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数字货币体系建设需求
尝试建立数字货币的技术实现框架,首先要深入研究数字货币的主要特性和边界约束条件,逐渐形成符合国家治理能力现代化要求、成为社会共识的数字货币需求,然后才能确定区块链技术如何改进和“为我所用”。
∙安全性
为了应对有组织、大规模的网络攻击,数字货币体系可采取无中心或多个分中心模式。
为了保障数字货币的正确性、一致性和完整性,应采取足够安全可控的密码算法以及密钥分发保存机制,《科学》杂志在2016年3月4日的一则报道指出,量子计算将挑战目前广泛使用的非对称算法RSA的安全性。
为提高应用安全性,防范病毒、木马侵犯以及后门威胁,数字货币载体(如手机)需要一个可信、可控、可管的使用环境,并在其中储存数字货币及持币人的信息最小集。
∙可控匿名性
为了区别于电子货币并被持币人所青睐,同时兼顾反洗钱、反恐怖融资等要求,数字货币不能实名也不能完全匿名,货币当局不能直接或通过商业银行间接为持币人建立账户。
“可控匿名性”表现在两个方面,一是在使用环节(转移数字货币所有权)登记持币人变动数字货币的信息,类似于现在采集纸币冠字号和比特币的“挖矿”操作;
二是保持追踪持币人身份的线索信息。
尽管不需要建立为持币人建立数字货币账户,但商业银行可以参与建设数字货币发行和流通的渠道。
∙不可重复性
一是数字货币必须可识别,通过不变的标识号(ID)和系列参数保证其唯一性,并可用技术手段确认。
二是数字货币的正常付款过程不可逆。
三是数字货币使用历史不可篡改、不可抵赖。
∙周期性
数字货币没有整洁度要求,不存在损毁和残旧回笼等问题,但在算法破译、持币人个人密钥泄露、关键网络节点被劫持等特殊情况下,数字货币需要全面“换版”或进行挂失操作,并且确保“换版”或挂失操作的及时性、有效性,衔接好同一数字货币新旧版本的使用记录。
其次,还需要考虑和解决数字货币的“大小票兑换”问题。
∙系统依赖性
数字货币应尽量减少网络依赖和系统依赖,可以做到脱机小额支付、与现金和电子货币自由转换,适用于包括自然灾害在内的各种复杂环境。
技术实现框架构想的要点
数字货币用于开放的网络环境,在国家信用背书之下,持币人和交易量会逐渐上升,同时数字货币体系可能会经常遭遇大规模、有组织的网络攻击,因此其技术实现框架的核心是云计算和加密算法(包括对称加密算法、非对称加密算法、散列算法及其组合)。
∙建立两级系统结构
维持整个比特币体系稳定运行的动力,是参与者以“挖矿”操作(对一个时间段内的交易打包生成区块链)抢夺作为战利品的比特币。
为控制货币发行量,数字货币体系不能采用类似的奖励机制,需要由货币当局建立若干登记中心系统,以完成货币发行、使用登记、“换版”等各种操作,将形成“控制中心(发行库)—登记中心(业务库)”的两级系统结构。
控制中心将在线控制、监测整个数字货币体系的运作。
为提供快速扩充的计算与存储能力,数字货币两级系统采用云计算技术架构,系统之间采用安全可控的量子通信技术。
云计算技术架构有较好的健壮性,但需要重视和解决开放环境中的“云安全”问题。
∙加密技术
使用加密算法体系。
单一加密算法将面临较大的安全风险,必须使用多种加密算法构成组合加密算法,分别用于识别和保护持币人、网络节点、数字货币、数字货币交易等。
组合加密算法是数字货币体系的核心和基础,须由国家密码管理机构定制设计。
除了加密之外,区块链技术抵御攻击的思路是“算法加密与信息公开相结合”,以“信息改不了”代替“信息很难改”,这一做法极有创意和值得借鉴。
为每枚数字货币建立永久标识代码。
为保证每枚数字货币的唯一性,并且防止被窃取冒用和重复使用,每枚数字货币的标识代码(类似纸币冠字号)经数字签名后,与持币人公钥、最近若干次支付历史信息一起,形成可用技术手段鉴别的数字货币信息。
持币人使用注册名。
为提高匿名程度和保护持币人隐私,不使用网络实名制、有限实名制(前台昵称,后台实名),也不在持币人注册时采用多种关联信息进行交叉身份验证。
不过,持币人每次操作的网络地址、地理位置信息都会记录下来,作为特定情况下追踪交易和排查持币人身份的线索,从而达到可控匿名性的要求。
∙账本技术
采用“分布式记账”。
把交易散列值(HASH)组合成为前后链接的区块(交易记录集)并进行快速分发,每个网络节点都拥有账本的一致性、可追溯副本,从而大大降低了账本篡改风险,这是区块链技术具有较高网络攻击抵御能力的重要原因。
不过,数字货币是开放环境中的高频支付手段,沿用“分布式记账”的做法,数据同步量大而且受制于网络,需进行精巧的流程再造和应用设计。
采用分区记账方式。
与微机和有线网络相比,智能手机的计算、存储和交换能力始终较弱,账本及其副本“尺寸”不能太大,在全网交易的基础上划分记账区域,并分别记账,同时设计分布式数据存储机制、定时核对机制,在数字货币体系建设中兼顾安全与效率。
对交易结果进行数字签名。
区块链技术记载了每个比特币“出生至今”的使用历史(散列值),进而通过全网副本的一致性比较降低账本篡改风险。
在数字货币体系中,账本“尺寸”缩小且不一定全网分发副本,可对交易信息进行数字签名,增加账本篡改难度。
∙数字货币钱包技术
在移动互联时代,誉为“人体器官”的智能手机作为数字货币载体,显然优于芯片卡等其他方式。
智能手机之间的数据交换,除了使用无线网络之外,还包括蓝牙、近场通信(NFC)等面对面方式,降低对POS机、ATM等受理终端的依赖。
智能手机必须具备相对独立于手机操作系统的可信执行环境和硬件安全模块,存储和处理关键敏感信息。
钱包软件自动检测运行环境的安全性,并确认关键敏感信息是否被篡改。
结束语
数字货币作为法币,一定是一种“有管理的货币”,其推出使用将是货币发展历史上的里程碑。
虚拟货币的典型代表比特币可视为数字货币在当前阶段的“实验室产品”。
以“去中心化、去信任化”为标志的区块链技术,目前阶段适用于非实时的信息登记场景、低频交易场景,例如有价证券发行、无形资产登记等,对实时性、高频交易场景的适用性则有待验证和改进。
目前金融信息基础设施普遍采用“中心化控制”的交易机制,总体上与相关法律规定、制度设计相适应,跨国交易成本高、交割时间长等问题并非现有技术存在缺陷所导致。
不过,区块链技术是“自由、开放、合作、共享”的互联网精神在技术领域的反映,其优势并非完全源于技术先进,而是更契合新一代网民的价值观以及获得资本市场的支持。
因此,区块链及其衍生技术将会逐步渗透并影响到金融信息技术的发展方向。
(本文为作者个人观点,不代表供职单位意见)■
林晓轩:
区块链技术在金融业的应用
导读:
区块链技术未来可能应用于数字货币、票据、清算结算、股权交易等多个领域,有效降低金融监管和经营成本
作者|林晓轩「中国农业银行副行长」
区块链技术作为支撑比特币发展的基础技术,近年来受到互联网和其他领域专业人士的热捧,被普遍推崇为下一代全球信用认证和价值互联网的基础协议之一。
它的出现预示着互联网的用途可能从传统信息传递逐步转变成为价值传递,从而对传统金融行业带来一场前所未有的革命和挑战。
2015年9月,由金融技术公司R3领导的区块链联盟宣布成立,主要致力于概念验证的试验和区块链技术标准的制定。
截至2015年12月,已有包括花旗、汇丰等在内的全球42家大型商业银行(金融集团)加入该联盟。
花旗银行还在内部发行了自己的数字货币“花旗币”。
瑞士联合银行(UBS)在区块链上试验了20多项金融应用,包括金融交易、支付结算和发行智能债券等。
国外银行在区块链技术方面的频频动作也引发了国内的广泛关注和重视,北京、上海等地相继成立区块链组织并举办相关活动,政府、学术机构、金融机构、互联网公司等纷纷看好区块链的发展潜力。
2016年1月20日,中国人民银行召开数字货币研讨会,提出争取早日推出央行发行的数字货币。
区块链技术的基本特征
区块链可以定义为一种基于密码学技术生成的分布式共享数据库,其本质是通过去中心化的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。
该技术方案让参与系统中的任意多个结点,把一段时间系统内全部信息交流的数据,通过密码学算法计算和记录到一个数据块,并且生成该数据块的数字签名以验证信息的有效性并链接到下一个数据块形成一条主链,系统所有结点共同来认定收到的数据块中的记录的真实性。
通俗地说,区块链就是互联网上基于共识机制建立起来的集体维护的公开大账簿,其核心特征主要包括以下三个:
一是去中心化。
随着互联网使得全球之间的互动越来越紧密,伴随而来的是巨大的信任鸿沟。
现有的主流数据库技术架构都是私密且中心化的,在这个架构上解决价值转移重点就是解决互信问题。
而区块链系统设想由大量节点共同组成的一个点对点网络,不存在中心化的硬件或管理机构,在互联网中,任一节点的权利和义务都是均等的;
系统中的所有结点都参与数据的记录和验证,将计算结果通过分布式传播发送给各个结点;
在部分结点遭受损坏的情况下,整个系统的运作并不会受到影响,相当于每个参与的结点都是“自中心”。
二是基于共识建立信任。
区块链理论最大的颠覆性在于新的信用形成机制。
在传统的互联网模式中,陌生人之间是通过可信任的第三方机构(如银行、清算组织等)来建立信用和进行交易。
而区块链技术从根本上改变了中心化的信用创建方式,它运用一套基于共识的数学算法,在机器之间建立“信任”网络,从而通过技术背书而非中心化信用机构来建立信用。
通过这种机制,参与方不必知道交易的对手是谁,更不需要借助第三方机构来进行交易背书或者担保验证,而只需要信任共同的算法就可以建立互信,通过算法为参与者创造信用、产生信任和达成共识。
三是信息不可篡改。
区块链是基于时间戳形成不可篡改、不可伪造的数据库。
区块(完整历史)与链(完整验证)相加便形成了时间戳(可追溯完整历史)。
时间戳存储了网络中所执行的所有交易历史,可为每一笔数据提供检索和查找功能,并可借助区块链结构追本溯源,逐笔验证。
每个参与者在记账并生成区块时都加盖时间戳,并广播到全网结点,让每个参与结点都能获得一份完整数据库的拷贝。
一旦信息经过验证添加到区块链上,就会永久地存储起来。
根据“少数服从多数”原则,从概率上讲,要篡改历史信息,必须同时控制整个系统中超过50%的结点。
因此区块链技术认为其系统的数据可靠性很高,且参与系统中的结点越多和计算能力越强,该系统中的数据安全性越高。
区块链技术在金融行业的应用前景
当前,互联网金融浪潮正在全球范围内改变现有的金融业务模式,但不论是互联网银行、互联网保险、互联网券商,它们改变的还只是经营模式,而不是改变金融架构。
但区块链技术认为,它将使金融业的下次升级更加接近金融的本质——信用。
理论上,在技术识别能力足够的情况下,区块链技术能让交易双方在无需借助第三方信用中介的条件下开展经济活动,从而实现全球低成本的价值转移。
区块链技术未来可能应用到数字货币、票据、清算结算、股权交易、审计、公证等多个领域。
以比特币为代表的数字货币是区块链技术最广泛也是最成功的运用。
与传统纸币相比,发行数字货币能有效降低货币发行、流通的成本,提升经济交易活动的便利性和透明度。
因此,在互联网时代,区块链作为央行推出数字货币的一项可选技术也是顺理成章。
在票据市场,基于区块链技术实现的数字票据能够成为一种更安全、更智能、更便捷的票据形态。
借助区块链实现的点对点交易能够打破票据中介的现有功能,实现票据价值传递的去中介化;
基于区块链的信息不可篡改性,票据一旦完成交易,将不会存在赖账现象,从而避免“一票多卖”、打款背书不同步等行为,有效防范票据市场风险。
基于区块链数据前后相连构成的时间戳,其完全透明的数据管理体系提供了可信任的追溯途径,可有效降低监管的审计成本。
区块链技术带来的分布式清算机制的拓展,如果应用于银行间清算,能够减少大量的管理成本并提高清算的效率。
现阶段商业贸易交易清算支付都要借助于银行,传统的交易方式要经过开户行、对手开户行、境内清算组织、国际清算组织、境外银行等,过程中每一机构都有自己的账务系统,彼此之间需要建立代理关系,需要有授信额度;
每笔交易需要在本银行记录,还要与交易对手进行清算和对账等,导致速度慢、成本高。
与传统支付体系相比,通过区块链技术进行支付是由交易双方直接完成,不涉及中间机构,即使网络中部分结点瘫痪也不影响整个系统运行。
如果基于区块链技术构建一套通用的分布式银行间金融交易协议,为接入银行提供跨境、任意币种实时支付清算服务,跨境支付将会变的便捷和成本低廉。
区块链技术在支付清算上的应用并非遥不可及。
目前,SWIFT及非银行支付机构已经面临区块链新技术的挑战,一些区块链初创企业和合作机构开始提出一些全新的清算、结算标准,如R3区块链联盟已经在制定可交互结算的标准。
此外,澳洲证券交易所已考虑使用区块链来替代原有清算和结算系统,并在2016年底启动对清算和结算系统的升级。
目前,澳洲主要的银行均已加入了R3运行的区块链项目。
区块链技术虽然具有广泛的应用前景,但其作为新兴技术,仍面临安全、监管、容量、时效性等诸多关键性挑战。
短期来看,在银行内部大规模应用区块链技术还需要观察。
特别是我国商业银行经过30多年的电子化建设,已经实现了所有业务的集中处理和数据的集中共享,如果使用区块链技术的“去中心化”模式进行内部重新部署,其人力物力成本不可小觑。
同时,区块链技术对各分布参与结点的计算资源和存储资源要求高,交易广播对网络压力大。
从当前技术发展看,区块链技术尚难以支撑银行现有的交易规模,其应用场景在相当长时间内仍将受到限制。
比如,目前最大的区块链比特币网络的日均交易量约为20万笔,总账存储容量50G,并且已经出现一笔交易要十个小时以上才能确认的情况,也出现了一些比特币被重复使用的情况。
因此,区块链技术在金融领域的大规模应用还需要一个过程。
但是,随着金融机构的广泛参与,该技术应用的步伐有可能进一步加快。
应对区块链技术对金融业的影响
区块链本质上是交易各方信任机制建设的一个数学解决方案,目前在应用上还不成熟,面临着很多挑战。
然而,重构信用形成机制的设想一旦获得成功,这项技术将深刻地改变当前的金融业态和商业模式,可能会根本改变机构之间的交易规则。
区块链技术固然是一门复杂的技术,但更复杂的却是为了它的应用而设计的规则。
监管部门和金融机构都应该密切关注区块链技术的发展动向,加强研究和技术储备,积极参与国内外相关各方的交流和规则标准讨论,同时审慎开展实际应用验证。
区块链技术的特征之一是去中心化,但在去中心化的商业体系中,也需要中心化的部门提供规范和规则保障。
建议人民银行牵头成立组织机构,加强央行和金融机构与互联网专业机构的合作,开展对区块链技术的金融应用场景研究,并组织部分金融机构先行开展一些联合实验性应用。
此外,应同步建立监管规则和技术应用标准,避免出现野蛮应用,给社会造成不良影响,给金融运行造成风险。
总之,对于金融机构而言,区块链技术既是机遇又是挑战。
在国内外普遍关注区块链技术应用的大背景下,各商业银行应该密切关注国外银行的研究方向和应用成果,积极参与监管部门牵头组织的研究和标准规则制定。
国内银行机构之间应加强交流和合作,开展联合研究,积极探索区块链技术的应用。
王永利:
央行数字货币的意义
如果央行发行网络数字货币,意味着央行将成为网上货币发行和清算中心,从而彻底改变目前央行基本上没有进入互联网线上金融领域的被动局面
作者|王永利「乐视高级副总裁」
2016年1月20日,中国人民银行在北京举行了数字货币研讨会,来自人民银行、花旗银行和德勤公司的数字货币研究专家分别就数字货币发行的总体框架、货币演进中的国家数字货币、国家发行的加密电子货币等专题进行了研讨和交流。
会议认为,随着信息科技的发展以及移动互联网、终端安全存储、区块链等技术的演进,全球范围内支付方式发生了巨大变化,数字货币的发展正在对中央银行的货币发行和货币政策带来新的机遇和挑战。
发行数字货币可以降低传统纸币发行、流通的高昂成本,提升经济交易活动的便利性和透明度,减少洗钱、逃漏税等违法犯罪行为,提升央行对货币供应和货币流通的控制力,更好地支持经济和社会发展,助力普惠金融的全面实现。
长远来看,数字货币发行、流通体系的建立还有助于我国建设全新的金融基础设施,进一步完善我国支付体系,提升支付清算效率,推动经济提质增效升级。
会议要求,人民银行数字货币研究团队要积极吸收国内外数字货币研究的重要成果和实践经验,在前期工作基础上继续推进,建立更为有效的组织保障机制,进一步明确央行发行数字货币的战略目标,做好关键技术攻关,研究数字货币的多场景应用,争取早日推出央行发行的数字货币。
数字货币的设计应立足经济、便民和安全原则,切实保证数字货币应用的低成本、广覆盖,实现数字货币与其他支付工具的无缝衔接,提升数字货币的适用性和生命力。
人民银行首次宣告要“争取早日推出数字货币”,这一重大决策无疑会对货币发行、货币政策、支付清算、金融格局、互联网金融发展乃至国际货币体系等方面产生极其深刻的影响。
央行数字货币的含义
近年来,“数字货币”一词被频繁应用,但概念并不统一。
有的指现有货币体系下基于清算方式的改进而出现的现钞之外的“记账货币”;
也有的指互联网上出现的非货币当局发行的、限于一定范围使用的代用币或电子货币(如QQ币);
还有的是指利用网络加密技术推出的、在网络上流通更广的虚拟货币(如比特币)。
实际上,货币形态是与清算方式密切相关的。
随着社会上资金清算由以货币实物(如现钞)清算为主,越来越转化为以清算机构的记账清算为主(需要相应的清算工具和信息传递方式的创新支持),货币形态也由现钞(实物货币)更多地表现为存款(记账货币),流通中现钞在货币总量中的比重不断降低。
到2015年末,我国人民币广义货币M2余额为139.23万亿元,而流通中的现金M0余额仅为6.32万亿元,需要由央行印制和发行的纸币数量在货币总量中的占比已经降低到5%以下。
降低现钞在货币总量中的占比,减少现钞发行和流通,是全世界的共同潮流和必然趋势。
因为,现钞不仅印制成本高(需要特殊的原材料和加密印制技术),而且在发行、收兑、清点(包括鉴别)、保管、回收、销毁等环节,还要占用大量的人力物力,有悖于绿色金融理念。
此外,现钞实物的转移和流通经常失去监控,在反洗钱、反恐怖、反假冒、反偷税漏税、反商业贿赂等方面存在诸多漏洞和隐患,也增加了金融监管的成本,因此,随着信息科技的发展和清算工具的创新,加强现钞使用的监管,控制甚至停止现钞的流通,大力推进记账清算和货币数字化,已经成为未来各国货币发展的必然选择。
上述货币数字化,是在现有货币体系下的改进或改良,可以大大降低货币发行和流通的成本,有效提升支付清算的效率和资金流动的监控,但并不是对现有货币体系的革命或颠覆。
可以肯定的是,这种货币数字化(记账货币)并不是此次人民银行宣告要研究推出的数字货币,它不是指现有货币体系下的货币数字化,而应该是基于互联网新技术,特别是区块链技术,推出全新的加密电子货币体系,这无疑是一场货币体系的重大变革。
央行发行数字货币影响深远
人民银行此次公开宣告“争取早日推出央行发行的数字货币”,可以说在全世界都是非常激进和领先的。
这其中有几个要点值得关注:
其一,央行发行的数字货币。
迄今为止,世界各国还没有央行发行的网络数字货币。
目前人们看到的网络数字货币或者电子货币,都是民间推出并在一定范围应用的数字货币,基本上都不能得到国家主权保护,不能作为货币自由流通。
2009年初出现的比特币是完全由民间应用分布式、区块链等技术研发和推出的网络数字货币。
比特币问世七年多来,尽管饱受争议,也基本上没有得到世界各国货币当局认可,但其流通过程中所表现出来的安全性、透明度、可追溯等特点,特别是其应用的区块链技术,得到了世界范围内越来越广泛而高度的重视。
区块链技术是一种将传统加密技术与互联网分布式技术相结合形成的一种全新的分布式网络账务处理技术,重点是用于对各个设定区块(block)的成员的身份验证及其价值(资产)与交易的确认,以及对不同区块之间成员的价值交换进行连续不断的认证和记录,由此形成区块之间相互勾连的区块链(blockchain),通过全网加密、全网分布式记录,形成全网一本账,确保交易真实性和记录完整性,以及信息传递和资金流动的高效、安全与可追溯,严防人为干预和弄虚作假。
区块链技术使用全新的加密认证技术和去中心化的机制,维护一个完整的、分布式的、不可篡改的链式账本数据库,能够让区块链中的参与者在无需相互认知和建立信任关系的前提下通过一个统一的账本系统,确保资金和信息的安全,这对金融机构和金融创新来说具有特别重大的意义。
到2015年底,已有数十家全球顶尖的金融机构开始积极探索在金融层面特别是在支付领域应用区块链技术,英国政府和中央银行也开始高度关注区块链技术和数字货币问题。
值得一提的是,尽管比特币特别强调“去中心、去主权”,并不代表区块链技术就只能应用于“去中心、去主权”的货币设计。
区块链可以区分公有链、私有链等多种应用,中央银行同样可以用它来设计和推出自己发行的“中心化”的数字货币,并使这种“央行发行的数字货币”得到国家主权的保护。
这将比纯民间数字货币(如比特币)具有更强的权威性和流通性。
其二,央行争取早日推出数字货币。
随着互联网的发展,网络世界正在突破国家地域限制,开疆拓土,形成更加广阔的空间,并与现实社会紧密融合,因而也成为国际社会规则和治理竞争的新领域。
互联网技术和理念对现有货币体系影响重大,以互联网技术为支撑的数字货币,完全有可能突破现有各国货币的束缚,成为网络世界广泛流通的统一货币。
数字货币体系建立以及数字货币流通,不仅会对一国货币体系及
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