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李启明、胡浩青:区块链技术的能力局限与应对措施

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hulianwangjinrong

区块链在全球掀起了前所未有的热浪,然而区块链技术仍然存在高频交易支持、节点勾结规避、初始数据保真以及智能合约的法律支撑等方面的能力局限。本文针对此四方面能力局限进行详细分析,以来规避区块链技术的应用风险,保证区块链技术应用价值的体现。

区块链的概念与价值

自从2008年中本聪首次提出区块链概念之后,区块链技术凭借其难以比拟的优势迅速获得了各界的高度关注。在诸多优势的支撑下,区块链技术对于全球各行业具有较高的商业价值。高盛投资研究部的研究表明,区块链技术可以简化证券的清算结算流程,为美国和全球资本市场每年分别节省20亿美元和60亿美元。根据Jeremy Almond的研究,区块链技术可以每年为全球节省5500亿美元的支付成本。兴业银行和荷兰ING已经完成了基于区块链的石油交易试验,通过简化交易流程将银行处理交易时间从三小时降到半小时以下。在区块链巨大的潜在商业价值驱使下,全球区块链行业投资热火。全球VC行业对区块链初创企业的投资从2012年的213万美元猛增到2016年18.2亿美元。同时,大量政府机构、技术公司、研究机构也都在加快区块链技术在分布式账本、证券交易、贸易流通、商品防伪等领域的应用研究。然而,现阶段的主流研究集中于区块链技术剖析和其在各场景中应用的可行性分析,对区块链能力局限的相关研究尚且罕见,实际应用中也缺乏对其能力局限的深刻认识和广泛重视。

区块链的能力局限

可以说,区块链是近年来全球最受关注的金融科技之一。在探索区块链技术对各领域带来的巨大潜在变革的同时,全社会也需要客观冷静地认识到区块链技术的能力局限。

存在“不可能”的三角。区块链技术在去中心化、安全性和效率之间存在“不可能”的三角,即保障区块链系统效率的情况下,必然会损失一定程度的系统共识程度、隐私保密性和系统稳定性。比特币的工作量证明(POW)仅支持7笔/秒的交易速度上限,而且随着长时间的运行,目前交易速度仅为3笔/秒左右。尽管,权益证明(POS)和拜占庭容错算法(PBFT)的采用缓解了POW的低效问题,但实际上是对去中心化的一种退让。而且,效率最高的PBFT的容错能力低于POW和POS。另外,当对区块链系统的信息加密标准提高时,系统的效率会进一步降低。当前,寻求最优的区块链系统性能组合一直是区块链应用过程中的一个重要难题。

无法规避节点“算力”勾结。区块链技术的核心引擎是共识算法。以POW算法为例,区块链系统中各节点对待计入信息进行共识验证。然而,当某节或者节点群的“算力”强大到足够对区块链系统具有绝对控制力时,就有引发该节点或者节点群由于牟取私利而产生的道德风险。对于商业用途较大的联盟链,存在这种节点间勾结的风险更大。对于不同的共识算法,某一方拥有整个区块链网络控制权的条件也存在差异。一般认为,对于POW和POS算法,某一方分别需要至少拥有51%的总算力和总权益(投票权);对于PBFT算法,需要至少拥有三分之二的节点数。当某一参与方满足此条件时,就会引发其恶意计入虚假信息或者肆意篡改区块链数据的道德风险。例如,中国拥有全球最大的四个比特币矿池(鱼池F2Pool、蚁池AntPool、国池BTCC Pool和BW.COM),截至2016年底,他们的总算力之和已经超过全球比特币节点总算力的70%,从而引起了比特币社区的广泛担忧。而且,在极端情况下,对于POW共识算法,当某一节点利用诸如量子计算机等先进技术或者设备而拥有超一流算力(如算力超过总算力的51%)时,该节点即便不与其他节点勾结也同样拥有对系统的绝对控制权。

无法保证初始数据真伪。区块链保证的是数据记录的精确性,而不是数据本身的精确。也就是说,数据通过共识验证计入区块链之后不会被篡改,或者篡改的难度和成本极高,但是区块链并不能保证数据在计入区块链之前初始状态的真实性。共识验证有效不一定意味着真实,区块链事实并不一定等于“真相”。从此角度来看,区块链无法突破其分布式数据库本质的能力约束。例如,目前区块链被认为可以有效缓解供应链金融业务中核心数据(如买卖双方的订单真实性信息)的不透明问题。但是,对于供应链金融的保理业务,在通常只有金融机构、供应链中买方和卖方参与的情况下,区块链技术只能确保买卖双方购销合同、运单票据和相关发票在区块链系统中可以精确记录、不被篡改,并不能保证供应链中买卖双方合同的真实性。

智能合约缺乏法律效力。区块链的智能合约包括事物处理和保存机制,以及一个完备的状态机。在区块链系统中,智能合约可以被理解为用户之间达成一致的条款,例如买卖合同、权属转让协议和账款支付协议等。理论上,智能合约可以保证在满足一定前提条件的情况下,实现事件的自动触发执行。然而,在目前实际应用中,智能合约尚不成熟。而且,由于没有自然语言与区块链智能合约代码相对应,智能合约代码的执行没有相应的法律条款支撑,导致了智能约合仍然缺乏法律效力,只能代表法律协议的一部分。另外,现阶段资产数字化还不够广泛,智能合约缺乏实施的有效凭据,也是其缺乏法律效力的重要原因。

区块链应用的应对措施

针对目前区块链的能力局限,金融机构以及其他社会主体在利用区块链进行业务改造和升级的过程中,应该遵循以下模式来进行。

合理权衡区块链系统的各方面性能。在选择和构建区块链系统的过程中,需要充分考虑到共识机制实现的各方面必要条件。对于联盟链来说,需要根据区块链节点参与方的资金实力、主体性质以及自身意愿等因素,合理设置共识节点的数量和权限,在保证充分共识的基础上,将区块链系统构建成本控制在可承受范围之内;需要根据区块链应用场景的功能用途,权衡区块链系统的稳定性、私密性、经济性、拓展性以及吞吐量之间的关系。在系统稳定性和私密性要求非常高的应用场景中,如征信,需要提高节点数量和运用高级加密技术,在确保系统处理效率可以满足实际应用的基础上,优先保证系统稳定性和私密性;在系统效率要求较高的应用场景中,如实时支付清算业务,在保证基本私密性和稳定性的前提下,着重提高系统效率,确保系统效率满足应用场景当前和未来的交易量需求;在不涉及高机密、强隐私以及大处理量的应用场景中,如知识产权登记交易,可以在保证系统稳定性的前提下,平衡系统其他方面性能。

构建区块链节点间约束机制。避免或者缓解区块链系统中验证节点间的“算力”勾结,不是区块链技术层面可以解决的问题,而是一种经济学问题,验证节点的共识验证一定程度上可以归结为“合作博弈”。在“合作博弈”的框架下,可以建立节点间的信息互通机制,检测共识结果的可能异常情况,通过诸如对异常节点提高关注和适度提高共识通过标准等办法,来提高节点间勾结的操作成本;可以构建节点勾结的惩罚机制,通过对不诚信节点采取追加罚款、令其退出甚至法律诉讼等措施,来提高节点勾结的“违约”成本;可以设计节点间的监督奖励机制,通过实现从勾结节点向勾结检举节点的利益转移支付,提高节点间相互监督的力度。最终,通过全面提高节点间的勾结成本,使其远远高于勾结收益,来减弱甚至打消节点间“算力”勾结的动机,使得区块链的合作机制可以良性和稳定进行。同时,为了避免单一节点超一流“算力”极端情况的出现,应在区块链系统层面统筹规划,设置合理的单节点“算力”上限,适度分散各节点对系统整体的控制力,提高节点通过“算力”获得区块链系统绝对控制权的难度。

多方合作确保初始数据保真。目前,各界纷纷探索的区块链应用场景基本属于局部应用,即场景参与方有限甚至只是某一方内部的不同组织机构,对区块链初始数据真实性的验证能力不足。从短期来看,初始数据的真伪仍然避免不了现行的人工核实方式,需要对初始数据(如商务合同、运单票据以及相关发票)的真实性进行实地考察。从长期来看,随着各局部区块链互通和互联网、物联网以及电子商务技术的不断成熟,可以在初始数据产生时(如签订商务合同中),利用司法和监管主体的多方联合电子签名对数据进行认证,以此来提高待计入区块链的数据的真实性。

多方参与增强智能合约法律效力。随着越来越多区块链项目的落地、区块链技术被全社会逐步认可以及相关制度体系的不断调整,区块链技术可能突破局部商业联盟组织的应用范围,政府执法和监管机构也将纳入到商用区块链系统中。由此,可以在区块链智能合约程序的执行条件中设置相关机构确认的子条件。例如,产权转让的合同条件和产权管理相关机构确认条件的同时满足,才是此产权转让智能合约的执行条件。在执法部门和监管机构的确认信息引入后,智能合约便产生了相应的法律效力。尽管区块链对全社会的潜在变革巨大,但是区块链技术本身并非是万能的。需要有针对性地采取应对措施,来规避由于对区块链能力局限的认识和重视不足而产生的潜在问题和风险隐患,最终保证区块链应用项目的价值实现。

(李启明为北京银行博士后科研工作站博士后,胡浩青为北京银行软件开发部总经理。本文编辑/丁开艳)

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