基于區塊鏈技術的稀土期貨交易平臺

閆陽 孫若瑩

摘要：隨著區塊鏈技術的發展，在大部分的交易領域已經得到了應用，但如何應用于稀土期貨交易平臺還有待研究。本文首先簡要介紹了區塊鏈的相關概念和技術特點，然后給出了基于區塊鏈技術的稀土期貨交易平臺架構的設計方案，并以此為基礎對區塊鏈的核心技術在稀土期貨交易中的應用進行了說明。

關鍵詞：區塊鏈；稀土期貨交易；共識機制

引言

我國既是稀土資源最為豐富的國家，也是全球最大的稀土生產國和出口國。作為有著重要戰略性質的不可再生資源，稀土的需求量迅速增長，期貨交易量也呈上升趨勢。我國目前已建立的包頭稀土產品交易所，其2018年的總交易額突破千億元。但由于其交易定價機制缺陷與交易流向的不公開透明，使得稀土的供求和定價存在不確定性，給交易過程的監管也造成了困難。

區塊鏈作為集合了分布式數據存儲、共識機制、加密算法等技術的新型應用模式，在金融交易領域有著很好的適用性。利用區塊鏈技術構建稀土期貨交易平臺，可以完善公開透明的交易機制，穩定市場價格，杜絕非法稀土交易的發生。

1、區塊鏈技術特點

1.1 去中心化

區塊鏈提供了一種新的達成共識的方式，即共識機制。它使得參與方不必依賴中心化的權威，多方就能實現大規模的高效協作。這種去中心化的自組織的模式，利用數學為信任進行背書，實現去信任，降低成本。數據并不單獨存儲于單個節點，而是分散的存儲在網絡中許多節點，實現了數據上的去中心，同時也提高了系統的穩定性和容錯性。

在傳統的跨國交易中，跨境支付普遍存在周期長、收費高的特點。而基于區塊鏈技術進行跨境匯款，可以在去中心化的機制下，使用戶以更低的費用和更快的速度完成跨境轉賬。參與交易的地區網關將會加入區塊鏈并作為區塊鏈的節點，以便這些網關之間進行跨境交易。交易前先將所需要的賬戶信息上傳到網關，交易完成后通過網關將交易信息更新到交易賬戶上。去中心化的區塊鏈網絡讓交易雙方可以直接進行支付結算，省掉了所有的中間環節費用，提高了清算速度，并且保證交易的可靠性。

1.2 開放透明

不同于傳統的信息存儲方式，區塊鏈對所有人開放透明，系統上所存儲的數據和相關應用可以通過公開的接口進行訪問。每一個參與者都能夠獲得完整的數據備份，各節點可以對其涉及的交易進行公開查詢，所有交易均可溯源。從而減少了各節點包括監督管理機構收集信息的成本，可以更好地了解這個復雜市場的規模和范圍，同時降低了參與者交易的風險。但由于金融服務中賬戶信息和交易記錄具有隱私性，完全公開會存在安全性的問題，因此要為區塊鏈設置額外的安全和隱私機制。

1.3 信息不可篡改

區塊鏈為用戶提供一個保持共享且不可篡改記錄的數據庫。由于每個節點共享相同的數據，對單個節點數據的篡改會被系統自動識別并舍棄。同時哈希校驗和非對稱加密保障了區塊鏈上存儲、讀取、執行整個過程透明、可跟蹤、不可簒改。區塊鏈上的客戶信息與交易記錄等信息一旦被系統確認，便不受任何人為干預，不可偽造和篡改。因此有助于識別異常交易，防止欺詐行為的發生，有著良好的透明性和可審計性。

1.4 去信任

區塊鏈的共識機制是去信任的前提，每個節點出于對自身利益最大化的考慮，都會自發、誠實地遵守協議中預先設定的規則，判斷每一筆記錄的真實性，最終將判斷為真的記錄記入區塊鏈之中。它改變了傳統交易模式中以第三方為中心的信任模式，將對“人”的信任轉變為對數學邏輯的信任，任何人為的干預不起作用。系統中所有節點之間無需信任，只需要信任區塊鏈協議下的軟件系統即可實現交易，實現了“無需信任的信任”。

2、基于區塊鏈技術的稀土期貨交易平臺基本架構

基于區塊鏈技術的稀土期貨交易平臺是以區塊鏈技術為基礎，搭建的支持跨地區交易的期貨交易網絡和體系。它提供了一種安全、透明并且可靠的方式，將交易合法化、公開化，能夠記錄在任何時間段發生的期貨交易，以及交易的流向，避免由于不透明導致交易中出現諸多漏洞，杜絕利用漏洞牟取利益的可能，杜絕一切非計劃內交易的發生。從而有效地解決稀土交易中存在的問題，同時提高交易效率，為市場參與者降低成本，提供更為可靠的交易記錄。

由于傳統的單鏈結構混雜了賬戶信息和交易信息，可擴展性差，同時會影響系統的吞吐量，降低交易的并發量。為了避免這些問題，我們采用Tsai等人提出的TBC、ABC雙鏈結構構建稀土期貨交易平臺，如圖1所示。其中TBC（交易區塊鏈）只存儲進行交易和結算所必要的信息，如要進行交易的雙方賬戶信息，而不存儲其他賬戶的信息，并執行期貨交易。而ABC（賬戶區塊鏈）只用于存儲賬戶信息，如現金余額，風險資產等。例如，系統中的賬戶a想要與賬戶b進行期貨交易，經過身份驗證后，則將雙方與交易相關的數據從ABC同步到TBC上，并保證上傳的數據準確無誤。當滿足智能合約設置的條件時，用TBC上存儲的數據進行期貨交易，一切交易信息都被儲存在TBC上。TBC確認交易協議達成后，將交易的信息同步更新到雙方賬戶的ABC上。TBC上數據具有時效性，當交易結束，此次交易的數據便不能再用于其他交易，但存儲的交易記錄是持續有效的。

基于區塊鏈技術的稀土期貨交易平臺總體架構圖，如圖2所示。自下而上分別為存儲層、區塊鏈服務層、合約層、接口層、應用層。

3、基于區塊鏈技術的稀土期貨交易平臺

3.1 稀土期貨交易共識機制

區塊鏈的共識機制讓多參與者、多中心的交易系統按照公開的算法、規則形成的自動協商一致的機制基礎上來運行，讓區塊鏈系統具備了很高的自信任性，它不僅保障了記錄在區塊上每筆交易的準確性和真實性，還保證了區塊鏈系統的穩定運行。

常見的區塊鏈共識機制有PoW（工作量證明機制）、PoS（權益證明機制）、DPoS（股份授權證明機制）、Pool驗證池機制等，如其特性對比表1所示。其中PoW共識機制會消耗大量的資源，且共識確認時間長，會使得交易吞吐量差、延遲高，直接影響交易的效率，不適合應用于商業平臺。PoS共識機制相比于PoW共識機制在時間性能上有所提升，但本質仍為挖礦運算，時間性能差，無法做到快速一致。DPoS共識機制依賴于代幣，與商業應用的模式不契合。相比于以上三種主流的共識機制，Pool 驗證池基于傳統的分布式一致性算法，如Pasox、 Raft，并輔以數據驗證機制，大大縮短了共識驗證的速度。而且擺脫了對代幣的依賴，與多參與者和多中心的金融交易模式有著很好的契合性，可以很好的應用于稀土期貨交易行業。

3.2 稀土期貨交易智能合約

智能合約運用于稀土期貨交易平臺，不僅可以發揮智能合約在成本效率方面的優勢，而且可以避免惡意行為對交易正常執行的干擾。參與者可以通過協商來選擇某個法律框架并建立合同，然后將它以數字化的形式寫入代碼中。當交易款項滿足合約預定的時間和結果等條件時，智能合約便被觸發，自動地執行相應的合同條款。由于人的自主判斷被全自動執行所替代，在避免了人工操作失誤的同時，也提高了平臺交易的效率。

智能合約不只是一個可以自動執行的計算機程序，它還是該交易平臺的參與者，可以回應所接收到的信息，可以接收和儲存價值，也可以向外發送信息和價值。不同于傳統的合約受限于不同地區，智能合約技術適用于全球范圍，法律框架會根據具體情況而更加精細化和個性化。

3.3 稀土期貨交易分布式記賬

利用區塊鏈技術，可以為稀土期貨交易平臺創建一個分布式的賬本信息數據庫，其中的所有交易數據都是公開共享的。通過分布式記賬，所有的參與者可以使用一個去中心化的賬本分享文件。這樣不僅可以減少交易中介，還能節約整合不同賬本的時間，降低了參與者成本，將交易涉及的所有信息數字化，將各個交易流程通過程序實現自動化。同時系統通過對所有節點用戶的交易行為的檢測和分析，可以有效地防范交易欺詐、虛假交易等違法交易行為的發生。

4、結語

針對目前稀土交易行業中的信息不公開透明、政府難以監管等問題，引入區塊鏈技術，構建稀土期貨交易平臺，能有效地規范稀土交易環境，健全交易機制。共識算法有利于稀土期貨交易中的防內部舞弊，杜絕洗錢等違法行為的發生，提高交易的安全性。智能合約有利于降低平臺運營成本，提高運營效率，無需中心即可按照規則自動交易。分布式賬本有利于監控稀土期貨交易，防止非公開的稀土交易，并進行反欺詐控制?；趨^塊鏈技術的稀土期貨交易平臺能夠將能源流、資金流和信息流有效地銜接，為稀土期貨交易提供切實的技術保障。

參考文獻：

[1] 岑治.包頭稀土產品交易所項目可行性研究[D].內蒙古大學，2013.

[2] 聶佳，程曉榮.基于區塊鏈的跨境支付研究[J].中國科技信息，2018（13）：53-54.

[3] 王華勇，楊超.基于區塊鏈技術的電力期貨市場研究[J].電力大數據，2018，21（06）：31-36.

[4] 蔡維德，郁蓮，王榮，等.基于區塊鏈的應用系統開發方法研究[J].軟件學報，2017，28（06）：1474-1487.

[5] 天宇.區塊鏈對未來真的會產生顛覆性影響嗎？[J].智慧中國，2018（Z1）：74-78.

[6] Tsai W T， Blower R， Zhu Y， et al.A System View of Financial Blockchains[C].2016 IEEE Symposium on ServiceOriented System Engineering （SOSE）.IEEE， 2016.

作者簡介：

閆陽，碩士研究生，北京信息科技大學，研究方向：數據分析、機器學習；

孫若瑩，副教授，碩士研究生導師，北京信息科技大學，研究方向：電子商務、供應鏈管理。