和測試階段，行業缺乏充分信息以建立適當的通用標準。此外，通過API的應用，機構可以在不大幅改變IT結構的前提下，實現分布式賬本技術方案的運營，建立行業通用的開放API標準語言，有助于降低進入分布式賬本技術領域的門檻。

硬件需求挑戰

在分布式賬本體系中，所有既定的參與者都會參與數據的記錄和驗證，再通過分布式傳播發送給各個節點，即使部分節點失效，也不會影響整個數據庫的完整性和信息更新。然而，這種結構其實需要很高的硬件需求：一是海量數據存儲需要巨大的空間；二是各個節點的容納能力需要達標和均衡。在金融應用場景中，高頻次是常態，銀行卡、股票、外匯等金融業務的交易峰值每秒可達萬筆以上，一旦交易頻次超過系統的容納能力，或者超過最弱節點的容納能力，那么交易就將自動進入隊列排隊，耗時遞增，給使用者帶來不良體驗。

安全性挑戰

分布式賬本技術將原有中心化處理平臺受網絡攻擊的風險分散到多個中心身上，原有中心化處理平臺對用戶身份認證以及信息隱私控制的功能相對弱化。應明確考慮分布式賬本的應用風險，并根據已經明確的安全威脅，對這些可能的攻擊者制定合適的安全措施。

例如，無需許可的賬本網絡中一些人會通過增加自己的服務器或者對合法的服務器發動拒絕服務攻擊；又或是通過量子計算機對簽名技術進行破解，盜取大量的數字貨幣。此外，存儲分布式賬本的硬件也可能會被黑客攻擊。這些威脅都驅使國家建立一個涉及國家利益的、長期續存的賬本系統。

隱私保護挑戰

分布式賬本的安全性并不是唯一的問題，隱私和機密同樣重要。根據前文提及的一些平臺的特性，可見大部分分布式賬本系統是全局共享的，均會包含個人機密信息及記錄。分布式賬本技術需要為這些數據提供比現有的數據庫技術更高的隱私保護能力，包括盲數字簽名、“混幣系統”、零知識證明、同態加密機制、環簽名等。

隱私保護的問題不是一蹴而就的，還需要大量的研究和開發工作。

完整性挑戰

參考當前我國銀行卡跨行交換系統超過10000筆/秒的實際峰值業務量，分布式賬本的數據記錄及處理能力不應低于此量級。如何保證交易信息完整性、各賬本間的一致性成為亟須解決的問題，這需要利用高性能的分布式計算架構才能滿足這些需求。

此外，為了最大限度地發揮分布式賬本的作用，可能需要與其他賬本進行互聯，這不僅僅是驗證機制上的互聯，更需要在數據互聯、政策互聯以及國際間有效執行上達成協議。在分布式系統中，尤其是不同語言的分布式系統中，需要編寫相應語言的應用程序來發送和接收信息，且交換信息沒有標準方法，每個應用必須進行特定的編程從而和多平臺、不同環境下的一個或多個應用通信。假如系統可以采用數據“局部實時一致、全局最終一致”的方案，保證即使在系統異常、網絡異常等特殊情況下，消息也會被持久化。當系統恢復，消息馬上會被處理，也即最終一定會被接受處理，也就是最終一致。

可靠性挑戰

通常金融業務網絡的維護是由中心化業務運營機構負責統一解決。而分布式賬本網絡是多中心化的，網絡運營的責任和義務如何分配將是一個重要的問題。如果區塊鏈網絡維護同樣需要參與方的協商解決，那么分布式賬本網絡的維護時間和質量將很難得到有效的保證。

此外，現有中心化處理系統為了保證硬件設計錯誤或軟件設計缺陷，對于同一套邏輯一般會同時采用多種實現，在災備系統中體現為異構設計。而目前基于區塊鏈的設計中，各節點運行的邏輯一般是相同的，無法有效隔離設計風險。在一些極端情況下，若共識算法無法奏效，會造成所有節點都無法正常運作。

可擴展性挑戰

分布式賬本技術目前只處于1.0時代，即主要應用于加密數字貨幣。而在未來，可以想象，隨著分布式賬本技術的發展和進步，必將更廣范圍地影響現實生活。人們可以嘗試將智能合約添加到分布式賬本系統中，形成可編程金融。智能合約的核心是利用程序算法替代人執行合同，這些合約需要自動化的資產、過程、系統的組合與相互協調。智能合約包含三個基本要素：要約、承諾、價值交換，并有效定義了新的應用形式，使得分布式賬本技術從最初的貨幣體系擴展到金融的其他應用領域，包括在股權眾籌、證券交易等領域形成應用落地。

分布式賬本技術借助點對點網絡、節點之間的分布式公共賬本以及加密技術等核心要素，有望進一步提高市場運行效率，獲得更為廣泛的發展空間和應用場景。

由于目前技術的開發和應用仍處于起步階段，技術對市場結構產生的影響，將隨著產業主體技術研發和測試項目的持續深入推進而逐漸清晰。分布式賬本技術的潛在應用范圍，及其與金融市場結構變化之間的聯系，將成為未來研究的重點領域。