□ 温信祥 张蓓/文
2014年，在比特币横空出世后五年，其背后的区块链技术的热度开始超过比特币本身。为了这个看起来直白到不甚优美的技术概念，不少机构投下重金，一些研究者称其将改变经济和社会。本文拟从区块链与比特币、区块链的能与不能、中心化与去中心化、技术规则与法律规则、治理与监管、中央银行和商业银行等几个角度对区块链进行分析。
区块链与数字货币：技术与应用
区块链是伴随比特币热起来的一种技术。比特币作为数字货币，要具有可以传递的价值，必须解决信任问题。以往的信任是通过中心化的方案来实现的，既通过某个公司或者政府信用作为背书，将所有的价值转移计算放在一个中心服务器中。比特币的创始人中本聪通过分布式账簿提供了一种去中心化的解决方案，即区块链。
在这个体系中，货币的拥有权由公共总账来记录，并由加密协议和挖矿社区来确认，具有分布式、去中心化、去信任化、不可篡改、加密安全性等特征。正是由于区块链很好地解决了数字货币中的“双花”和“拜占庭将军”难题，以比特币为代表的数字货币在一定范围内快速发展起来。
所谓“双花”难题，是指在区块链加密技术出现之前，加密数字货币和其他数字资产一样，具有无限可复制性，如果没有一个中心化的媒介机构，人们没有办法确认一笔数字现金是否已经被花掉。因此，在交易中必须有一个可以信贷的第三方来保留交易总账，从而保证每笔数字现金只会被花掉一次。中本聪通过使用区块链盖时间戳并发布全网的方式，保证每笔货币被支付后，不能再用于其他支付。当且仅当包含在区块中的所有交易都是有效的且之前从未存在过的，其他节点才认同该区块的有效性。
而“拜占庭将军”难题，是指东罗马帝国时期，几个只能靠信使来传递信息的围攻城堡的联盟将军，如何防止不会被其中的叛徒欺骗、迷惑从而作出错误的决策。
为了解决这个问题，数学家设计了一套算法，让将军们在接到上一位将军的信息之后，加上自己的签名再转发给除自己之外的其他将军。在这样的信息连环周转中，将军们可以在不找出叛徒的情况下达成共识，从而保证得到的信息和作出的决策是正确的。
区块链技术不仅可用于数字货币，还有其他更广泛的用途。货币范围的应用被称为区块链1.0，主要解决货币和支付手段的去中心化。
早在比特币创建之初，中本聪就考虑让其具有可编程的特征，从而可以支持多种交易类型。以此为发端，区块链技术的应用范围超越了数字货币，区块链2.0可用来注册、确认和转移各种不同类型的资产及合约，如各种金融交易、公共记录、私人记录等，从而更宏观地对整个市场去中心化。区块链3.0则进一步超越了经济领域，可用于实现全球范围内日趋自动化的物理资源和人力资产的分配，促进科学、健康、教育等领域的大规模协作。
可以说，区块链因比特币为人们所熟知，但区块链比比特币走得更远。区块链是一种中性的技术，而比特币是其一种应用形式。
正如中金公司分析报告所称“比特币因其剧烈的价格波动和与犯罪相连的坏名声，2009年诞生至今仍远未进入主流。作为比特币背后的架构协议，区块链越来越受到广泛关注”。英国政府科学办公室的报告《分布式账本技术：超越区块链》也指出，“关键不在于这项技术自身是好的还是坏的，而是这项技术有什么应用场景？为什么而设？如何应用？有什么相应的安全措施去避免可能带来的问题？”
区块链的能与不能：优势和局限性
2014年以来，区块链技术已被与比特币分离看待，越来越多的企业、政府机构等开始对区块链这项技术感兴趣，也有越来越多的资本投入到区块链应用的研究开发中去。不仅相关的创业公司不断涌现，传统机构也纷纷开始内部研究、外部联盟，布局区块链。
区块链之所以受到追捧，与其特点和优势是分不开的。根据英国科学办公室的定义，区块链是一种数据库，它将一些记录存放到一个区块里（而不是将它们收集到一个单一的表格或者纸张上），每一个区块使用密码学签名与下一个区块“链接”起来，可以在任何有足够权限的人之间进行共享和协作，采用“共识算法”来共同协作维护账本的真实性。
上述特点使区块链技术具有如下优势：
一是去中心化。这意味着不需要一个可信的第三方，也意味着至少要攻击51％以上的节点才能破坏整个网络。
二是数据难以被篡改。首先，采用哈希算法通过单向数学函数检验是否有人试图篡改信息；其次，每个节点都能获得完整数据库的拷贝，任何试图篡改数据库的行为都显而易见；最后采用工作量证明机制等方法来保证诚实的链条以最快的速度延长并超越其他竞争链条。如果想要对已出现的区块进行修改，需要拥有超过全网51％的算力，这使得作伪的成本会高于预期获得的收益。
三是去信任化。参与系统的每个节点之间进行数据交换无需互相信任，整个系统的运作规则是公开透明度，所有的数据内容也是公开的，因此在系统指定的规则范围和时间范围内，节点之间不能也无法欺骗其他节点。
四是透明性与私密性相一致。账号全网公开而户名隐匿。
五是中立性。以比特币为例，任何人都可以使用比特币，而不受到文化、语言、宗教、地位、政治制度和经济区域限制。这意味着那些没有银行账户或者不能充分获得金融服务的人群能够在低技术的环境下使用比特币。
从金融领域看，在银行、证券、保险领域已有一些应用实例。例如，Ripple为金融机构提供跨境支付和外汇市场做市的区块链解决方案，可以提供7×24小时的全天候实时支付服务，一般几秒就可以完成交易，还可以通过算法寻找最优价格成交，提高效率、降低成本。NASDAQ与区块链初创企业Chain.com合作，正式上线了用于私有股权交易的Linq平台，2015年12月30日在该平台上完成了第一笔股票发行。劳合社开始了名为Target Operating Model的现代化计划，包括由区块链驱动的交易室和以代币为桥梁的保险市场联盟，这种由区块链驱动的交易室可以使国际保险公司更安全便捷地参与全球分保、再保交易，而无需中间方。
从经济领域看，区块链在物联网、共享经济、资产鉴定等方面的应用都有一定的进展。例如， 2015年建立的Everledger，是一个基于区块链技术的钻石数字账本，它可以为每一颗钻石建立一个数字“护照”，记录来源、跟踪所有权，并能够使用智能合约，将钻石销售和传输的条款和条件相关联从而自动执行合约。
在政府行政领域，区块链技术在发达经济体和发展中经济体都有应用空间。
波罗的海边的爱沙尼亚，人口只有130多万，但是世界上使用国家级公钥基础设施（PKI）最多的国家。爱沙尼亚自2013年起采用区块链技术用于公民身份信息和企业信息管理。居民可以使用PKI领取处方药、投票、登陆网上银行、查看子女教育记录、申请政府福利、报税、提交遗嘱、申请入伍等，功能多达3000多项；企业凭PKI身份可申请执照、提交财务报表、发布股权文书等；政府官员则用PKI加密文件以便进行安全通信、审核批准许可等，内阁会议成员使用PKI审查议程、投票表决并审核纪要。
英国对区块链技术也有浓厚的兴趣，政府科学办公室、英格兰银行等机构对区块链进行了深入的研究，英国政府赞助了数字化五国（D5 group of nations）项目，该项目旨在通过数字化改善公共服务的质量，成员包括英国、以色列、新西兰、韩国和爱沙尼亚。
但是，这并不意味着区块链技术不存在局限性。最早最大的区块链，比特币区块链存在区块容量限制、确认时间长、能量消耗大等缺点，限制了其商业应用。近年来，一些企业和机构开发出其他区块链协议，以权益证明、股份授权证明等机制取代费时费力的工作量证明机制，提高交易速度，降低能耗。
即便如此，区块链在应用中仍然面临一些挑战。
一是信任问题。尽管用户不需要信任交易中的另一方或任何中心化的媒介机构，但是需要信任区块链协议下的软件系统，大众可能仍然需要权威机构为之背书。区块链技术去中心化和不可篡改的特性是有限的，更多的是在私有链和联盟链层级上实现去中心化，还有更高层级的机构或系统可以对整个区块链进行把控。
二是技术鸿沟。有能力在互联网上安全使用区块链技术和无能力人群之间存在鸿沟。要解决这个问题，系统必须设计成“傻瓜式”，用户不需要了解太多关于这个系统的知识也能良好地使用这个系统，且系统能明确地向用户展示出其功能和带来的结果。
三是安全性。尽管破坏区块链系统需要攻击51％以上的节点难度较高，但攻击者可能转而攻击使用的个人，比如侵入个人的钱包或攻击相关平台。
四是存在隐私挑战。用户与钱包之间的别名身份在匿名性上其实是很弱的，加上比特币区块链交易的透明性，任何人可以通过观察区块链得出关于某事的结论。
五是与现有应用技术以及使用习惯的平滑接轨。由于存在路径依赖，旧的观念可能制约新模式的产生。现有应用技术有一定的客户粘性，区块链技术要得到广泛接受，必须克服既有的路径依赖。
六是技术规则可能缺乏现实世界中所需的必要灵活性。例如中金公司的分析报告就提到了目前的区块链在改造金融基础设施中存在的不足，包括事后不可追索、无法以净头寸结算、无法融券、交易令牌与实物资产匹配不足、智能合约自动执行可能形成自我加强的反馈环导致金融不稳定等等。
这些障碍，有些可以通过区块链技术的发展得以解决，有些也许需要区块链之外的其他技术才能解决。区块链并不是万能的，经过成本收益比较，部分领域更适宜使用区块链技术。例如DTCC发布报告称，区块链特备适用于证券发行和后续服务、清算、教授结算、复杂金融合约的交易、记录和对照，抵押品管理等。
历史经验表明，技术突破性发明从实验室走向商用普及，存在一个“30年法则”，即技术的突破是需要时间积累的。区块链技术虽然受到了追捧，但多数还在研究测试阶段，同时也有其他技术与其竞争，区块链真正大规模商业化应用还有待时间检验。
中心化与去中心化的权衡
尽管去中心化是区块链技术的核心，但是去中心化也带来高冗余、效率低和资源浪费。
去中心化要求信息全网广播、全网记账。对动辄每秒几十万笔的金融交易频率而言，全网广播对网络性能提出极高要求；全网记账对存储空间提出了要求。区块容量也是一个问题，中本聪设计比特币区块链时设置了每个区块1MB的容量限制，随着比特币发行量的增多和应用推广，导致交易时间延长，甚至高峰时一些交易请求无法成功。之后的区块链在区块容量上有拓展，但依然存在瓶颈。此外，工作量证明机制，即“挖矿”，带来大量的能量损耗。
为了提高效率，之后的区块链技术在上述方面做出了改进，区块链的形式多样化发展。
根据中心化与去中心化的程度，有三种类型的区块链，公共链（Public blockchains）、联盟链（Consortium blockchains）和私有链（Fully private blockchains），它们之间的区别如文中图表所示。
公共区块链的优点已经由比特币的风行而得到体现，完全去中心化的特质可以保护用户免受开发者的影响，带来更大的网络效应，其所提倡的自由、中立和开放，受到很多人群的欢迎。
相比于公共区块链，联盟区块链和私有区块链在效率和灵活性上更有优势，主要体现为以下几点：
一是交易成本更便宜。交易只需被几个受信的高算力节点验证就可以了，而无需全网确认。
二是节点可以很好地连接，故障可以迅速通过人工干预来修复，并允许使用共识算法减少区块时间，从而更快完成交易。
三是如果读取权限受到限制，可以提供更好的隐私保护。四是更灵活，如果需要的话，运行私有区块链的共同体或公司可以很容易地修改该区块链的规则，还原交易，修改余额等。
区块链的发展和演变很好地体现了经济金融史一再重现的中心化和去中心化的互相交锋渗透。区块链现实的应用取决于现实的需求，正如以太坊创始人所说“只有一种区块链能活下来的想法是完全的误导……一切依你所需”。
法律规则和技术规则
区块链受到推崇还有很重要的一点，即技术规则对行为的约束。以智能合约为例，它是账本中具有可执行属性的数据记录，其内容在特定环境下会被触发执行，触发方式有时间驱动（如抵押赎回）、事件驱动（如遗嘱执行）、条件驱动（如对赌协议）、钱货两清（如无人工厂）等。
其实现实世界的数字化早已在进行中，法律规则和技术规则同时在起作用，只不过区块链技术使得技术规则的作用更加凸显。基于区块链的比特币显示出它们能够在没有法律规则的情况下仅仅依靠技术规则来有效运转。网络中的每一个参与者运行着相同或兼容的软件，界定了行为规范。
例如，参与者只能花掉自己能够用密钥证明拥有的余额；每一笔交易在被登录到账本上前需要被验证，验证者通过挖矿来竞争记账的机会，并获得比特币的奖励；比特币的产生数量有限制等。
技术规则有一个重大的优势，即合规成本很低：参与者仅仅需要使用一个合规的软件包来签发交易。这使得人们可以跨越时间和空间限制，依靠技术规则而不必依托于信任来完成协作、交易等。
但是在区块链的应用中，人们也逐渐发现仅仅依托技术规则不能解决所有的问题。一是机器会刚性地执行规则，哪怕遵守规则会导致产生未预见的或不想要的结果。二是区块链的应用如果涉及到实物资产，而实物资产又受到管辖权的法律规则约束，那么技术规则与法律规则的协调是非常重要的。三是技术规则不可能仅由数学算法进行治理，它同样是由人制定出来，只不过形式体现为代码和软件。谁来制定软件所体现的规则，影响到技术规则所涉及的每一个参与者。这也揭示出一点，在区块链的发展中，参与技术规则的制定是至关重要的。
治理和监管
这个问题与上一个问题相关。所谓治理，是某一系统参与者制定规范，保护其私人权益；而监管则是由外部机关制定规范来保护公众利益。前者既包括企业、机构内部的治理，也包括行业协会、联盟的自律。
区块链的应用在不断发展中，对于企业和机构来说，一方面要通过内部治理的优化来满足客户需求，另一方面要积极参与相关联盟的规则制定。中国企业、机构已开始这方面的尝试。2016年2月3日，中关村区块链产业联盟成立，搭建横跨大学、科研院所以及企业之间的合作交流平台，组织国内外区块链产、学、研开展合作，致力于解决会员单位在发展中遇到的技术攻关、知识产权保护、产业化等问题，打造完整的区块链产业链。
对监管者而言，面临的任务则更加艰巨。技术的发展，使得监管者必须考虑同时通过法律规则和技术规则来进行监管，从而弥补市场失灵，并抵御系统性风险。
通过法律规则监管公共区块链（例如比特币）面临的一个巨大挑战是其去中心化的特征，使得现有的法律很难找到适用的监管对象，且很容易被绕过。一个替代的解决办法是监管那些处理比特币的企业，如交易所和钱包服务商，从而保证相关交易没有违反现有的法律规定，如反洗钱、反恐融资等。
正如上面提到的，区块链技术凸显了技术规则的重要性。对监管者来说，必须要考虑通过技术规则来监管。其实这早已有先例，TCP/IP和其他一些互联网核心协议就是政府出资的研究项目的成果。这意味着监管者在技术规则的制定上面临来自国际的竞争与合作。
中央银行和商业银行：
金融体系的重构？
在介绍了以上一些分析视角后，我们来关注以下区块链应用最为发达的领域，金融领域。
区块链技术同时对政府机构和商业机构提出了挑战。区块链的去中心化特征，既意味着商业银行可以不通过中央银行单独完成清算，也意味着中央银行可以不通过商业银行完成货币发行。前者反映了19世纪的“自由银行制度”思想，后者则是“狭义银行”体系的具体体现。
前者的例子是R3 CEV，这个区块链联盟的核心职能是制定银行业区块链技术的行业标准，探索区块链的应用，目前的创始伙伴已经超过40多个，包括花旗银行、瑞士信贷、德意志银行、摩根大通、高盛、汇丰、荷兰ING、瑞穗等。R3已经进行了多项测试，有可能在技术进步基础上，形成去中心的全球交易、清算体系，突破分割、监管限制，降低成本。
后者的例子则是英格兰银行货币政策副行长本·罗德班特（Ben Broadbent）在其《中央银行与数字货币》演讲中提到的中央银行的资产负债表向更多的金融机构开放，甚至向非金融机构、乃至家庭和个人开放，这可能导致存款从商业银行转移到中央银行。
目前，究竟形势会向哪个方面发展，还很难下结论。从历史上看，这是一个最终由市场来选择的过程，最有效率的体系最终会取得胜利，当然也有可能是竞争促进了效率的改进，最终形成并存的局面。
结语
区块链技术兴起的时间不长，有不少应用目前还处在概念阶段，但其带来的观念冲击值得重视。综合上面的几个分析视角，我们有以下几个结论。
一是区块链是一种中性的技术，有一定的应用前景，但不是万能的。区块链有优势的领域包括在大家互不相信的情况下建立信用机制；解决中心化导致的非技术方面成本过高的问题，包括管理成本、组织机构的搭建等；通过使信息真实透明、可追溯、可减少欺诈、腐败等。但区块链也存在不少技术瓶颈，有些方面甚至远远落后于现有的中心化系统。因此在应用区块链时需要妥善评估成本与收益。
二是技术的突破是需要时间积累的。区块链技术虽然受到了追捧，但多数还在研究测试阶段，也有来自其他技术的竞争，以及路径依赖所导致的取代旧技术的障碍，区块链真正大规模商业化应用还有待时间检验。
三是区块链虽然带来了去中心化的理念和方法，但是去中心化和中心化各有优势和缺陷，现实的应用取决于现实的需求。
四是在日益数字化的世界中，法律规则和技术规则都会产生影响，参与规则的制定至关重要。
五是监管者在法律规则之外也需关注技术规则，并需面对国际的竞争和合作。
六是区块链技术可能引起包括金融体系在内的经济社会重构，最终哪种体系被采用，是一个由市场来选择的过程，最有效率的体系最终会取得胜利，当然也有可能是竞争促进了效率的改进，最终形成并存的局面。
七是对于区块链技术，以谨慎的态度深化研究是必须的。但政府在多大程度上、以何种方式介入值得探讨。应该交由市场主体的，应由市场主体在竞争中发展优化，应该由政府负责的，则政府应该承担责任。前者是治理，后者是监管。
作者任职于中国人民银行金融研究所。本文只代表作者学术研究观点，不代表所在单位意见
