区块链深度:颠覆式创新--区块链和数字货币入门指南

来源:申万宏源策略&计算机

期投资提示

区块链本质上是一个去中心化的巨大分布式账本数据库。作为比特币的底层技术,区块链是一串使用密码学相关联所产生的数据块,每一个数据块中包含了多次比特币网络交易有效确认的信息。随着加密交易不断产生,矿工不断解密验证交易,创造新的区块来记录最新的交易,这个帐本就会一直增长和延长。新的区块按照时间顺序线性地被补充到原有的区块末端,就构成了区块链。区块链上保留有每个节点比特币的余额信息,并随着自身的延长向各个节点进行自动更新。

区块链技术具有多重优点,各种形式演变为其赋予颠覆式创新可能。区块链具有分布式去中心化、去信任化、不可篡改、数码加密安全等特点,从而可解决“双花”和“拜占庭将军”问题。目前最大区块链比特币链存在费用增加、容量限制、确认时间变长、能耗走高的缺点。但例如Ripple、以太坊等另类区块链,以及公共、私有、联盟链等多种形式的涌现将区块链在多领域造成颠覆式创新变成可能。

区块链技术在支付、智能合约、金融交易、物联网等多领域存在广大应用潜力。支付方面,不同于传统“拉式”模式,区块链技术采用“推式”模式,大幅改善安全性,自动化强降低支付成本并缩短处理时间,去中心化开放特点有助于平台内创新。智能合约作为区块链延伸核心技术打开区块链各种领域互联智能的应用空间。金融交易领域,区块链技术可将结算审核时间从小时级降低至秒级,自动化强大幅降低中间成本,结合智能合约将数字证券自动发行交易变为可能。对于物联网,区块链技术在数量呈指数级增长的智能设备之间建立了低成本的互相直接沟通桥梁,同时又通过去中心化的共识机制提高系统的安全私密性。区块链叠加智能合约技术可将智能设备变成可以自我维护调节的独立个体,这些个体可在事先规定或植入的规则合约基础上执行类似和其他个体交换信息或核实身份等功能。

发达国家积极布局区块链,支付、金融交易、数据安全、物联网多点开花。随着比特币的局限性开始显露,区块链技术结合智能合约的应用空间打开、优点开始展现,产业内投资重点已从比特币挖掘硬件转向区块链技术相关应用。目前最高估值区块链公司已超过1亿美元,且众多初创公司雄心勃勃正进行支付、交易、风控等多领域布局。金融机构例如高盛、花旗、纳斯达克等积极探索区块链在金融领域的应用,并大力布局金融交易清算相关区块链技术公司,先行者纳斯达克已开始利用区块链技术进行私有股权发行交易;物联网和网络安全相关公司则得到政府和大型机构投资者青睐;支付领域得到银行和电商的垂青。

中国相关机构产业内投资力度较小,后期有望突破。我国过往相关投资较重视挖矿,以及报价等信息提供业务和咨询。有深入研究并有一定规模的应用项目比较匮乏。目前行业内开始呈现向区块链多元化应用和深度发展的发展投资趋势,但体量较小且缺乏大型金融机构政府支持。万向集团下的区块链实验室是少有的大型机构支撑的研发项目。随着央行对区块链重视加深以及来自国外最新科技进展的溢出效应,伴以区块链应用的更加成熟和可投资投标的增加,区块链有望成为“互联网+”后的下一个热捧对象。这将激发创业者和应用者的热情,从而形成我国区块链发展的良性循环。产业内动态值得跟踪关注。

主要风险

区块链技术发展放缓

各国对区块链技术监管加严

目录

1 区块链:去中心化时代的新兴技术

    1.1 区块链技术的工作原理    1.2 区块链的技术特点    1.3 区块链技术目前已有多种策略演变

2 区块链在多个领域存在颠覆式应用价值

    2.1 基于区块链的支付系统更快、更安全、性价比更高    2.2 区块链智能合约技术打开应用空间    2.3 区块链技术可以全方面改善金融市场环境

    2.4区块链技术让物联网更智能自主

3 区块链技术迎来拐点,产业内跃跃欲试

    3.1 发达国家发展迅速多点开花

    3.2 中国相关机构产业内投资力度较小,后期有望突破  

4 核心假定的风险关键投资建议5 附表

1 区块链:去中心化时代的新兴技术

1.1区块链技术的工作原理

区块链本质上是一个去中心化的巨大账本数据库,作为比特币的底层技术,区块链是由一串使用密码学相关联所产生的数据块组成,每一个数据块中包含了多次比特币网络有效确认(一次有效交易检验被称为一次确认)的信息。随着交易不断产生,矿工不断验证交易创造新的区块来记录最新的交易,这个帐本会一直增长延长。这些区块按照时间顺序线性补充到原有的区块链上。每一个节点(每台通过钱包的客户端口连接到区块链网络上的电脑)都有一份完整的已有区块链备份记录,而这些都是通过进行数据验证算法解密的矿工网络自动完成。区块链上保留有所有关于每个节点和节点上比特币余额的信息,这些信息也被记录在完整的区块链上。公共式区块链帐本完全对外公开,这意味着区块链信息可以通过特定地址在区块链浏览器上(例如www.blockchain.info)进行查询。

与其千言万语解释区块链的工作原理,不如几张流程图来的简单直接。下图用一个比特币交易的例子,系统性地说明了区块链技术的工作原理:

1.2区块链的技术特点

自2009年中本聪提出比特币概念,比特币起初因为其高度的隐蔽性和不可追踪性受到了“黑市丝绸之路”用户的青睐,后期又频繁被当作赎金来使用。虽然博得了眼球,但比特币至今仍没有成为一种主流货币,过高的波动性和各国监管层对其复杂的态度抑制了比特币的发展。但其背后的数据结构—区块链却得到了快速的的发展。作为一种基于开源软件和建构上的P2P网络,在和货币相关的例如交易支付等领域,相比传统网络的支持方式,区块链可以为这些领域带来多种优秀特点。这些优点包括:去中心化、无须信任系统、去中介化、不可篡改、加密安全性。这些优点的叠加可以解决两个长期存在于加密数字货币行业的问题:“双花”问题和“拜占庭”将军问题。

去中心化:区块链是一个由各矿工节点记账维持,并储存在全球范围内各个去中心化节点的公开账本,因为每个节点和矿工都必须遵循同一记账交易规则,而该规则基于密码算法而非信用,同时每笔交易需要网络内其他用户的批准,所以不需要一套第三方中介结构(比如说银行)或信任机构背书。在传统的中心化网络中,对一个中心节点(例如支付中介第三方)实行有效攻击即可破坏整个系统,而在一个去中心化的例如区块链的网络中,攻击单个节点无法控制或破坏整个网络,掌握网内50%的节点只是获得控制权的开始而已。

无须信任系统:区块链网络中,通过算法的自我约束,任何恶意欺骗系统的行为都会遭到其他节点的排斥和抑制,因此其不依赖中央权威机构支撑和信用背书。传统的信用背书网络系统中,参与人需要对于中央机构足够信任,随着参与网络人数增加,系统的安全性下降。与之相反,区块链网络中,参与人不需要对任何人信任,但随着参与节点增加,系统的安全性反而增加,同时数据内容可以做到完全公开。

不可篡改和加密安全性:区块链采取单向哈希算法,同时每个新产生的区块严格按照时间线形顺序推进,时间的不可逆性导致任何试图入侵篡改区块链内数据信息的行为很容易被追溯,导致被其他节点的排斥,从而限制了相关不法行为的产生和施行。

“双花”问题:加密数字货币和其他数字资产一样,如同可以将一个文件以附件形式保存并发送任意多次,具有无限可复制性的缺陷。如果没有一个中心化的机构,我们无法确认一笔数字现金或资产是否已经被花掉或提取。为了解决“双花”问题,可以信赖的第三方需要保留交易总帐从而保证每笔现金或资产只被花费或提取过一次。在区块链中,每一个区块都包含了上一个区块的哈希值,从创始区块开始连接到当前区块从而形成块链。每一个区块都要确保按照时间顺序在上个区块之后产生,否则前一个区块的哈希值是未知的。同时,由于区块链中所有交易都要进行对外广播,所以只有当包含在最新区块中的所有交易都是独一无二且之前从未发生过,其他节点才会认可该区块。因此在区块链中,“双花”变的非常困难。

“拜占庭将军”问题:拜占庭问题的核心问题是当战场上多个将军互相并不信任彼此(存在叛徒)时,互相相隔甚远无法碰头,但却要保证进攻时间一致,所以某种分布式远程协调沟通机制尤为重要。如果每个将军向其他九个将军派出一名信使,也就是10个将军每个派出了9名信使,即为总计

90次的传输,每个将军会分别收到9条信息,可能每一封都附着不同的进攻时间。此外,部分将军会答应超过一个的攻击时间,故意背叛发起人,所以他们将重新广播超过一条的信息链。这个系统迅速变成不可靠信息和攻击时间相互矛盾的混合体。区块链通过为发送信息加入了成本,也就是基于计算一个随机哈希算法得到遗传64位的随机数字和字母组成的字符串的“工作量证明”,并加入了一个随机元素以保证在一个时间只有一个将军可以进行广播,解决了这个问题。

在历经5年以上的发展后,目前比特币区块链为应用最广泛的数字货币区块链。截止至2016年3月,比特币区块链的市值已经达到了62.9亿美元并仍处于稳步增长的趋势中,较大的市值确保了其较充沛的流动性。但是如同各种新兴技术一样,比特币也面临着诸如挖矿费用不断增加、容量需不断膨胀但面临限制、更长的确认时间、越发高企的能量消耗等限制。

1.费用增加:虽然目前用户可以将信息保存到最小额的比特币交易中,但用户仍需向进行确认工作和交易打包进区块链的矿工交付交易费用。目前最少的交易费用是0.0001BTC—大约0.04美元,其将随比特币价格上涨而增加,高频率的记录会大幅提高成本。

2.容量限制:比特币区块链设计之初人为将一个区块的容量设置为1MB,而后期随着比特币发行量的增加和相关应用类型的增多,比特币区块链网络开始逐渐达到1MB的上限,交易开始时不时被迫推迟,扩容成为迫切的需求。近期,比特币核心开发者Gavin Andresen提出了最新的从Bitcoin Core切换至硬分叉链Bitcoin XT的区块扩容方案,将区块从1MB扩容至8MB,之后每两年翻倍,而若要变动生效,需要1000个连续区块中的750个区块包含矿工的变更批准信息。比特币社区开始分裂。Andresen提出,因为容量的限制,比特币的处理量太小,这样的限制会严重削弱比特币的未来扩展。目前,作为中国比特币社区中的代表性声音,中国三大比特币矿池F2Pool、BTCChina Pool和Huobi Pool针对Andresen的新方案采取等待跟随的策略。“关于Gavin的提议,我们将等待其他核心开发人员的看法。但我们肯定是不会切换到’Bitcoin’ XT这种竞争币上的。如果我们这样做了,它会开启一个极坏的先例,无论你是谁,你不能制造一个新的币,并宣称它就是‘比特币’,因为你还没有得到其他核心开发者的同意”— F2Pool的管理员如是说。后续事件如何发展,我们拭目以待。

3.确认时间长:目前比特币需要平均10分钟才能确认交易并将交易记录到区块链中。比特币网络每个区块只能容纳4,096笔交易,无法处理超过每秒7次的交易,相比于类似Visa这样每秒能够处理2,000笔交易、最多可以允许10,000笔每秒峰值交易的支付系统,显得力不从心。根本原因在于比特币区块链是通过工作量证明(Proof of Work)系统(POW)来确保系统的安全性和运作,而工作量证明的形式一般是让计算机来解决一个数学问题,当工作量达到峰值、计算机的极限又较固定时,运算时间会放缓。有时为了安全性,对于大额交易甚至要花费更长时间来处理,以抵御例如“双花”攻击带来的风险,而VISA只需要1秒。

4.能量消耗高:算力在比特币区块链的挖矿中尤其重要,早期估计全球比特币区块链网络每天在挖矿中花费150万美元,一年将近5.3亿美元。目前随着矿机算力的提高,消耗的能量和金额水涨船高,根据Coindesk的测算,在全网算力达到110,000,000GH/S的今天,目前整个网络每日需要耗电80,666千瓦,相当于707,120,500千瓦时/年。按照每兆瓦100美元计算,这些电力一年需要消耗7,071.2万美元,而为了达到110,000,000 GH/S的算力,大约需要36,670台海王星矿机(每台售价9,995美元),如果一年需要更新支出2次,一年内算力投资的费用就需要7.33亿美元,所以一年下来总消耗将近8亿美元,同时整个网络会释放42万吨的二氧化碳。虽然相比黄金币制比特币能量消耗更低,相比信用纸币制更加安全,但如果比特币区块链希望得到更广普及达到更大规模,能量消耗是必须要克服的瓶颈。

1.3区块链技术目前已有多种策略演变

为了弥补比特币区块链存在的缺陷并在其基础上进行改进,多种另类区块链模式应运而生。这些区块链模式几乎完全独立于比特币区块链,并在诸如更快的交易时间、更大的交易容量、不同的节点共识机制、多等级匿名性和假名使用、更复杂的授权特征等方面有着一定的改善。目前行业内最重要的三个子区块链分别为另类区块链(Alternative Blockchain)、彩色币区块链(Colored CoinBlockchain)、以及侧链(Sidechain)。

1.另类区块链(竞争币):另类区块链旨在利用区块链技术提供比特币以外的数字货币应用,例如瑞波(Ripple)币、狗币等等。这些另类区块链旨在改进比特币区块链所存在的问题或拓展比特币区块链的应用范围。

例如,作为世界上第一个开放的支付网络,Ripple技术基于比特币区块链,但其体系目的又和比特币区块链有很大不同。如果说比特币试图挑战的是国家的铸币权或各大央行的货币发行权,那么Ripple技术挑战的则是全球银行汇款和支付系统。Ripple系统中的核心是基于比特币区块链去中心化思想基础之上的Ripple支付协议,从而挑战传统的银行间SWIFT系统,造成颠覆。在Ripple系统中,比特币等虚拟货币、以及美元、欧元、人民币等实体货币皆可流通并受到系统支持。

Ripple币作为Ripple系统的载体,主要在两方面起到作用:

(1)通过引入网关(Gateway)系统,Ripple在自身网络中建造了资金进出的大门。类似于传统货币的存取和兑换机构,网关允许人们把法定货币或虚拟货币注入或抽离Ripple网络,并可以充当支付双方的桥梁。网关相当于SWIFT协议中的银行,使Ripple币之外的转帐可以在陌生人之间进行。由于Ripple协议的开源性,恶意攻击者可以制造大量的垃圾账目,导致网络速度严重下滑或瘫痪。为了防止此种类型状况的发生,Ripple Lab要求每个Ripple网络上的账户都要至少有20个Ripple币,每进行一次交易即会销毁十万分之一个Ripple币。对于正常交易者来说,销毁额度非常小可以忽略不计,但对于制造大量虚假交易信息的恶意交易者来说,Ripple币销毁量会呈指数性上升,同时成本将随之急速上升。

(2)Ripple币作为中介桥梁货币,可以成为各种货币兑换中的中间物,加快货币流通速度,降低流通难度。

以目前的情况来看,另类区块链目前的货币使用比较小众,其面临的最大问题是无法战胜比特币区块链自身强大的网络效应。鉴于比特币已成为了最大的区块链数字货币,众多区块链衍伸创新会倾向将比特币作为载体。同时,比特币区块链自身也存在后续变革,以吸收新兴另类区块链优点,同时改进自己的不足的可能。直至今日,尚未有一种另类区块链可以在规模、成交量等货币市场重要指标上和比特币区块链所抗衡。但是,例如Ripple和Ethereum(以太坊)的创新性体系,将金融支付、汇率兑付、去中心化智能合约应用基于区块链上的改善变成了可能。其中以太坊作为后起之秀,其运营模式本文会在智能合约部分中做具体的描述。

2.彩色币:彩色币区块连旨在利用比特币区块链提供除数字货币以外其他类型资产的应用。这些其他类型的资产包括公司股权、债券、商品证书、智能财产、彩票等。彩色币的优点在于直接利用比特币区块链目前较佳的网络规模效应,在网络中可以直接完成存储、发行、或交易等行为,同时彩色币可以在未来直接受益于比特币区块链技术发展带来的各种技术突破。目前关于彩色币最大的质疑在于其会加大目前已承重负的比特币区块链的负担。

3.侧链:侧链旨在实现比特币和其他数字资产在多个区块链间的转移。由于目前比特币区块链的区块容量和传送运算速度都面临较大的挑战,侧链提供的双向挂钩如同一座桥梁,将比特币区块链以及其它区块链相互连接在一起,从而实现比特币的快速扩展。形象地说,比特币区块链和侧链之间的关系就如同黄金和和黄金挂钩的金本位货币之间的联系。同时,侧链为创新提供了更好的环境和更多的可能,创新者可以在侧链内进行基于比特币上的智能合约、智能商业模式等方面的创新,但不会影响到核心比特币区块链的关键代码和运营。如果侧链得到了快速的发展,其势必会对众多另类区块链(竞争币)造成较大的冲击。但是侧链若想取得和比特币区块链双向挂钩的联系,其必须要获得核心比特币区块链内超过50%节点的认可。

除去另类区块链、彩色币、以及侧链,区块链领域同时还发生了部署方式上的革新。和完全开放、无许可必要的的比特币公共链(Public Blockchain)不同,联盟链和私有链在信息公开程度和中心控制力度方面有所限制,这些限制可以帮助区块链满足不同类型的应用需求。

公共链:公共链是真正意义上的去中心化分布式区块链,系统安全性由工作量证明或权益证明机制来保证,容易进行应用程序部署,全球范围可以访问,不依赖于单个公司或者辖区。公共链参与者往往匿名性强,任何参与者都可以在其中写入、读取、并参与交易验证,比特币区块链即是公共链最好代表。

联盟链:联盟链采取多中心式,参与成员为预先根据一定特征所设定(例如纳斯达克内的市场参与者,各券商的策略分析师等)。系统内交易确认的节点一般也是事先所设定,并通过共识机制确认。取决于联盟链内部的信任程度和相关需求程度,虚拟数字货币可以选择匿名或非匿名。联盟链容易进行控制权限设定,拥有更高的应用可扩展性,对于跨产业或跨国家的清算、结算、审计等有很大应用价值。联盟链可以大幅降低异地结算成本和时间,比现有的系统更简单,效率更高,同时继承去中心化的优点,减轻垄断压力。

私有链:私有链没有去中心,但具有分布式特点。中心控制者指定可以参与和进行交易验证成员的范围。对于私有链内的成员,系统不需虚拟货币提供奖励。私有链对公司政府内部的审计测试、以及同联盟内银行机构的交易结算有很大价值。

2 区块链在多个领域存在颠覆式应用价值

经历多年的发展,区块链技术发展日新月异,区块链已经超越了数字货币领域,在多个方面都拓展出了其独特的应用价值,并且已经表现出了可以重塑社会各个方面及运作方式的潜力。根据区块链科学研究所(Institute for Blockchain Studies)创始人Melanie Swan(梅兰妮.斯万)的观点,目前由区块链技术所带来的已有和将有的革新主要分为三类:区块链1.0、2.0、以及3.0。1.0对应的是数字货币,这方面的应用和现金有关,包含例如货币转移、汇兑和支付系统等。2.0对应的是智能合约,这方面的应用主要在经济、市场、金融领域等,但其可延伸范围比简单的现金转移要宽广,可以涵盖例如股票、债券、期货、贷款、按揭、产权、智能合约和智能合约等。3.0则对应的是超越货币、金融、市场以外的应用,主要在政府、健康、科学、文化和艺术方面[1]。 

[1]梅兰妮斯万,《区块链:新经济蓝图及导读》。

比特币所需颠覆的是央行的货币发行权和主权国家对货币的控制权,我们认为货币发行替代官方货币方面,比特币区块链会面临不可逾越的限制。同时因为隐蔽性强、不可追踪的特点,比特币往往和外汇转移、恐怖组织融资、逃税等有紧密联系。这种联系也让各国监管层对其颇为警惕。从创立初至今比特币持续的高波动性也不利于其成为一种稳定的储蓄性货币。但我们认为,基于比特币区块链上衍生出的货币转移、汇兑和支付等1.0技术,因为可以解决目前很多现有相关运营模式的痛点,会在政府监管下获得持续发展,甚至被政府所采用以提升效率。同时,各大咨询公司的分析和产业内投资的趋势表明,近年来产业内已经将区块链技术和比特币分离,投入了更加独立的关注、分析、发展、和推广。智能合约相关技术的发展更是迅速,成为了业内公认区块链通往未来颠覆性创新的钥匙。区块链2.0应用的核心在于智能合约,随着智能合约的发展加快,区块链技术在物联网、金融市场交易、网络安全、公共记录、金融市场等多个领域会大显身手,改进目前各个领域的服务流程,甚至颠覆这些行业内的传统商业模式。每一个领域区块链的应用方式和产业趋势都值得一篇深度分析的研报,在此我们先就支付、智能合约、金融市场交易、物联网四大重要应用做一下简短的介绍。

2.1基于区块链的支付系统更快、更安全、性价比更高

根据波士顿咨询(BCG)的统计,在2013年,支付业务收入达到4,250亿美元,而到2023年,全球支付业务收入预计将会达到8,070亿美元。基于区块链技术的汇兑和支付属于区块链的1.0应用版。区块链技术可以在安全性、交易时间、消耗费用上对传统支付业务进行颠覆式改进。自从区块链技术推出以来,平均每日的交易数量、金额总量、以及平均每笔金额皆稳步大幅上升,从运营能力上证明了其替代现有传统支付业务的能力。

安全性上,基于区块链技术的支付系统采用的是分布式“推式(Push)”支付,而非传统的集中式“拉式(Pull)”支付。“推式”支付中,用户将付款金额发送至商家,过程中不用提供自己的私人银行帐户信息。而传统“拉式”支付中,用户将私人银行帐号等信息提供给商家,商家在过程中保存用户的私人银行帐号信息并使用信息完成提款。“拉式”支付中商家积累的用户银行帐号和交易信息极易成为黑客和不法分子供给窃取的目标。因此,对于用户,基于区块链技术的支付系统可以大大改善网络商业环境的安全性。

近期宣布进入中国市场的Apple Pay和海外得到广泛应用的Google Pay以及PayPal在安全性上无疑走在了电子支付系统的前列。和区块链系统类似,Apple Pay和Google Pay并未采用传统“拉式”支付方式,用户不用将个人银行帐号信息等提供给商家,但和区块链技术不同的是,Apple Pay、Google Pay、Paypal是将用户金融信息保存在自身系统内,每个用户的信息对应了一个加密的令牌,而该令牌在每次交易后自动作废,新令牌重新被系统加密。虽然这种支付方式避免了交易方卖家存储个人金融信息的可能性,并大幅降低了信息被盗窃的可能性,但相比区块链系统,核心风险仍存—也就是Apple,Google,以及PayPal这些第三方其本身,一旦对于这些第三方的信息窃取攻击成功,后果将会更加不可设想。

对于商家来说,基于区块链技术的支付系统可以大幅帮助他们降低交易成本。相比传统的信用卡/借记卡,区块链技术可以帮助商家节省约80%到90%的交易费用。目前的信用卡/借记卡每笔交易商家手续费通常是3%,远高于几乎可以忽略不计的区块链技术支付系统手续费。例如,使用Coinbase提供区块链技术的美国的新兴急速上升支付公司Stripe对于常规付费方式一般会向商家在30美分的固定费用基础上另收交易额的2.9%作为手续费,但是对于使用比特币的交易,100万美元交易额之内不收取手续费,100万美元交易额作为门槛多出的部分收取1%作为手续费。Stripe之所以有降低费率的本钱,根本原因还是在于区块链技术中分布式算法不依赖第三中心方所带来的自动化成本优势。

相比传统支付方式,基于区块链技术的支付方式可以大大缩短支付时间。对于传统信用/借记卡交易来说,一天以上的处理时间非常常见,跨境支付更是需要两三天的时间。而区块链支付短则几秒,长也不过几个小时的速度对于交易双方的吸引力明显。处理时间的缩短对于某些特殊交易类型有着不一般的意义。对于大笔跨境支付来说,传统交易中所需要的两三天处理时间,实际上是让交易金额在一段时间内被迫处于了冷冻的状态。对于公司之间的大宗交易来说,两三天的投资机会成本是巨大的,区块链技术因为其更短的处理时间,可以将机会成本大大降低。同时,更快的处理也降低了交易时间拉长存在的风险。此外,处理速度的提升还可以造成跨境支付的竞争局面,将现有的传统技术中交易成本降低,造成正面外部效应。

区块链技术可以让支付交易变的更加“碎片化”,从而达到满足用户日益灵活的付费需求。传统的支付(尤其是跨境支付)因为一般所需的手续成本较固定,支付金额降低时,边际平均成本迅速上升。基于区块链技术的支付方式固定手续成本低,可以满足更低、更碎片化的支付金额。同时,区块链和网络可以紧密结合的特点,或会颠覆现有众多网络商业的模式。例如,未来视频网站或会打破“试看-订阅”的模式,而利用区块链支付技术根据用户实际观看流量进行实时推进式收费。用户在观影的过程中,所需付金额直接挂钩流量。通过这种方式,视频公司可以捕捉到处于初次浏览但不愿订阅(价格弹性高)和死忠订阅用户(价格弹性低)之间的中性用户,同时给客户更好的性价比体验。此外,区块链去中心化,开放的特点有助于更多平台内的创新,进一步提升支付效率。

2.2区块链智能合约技术打开应用空间

作为“去中心化应用”的基本构件,智能合约(smart contract)是一个包含价值,当特定条件满足会被自动打开的加密“箱子”。合约中包含的商业逻辑在区块链云上(不需要服务器)执行,在多方之间自动执行给定协议的条款。在区块链的环境中,合约或智能合约的发展意味着区块链交易将远不局限于简单的买卖货币这些交易,更加广泛的指令可以嵌入到区块链中,当预先设定的条件被满足后,指令就自动会被系统执行。同样是双方同意或不同意做某事,智能合约的特点就是,协议双方无需再事先信任彼此,这是因为智能合约不仅是由代码来进行定义,同时也是由代码所强制执行。智能合约可以如此操作主要是因为三点:自治、自足、和去中心化。自治指的是合约一旦启动后就运行,不需要发起者做任何干预。其次,智能合约可以自主获得资源,通过提供服务或发行资产来获得资金,以备不时之需。同时智能合约并不依赖某个单中心化的服务器,而是采用分布式网络节点来自动运行,规避了第三方操纵风险。

最简单的一个智能合约的例子可以用自动贩卖售货机来说明,当用户塞钱进入机器并做出对应选择后,被选择的物品会自动弹出同时根据情况找零。基于区块链技术上的智能合约可以大大降低合约“创造-执行-强迫实施”流程中所需要的人力资源(例如律师和会计等),降低成本的同时,可以提升执行和强迫实施的效率。

以太坊于2015年7月上线以来的迅速崛起是基于区块链技术上进行智能合约应用开启无限可能性的代表案例。作为另类区块链中的优秀改进,以太坊致力于打造一个提供超强图灵完备脚本语言的优秀底层协议。在该协议的基础上,用户可以创建任意的高级智能合约、众筹协议、货币、投票、公司管理或其他去中心化应用。以太坊的设计遵循简洁、通用、模块化、无歧视原则。简洁方面,以太坊运行速度快,每个区块产生时间只需17秒,大幅领先比特币所需的10分钟,而且每个区块没有尺寸限制,更加灵活,对于并行处理的支持可以保证后期运算交易速度的持续性提升。以太坊采用权益证明以替代传统比特币区块链采用的工作量证明,克服了比特币区块链中容易逼近运算峰值后系统速度下降的缺点。权益证明中,系统根据每个节点持有的虚拟货币数量进行交易确认,而非采用竞争性节点(矿工)工作量验证。通用性方面,以太坊包容系统内编程,以支持系统内智能合约的生成。模块化方面,以太坊的不同部分被设计为尽可能模块化和可分的,在开发过程中可以让协议端做小幅改动的同时应用层却可以不加改动地继续正常运行。无歧视原则上,图灵完备保证协议不会主动试图限制或阻碍特定的目的或用法并反对特定的不受欢迎的应用。以太坊甚至支持一个无限循环脚本的运行,只要用户愿意为其支付按计算步骤计算的交易费用。和比特币区块链为造币而造币的模式不同,以太币扮演双重角色,为各种数字资产交易提供主要流动性,并提供了了支付交易费用的一种机制。

一个简单的例子可以展示不远的未来,带有智能合约的类以太坊区块链将如何改变我们的生活以及其将打开的市场空间潜力实为广大。近期,德国莱茵集团(RWE)建立了一个内部工作小组来评估如何通过区块链技术,降低有关能源传输的费用,以帮助企业削减成本。集团目前正在探讨利用区块链智能合约对用户进行认证和管理开票程序。公司准备在以太坊区块链上进行概念论证,并将充电站作为顾客认证点和付款处理点。在原型机上,用户通过在以太坊网络上生成智能合约,和充电站建立合同关系。充电前,用户在网上进行存款,在交易完成后存款会被扣除。用户按照充电过程中所消耗的电量进行相应付费,而非根据汽车与充电站连接的时间长短进行传统式付费。通过这次试验,集团试图论证用户使用小额交易可以节省开支,同时通过这种方式可以对电力进行更有效的部署。在这种商业模式下,用户将能够通过智能合约与机器直接签订合同,而非与人或者公司。

上述的事例只是近期众多相关应用的一项。智能合约和以太坊的崛起已经吸引了非技术人员的关注,主要即因其在各种经济领域的应用潜力,例如后文所要介绍的在金融市场和物联网上的应用。智能合约是打开区块链技术2.0应用空间的关键要素。下表罗列了智能合约的部分应用领域,供读者参考。

2.2区块链技术可以全方位改善金融市场环境

除了为比特币数字货币提供交易平台以外,区块链技术可以大幅改善,甚至颠覆现有数字货币以外的各种资产交易系统,在例如金融衍生品、外汇、私人股权、能源信用挂钩投资品等资产的清算结算等交易后市场程序中大显身手。区块链技术可以为这些市场程序带来更快的速度,更短的结算周期,更低价的费用,以及更强的安全性。

(1)更快的速度方面,目前美国证券市场内普遍的结算审核所需时间是2到3天,区块链技术的应用有望将结算审核时间从小时级降低至分钟级、甚至是秒级,从而将结算风险降低99%,同时降低资金成本和系统性风险。区块链中交易确认和结算为同时进行,节点交易受系统确认后自动写入分布式账本,并同时更新其他所有节点对应的分布式账本,自动化的运作机制可以大幅缩短结算所用周期。

(2)更低的费用上,在目前的结算机制下,要想达到更短的结算周期,大幅增加的结算成本和初始投入开支是必须。根据美国托管信托和清算公司(DTCC)和波士顿咨询(BCG)的测算,如果将美国证券市场内交易所结算常规周期从T+3变为T+2,初始投资需要5.5亿美元,3年的投资周期内部收益率为18%。如果将结算周期从T+3变成T+1,初始投资需要17.7亿美元,5年的理想化(交易量持续增加)投资周期内部收益率为14%。区块链技术的出现为更加效率快速缩减结算周期提供了可能。缩减交易中间程序方面,根据奥纬(Oliver Wyman)的估算,目前数字证券(例如OTC权益)全球每年交易流程各种中间人程序加总要浪费650到800亿美元,区块链可以大幅省去类似中间程序,从而节省大笔费用,而这笔巨额费用就是相关区块链产业的市场空间。

(3)安全性方面,除了更快的处理速度,更短的清算周期降低了风险以外,区块链技术融入智能合约技术,可以程序化处理复杂的衍生品交易,将清算变的更为标准化、自动化。区块本身时间线形堆进的特点可以帮助监管层鉴别发现违规操作,同时智能合约可以将合规检查变自动化,从清算之初就将违规的可能性降为最低。区块链技术24小时不间断运转的特点也可以将泛州间交易所数据互换处理变得更为稳定和值得信赖。近日,韩国交易所(KRX)宣布将创建一个使用区块链技术的场外交易平台(OTC),交易所代表称,“交易所希望这个系统有助于场外交易商节约成本和减少寻找交易对手的精力花费,从而让交易更便捷。”

除了证券交易结算以外,区块链还可以用来注册并发行数字资产拥有权。目前,纳斯达克正在和Chain进行紧密的合作,利用区块链技术建设私有公司股权交易系统,发行和转移私有公司的股票份额。之所以选择从私有股权交易系统开始,主要是因为私有股权的发行和交易目前仍主要依赖于人工(律师)的手动处理(Excel),区块链技术可以大幅提升程序自动化。智能合约则可以将众多复杂的衍生品交易条款写入区块链技术支持的注册发行程序中,当交易发生时区块链网络可以迅速地进行正确执行。许多其他交易所,例如纳斯达克的竞争对手纽交所目前也对区块链技术表达出了浓厚的兴趣。“区块链技术,不断重新定义的不仅仅是发行交易领域的运作方式,同时还有整个全球金融经济体系。纳斯达克的目标是在这一转折点式的发展机遇中,充当重要角色”—纳斯达克CEO Bob Greifeld如是说。2015年11月,纳斯达克和Chain合作的区块链技术新项目Linq已利用基于区块链的发行交易平台完成了第一笔私募股权交易。

除了交易发行业务,区块链在会计的应用前景近期吸引了大量业内人士的关注。会计、审计和编纂对于全球企业和四大会计事务所成本巨大,基于区块链技术上的自动化会计可以大幅削减相关成本。公司不需要招聘专门审计人员来公司内部审核账本,所有交易可以集中记录储存在内部区块链,由于区块链具有不可逆性和时间邮戳功能,四大会计事务所等外部审计人员和监管机构通过跟踪这些区块链可以实时监控公司账本,同时机构可以借此大幅减少对于审计员审核金融交易的依赖,将审计业务变得更有效率。商业模式一旦有明朗趋势,产业内各种试验便迅速跟上。2015年7月,德勤便透露其正在尝试将区块链技术应用到客户端的自动审核。至今,德勤已推出软件平台Rubix,其允许客户基于区块链基础设施创建各种应用。德勤官网罗列了该软件的四个应用方面,其中包括实时审计功能、贸易合作伙伴关系跟踪、土地登记功能、以及忠诚度点数维护。同时,从审计延伸至外,德勤还看到了区块链技术在咨询方面的应用机会,通过Rubix平台,德勤有潜力通过P2P众包平台(公司以自由形式外包给非特定大众网络)提供大范围咨询服务。顾客可以在区块链上进行咨询,然后区块链可以针对顾客独特问题匹配合适公司来帮助解决问题。德勤先行,其竞争对手也不甘落后。今年1月,普华永道宣布公司组建了一个15人的区块链专家小组,为客户提供咨询服务,并计划在年底将队伍扩大到40人。

2.4区块链技术让物联网更智能自主

物联网无疑是互联网技术的下一个大风口,近年来领域内迅猛的发展趋势反映了人们对于智能服务的需求,我们正在目睹亿万智能设备互联演变成千亿智能设备互联的过渡,迅速的发展对于智能设备的管理和运营水平提出了更高的要求。传统的中心式计算模式,例如云计算,在安全性、隐私保护、融通性等物联网重要属性方面可能并非最佳选择。目前智能设备之间的连接和计算基本上是基于对数据处理过程的信任(第三方),而随着智能设备数量呈现指数性增加,摆脱这种信任所带来的不确定性是必然趋势。区块链对于物联网的最大意义在于在海量的智能设备之间建立了低成本的互相直接沟通的桥梁,同时又通过去中心化的共识机制提高了系统的安全性和私密性。同时基于区块链技术的智能合约技术又将智能设备变成了可以自我维护和调节的独立个体,这些个体可以在事先规定或植入的规则合约基础上执行类似和其他设备交换信息或核实身份等功能。

安全性和隐私保护强度方面,随着用户将汽车、手环、手机等数据节点完成相互连接,用户每日的起居行动产生大量数据。如果使用得当,这些数据为企业进行产品分析和性能改造,科研部门进行社会健康研究等正面效应活动提供了可能。但目前大量产生的数据为中心化系统或子中心储存,为不法分子、黑客、网络恶意攻击者等提供了集中窃取和攻击的可能。同时,由多个中心化系统组成的物联网错误成本偏高,随着连接中心的智能设备呈现指数增加,一个子中心系统数据处理的错误会导致所有其连接的智能设备数据出现错误。区块链散布式去中心化的特点可以大幅提升其系统内流通数据的安全性。从融通性角度来看,各个子中心系统也容易各自为营,在利用不同标准的情况下导致不同子中心数据之间的数据流通处理出现障碍。区块链系统则可以在相关问题上取得突破,让智能设备之间做到真正的互联互通。例如,设定好的智能合约可以让智能设备根据能耗分析,自动在网络内和其他智能设备进行交流,以重新分配能耗。

区块链技术也可以大幅改善物联网的操作完整性,提高智能设备的自主更正性抗御力。随着各种智能设备的智能程度越发提高,适用领域越发广泛,如果遭受网络攻击,设备或会做出和常规功能模式不同的行为,从而造成大程度危害。

例如,在面临带有特定意图攻击时,你搭乘的智能汽车的刹车系统或会失灵、乘坐的飞机仪表可能会显示比你实际所处高度高出1000米的数据,你所处地区电站产生系统错误从而导致地区性电力瘫痪,你住所的安防系统或被远程解除。2010年6月,震网(Stuxnet)病毒被首次检测出,作为第一个专门定向攻击真实世界中基础(能源)设施的蠕虫病毒,其引起了互联网安全专家和国家基础设施专家的高度重视和担忧。根据一位德国计算机高级顾问的表示,“震网”病毒让德黑兰核计划拖延了两年,此恶意软件2010年反复以伊朗核设施为目标,通过渗透入“Windows”系统,对其进行重新编程以破坏。基于区块链技术的安全公司Guardtime创建了无钥签名基础设置(KSI, Keyless Signature Infrastructure),可以内置在工业级区块链中,对系统内任意数据或者全部数据进行签名,并且就历史上任一时间、地点和真实性进行独立验证。Guardtime的首席技术官Matthew Johnson称,“Guardtime可以持续监控平台的完整性,让那些对于管理软件访问权限操作者们可以实时观察系统全局,并且能够纠正未经批准的配置调整,这样可以确保没有恶意软件在应用程序中运行,以及让配置好的数据负责任的运行。”[2]Guardtime对于物联网安全性的贡献已经获得了一定认可,为了避免类似德黑兰状况的发生,英国专注于智能城市创新的公司Future Cities Catapult已经和Guardtime签订合作协议,授权使其保护英国核电站、防洪系统和电网等基础设施免受网络攻击。近日,美国国防巨头洛克希德马丁和雷神也和Guardtime签订协议,确保其防御系统的操作完整性和抗攻击性。目前Guardtime已经在通信、国防、金融市场、保险、政府服务、数字营销方面取得应用进展。但Guardtime其实也只是众多物联网相关区块链技术公司的一家,市场广大,已吸引了诸如IBM的产业巨头积极布局,同时多家初创公司已经开始进行探索。

[2] http://www.ibtimes.co.uk/uk-nuclear-power-plants-protected-cyberattack-by-guardtime-blockchain-technology-1533752.

区块链技术可以提升物联网上各个节点设备运营的长久性。目前偏中心化的物联网顺利和持久运作对于各个中心节点(例如设备制造商、数据运营商等)其实是提出了较高要求。为了保持运作,各中心节点需要付出大量的营运费用,同时一旦中心节点不再运作或者退出市场,大量相关设备将面临瘫痪的局面,会给用户直接造成影响。大量营运费用的必要性也为试图进入物联网有潜力成为中心节点的公司创造了较高门槛,影响了网络内的创新活力速度。对于设备制造商来说,将物联运作外包给区块链网络可以减少运营的费用负担,从而将更多的精力放在产品本身创新上,同时提升运营持续性,有效增强用户信心。

3 区块链技术迎来拐点,产业内跃跃欲试

3.1发达国家发展迅速多点开花

2015年在区块链产业内标志着拐点。2015年区块链内的交易量和交易地址数量开始大幅上升。同时,在经历了2014年的一路下跌后,受益于一系列利好比特币的政策或事件的发生,比特币价格也有所反转。相关事件包括(但不限于):2014年10月,纽约金融监管方面提出对于新成立的比特币公司给予宽松政策;2015年8月,巴克莱银行成为英国首家接受比特币的银行;2015年11月,巴巴多斯考虑添加比特币作为外汇储备;2015年下半年人民币贬值导致部分人民币以比特币形式流出;2016年2月,日本监管机构宣布考虑将把比特币视为法定货币;2016年3月大型贵金属交易商JM Bullion开始支持比特币支付等。

但我们需要注意的是,随着2015年产业内将区块链技术从比特币中抽离出来对待的趋势逐渐明显后,大量投资开始涌入区块链技术,区块链技术应用的广泛化和深入化,也间接促进了比特币的上涨。通过分析产业内投资方向,我们发现美欧日发达国家主导的区块链/数字货币投资中,挖矿类硬件造币投资比例大幅下降,交易所、智能合约商家应用等偏区块链技术应用投资比例大幅上升,资本的方向标明了产业内未来最明朗的方向。同时,用图灵完备脚本语言将智能合约和区块链技术整合的以太坊自2015年7月上线以来,吸引了大量创业公司项目在其平台上开发应用,呈现出爆发式增长,不到一年时间之内市值已经达到10亿美元,跻身于独角兽行列,并明显拉近了和比特币之间的差距。龙头公司之间竞争的进程也标明了产业内的发展趋势。

随着区块链技术的日益成熟和应用的扩展,各发达国家的区块链创业公司如雨后春笋般涌现。例如AndreessenHorowitz、Fortress Investment Group等有远见的专业机构投资者,以及例如杨致远、Max Levchin, Yuri Milner等知名互联网科技产业内部人士积极进行投资,表达了对于产业长远发展的看好。

附表1中展示了目前全球领先的区块链公司,我们发现这些公司覆盖领域普遍集中在交易、支付、清算、物联网等痛点业务,也是本文聚焦介绍的区块链技术四大应用行业。一些公司已经取得了一定的规模,并已经发展出了比较清晰的商业模式,同时多个公司业务在区块链产业链实现延伸,涵盖支付、交易、风控等,充分利用多点协调效应。通过对于投资者结构方面,我们发现了诸如Goldman Sachs、NYSE、CME、BBVA、Santander、CapitalOne、JP Morgan、Citi等金融企业积极投资清算交易等金融功能初创企业的倾向,以进行对自身金融服务的提升和扩展。同时我们发现了例如Rakuten等电子商务贸易企业对于支付领域进行投资的趋势,以探索并改进自身服务提供效率和扩大客户覆盖面。

3.2中国相关机构产业内投资力度较小,后期有望突破

我国过往相关投资主要重视挖矿和硬件投资,以及报价等信息提供业务和咨询。有深入研究并有一定规模的应用项目比较匮乏。目前行业内开始呈现向区块链多元化应用和深度发展的投资趋势,但体量较小且缺乏大型金融机构政府支持。万向集团下的区块链实验室是少有的大型机构支撑的研发项目。IDG和数贝投资则是国内比较重要的区块链投资机构。

我们认为,随着央行对区块链重视加深和来自发达国家的技术溢出效应逐渐明显,我国相关发展会加快。根据以太坊创始人Vitalik的观察,中国目前区块链发展迅速,2015年10月上海万向举办的区块链峰会中,300多名与会者中不乏大公司或政府代表,且众多公司表示了希望与以太坊合作的意向。未来随着区块链应用的更加成熟和可投资投标的增加,区块链有望成为“互联网+”后的下一个热捧对象。这将激发创业者和应用者的热情,从而形成我国区块链发展的良性循环,产业内动态值得关注。

4 核心假定的风险关键投资建议

区块链技术发展放缓

各国对区块链技术监管加严

5 附表

附表1:全球领先区块链公司一览

附表2:中国区块链创业项目一览表

*声明:文章为作者独立观点,不代表格隆汇立场

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