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姚前:区块链和央行数字货币的“前世今生”

区块链,这个之前主要在IT和金融领域被广泛讨论的概念,因为中央政治局一次集体学习而迅速在普通民众间成为高频词和“网红”。一时间,与区块链有关的概念、技术和产业都受到前所未有的关注。

在这其中,区块链与数字货币、电子支付等概念关联更是关注的焦点。“金银天然不是货币,但货币天然是金银”,那么,区块链作为一种不可篡改和不可伪造的分布式数据库,其与数字货币之间是否也存在这种关系?区块链和数字货币到底有何关联?央行数字货币的未来将向什么方向发展?

就此,中国证券登记结算有限责任公司总经理、央行数字货币研究所前所长姚前向新京报记者讲述了区块链和数字货币的渊源。

中国证券登记结算有限责任公司总经理、央行数字货币研究所前所长姚前。

区块链的密码学缘起及演化

现代密码学的一个革命性突破是解决对称密码算法无法在大规模的信息加密传输中普及的问题。对称密码算法是指加密和解密共用一个密码,也称单钥密码算法。

1976年,Diffie(迪菲)和 Hellman(赫尔曼)提出,将原来的一个密钥一分为二成一对密钥,一个密钥用于加密,一个密钥用于解密。加密密钥公开,称为公钥。解密密钥不能公开,唯独本人秘密持有,不能给别人知道,称为私钥。比如,张三想给李四发信息,张三要用李四的公钥对信息进行加密,只有李四的私钥才能解开,其他任何人都解不开。

1978年,Rivest(李维斯特)、Shamir(萨莫尔)和Adleman(阿德曼)提出RSA密码算法,首次实现了非对称密码算法。非对称密码算法除了解决开放系统中密钥大规模分发的问题,还带来原来对称密码体制不具备的功能,那就是非常独特的认证功能。比如,张三想给别人发信息,张三不仅用别人的公钥对报文进行加密,同时还可用张三的私钥进行签名,这样别人就可以用张三的公钥进行验签,判定报文是不是由张三发出。

哈希算法是现代密码学的又一个飞跃,它又称信息摘要。最早的SHA哈希算法由美国国家安全局设计,于1993年发布。2010年,中国国家密码管理局公布中国商用密码哈希算法标准:SM3密码哈希算法。

与对称加密和非对称加密不同,哈希函数是一种快速收敛的算法,从输入到输出的计算非常快,迅速收敛数值,无须耗费巨大的计算资源,而从输出倒推输入又几乎不可行。基于这样优秀的特性,哈希函数得到广泛的应用,我们习以为常的人民币冠字号码可以理解为是由哈希算法产生的。

在数字货币领域,哈希算法更是得到广泛的应用。比如,哈希算法常常被当做数字货币交易挖矿、交易区块链接以及钱包地址压缩生成的工具。

数字货币的由来

一直以来,密码学家有个想法,既然邮件能够加密、签名发送出去,那么手里的现金能不能像邮件一样,加个数字信封,进行加密和签名后,从一端发送到另外一端?这就是最早的数字现金思想的由来。

1982年,David Chaum(大卫·乔姆)在顶级密码学术会议美密会上发表了一篇论文《用于不可追踪的支付系统的盲签名》。论文中提出了一种基于RSA算法的新型密码协议——盲签名。利用盲签名构建一个具备匿名性、不可追踪性的电子现金系统,这是最早的数字货币理论,也是最早能够落地的试验系统,得到了学术界的高度认可。

但是Chaum当时建立的模型还是传统的“银行、个人、商家”中心化模式。随着交易量的上升,已花费数字货币序列号数据库就会变得越来越庞大,验证过程也会越来越困难。

2008年,中本聪发表了经典论文《比特币:一种点对点的电子现金系统》,提出了一种全新的去中心化的电子现金系统,其核心思想之一就是是通过对等网络方式消除单中心依赖,实现点对点交易,同时将已花费的数字货币序列号数据库转变成未花费的数字货币序列号(UTXO)数据库,控制数据规模,并利用哈希算法,打上时间标记,纵贯相连。通过这种方式可以构建一种全新的基于全网共识的分布式账本,把通常意义上的集中式簿记分拆为约每十分钟一次的分布式簿记,簿记的权利由全网竞争选取,簿记数据按时间顺序连接起来并广播全网。任何节点均可同步到网络上的全部簿记记录,均可投入计算资源参与簿记权的争夺。攻击者如果不掌握全网 50%以上的计算资源,就无法攻击这套簿记(链接)系统。

通过这样的设计,以前人们隔着万水千山做不到的点对点交易,现在不依赖银行等中介机构而仅靠分布式账本就可以实现。

区块链的革新之处

从系统架构看,区块链技术是一种全新的信息网络架构,打开了传统中心化系统的围墙,各节点既可以是客户端,也可以是服务器端。这使得C端客户的自主掌控能力及其在系统中的话语权得到极大的增强。

从会计学角度看,它是一种全新的分布式账本技术(DLT),采用了全新的记账方法:每个人都可以参加,所有参与者共有、共享账本信息,都能检测、验证账本信息。与传统账本技术相比,DLT账本技术的优势在于不易伪造,难以篡改,开放透明,且可追溯,容易审计不仅能保障多方账本一致,还能自动实时完成账证相符、账账相符、账实相符。从技术可行性看,瞬时的资产负债表编制或将成为可能。

从账户角度看,它是全新的账户体系,传统上我们所有的金融业务都是围绕着银行的账户开展的,而现在私钥本地生成,非常隐秘,从中导出公钥,再变换出钱包地址,自己给自己开账户,不需要中介,账户体系发生了变革,这在金融史上是一个非常重大的变化。

从资产交易角度看,它是一种全新的价值交换技术,基于这一技术,我们可以创造一种全新的金融市场模式:作为信任机器,资产交易可以去中介化。

从组织行为学角度看,它使有效的分布式协同作业真正成为可能:没有董事会,没有公司章程,没有森严的上下级制度,没有中心化的管理者,大家共建共享,这是经济活动组织形式的变革。

从经济学角度看,它开创了一种新型的算法经济模式,以去中介化、开放为特征,强调和尊重市场交易的自愿原则,发挥市场价格的激励协调机制,兼具计划和市场两种机制的优点,是一种更加接近市场的经济模式。


区块链的不足

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