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我國區塊鏈數字資產發展現狀

2021-04-27 02:54孫小越李立雪
中國計算機報 2021年10期
關鍵詞:錢包貨幣區塊

孫小越 李立雪

2020年4月,《中共中央、國務院關于構建更加完善的要素市場化配置體制機制的意見》提出數據要素市場的三大發展方向,包括推進政府數據開放共享,提升社會數據資源價值,加強數據資源整合和安全保護。數據要素產權制度、交易規則、價格機制、監管機制的不斷發展將進一步完善數字資產交易的關鍵環節,健全數字資產交易的體制機制,加快推動數字資產的流通。對此,本文重點梳理了我國區塊鏈+數字資產的發展現狀。

數字資產概述

數字資產是指在網絡空間中由個人或企業等主體擁有或者控制的、以數字形式存在的、預期能帶來經濟利益的數字資源。數字資產具有以下特征:一是數字資產由明確的主體擁有或控制;二是數字資產以數字形式在網絡空間流轉;三是數字資產是能帶來經濟利益的數字資源;四是數字資產是主體在社會經濟活動中創造的;五是數字資產的價值是可計量、可拆分、可組合的。

數字資產的變革價值在于:

(1)數字資產將有助于釋放數據要素價值。數字資產的發展將進一步完善數據要素定義定價和交易市場。數字資產市場定價標準是確保數據要素交易具有符合市場的定價依據。隨著數據交易規則和數據交易標準更加健全,制定數據交易格式、交易管理方法等標準體系,為數據要素的市場化提供支撐。未來通過建立數據資產評估機制、數據資產會計入賬等制度,確保企業數據在企業資產中得到其應有的價值體現,最大程度的利用數據價值。

(2)有助于實現數字經濟普惠共享。堅持普惠共享,提升民生福祉,是數字經濟發展的根本目的。2005年,聯合國提出了“普惠金融體系”,以有效的方式使金融服務惠及每一個人,尤其是惠及那些通過傳統金融體系難以獲得金融服務的弱勢群體。法定數字貨幣研發是普惠金融發展的重要內容。2016年,在央行發布的《G20數字普惠金融高級原則》提倡:“與金融行業合作,探索發行法定數字貨幣對普惠金融的益處”。文件把推廣數字普惠金融上升到了國家和政府的戰略層面,將法定數字貨幣作為推動普惠金融發展的重要措施之一,這也是各國央行積極研究法定數字貨幣的一個重要原因。通過推動數字資產發展,可以充分利用先進數字技術,加大金融服務對農村、偏遠地區、弱勢群體的服務覆蓋,為他們融入現代數字經濟創造有利條件,讓新時代的經濟發展更加均衡、更加充分、更加共享、更加普惠。

(3)為數字經濟發展提供新動能。數字資產的增長與金融科技有效結合,為數字資產提供便利的交易場所、資產管理工具和產品、金融服務等。對數字資產進行深入的研究和實踐,發揮數字資產的創新性和靈活性,對推動數字資產與現代資產體系的融合及管理具有創新性的變革作用和重要的現實意義。數字資產是數字經濟發展的必然趨勢,其將帶動數字經濟和實體經濟深度融合,繼續產生新的經濟增長形態,加快數字經濟發展。

(4)重構全球數字貿易新格局。隨著中國數字產業蓬勃發展,數字貿易將是數字時代的象征,是科技賦能的標志,是未來貿易發展的方向。疫情蔓延使國際貿易面臨嚴峻挑戰,數字化技術成為降低疫情影響、對沖經濟下行的關鍵希望所在。數字資產的發展將有助于重構全球數字治理體系,推動多邊、區域等層面數字貿易規則協調,針對隱私保護、數據確權與安全、數字稅收、數據法治等內容,在組織與制度創新方面創新發展。

基于區塊鏈的數字資產應用

區塊鏈應用于數字資產的

關鍵技術

狹義來講,區塊鏈是一種按照時間順序連接數據存儲區塊從而形成一種鏈式數據結構,并以密碼學方式保證不可篡改和不可偽造的分布式賬本(分布式數據庫)。廣義來講,區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算范式。區塊鏈是多種技術的創新性融合,其關鍵技術包括哈希函數與非對稱加密、區塊與鏈式結構、P2P通信、數字簽名、共識機制、智能合約等。

(1)哈希函數與非對稱加密:哈希函數可將任意長度的數據經由Hash算法(單項哈希函數)轉換為一組固定長度的代碼,哈希函數具有單向性、定長性、隨機性等特點,易驗證、難破解,主要用于生成前區塊地址、記錄數據摘要、交互者地址與構造梅克爾數據結構等。

(2)區塊與鏈式結構:區塊是記錄交易的基本單元,區塊鏈將已完成的交易打包成區塊并與按時間順序連接成鏈式結構,所有參與計算的節點都擁有完整或部分區塊鏈賬本。區塊由區塊頭和區塊體組成,區塊頭封裝了當前的版本號、前一區塊地址、時間戳、隨機數、當前區塊的哈希值、Merkle樹的根值等信息。

(3)P2P網絡:P2P網絡又稱對等網絡,是沒有中心服務器、依靠用戶群交換信息的互聯網體系。與具有中心化服務器的星型或環型網絡系統不同,P2P網絡中的資源和服務分散在所有節點上,信息的傳輸和服務直接在節點之間進行,無需服務器的介入,具有去中心化與魯棒性等特點。

(4)數字簽名:數字簽名是使用非對稱加密技術和數字摘要技術,通過將摘要信息用發送者的私鑰加密,與原文一起傳送給接收者。接收者只有用發送者公鑰才能解密被加密的摘要信息,用哈希函數對原文產生的摘要信息與解密后的摘要信息對比,用于確定消息確實是由發送方簽名并發出的,保證接受消息的完整性。

(5)共識機制:共識算法即具有權限的節點之間對區塊中存儲的內容信息達成的一致性和有效性協議,可以實現數據一致性驗證、數據同步控制等功能。共識機制具有一定的容錯、防止篡改和抵賴的能力,目前主流共識機制有PoW、PoS、PoA、DPoS和PBFT等。

(6)智能合約:智能合約是一組情景應對型的程序化規則和邏輯,由合約參與方共同制定和維護,是通過部署在區塊鏈虛擬機上的去中心化、可信共享的腳本實現的。智能合約封裝了預定義的若干狀態機及轉換規則、觸發合約執行的情景、特定情景下的應對行動等。

區塊鏈賦能數字資產發展

(1)區塊鏈催生多種加密數字貨幣。傳統金融業所進行的交易都需要依賴第三方機構來進行處理,如銀行、保險、交易所等中心化的可信機構作為業務開展的擔保。這種以第三方作為中介的交易模式盡管在絕大多數情形下表現良好,但也存在著一些問題,一是中心化機構內部的操作不透明,存在著內部人員進行暗箱操作的金融風險;二是中心化機構的建設及維護成本高,人工管理及資金花費成本較高;三是中心化機構容易成為網絡黑客的攻擊目標,需要時刻防范黑客可能發起的網絡攻擊,以免造成財產的丟失。

區塊鏈技術的提出創新了分布式架構的金融業務模式,實現每個節點之間的相互交互,直接提高了交易的工作效率,還有效降低了成本,使得業務交易能力得到巨大的提升,解決了中心化機構存在的問題。比特幣是首個基于區塊鏈技術并成功運行的數字貨幣,其市值已達到了上千億美元,但在九年多的運行過程中,其在交易速度、交易確認時間、能源消耗、應用可擴展性和存儲安全等方面的不完善之處也逐漸顯現。通過對比特幣的不完善之處進行改進,以區塊鏈為基礎的加密數字貨幣也不斷發展,如以太坊、穩定幣等都對比特幣進行了一定程度的改進和演化,推動了數字貨幣在使用便捷性、應用的多樣化性和數字貨幣的安全存儲性等方面的進一步發展。

(2)區塊鏈有助于數字資產確權。數字資產確權是資產流通交易、實現市場化配置的基礎,明確產權、保護產權是數字資產參與流通環節并獲得收入的前提,形成清晰界定所有、使用、收益、處置等不同權力的機制,才能充分釋放數字資產價值,實現數字資產的安全交易。傳統形式的資產登記存儲于中心化數據庫中,中心數據庫易受到攻擊而使得資產安全性難以得到保障,并網絡中的數據易被復制和傳播,資產難確權,不能夠讓其所有者獲得合理的經濟利益。

區塊鏈的邏輯能夠為數字資產權屬確定形成支撐。利用區塊鏈的數字簽名、共識機制、智能合約等技術可以對數據進行確權,將數據要素的所有者、生產者和使用者都能夠作為重要的節點加入到區塊鏈網絡中實現數據的授權訪問和使用,建立安全可信的身份體系和責任劃分體系,再根據不同的身份賦予相應的訪問權限,并對數字資產的傳輸、使用、交易與收益進行全周期的記錄與溯源管理,為數字資產的流通提供了堅實的技術基礎。

(3)區塊鏈有助于提高數字票據真實性和可信度。票據作為一種便捷的支付結算、融資和貨幣政策工具,滿足企業和銀行短期資金的需求,并以其利率市場化先行的角色,深受金融機構和監管機構的重視。隨著數字技術的發展,傳統的紙質票據逐漸發展數字票據市場。然而,由于數字票據不良案件頻頻發生,讓各市場主體風聲鶴唳,當前票據的主要缺陷為:一是票據的真實性難保障,目前市場中仍然存在票據造假,克隆票、變造票等偽造票據的現象。二是票據違規交易多,存在為了謀取私利進行一票多賣、清單交易、過橋銷規模、帶行帶票、出租賬戶等違規行為,難以有效管控和進行風險防范。三是票據信用風險較高,存在商業匯票到期承兌人不能及時兌付等現象。

區塊鏈技術有效解決傳統票據交易市場存在的諸多痛點,為優化現行數字票據市場提供了更好的選擇。一是區塊鏈能重塑票據價值傳遞模式,提升運作效率。采用區塊鏈的分布式結構后,改變了現有的系統存儲和傳輸結構,使多方節點間建立全新的連續“背書”機制,真實反映了票據權利的轉移過程,直接提高整個票據市場的運作效率。二是區塊鏈能夠規避違規操作,降低監管成本。在區塊鏈中,數據一旦經過多方共識達成使其上鏈后,區塊鏈中的全節點都共同維護同一個賬本,所有節點都可作為備份節點,使得單點違規操作無法進行,同時在共識機制中具有對不良節點的懲罰措施。通過智能合約控制進一步控制節點操作和票據流轉過程,有助于建立更好的市場秩序。三是區塊鏈能確保數字票據真實有效,賦能數字票據信任屬性以達到信任傳遞。區塊鏈利用多方共識機制實現了數字票據經過多方交叉驗證后才生成上鏈,加密機制的引入實現了對節點的身份驗證問題,數字簽名、加密機制等多種加密算法實現區塊鏈中數據真實有效企業不被篡改,實現了多方信任傳遞。在數字票據流通過程中,區塊鏈中數據不可篡改、可追溯性使得數字票據可以靈活便捷的拆分和重組,滿足現在的金融、物流、貿易等大體系商業場景的需求。

(4)區塊鏈有助于保障數字資產流通安全。在進行數據資產交易過程中,存儲在中心化服務器中的數據往往會出現很多問題,導致當下的數據資產交易可靠性不足、真實性不夠的問題。一是中心數據存儲問題嚴重。大型中心化平臺對流量的壟斷與控制、數據分散,形成數據孤島,不能進行跨平臺提取交易,導致數據流通不暢,數據缺乏真實性和完整性。二是隱私數據難保護。由于數字資產的流通過程全部基于網絡,包含組織機構的關鍵數據和公民的個人隱私信息,隨著數字資產的交易使得這些數據面臨了泄露和被盜的風險。交易平臺可能在交易過程中缺少關鍵數據和隱私信息的加密保護和追溯管理。三是數據交易市場缺少有效的仲裁手段,數據交易糾紛難以取證。

區塊鏈通過加密算法可以將多源異構的數據進行上鏈存儲,能夠打破數據孤島,使鏈上數據可以自由交易。一是保障數字資產存儲安全。數據經過區塊鏈共識機制達成共識后,會保存在全網節點的數據賬本中,單點數據的丟失不會影響數據的完整性,而通過區塊鏈哈希算法提取數據指紋,建立數據和指紋的對應關系,對數據任何形式的造假都會導致數據指紋發生變化,從而保障了數字資產的真實性和完整性。二是是有助于保護用戶隱私數據保護。區塊鏈的數字簽名和非對稱加密等加密算法會對數據進行加密處理,鏈上節點只能看到加密后的數據摘要,只有通過節點授權才能查看數據內容,從而保護數據隱私。三是有助于保障數字資產交易安全。區塊鏈以鏈式結構對數據進行存儲,并對數據添加時間戳,這種順序排列的數據結構使得數據操作和活動都可被查詢和追蹤,為數據全生命周期審計、溯源提供了有效手段;智能合約的引入能夠在不需要第三方的情況下自動執行合約條款,有助于多方參與者根據事先約定規則處理交易、結算的事務,從而完成數據資產的安全流轉。

區塊鏈在數字資產中的應用場景

基于區塊鏈資產數字化確權

隨著數字化經濟的發展,實體資產的運行也越來越靠向數字經濟,通過資產數字化進行以便資產能在線上交易和流通。資產數字化需要對實體資產進行數字化映射、確權、交易,并且能夠進行切分和重組,以保證數字資產的安全交易需求。但在數資產字化確權的過程中,若代表實體資產的數字資產被損毀,將導致實體資產的價值流失;若數字資產被攻擊后進行替換、修改等違規操作,將導致實體資產的真實性問題;若數字資產被惡意復制,致使多個一個實體資產被多次數字化,實體資產價值的不再唯一確定,無法在線上進行交易。如何建立起實體資產與數字資產牢固、可信、難以偽造與打斷的一一對應關系成為實體資產轉化為數字資產需要急切解決的問題。

區塊鏈可以從技術層面上保護數據的安全可靠,所有數據一經上鏈即可保證數據的唯一性、不可篡改性等特性。區塊鏈以分布式網絡架構使全網節點共同維護同一個賬本,即便單點或者一些節點受到攻擊,也可保障賬本中數據的完整性。區塊鏈采用數字簽名、非對稱加密算法等加密技術將保證上鏈數據的安全性,外界攻擊沒有密鑰而無法進入到區塊鏈中對數據進行修改。這些技術將為資產轉換數字資產保駕護航。

數字資產確權分為數字資產注冊、數字資產指紋提取、數字資產存證三個步驟。第一,用戶實名在身份認證模塊注冊并獲得賬號,完成身份認證;第二,用戶向身份認證模塊提交需要確權的數字化資產資料,如文字、圖片、音視頻等數字內容;第三,身份認證模塊將上傳的數字化資產資料傳入資產處理模塊進行資產摘要提取;第四,資產處理模塊轉發用戶請求和資產摘要,區塊鏈網絡接收并廣播消息,在各個區塊鏈節點達成共識后寫入區塊鏈賬本,完成數字資產存證并向資產處理模塊返回請求結果;第五,資產處理模塊記錄請求結果并將該請求的資產資料對應存入數據庫中,同時記錄區塊鏈存儲地址與數據庫地址,完成操作后向身份認證模塊返回最終的請求結果;第六,身份認證模塊將返回結果進行存儲編號并與用戶注冊的電子身份證書捆綁,同時頒發數字資產存證證書。用戶可以從區塊鏈數字資產平臺查詢數字資產的權屬、存證時間、數字資產編號等信息。

區塊鏈可為資產數字化過程中提供唯一標記,通過對資產特征的提取計算哈希值并作為該資產的唯一指紋,建立資產數字化數據與其指紋(哈希值)一一映射的關系,通過區塊鏈數字資產平臺頒發的電子身份證書及非對稱加密技術提供的公私鑰對確定資產數字化數據的所有權歸屬。在上鏈過程中,在用戶完成注冊并通過身份驗證后,區塊鏈數字資產平臺會頒發給用戶一對公私鑰對,在資產數字化的過程中,用戶要使用持有的私鑰對資產數字化數據指紋(資產摘要)進行數字簽名,使指紋與資產所有者進行捆綁,從而達到資產確權的目的。同時區塊鏈以分布式存儲的架構使區塊鏈中的全節點共享同樣的賬本,可以抵抗傳統的中心化系統中心數據庫被攻擊,導致數據丟失或被篡改的風險,保證數據對象的真實性、完整性和唯一性。通過區塊鏈共識機制所有節點對數字資產摘要達成共識,同時將該摘要打包進數據塊中,該數字資產的指紋信息(資產摘要)被全節點記錄,確保了指紋信息的安全性、不可篡改。在區塊鏈數字資產平臺中,通過由平臺頒發給用戶的電子身份證書可以對數字資產進行后續的操作。

區塊鏈與數字產業化

在數字經濟大環境下,各省市以及企業也都在布局數字產業化提升,為實現經濟高質量發展奠定堅實的基礎。區塊鏈作為數字經濟發展的技術基礎,催生了數字孿生、數據要素、音視頻等多種數字資產,通過與人工智能、云計算、物聯網、大數據等前沿技術深度融合、集成創新,加快推動數字產業化進程。

區塊鏈與數字支付

(1)數字錢包。隨著區塊鏈技術的快速發展,數字資產的市場參與者和交易者數量急劇攀升,數字錢包作為進入區塊鏈世界的窗口也同步發展。區塊鏈數字錢包是管理區塊鏈節點的密鑰和地址的工具,能夠高效安全的對用戶數字資產進行管理。

目前,基于各類加密數字貨幣的區塊鏈數字錢包種類繁多。根據用戶是否掌握私鑰可分為:中心化錢包和去中心化錢包。中心化錢包中用戶不持有錢包私鑰,私鑰由第三方或者服務商代為保管;去中心化錢包是用戶自行持有錢包私鑰,第三方或者服務商無法得知用戶私鑰。根據錢包是否連接網絡可分為:冷錢包和熱錢包。冷錢包又稱離線錢包,它采用和網絡物理隔離的方式來使用,一般使用一個不介入網絡的手機或者不用的電腦來進行操作。常見的的冷錢包密鑰存儲方式有紙張、大腦、U盤、硬件錢包等;熱錢包是通過聯網存儲的錢包,又稱在線錢包。它通常以App或者網頁的形成出現,一般由第三方或服務商開發完成。根據錢包的去中心化程度分為:全節點錢包和輕節點錢包。全節點錢包是將區塊鏈上的所有數據同步到錢包,占用存儲空間較大、使用起來麻煩,大部分全節點錢包是桌面錢包;輕節點是依賴區塊鏈網絡中的其他全節點錢包,一般輕錢包會運行一個全節點,同步所有數據,根據不同錢包地址將數據劃分,按需傳輸數據。根據錢包存在形式分為:軟錢包和硬錢包。軟錢包類似App或者錢包電腦軟件,用戶需要安裝錢包軟件客戶端到電腦或者安裝錢包App到手機上,不需要購買額外的專用硬件設備;硬錢包即硬件錢包,通常以冷錢包的形式出現,也有冷熱配套的硬錢包品牌,用戶需要購買專用的外設硬件來配合使用錢包。

區塊鏈中比較常見的錢包是比特幣錢包與以太坊錢包,區塊鏈錢包從廣義上講是一個應用程序,它可以控制用戶訪問權限,管理私鑰和錢包地址,同時可以查詢余額以及創建交易;從狹義上講,錢包是指用于存儲和管理用戶私鑰的一種數據結構。數字錢包為滿足更多應用場景應該設計出更加通用的設計,既可以通過API接入區塊鏈,又可以應用到DC/EP等數字貨幣中。

數字貨幣錢包的申請與開通分為兩種方式:由賬戶行數字貨幣系統創建的數字貨幣錢包和由錢包服務商創建的數字貨幣錢包。在由賬戶行數字貨幣系統中,用戶可以通過銀行賬戶申請數字貨幣錢包。在開通過程中,用戶指定銀行賬戶與數字貨幣錢包進行捆綁,用戶通過銀行賬戶即可完成對數字貨幣錢包的訪問。由錢包服務商創建的數字貨幣錢包,需要數字貨幣發行登記機構根據公鑰和錢包標識生成數字證書,并將數字證書發送給錢包服務商,進而生成第三方數字錢包。

數字貨幣系統支持用戶登錄數字貨幣錢包的具體實施步驟為:響應用戶的登錄請求,獲取并驗證用戶的認證信息;認證信息驗證通過后,獲取并驗證待登錄的數字貨幣錢包的合約包;合約包驗證通過后,向用戶展示數字貨幣錢包的功能界面。而如果用戶屬于首次登錄數字貨幣錢包或者錢包相關信息有變化,則需要做信息和數據的同步,具體實施方法為:獲取并驗證用戶的認證信息;驗證通過后,向用戶展示待登錄的數字貨幣錢包的可識別信息;對用戶從可識別信息中選擇的信息項進行簽名得到同步指令;同步指令驗證通過后獲取與同步指令對應的待登錄的數字貨幣錢包的有效數字貨幣信息和關聯賬戶信息。

(2)數字貨幣支付。隨著移動互聯網、大數據、云計算、人工智能等新一代高新信息技術的發展,引起了新一輪的支付方式變革。我國的支付方式發生著快速的變化,支付方式由傳統的現金、票據和信用卡逐漸演變成電子支付、網絡支付、移動支付等非現金支付方式。

傳統支付方式無論是線下支付或者是線上支付都是一個中心化的網絡架構。傳統交易的資金轉移都是通過銀行進行清算完成,在銀行間資金轉移的過程中,如果發送銀行和接收銀行之間互相沒有開立銀行賬戶,他們必須依賴一個中心化的清算機構或者相關銀行。同時,這樣的支付業務存在支付工作花費時間長、中介轉折交易流程多,收取手續費高等問題。隨著現代商業場景的不斷進化,越來越多的支付數據不斷產生,人們對支付效率、支付安全、支付隱私等個性化的需求不斷增多,中心化的資金流轉已不能滿足現在人們的支付需求。數字貨幣相對于其他電子支付方式的優勢在于支持遠程的點對點支付,交易雙方在完全陌生的情況下完成交易而無需彼此信任,因而基于區塊鏈的數字貨幣的數字支付應運而生。

現有的數字貨幣主要分為三類:一是以比特幣、萊特幣及以太坊等公有鏈通過激勵機制產生的普通加密數字貨幣。二是法幣支持、加密貨幣支持及算法支持的穩定幣,如USDT、Libra。三是由各國央行發行的錨定地區法定貨幣的法定數字貨幣,如中國人民銀行正在試點的DC/EP?;阱X包的數字貨幣移動主要包括用戶的支付、賬戶的存入和賬戶的轉賬三種行為。

在支付的情境下,賬戶行數字貨幣系統在接收數字貨幣錢包的支付請求后獲取用戶輸入的數字貨幣錢包的CA證書數字簽名,以生成數字貨幣轉移請求。接著賬戶行數字貨幣系統將數字貨幣轉移請求發送至數字貨幣發鈔行并接收帶有發鈔行數字簽名的支付成功結果。

用戶在需要的時候將數字貨幣存入數字貨幣錢包,具體實施方法為:錢包終端將存幣指令發送給數字貨幣錢包,數字貨幣錢包為存幣指令添加數字貨幣保管箱標識生成存幣轉移請求,將該請求發送給數字貨幣發行登記端;數字貨幣發行登記端將來源幣串列表作廢,生成存入去向幣串列表,將轉移結果信息發送給數字貨幣錢包;數字貨幣錢包將去向幣串列表存入并對用戶的賬戶入賬,生成存幣結果信息發送給數字貨幣錢包終端;數字貨幣錢包終端展示存幣結果。

用戶之間也可以相互轉賬,具體實施方法為:根據接收方的收款地址信息生成轉幣請求;根據轉幣請求生成轉幣指令以及根據轉幣指令向接收方錢包執行轉幣操作。

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