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去信任、高并发、实时清算协议:区块链的合规与扩容

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2019年5月8日,由清华大学金融科技研究院区块链研究中心举办的区块链与监管主题沙龙第四期“去信任、高并发、实时清算协议:区块链的合规与扩容”在清华大学五道口金融学院成功举办。

(图为本期分享嘉宾胡大鹏)

本期沙龙我们邀请到OK区块链工程院首席研究员胡大鹏作为分享嘉宾。胡大鹏毕业于北京大学,获数学硕士学位,先后在华为、北电网络、甲骨文、百度、微软、OK集团从事架构设计、技术研究、风险投资等工作。本期沙龙胡大鹏发表“去信任、高并发、实时、合规清算协议”的主题演讲,并和与会人员展开讨论,以下是嘉宾的部分观点:

比特币是一种去中心化的电子现金支付系统,在没有可信金融中介的情况下,通过分布式账本实现了安全可靠的价值传输。但同时区块链存在三元不可能性问题,即:去中心化、性能、成本三者不可兼得。对于公链而言,扩容问题和合规问题是区块链大范围应用需面临的两个基本且迫切的问题。我们借鉴以太坊的智能合约、闪电网络的支付通道和恒星的合规协议三种相关技术进展,提出基于支付通道的去信任、高并发、实时、合规清算协议。本次先介绍区块链的定位,然后介绍区块链的金融中介作用,最后介绍支持公链合规、高并发的清算协议。

区块链是核心层的金融科技

关于区块链技术的定位,可以从金融和互联网两个角度来解读。

一,区块链属于金融科技的范畴。我们将金融领域的支付过程抽象提炼为五个环节,包括收单、审核、清算、结算和归档。这五个环节中,清算和结算是核心环节,负责价值转移。另外3个过程是属于边缘环节,辅助于价值转移。

首先,区块链是账本侧的技术创新,而不是边缘侧的技术创新;这是区块链技术和其它的金融科技的重要区别。比如说移动互联网优化了收单的环节,指纹识别、人脸识别等AI技术应用于身份识别,也是属于收单环节。大数据、云计算应用于支付历史数据的分析和模式识别,这是应用于归档环节。我们知道,区块链的另一个名称是分布式账本,所以,区块链本身是账本的技术创新,应用清算/结算环节。

其次,区块链是公共账本,适合作为清算/结算中心,或资产登记中心。如比特币在各数字货币交易所之间扮演结算中心角色,另外以太坊在数字资产的发行过程中扮演证券登记中心角色。

总之,区块链定位于核心层的金融科技。原来金融机构的账本管理、清算、结算系统是在专有网络里运行的,区块链技术可以将这些核心系统安全的运行在互联网上,借助于互联网的便利优势,降低成本、提高效率、扩大金融服务覆盖范围、促进金融技术创新。

二、区块链也是一种互联网技术,具有互联网属性,但更适合于金融领域的应用,并不是通用的互联网应用平台。主要有三方面因素,一是只支持增加、查询操作,不支持修改、删除操作;二,不适合复杂数据结构、文字、图片、音视频等;三,写操作吞吐量小、延时高。

我们认为,区块链的应用研究阵地不在互联网应用,而是在金融场景。区块链对于金融的精准核心层的创新具有重大意义。

去中心不等于去中介

去中心和去中介是两个不同的概念。对于金融中介,可能有多种分类,我们从某一个角度选择一种分类,即分为支付中介、审核中介、信任中介、信息中介。支付中介管理客户账户,代理货币收付,清偿债权债务关系,便利支付结算;审核中介整合资金流、数据流、物流信息,验证交易的合法合规;信任中介为客户提供资金融通、信用担保服务等;信息中介解决信息不对称问题,防止逆向选择和道德风险。

在上述所有中介分类中,跟账本直接相关的部分可以被区块链替代,通过去中心化的方式完成,如账本管理。而其他的如信息中介,中心化的架构设计更利于信息的聚合效应,例如交易所天生是中心化的,交易需要匹配、撮合,需要收集大量的信息以作判断。

所以我们用去中心的方法,保证账本管理的安全性、中立性,保证没人篡改账本。但并不是所有中介服务都适用于去中心化,其它服务也适合以中心化的方式继续开展,二者并不存在矛盾。把区块链的技术优势保留,融入金融中介的功能,把去中心化与中心化整合到一起,是合理的研究方向。

公链也可支持合规和高并发

区块链的合规问题和性能问题一直是受到关注的两个基本问题。我们借鉴恒星的合规协议和闪电网络的支付通道提出公链合规和高并发的解决方案——“去信任、高并发、实时、合规清算协议”(下文均称为清算协议)。

在介绍公链如何合规和高并发前,解释清算协议的相关概念。一,虚拟银行。虚拟银行本质是链上的智能合约,用于模拟银行机构行为,具有如只有两个账户的微型银行、无需信任、用户自治等特点;二,对偶支票。对偶支票是以虚拟银行中数字资产作为抵押,在链下发行的数字凭证,同时作为链下的支付工具,记录双方的资产分配情况以及兑现的相关条款,具有如不可伪造、不可篡改、可以更新、同等效力的一式两份等特点;三,支付通道。支付通道是在虚拟银行的信用保证下,当事人双方不需要虚拟银行的直接参与,使用对偶支票转移链上的数字资产的支付手段,支付通道由虚拟银行、对偶支票、双方当事人构成。

公链的高并发解决方案

区块链在金融领域的大范围应用需要解决的第一个问题是性能问题。可扩展性是传统分布式系统的基本特性,但区块链由于去中心化的要求,可扩展性难以满足。目前主流的区块链性能情况是,比特币每秒只能进行大约3~7笔交易;以太坊每秒7-15笔。目前这些区块链的交易性能都无法与VISA相比。

为什么区块链性能低,可扩展性差?一是因为强一致性,所有节点数据一致;二是增加节点数量也不能起到扩容效果;三是整体性能小于个体性能,负荷无法分担;四是去中心化、安全性与交易性能三角不可能原理,区块链系统无法同时满足,最多只能三选二。

很多公链都给出了扩容方案,如BCH增大区块容量,LiteCoin、Ethereum缩短出块时间,IOTA、Nano的DAG技术,Zilliqa的网络/数据分片算法,EOS、Ripple、Stellar的DPos/PBFT算法,Cosmos、Polkadot的跨链技术,RSK的侧链技术等,这些方案在比特币的分布式账本技术基础上做了优化,例如调整配置参数、优化数据结构、修改共识算法、账本分区处理、优化网络资源管理等等。但目前来看效果并不理想,在付出了高昂的代价 (增加存储量、增加网络流量、增加逻辑复杂度、弱化去中心化) 之后,却只是获得了非常有限的性能提升,和 Visa 相比依然还有几个数量级的差距。都受到三角不可能原理限制。

而闪电网络本质上是比特币之上的二层清算系统,跳出了点对点现金支付概念,引入类似银行转账的债权清算机制,即A向B转移的并不是对“现金”的所有权,而是通过“虚拟银行”的债权清算完成价值转移。创建临时的链下支付通道,使得收付款方的多笔往来交易在链下记录更新,只将最终的支票兑付在链上记录,这样可以使得大量的交易不必等待链上的区块更新共识,支付通道方案将上链交易和下链贴票过程分离,把支付过程放在链下,把负责注资、支票发行和兑换的虚拟银行放在链上,从而绕开三角不可能原理的限制,从而提高支付效率。

公链的合规解决方案

区块链在金融领域的大范围应用需要解决的第二个问题就是合规问题,在公链上实现合规,满足监管需求。整合去中心化的账本安全机制和中心化的合规监管的服务,是未来正确的发展方向。

区块链为什么合规难? 有五个方面原因。一是区块链上交易无实名制。只有账户地址、交易大小、区块高度等,不知道交易者真实信息;二是只有资金流,没有数据流,没有交易的真实背景信息;三是端到端交易,类似于无中介现金支付,无法发挥中介作用;四是随机的、动态的记账权;五是用户对账户资产有绝对的控制权,监管方很难对在区块链上的账户有约束能力。

目前,有两种合规解决思路,第一种是联盟链的合规方案,另一种是公链的合规方案。联盟链的合规方案是基于会员制的合规审查,联盟内成员的转账权无受限,目前已经被应用和证明可行性,如国家外汇管理局发起的跨境业务区块链服务平台,寓监管于服务;另如香港金管局联合多家当地银行推出的粤港澳大湾区区块链贸易融资平台,实现跨境贸易、税收和未来海关联通。而公链的合规方案,类似于普通银行的合规特点,包括实名制、基于交易的合规审查、金融中介参与支付审核,公链上用户的转账权受到限制。由于公链的合规审核是基于交易的,这就要求必须在支付过程中加入中介,由中介负责合规审查,中介的作用在这里是必要的且有价值。如上是两种合规的思路,基于会员制的联盟链合规与基于交易的公链合规相当于局域网和互联网,联盟链合规方案只在特定场景下使用,公链合规方案更具开放可扩展性。

我们提出构建基于支付通道的合规协议。本质上是把合规金融中介作为核心节点,构建合规支付网络。用户必须通过金融中介的KYC审核,才能在以太坊上建立支付通道进行交易。另外在支付通道内,金融机构间共享相关交易背景数据,共同完成合规审核的责任。以Alice向Bob转账10元为例说明监管下的支付转账流程,Alice向金融中介1提交自己的身份数据、交易信息,金融中介1审核通过后与Alice建立支付通道;同理Bob也需上述流程,金融中介1与金融中介2建立支付通道用于转账交易。两家金融中介共享交易的背景信息,同时对交易双方信息进行交叉验证,这种合规的实现方式与银行的支付体系极为相似。

在这种新的支付框架下,金融中介角色发生了转变。一是不再管理用户的数字资产账户,而是作为支付中的交易对手;二是负责KYC/AML审核、三流合一、配合监管层;三是管理用户身份数据,提供交易归档服务;四是负责拓展支付网络、生态建设。

本文系未央网专栏作者区块链研究中心发表,属作者个人观点,不代表网站观点,未经许可严禁转载,违者必究!

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