【专栏】第二次互联网革命?区块链的前世今生与未来(一)

总目录

(序)河图洛书:镜花水月?
一.缘定今生:溯源追本
(一)、谁家有女新长成:身世成谜
(二)、六宫粉黛无颜色:落雁沉鱼
(三)、缓歌谩舞凝丝竹:抽丝剥茧
(四)、一日看尽长安花:春风得意
二庙堂江湖:私人投资/政府支持
(一)、五陵年少争缠头:私人投资
(二)、忽复乘舟梦日边:政府支持
三君子之国:区块链与支付金融
(一)、万变其宗:区块链支付本质
(二)、天涯比邻:国际支付
(三)、一诺千金:贸易金融
(四)、海内一统:银行间超级账本
(五)、化繁为简:资本市场
(六)、天下大同:个人支付
(七)、后起之秀:保险行业
(八)、千里鹅毛:商家货币
(九)、商鞅变法:央行货币
四.异曲同工:燎原之势
五金城汤池?安全与隐忧
(一)、北斗南面:51%攻击
(二)、穷尽数理:密码学破解
(三)、放之四海:抗压能力
(四)、偷窃有理?黑客攻击
(五)、无法无天:法律与监管
(六)、熊掌与鱼:公链私链
六世界大同?前景与展望
(一)、蓬山万重
(二)、时不我待
(三)、星汉灿烂
附:作者介绍

(序)河图洛书:镜花水月?

"区块链正在给价值的交换形式带来革命性的变化,就像互联网给信息交换和通信带来的革命性变化一样Blockchain is revolutionising the exchange of value in a similar way to how the internet revolutionised the exchange of information and communication." [1]

-巴克莱银行Barclays

"分布式账本/区块链有潜力剧烈地变革资本市场,能在商业模式、风险控制、开支和资本节省上带来深远影响 Distributed ledgers, or blockchains, have the potential to dramatically reshape the capital markets industry, with significant impact on business models, reductions in risk and savings of cost and capital." [2]

"在最近几年,区块链可能会给资本市场从清算公司交易所到经纪商和银行带来一系列的好处,包括更快的清算结算、整合的账本,整合的审计过程,系统风险的降低和运营的改善In the coming years, blockchain technology could deliver a broad range of benefits-including faster clearing and settlement, ledger consolidation, consolidated audit trail, reduction in systemic risk and operational improvements-to firms across the capital markets industry, from clearing houses and exchanges to prime brokers and banks." [3]

– 麦肯锡McKinsey Company

"你应该慎重对待(区块链)技术,就像在90年代前期你应该对互联网发展的慎重程度一样。You should be taking this technology as seriously as you should have been taking the development of the Internet in the early 1990's." [4]

-Blythe Masters,CEO of Digital Asset Holdings

"广泛的金融服务机构和银行业转换到区块链和网络基础的运营方向只是时间问题。It is only a matter of time before the broader financial services and banking industries shift to blockchain and network-based approaches." [5]

-风投公司 Andreessen Horowitz

区块链真会给我们的世界带来如同互联网革命一样的改变吗?真会如同河图洛书开启一种新的文明吗?从上面的评论摘录可以看到,一些银行、咨询公司、区块链创业家、投资者认为区块链蕴含了无数可能。对于当前的金融从业者来说,是乘上这辆飞驰的列车避免被滚滚洪流淹没?还是作壁上观把这当成一场泡沫镜中花水中月?区块链犹抱琵琶半遮面,究竟天香国色还是堪比无盐?

2016年是Fintech也是区块链最火的一年 (见下图Google Trend)。关于区块链的中英文文章和论文汗牛充栋,但目前的各类文章尤其中文文章似乎极少能把区块链的本质和应用比较全面地介绍清楚,所以不少读者虽对区块链之名耳熟能详,但了解并不深入。华尔街Fintech俱乐部试图去芜取经,通过这篇长文(分为六个部分)给大家地分享下我们对于区块链的理解,包括概念、投资、政府支持、在金融经济社会各方面的应用,以及安全隐忧和发展前景,敬请方家指正。希望在文末的时候大家对于区块链不再是雾里看花,水中观月,并对区块链是否真的会彻底改变我们的生活会有自己独有的见解。

Google trend, retrieved on 10/23/2016.

一、缘定今生:溯源追本

(一)、谁家有女新长成:身世成谜

区块链(blockchain)是一种分布式数据库(distributed database)技术,是通过去中心化和去信任的方式集体维护一个可靠数据的技术方案。它是一串用密码学方法相关联产生的数据块,每一个数据块中包含了过去一定时间内的系统全部信息交流数据,并且生成数据指纹用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。每个区块都有一个时间印记并且和前一个区块相连。区块链所有的数据基本都是永久性的,不可更改。它主要的特点在于安全、公开、加密和高效和透明,能够在互不认识或互不信任的多方网络中建立一个可靠的账簿(Ledger),就像它支持比特币(bitcoin)一样。 [6]

区块链blockchain最初称为block chain,作为比特币的账簿支撑技术出现。它的概念在2008年11月第一次被提出,是一位化名为"中本聪(Satoshi Nakamoto)"的人在《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》中首次提出(话说中本聪的真实身份还没确认呢,真是谜一样的天才,所以区块链的身世成谜;他/她的文章中借用了Wei Dai在90年代在b-money上的研究,Wei Dai也是谜一样的微软工程师,资料很少,编者有些好奇Wei是不是华人,实在其名字让人联想啊)。这篇文章也被称为比特币白皮书。下图就是这篇在金融界乃至整个社会掀起了滔天巨浪的传奇文章的截图 :[7]

2009年,比特币开始在"创世块"(第一个开源的区块)上运行。比特币是区块链首个在金融支付领域中的运用,并成功引起了大家的兴趣,吸引了全世界对于区块链技术的应用与前景的广泛讨论。随着区块链的发展,区块链技术不仅仅只是指支撑比特币的技术,而渐渐成为以此为内核的一种类似于NoSQL(非关系型数据库)的技术解决方案统称,它能够通过很多编程语言和架构来实现区块链技术,也可以为不同类型的使用场景提供支持。实现区块链的方式种类也有很多,目前常见的包括POW(Proof of Work,工作量证明),POS(Proof of Stake,权益证明),DPOS(Delegate Proof of Stake,股份授权证明机制)等。

(二)、六宫粉黛无颜色:落雁沉鱼

回头一笑百媚生,六宫粉黛无颜色。区块链为何如此受到华尔街追捧? 这源于区块链的如下魅力:安全性(不可更改,防欺诈防篡改tamper-proof,因为每个区块包括前面区块的信息,并且有哈希加密),公开透明(共识,必须网络里多数节点认同这个数据,才能被加到区块链)、加密(非对称式加密),高效(多方共享一个超级账本,虽需多个节点保存但没有对账的麻烦)。这些魅力是传统数据库很难实现的,它们的独特性根植于区块和链和时间戳的设计,分布式结构和非对称式加密,下面俱乐部为你娓娓道来。

1)区块、链和时间戳(Block, Chain, and Timestamp):

简言之,区块链是个带着时间戳的多个区块链接成的数据库。区块(Block) 按照时间顺序先后生成,每一个区块记录下它在被创建时所发生的所有价值交换活动。所有区块汇总,形成了一个记录信息的合集。区块大体上分为区块头(Header)和区块身两部分。块头用于链接到前面的区块并且为区块链数据库提供完整性的保证,而块身包含了经过验证的、区块创建过程中发生的价值交换的所有记录。

链(Chain)的概念显而易见,就是每个区块通过特定的信息(Hash信息)链接到上一区块的后面,区块前后顺连起一套完整的数据。

时间戳(Timestamp),是区块和链结合的产物。区块链数据库在每一个区块上都盖上一个时间戳来记账,表示这个信息是这个时间写入的,形成只能读取和写入,不能修改和删除的数据库。这样就能明确谁是先驱者,之后的则都为转载,证明了信息活动的存在性。

2)分布式结构 (Distributed Ledger Technology, DLT) :

区块链最独特之处在于它的去中心化体系。 在传统中心化的体系中,数据都是集中记录并存储在中央电脑上。而区块链结构却与之相反,没有一个或者几个集中存储、处理的个体,它让每个参与数据交易的节点都记录并存储下所有的数据。区块链构建了一整套协议机制,让每一个节点在参与记录的同时也验证其他节点记录结果的正确性。只有当大部分节点都同时认为一条记录是正确的,或者所有参与记录的节点都比对结果一致通过后,记录的正确性才能得到全网的认可,一条新的记录才被允许写入区块中(下文会举例讲述)。

3)非对称加密 (Asymmetric Cryptography) :

区块链用数学作为信任基础创造信用,采用了密码学的方式来解决共识机制。它的运作原理用专业的说法即"非对称加密数学"。简单的说,就是在"加密"和"解密"的过程中分别使用两个密码。加密时的密码(即公密)是公开全网可见的,所有人都可以用自己的公钥来加密一段信息(信息的真实性);解密时的密码(即私密)是只有信息拥有者才知道的,被加密过的信息只有拥有相应私密的人才能够解密(信息的安全性)。

因为不可欺骗、不可更改、中立性,区块链给人们带来了非中心化的信任。它就像一个账本、一个数据库、一个公证处、一位法官、一个清算中心、无数位人证和无数件物证的集合体,这正是它能令六宫粉黛无颜色的核心魅力。

(三)、缓歌谩舞凝丝竹:抽丝剥茧

单单抽象地谈"魅力"比较困难,让区块链缓歌谩舞一曲,用一个例子抽丝剥茧地向你展示区块链运作的全过程。拿区块链如何记录比特币的交易为例,现在我们俱乐部会员A还给会员B一个币(10/23/2016 1比特币=651美元),我们聪明的区块链怎么记录这笔交易呢。

首先,AB两人都有比特币钱包软件(wallet)。A付钱的时候,A手的钱包软件会发出把A钱包1比特币转到B钱包的申请,然后比特币网络就会展开一系列步骤来确认这笔交易。多个节点(nodes)会检查账簿,确认A是否有那么多比特币,如果证明成功,专门的"矿工"(miner)会把A的这笔申请和其他相似的验证过的申请放在一起,创建一个新的区块,交易完成。

听上去很简单?那怎么验证真伪又怎么创建新区块?这些隐藏的细节才精彩。在各节点验证A现有的记录和权限正确后,A付钱这笔交易通过一个程序产生独有的加密的哈希值(hash value),多笔类似的交易产生了各自独特的哈希值。然后多个哈希值在一个叫Merkle Tree的系统里合并成一个总的哈希值。这个总哈希值就和一个不容更改的时间戳(下文详述),和上一个区块链的区块头(总哈希值和时间戳),一起成为这个正在申请创建的新区块链(比如叫区块链111)的新区块头的主要部分。注意,哈希值是单向的,从数据到哈希值可以通过程序完成,但几乎不可能从哈希值倒推回数据。

好,现在还没完,正好到了最关键的一步,在产生block111区块头这一步,有很多复杂的工作来确保信息的公正和共识,主要靠全网解密和时间戳来决定。首先,正在申请创建中的区块链111的待完成区块头变成了一个新的数字谜题的一部分。这个谜题只能靠很多次尝试才能解决。在比特币网络上,"矿工"们要靠尝试上万亿次以上的可能性来找到谜底(没错,你没看错,是上万亿次)。在某一位幸运的矿工终于找到了答案发布后,其他节点很快地检验它(检验比找到答案容易太多太多),如果答案是对的,每个节点记录这个区块链和记录谜底产生的时间(唯一时间戳),区块111的区块头由这个区块的总哈希值、时间戳,以及上一个区块(区块110)的哈希值和时间戳)正式建立,至此区块链111正式创建,区块链111正式加入到区块链账本里。至此,我们俱乐部会员AB之间的交易正式确实。

大家应该注意到了,区块链的精髓都在这里。在这个过程中,有至少两种加密保护:1. 你不能预测哪个矿工在哪一秒钟能解开谜语,所以你没法伪造时间戳。2.每个区块链的新名称(综合的各个交易的哈希值+ 时间戳)里都有上一个区块链的名称,而上一个区块链的名称包含了上上一个区块链的名称,如此追溯,这整条链子都完整地连接在了一起,形成了整个账本。如果你要改变AB的交易,或者改变最初的几条区块的任何交易,它们对应的哈希值和时间戳都会改动,从而引起连锁反应。同时我们记得每笔交易的时候最新的区块链都会验证(比如验证会员A的比特币所有权),所以被篡改的区块链会被拒绝。 [8]

另外,除了安全性,区块链上的所有信息都是公开的,但也是私密的。如前所说,公密是公开全网可见的,所有人都可以用自己的公钥来加密一段信息(信息的真实性);解密时的密码(即私密)是只有信息拥有者才知道的。所有人都可以看到这笔AB的交易,但他们并不知道交易的双方是谁,交易信息可以有多种程度多种类型的加密。

看到这里,大家明白了为什么区块链这么牛了吧?简单来说,区块链具有安全不可更改、共识公开透明、加密、高效、中立、无中心的特点。这些都是让依赖中心化、中间媒介并且用巨额投资来保证安保和对账一致的"六宫粉黛"望尘莫及的。区块链确实是清水出芙蓉,给数据交换和传递和记录带来了一股清流。

其实,区块链的影响不仅仅是金融上的,还有政治理念和社会生活上的。特别是区块链公链的立足之本是让所有有电脑和网络的人都可以查看和编辑,是一种极度的民主化和去中心化,所以有人也认为区块链是无政府主义的精髓。

(四)、一日看尽长安花:春风得意

随着诞生后五年的发展,区块链在信息公开程度和中心控制力度也不断创新,如今区块链已经不再是2009年初步运用在比特币上的那个单纯的技术了。可谓女大十八变,当前在比特币这种公共链(所有人都可参与)形式的基础上,区块链已经延伸出了联盟链和私链,在公开程度和中心程度上进行控制上分类有下列三种形式。 [9]

完全公开链(比特币):完全去中心化的平台,没有单一中心的数据储存和验证,平台上的任何人都可以编辑账本。但它也有缺点:因为参与者之间没有信任,所以需要用共识的方法(比如proof of work)来验证记录,因此交易验证的过程变慢,而且这个过程也耗费了大量的电力。

联盟链或杂交链 (Ripple):一个事先挑选好的群体控制的部分去中心化的平台。平台上的参与者彼此信任,所以交易验证要更容易,也更节省开支。这种形式适合于相似行业内已有彼此信任的公司之间。

私链或获准进入链 (R3 CEV, Digital Asset, SWIFT's own solution):一个中心化的组织负责许可和验证的平台,这个中心化的组织可以改变规则、更改交易等。这种形式适合于金融行业的数据库。因为对于去中心化的加密货币而言,永久性的不可改动性对于没有其他信任机制的网络是必需的,但对于金融行业,"账本"需要遵从繁复的监管和政策,永久不变性反而成了区块链的障碍,所以建立私链就成了必然。区块链初创公司Digital Asset Holdings正在和多家银行和金融机构合作建造这样的平台来提高金融结算服务的效率。将来绝大部分的金融仅够应该会采用私链的区块链形式。

据今年9月Business Wire新闻,埃森哲首次推出了私链中的"可编辑的"的区块链,用来解决法律上给予人们"被忘记的权利"的要求,还可以应付人工错误、非法操作等问题。但所有改动过的区块都会留下一块伤疤(scar)作为印记。埃森哲和联合开发者Dr. Giuseppe Ateniese 已经为此创新申请了专利。[10]

可编辑的私链如下图:

Picture from: Business Wire [11]

从区块链的不断发展中我们看到,区块链并不只是可以用来记录比特币的交易,它可以用来记录和追踪任何可以数码化的资产、数据,甚至可以"编程"自动执行预定的行为(智能合约smart contract),给整个现代社会带来不亚于互联网技术的革命。我们将会迎来一个"去中心化""去媒介"的时代。采用Melanie Swan在《Blueprint For a New Economy》 [12]中的观点,我们可以把区块链的应用范围随着时间和功能的发展划分为三个层面:

区块链1.0:货币(Currency):伴随着比特币的产生,区块链技术其最初的应用范围完全聚集在数字货币上,其运用的场景包括支付、流通等货币职能。之后,陆陆续续产生了Ripple币、Ethereum(以太币)、dogecoin(狗狗币)等其他数字货币。区块链构造的去中心化的数字支付系统,可以随时随地进行的货币交易、低成本跨越国界支付的运用,华尔街和多国政府都产生了强烈兴趣。

区块链2.0:智能合约 (Smart Contract):随着区块链的发展,数字货币与智能合约相结合,对于金融领域有了更广泛的优化场景和流程的应用。代码储存在区块链上,当预定的条件满足时,合同就可以自动执行了,所以叫"智能合约"(Smart Contract)。有了合约系统的支撑,区块链的应用范围从单一的货币支付慢慢涵盖到了涉及合约功能的其他金融领域。以太坊(Ethereum)为首的运行智能合约的去中心化平台,让开发者更容易地创建去中心化应用,保证和交易,让区块链在股票、清算、私募股权等众多金融领域崭露头角。

区块链3.0:扩展应用:货币、经济和市场之外的应用。区块链的应用扩展到社会各行各业,甚至政府智能、公共政策领域,区块链也提供了去中心化的解决方案。在金融领域之外,区块链技术也陆续被应用到了多种领域。

不难发现,当前区块链行业已经是一个庞然大物,有多个领域多种服务,还有一些初创公司专注于提供这些区块链基建的服务。比如初创公司Coin Sciences 提供叫做MultiChain的平台,在平台上面可以建造比特币这样的公链,也可以建造半公开的区块链。可以说,当前区块链的发展已经多元化规范化,这个领域一日千里,春风得意马蹄疾,一日看尽长安花。处于21世纪的你我他,我们今生注定和区块链结下不解之缘。

[1] “Trading up: applying blockchain to trade finance”, Barclays, accessed September 08, 2016, https://www.barclayscorporate.com/content/dam/corppublic/corporate/Documents/product/Banks-Trading-Up-Q1-2016.pdf
[2] Kevin Buehler and all, “Beyond the Hype: Blockchains in Capital Markets”, December 2015, McKinsey Company
[3] Daniele Chiarella and all, “Capital markets and investment banking: Time for Tough Choices And Bold Actions”, September 20, 2016, McKinsey Company
[4] Edward Robinson, Matthew Leising, “Blythe Masters Tells Banks the Blockchain Changes Everything”, Bloomberg, August 31, 2015, accessed June 20, 2016, http://www.bloomberg.com/news/features/2015-09-01/blythe-masters-tells-banks-the-blockchain-changes-everything
[5] “How Blockchain Technology Will Disrupt Financial Services Firms”, Wharton, May 24,2016, accessed August 12, 2016, http://knowledge.wharton.upenn.edu/article/blockchain-technology-will-disrupt-financial-services-firms/
[6] Economist Staff, "Blockchains: The great chain of being sure about things". The Economist, October 31, 2015, accessed July 28, 2016, http://www.economist.com/news/briefing/21677228-technology-behind-bitcoin-lets-people-who-do-not-know-or-trust-each-other-build-dependable
[7]Satoshi Nakamoto, “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System”, www.bitcoin.org, accessed September 20, 2016, https://bitcoin.org/bitcoin.pdf,
[8] Economist Staff, "Blockchains: The great chain of being sure about things". The Economist, October 31, 2015, accessed July 28, 2016, http://www.economist.com/news/briefing/21677228-technology-behind-bitcoin-lets-people-who-do-not-know-or-trust-each-other-build-dependable
[9] Moody’s, “Credit Strategy – Robust, Cost-effective Applications Key to Unlocking Blockchain’s Potential Credit Benefits”, Moody’s Investors Services, July 21, 2016, accessed August 20,2016, https://www.moodys.com/research/Moodys-Blockchain-can-bring-benefits-to-the-financial-industry-and–PR_352414
[10] “Accenture Debuts Prototype of ‘Editable’ Blockchain for Enterprise and Permissioned Systems”, Business Wire, September 20, 2016, Assessed September 20, 2016, http://www.businesswire.com/news/home/20160920005551/en/Accenture-Debuts-Prototype-%E2%80%98Editable%E2%80%99-Blockchain-Enterprise-Permissioned
[11] “Accenture Debuts Prototype of ‘Editable’ Blockchain for Enterprise and Permissioned Systems”, Business Wire, September 20, 2016, Assessed September 20, 2016, http://www.businesswire.com/news/home/20160920005551/en/Accenture-Debuts-Prototype-%E2%80%98Editable%E2%80%99-Blockchain-Enterprise-Permissioned
[12] Melanie Swan, Blockchain: Blueprint for a New Economy, Sebastopol: O'Reilly Media, 2015.

作者介绍

周玉琳(Julia Zhou), CFA, FRM:国际特许金融分析师(CFA) 和国际金融风险管理师 (FRM)。多年华尔街银行和保险公司金融分析、风险管理和证券分析经验,精通金融分析、信用风险评估评级、公司尽调和投资组合管理。现任美国运通银行控股公司总部全球风险监管高级经理,与其团队负责一千多亿美元的机构信用风险组合的监控和信用评级,对Fintech领域有长期研究。美国马里兰大学金融硕士(University of Maryland, College Park)、加拿大维多利亚大学硕士(University of Victoria)、北京师范大学硕士和学士。曾著书和发表论文专栏文章及约稿多篇。

赵闻飙 (Wenbiao Zhao), PhD:十多年华尔街银行风险管理主管经验,精通各类信用风险和运营风险模型,拥有多项风险管理专利。在构建和发展世界一流风险管理系统、运用大数据及机器学习建模等方面有专家级认知和多次成功运用经验。现任美国运通银行控股公司总部全球风险监管副总裁,制定和审批全球22个市场的风险政策与策略、以及包括信用审批、信用额度管理、欺诈管理以及客户发展的风险管理在内的所有模型。美国罗格斯大学(Rutgers University)系统工程和运筹学及上海交通大学自动控制双博士。曾荣获年度国际学术奖"William A.J. Golomski Awards"等多项学术和企业奖。曾发表多本学术著作和几十篇学术论文。

叶婵倩(Chanqian Ye), FRM:多年华尔街银行和咨询公司消费金融经验,精通各类信用风险和战略营销模型,运用机器学习算法为多家金融公司制定了基于大数据的风险控制方案,对于客户生命周期管理有深刻的理解。 现任美国运通银行控股公司总部全球风险监管经理,审核全球22个市场的风险策略与政策,包括授信审核、信用额度管理、客户管理以及欺诈预测在内的所有风险管理模型。认证国际金融风险管理师(FRM)。

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