基于區塊鏈技術開發央行數字貨幣的思考

張振華

中央銀行數字貨幣是由中央銀行直接面向公眾發行的電子貨幣，區塊鏈技術所提供的分布式賬本、系統高可信性和高可用性，是中央銀行利用該技術開發數字貨幣的最主要考慮因素。本文在系統梳理區塊鏈分布式數據庫與傳統數據庫主要特點的基礎上，分析區塊鏈技術在開發央行數字貨幣中的利用，并提出對構建央行數字貨幣的思考，以期為構建央行數字貨幣提供參考。研究得知，區塊鏈本質上是一種去中心化、多方共同維護的分布式數據庫，能夠通過運用P2P 協議、數據加密、時間戳、分布式共識等技術手段， 在節點無需互相信任的分布式系統中實現數據的可信問題。簡而言之，區塊鏈就是一套“加密的分布式記賬技術”，是一種分布式數據庫技術。

區塊鏈可以分為公有鏈、聯盟鏈等，公有鏈是指在公共網絡上任何個人和機構都可以讀取系統的交易數據，進行競爭記賬的區塊鏈技術。公有鏈通常被認為是“完全去中心化”的。比特幣為公有鏈代表。聯盟鏈是由若干機構和個人（主要是機構）共同進行管理的區塊鏈技術，每個機構相當于一個節點，鏈上的數據需要進行授權機構才能進行查詢和交易，授權機構之間共同記錄交易數據。當前聯盟鏈技術的運用主要有：針對于企業級的區塊鏈應用而設計Fabric；R3國際金融聯盟研發的Corda。注重保障數據僅對交易雙方及監管可見的交易隱私性。反對區塊鏈中每個節點擁有全部數據。三是基于插件管理的數據庫ChainSQL。四是騰訊主導的致力于區塊鏈云平臺的技術TrustSQL。

從安全性來看，公有鏈中的節點通常是匿名的，所有的節點可以自由地加入或退出，不適合于金融機構注重保障數據、交易隱私性以及數據安全等方面的要求；而聯盟鏈中的節點必須經過授權才可加入，具有節點認證功能，以及低成本運行和維護、高交易速度和良好的擴展性等特征，更適合于金融機構的應用。

一、區塊鏈分布式數據庫與傳統數據庫對比分析

區塊鏈與傳統數據庫之間存在著很大區別。我們從功能的特點和性能方面進行對比分析。

（一）功能特點方面對比

是否中心化。區塊鏈最基本的特征就是去中心化，它有利于各節點之間信息的共享，可以在無需第三方信任機構的場景下，不信任的多方之間可以實現對等的價值轉移。傳統的數據庫技術大都采用服務器-客戶端的模式，是一種中心化的數據庫，也是目前金融機構主要采用的數據庫應用系統。金融機構自己負責管理和運維，它對金融數據信息有絕對管控權限，其它機構無法獲取數據使用控制權，在多機構協作中，也無法完全信任其他數據庫中的數據。

是否防篡改。區塊鏈技術具有防止篡改的特性，采用了時間戳和加密算法保證鏈上數據防止篡改，防止抗抵賴行為；傳統數據庫技術通過訪問控制權限來保證數據的防篡改，這種權限方式有一定局限性。

高可信性。高可信性主要說的是數據一致性和數據可信傳輸的問題，區塊鏈技術可以實現在不可信節點之間傳輸可信信息，實現價值轉移，解決了分布式的數據一致性的問題。傳統的數據庫主要是通過可信節點之間信任關系，保持數據一致性問題和可信傳輸。傳統數據庫之間需要先進行人為的建立信任關系后，才能實現節點之間的信任。

（二）性能方面的對比

我們通過高可用性和高并發性等性能指標來對比區塊鏈技術與傳統數據庫的優劣勢。

高可用性。高可用的核心是“冗余”，區塊鏈技術采用的是各個節點之間都保存一份數據，某個節點出現故障，不會影響區塊鏈系統的正常交易，同時，當節點恢復后，節點數據自動恢復，可靠性極高。傳統的數據庫采用主備方式實現高可用性，即一般采用主數據庫實時存儲數據，備用設備通過同步技術或者異步技術實現數據的備份，主數據庫故障，備數據庫及時進行切換為主數據，這種方式維護流程較為繁瑣。

高并發性。吞吐量是高并發性的評價指標之一，區塊鏈技術吞吐量需要將交易數據打包成區塊才能處理，因此吞吐量較低，傳統數據庫每筆業務可以實時處理，吞吐量較高；并發處理方面，區塊鏈的并發處理性能較差，傳統數據庫可以實現成千上萬的連接同時訪問，具有高并發的特點。

可見，區塊鏈分布式數據庫在去中心化、防篡改、高可信、高可用等技術方面存在較大優勢，但在高并發性能方面還有很多不足。

二、基于區塊鏈技術開發央行數字貨幣的思考與建議

反洗錢金融行動特別工作組（FATF）認為數字貨幣是通過數據表現價值的形式，其數據交易發揮著交易媒介、記賬、價值轉移等功能。數字貨幣的主要特征至少包括以下幾個方面：一是區塊鏈技術主要基于分布式技術與加密技術。二是在數字貨幣的發行方面。數字貨幣本質上市一個公開記賬的分布式系統，在某些算法的模式下，找出符合算法要求的隨機代碼，然后將這些隨機代碼打包成區塊，記錄在賬本上，可以獲得數字貨幣，這就是它的發行過程。三是信用支撐是法定數字貨幣與非法定數字貨幣的根本區別，法定數字貨幣以國家信用作為價值支撐，具備價值錨定，而非法定數字貨幣沒有。目前，幾乎所有國家都支持無現金社會的到來與法定數字貨幣的推進，其中，英、美、加、日、瑞典、新加坡等國央行紛紛表示將對法定數字貨幣的制度設計和關鍵技術進行探索研究。在我國當前經濟新常態下，探索央行發行法定數字貨幣就具有積極的現實意義和深遠的歷史意義。

（一）構建以“人民銀行總行-人民銀行分支行-商業銀行”的分布式數據庫，打造區塊鏈發行體系

區塊可以構建分布式總賬系統，登記央行發行的全部數字貨幣。根據人民銀行實際情況，建議構建以人民銀行總為主節點，各分行為分節點的方式，商業銀行為流通節點的三級結構。這種結構的優勢，不打破現有成熟的人民幣紙幣發行流通體系，通過技術革新來構建人民銀行數字貨幣發行基金的流通體系。同時通過區塊鏈分布式數據庫和傳統數據庫的分析發現，區塊鏈的高可用性是法定數字貨幣發行流通過程中重要的功能。因此技術方面，可以在人民銀行內部節點總行、分行的節點中存儲數據，實現異地雙活，具備高可用性。

（二）搭建高可信的認證平臺

區塊鏈與傳統數據庫的優勢分析中，可信交易是核心技術，關系到數字貨幣發行的的交易安全性問題。人民銀行可以借鑒區塊鏈中聯盟鏈中成員管理服務，構建人民銀行的可信節點，節點通過認證許可后，才能加入鏈。可信節點可以通過證書認證服務，發起可信交易。因此需要建立CA證書認證中心，用于將CA中心證書注冊、交易證書、傳輸安全證書管理。

（三）構建人民銀行-商業銀行高吞吐量的支付體系

支付體系關系到用戶交易，也是重要的流通領域，但是區塊鏈技術在數據的吞吐量和事務的并發性較弱，無法滿足現實的需求，人民銀行應該關注數據庫技術的發展，不斷的革新技術提高吞吐量。傳統數據庫軟件具有技術成熟，可以實現高吞吐量，因此可以利用現有的數據庫軟件搭建分布式數據庫。人民銀行支付清算可建立區塊鏈主鏈，并建立起相應規范，同時各商業銀行可以根據該規范建立自己的側鏈指標，主鏈和側鏈之間則可以參考分布式數據庫的技術，建立之間的連接，保障區塊交易數據的通信傳遞，從而實現價值轉移。

三、總結

綜上所述，區塊鏈作為一種分布式數據存儲、共識機制及加密算法的計算機信息技術，可有效應用在多種場景，目前，澳大利亞、瑞典等國家都在研討區塊鏈數據貨幣的商業行為，2019年1月，國家互聯網信息辦公室發布《區塊鏈信息服務管理規定》，從而促進區塊鏈技術在我國的健康可持續發展，也推動了電子金融及電子商務的快速發展。因此，本文嘗試基于區塊鏈技術對開發央行數字貨幣進行思考和研究，試圖為之提供行之有效的可行性建議。