区块链技术及其在数字货币领域的应用

区块链技术及其在数字货币领域的应用111，2

童毛弟（副教授），牛哲，陈庭强（教授）

【摘要】区块链技术作为数字货币的底层技术，其在数字货币领域的推广与应用有助于推动数字货币的纵深发展，进而推动数字金融的快速发展。在概述数字货币定义、特征及现状，系统梳理和研究区块链的技术特征及原理的基础上，以区块链技术在比特币中的应用为切入点，从数字货币的信用属性、支付清算效率、交易安全性等方面研究区块链技术在数字货币领域应用的价值前景及发展态势。

【关键词】区块链；数字货币；信用属性；支付清算效率；交易安全【中图分类号】F830一、引言

中本聪发明的比特币，是一种总量恒定在2100万个的数字货币。不论是数字货币还是电子货币，都是没有实物形态的虚拟货币，并且需要网络运行环境。支撑比特币的网络技术是区块链。区块链技术出现之前，互不认识或者互不信任的人之间需要依靠第三方建立信任协作。例如，传统电子现金支付系统涵盖商家、银行、用户三者间的业务联系，商家和银行之间签署协议建立授权关系，银行作为中介能够借助其信用背书和技术能力让渡和规避风险，使得资金在商家和用户间转移流通以促成交易安全完成。区块链技术的出现，打破了这种传统的三角关系，其间不需要任何金融机构承担信用中间人的任务，由一方发起点对点在线支付即可直接支付到另外一方。更确切地说，这种可以剔除金融交易中受信任第三方的技术，作为数字货币的底层技术，叫做“区块链”。

随着对区块链研究的深入，众多学者都发现区块链技术解决了中介信用问题，这是交易去中介化的创举，可以提高现有产品、服务和互动的价值。借助区块链技术，可实现在没有任何中介机构参与的

【文献标识码】A

【文章编号】1004-0994（2018）08-0137-6

情况下，完成双方互信交易，交易点对点且不可更改，如比特币、莱特币、瑞波币等数字货币交易。数字货币不同于电子货币，没有统一的定义，是一种基于节点网络和数字加密算法的虚拟货币（三者的对比见表1）。由于来自某些开放的算法，数字货币没有发行主体，因此没有任何人或机构能够控制其发行；由于算法解的数量确定，数字货币总量固定，这就消除了滥发导致通货膨胀的可能；由于交易过程需要网络中各节点的认可，数字货币的交易过程足够安全。数字货币是“法定电子现金”并存储于电子设备中，是具有现金特性的价值载体。数字货币的使命之一就是部分替代现金，降低现金印制、发行、清分、销毁的巨大成本。

表1

数字货币、电子货币与虚拟货币的对比数字货币

发行主体无使用范围不限流通方式双向货币价值类法币典型代表比特币

电子货币金融机构不限双向与法币等值

虚拟货币网络运营商网络虚拟空间单向类法币

银行卡、储值卡游戏币、论坛币

【基金项目】国家自然科学基金项目（项目编号：71501094）；国家社会科学基金项目（项目编号：15BJY160）；江苏省自然科学基金项目（项目编号：BK20150961）；江苏省高校自然科学研究面上项目（项目编号：15KJB120003）

2018.08财会月刊·137·□

数字货币的价值来源于用户信任值，即数字货币产生于计算机协议，但价值取决于供需。数字货币使用分布式账本技术进行价值转移，在无信任基础的双方中促成交易，交易信息存储在账本中，且目前看来记录在数字货币账本中的信息量极小。虽然数字货币没有发行主体或者计算机供应商，但存在技术型中间商提供诸如与主权货币或者其他资产兑换等服务。随着互联网技术的日渐成熟，数字货币的功能也得到进一步扩展，除了自身的支付功能，还充当数字化金融资产交易凭证，充当融资媒介发行金融产品，整合传统交易所和金融服务机构，从简单的数字符号逐步演绎为可信任凭证，具备实体资产或金融资产支持。

目前，数字货币受到追捧，根据CoinMarketCap提供的数据，截取自2013年4月~2017年4月，数字货币全球总市值已超过200亿美元且呈现稳步上升趋势（图1）。从全球排行榜看，市值排名前三位的是比特币、以太坊和瑞波币，比特币市值在数字货币总市值中长期占比超过50%（图2），市值均超过10亿美元。随着经济发展新引擎“互联网+”的多领域发展，全球生活形态逐渐数字化，一方面伴随人们对电子钱包和线上支付的频繁使用而突显出实体经济交易的虚拟化发展，另一方面数字形式的虚拟货币逐渐融入实体消费经济当中。数字货币的全球普及率正在日益扩大。就数字货币在我国的发展情况看，我国央行成为全球范围内首个研究发行数字货币并开展真实应用的中央银行，率先探索了区块链技术在货币发行中的实际应用。虽然央行在发行数字货币方面已取得了新进展（在基于区块链的数字票据交易平台测试成功，央行旗下的数字货币研究所也将正式挂牌），但央行还未正式发行法定数字货币。法定数字货币的发行有助于降低传统纸币发行和流通的成本，利于提高金融交易的便捷性、透明度以及交易或者投资效率。

将区块链技术应用到货币领域催生了数字货币，节约了货币发行及流通成本，提高了货币交易及投资效率。区块链技术或者说分布式账本技术颠覆了货币的定义，填补了金融货币在互联网应用方面的技术缺失，实现了价值从无信任实体转移到可直接点对点交易。由此可见，在当前金融科技中，区块链是最具前沿性的技术，更是继蒸汽机、电力、信息和互联网科技之后，最有潜力触发第五轮颠覆性革命浪潮的核心技术，其影响力已经远远超出金融领

□·138·

财会月刊2018.08$20B$10B$4B$2B$1B$400M1B1MNov13

Jul14

Mar15Nov15

Jul16Mar17

图12013年4月~2017年4月数字货币

全球总市值变化情况90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%

2014

2015

2016

2017

图22013年4月~2017年4月比特币市值百分比变化情况

域。将区块链技术运用在金融领域抑或融入公证、审计、物流等其他领域，不是仅形成一个可编程的社区，而是扩展到整个社会，令其逐步进入智能互联网时代，这将对经济社会发展起到重大推动作用。

二、区块链

1.区块链的定义。针对区块链的定义，众多学者已达成共识，即区块链是一种分布式数据库共享技术。一组或几组数据在计算机上建立仓库，且这些数据是以区块（Block）形式存在的，这些区块按照一定的数据模型存放一些记录，区块与区块之间按照密码学原理相互链接，即被称为区块链Blockchain）。区块链技术即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

（主要是使区块之间通过密码学方法关联起来，每个数据块包含了一定时间内系统的全部数据信息，并生成数字签名以验证信息的有效性且链接到下一个数据块形成一条主链。

2.区块链的技术特征。经研究，区块链拥有无可比拟的技术特征，即去中心化、建立信任、数据信息不可篡改、数据透明安全、数据匿名等。去中心化是指无需中介参与，系统中所有节点参与数据的记录和验证，可在互不信任的参与者之间维系。如在金融贸易交易中，区块链替代了传统贸易结算环节中的银行担保。建立信任是指区块链技术重新定义了信任，摒弃了第三方机构，依托客观算法和技术背书直接建立互信，保障了网络系统中的价值转移。不可篡改是指信息一经添加至区块链中，即变成区块链网络中的一个节点，从而形成一条完整的数据记录且该条数据将永久存储、无法更改、完整可追溯，避免由于信息不对称或信息被篡改而造成经济损失。数据透明安全是指同样依托密码学算法原理，加密计算安全性高，数据存储信息完整透明、可完全验证，除用户匿名以外的所有数据交易信息完全公开在所有的服务器网络节点中，在使信息同步的同时保证任何交易有完整证据链和可信任追溯环节。通过区块链技术所构建的分布式共享总账，可将视角扩展到整个经济历史记录，这将有助于消除企业内部复杂性成本，重新定义企业边界甚至成为将来全球市场交易的基础架构，不再局限于捕捉单一企业某时刻的交易情况。数据匿名是指在实现数据透明的同时保护个人隐私，在进行私密交易的同时保证区块链的真实性。

3.区块链的技术原理。就区块链技术原理而言，区块链综合了分布式数据存储、现代密码学、P2P对等网络等技术，使互联网时代的价值交易更加方便快捷。区块链技术以网络运行环境为基础，要求网络中所有计算机具备处理能力，且不同于集中式网络需要依托一个大型中央系统存储全部数据，区块链技术是通过寓于分布式结构的数据存储、传输和证明的方法，所有计算机共同维护一个数据库2）。基于密码学原理而非信用，将全新加密认证技术与互联网分布式技术相结合，网络中数据、资源和服务达到共享，所以区块链技术也被称为“分布式总账技术（DistributedLedgerTechnology）”。

区块链技术基于密码学中椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）实现去中心化，将区块以链的方式组合

表2集中式网络和分布式网络的对比集中式网络分布式网络整个工作分成不同的工作概念中心服务器对整个网络进行统一的管理和控制单元后，再汇总各个管理站的结果管理模式结构简单提高网络管理的可靠性优点操作透明且操作简便增强网络可扩展性集中保存全部数据减少网络运行成本中心服务器负荷过大缺点易出现通信瓶颈灵活性差／网络难扩展在一起形成数据结构。一方面，运用现代密码学中椭圆曲线数字签名算法，包括椭圆曲线加密算法ECC）和Hash函数，信息的Hash函数值变化和信息数据的交易变化被写入服务器中，而数据文件本身并不被服务器保存，数据安全且不可篡改；另一方面，网络系统中有节点，不同于“中心化”由中心决定节点，节点离开中心无法存在，类似于“集权”，而是运用“去中心化”的分布式网络存储系统，网络中任何参与者都可以表达自身观点、提交内容、共同生产信息，同时分散数据并进行分散存储。去中心化的数据库无需经过中心即可完成信息的传递，无需整合系统中的参与者就可完成数据的存储和处理。

三、区块链在数字货币领域中的应用——以比特币为例

区块链技术的典型应用领域即金融领域，其在金融领域中的典型应用即数字货币。在数字加密货币出现之前，社会不得不依靠银行等机构跟踪付款和保证金融安全。而作为数字货币的底层技术，区块链凭借其分布式存储、加密算法、共识机制让数字货币成为资本市场的新宠。

区块链技术在数字货币领域中的典型应用为比特币，对此众多学者都已达成共识。下文根据数字货币的信用交易特征，以区块链技术在比特币中的应用为切入点，从数字货币的信用属性、支付清算效率、交易安全性等方面系统地研究区块链技术应用于数字货币领域的价值前景及发展态势。

1.数字货币信用属性的区块链技术。数字货币的应用代表比特币只存在于一个被称为“块状”的巨型电子分类账单中，包含每笔交易的历史记录，其副本在世界各地的许多计算机上运行。这意味着与传统货币和较早的数字货币不同，比特币不需要信任的第三方来处理货币流动或由“中央银行”发行，

2018.08财会月刊·139·□

（表（交易依据客观算法、去中心化、直接点对点。在交易比特币的同时，关注比特币技术型信用支撑、价格波动、安全性能、跨境转移等，与关注区块链底层技术、加密算法在数字货币领域中的实际应用同样重要。货币的核心属性是信任。对特定群体而言，比特币作为数字货币延续了货币的核心属性，具备了信任背书的条件。因此，比特币具有群体属性，能够吸引一定社会群体参与交易。交易方式如下：银行ATM机中选择使用bitcoin（比特币）进行货币集中兑换，组建比特币开源社区促进交流，创建比特币区块浏览器https：//btc.com，集中浏览查询比特币区块、交易、地址的详细信息等。通过区块链技术的支持及加密算法形成的特定规则，强化比特币使用者间的信任纽带，加强共同意识和利益关系，促成比特币社区意识。

区块链重新定义了金融，金融交易活动的发起首先是要建构信任、甄别风险，在实际操作中信任的建立要付出极大的金钱及时间成本，而数字货币在使用区块链技术过程中由于是用数据区块取代了目前互联网对中心服务器的依赖，使得所有数据变更或者交易项目都记录在一个云系统中，从而保证安全地验证、确认和传输金融交易，以强化数字货币的信用属性。从业务应用角度来说，区块链是不同于央行清算中心等传统中心化账本系统的一种分布式共享账本系统，通过分布式的产权管理、集体自治、公开透明、不可更改和可追溯的方式来创造信任和发展信用，从而让价值交换过程中的摩擦系数降低，实现零边际成本。数字货币作为智能货币，除带有很深的群体社交网络烙印之外，更是凭借其信用属性价值创建了货币流通的新类型。

2.数字货币支付清算效率的区块链技术。比特币是一种基于节点网络和数字加密算法的数字货币，是一种去中心化的数字货币，区块链技术运用了P2P对等网络结构原理，实现了数字货币支付与清算的去中心化。不同于Client/Server客户/服务器网络结构，客户端和服务器端主体并存，P2P对等网络结构是指一台计算机既可作为客户端，又可作为服务器端，直接点对点，取缔中介实体，互联网直接连接交互（图3）。

在P2P对等网络结构中，交易比特币无需中央银行等金融中介，可以省去繁琐的额度与手续限制，直接由用户构成，获取对方比特币地址即可进行支付，支付系统去中心化。从比特币简单便捷的交易中

□·140·

财会月刊2018.08对等节点对等节点

对等节点服务器对等节点

对等节点对等节点

P2P对等网络结构

服务器

客户端客户端

Client/Server客户/服务器网络结构

图3P2P对等网络结构与Client/Server客户/服务器网络结构

可以看出，每一次货币变革的出发点都是基于金融交易的便捷性，提高货币交易的支付清算效率。与传统纸币的流通相比，发行数字货币的确能有效降低货币流通成本，使交易便利且透明。从纸币时代飞跃到数字货币时代，凸显出数字货币对整个金融货币行业体系的影响力，展现出区块链技术对科技金融新经济体系所作的贡献。

此外，数字货币借助区块链天然拥有点对点转账特性这一新的价值存储转移方式，促成用户借助点对点网络向任何账户转账等金融交易行为，在提高交易效率的同时简化了交易前的身份认证过程。区块链网络中每个节点都存储着交易人的大量信息，这其实为区块链提供了一种大数据属性，当区块链支付清算体系正式运转后，金融交易数据、商业交易数据等可直接部署在区块链上。商业银行可直接通过区块链完成征信，以有效克服现有模式下信息不完整、数据不及时、费用较高的缺点。在交易过程中引入数字货币进行结算的方式，展示了数字货币在票据场景中的应用，区块链在金融领域具有的天然优势能降低审核清算成本，减少对中心节点的不

信任，让金融资产的流动更加透明便利，这些突显出区块链在数字货币领域降低发行成本、提高支付清算效率等方面的巨大贡献，推动了经济的提质增效。

3.数字货币交易安全性的区块链技术。区块链使用非对称加密的公私钥构建节点间的信任以保障数字货币交易的安全，在交易比特币的过程中可见一斑。一方面是在交易过程中，使用公私钥对数据存储和传输进行加密解密，由于椭圆曲线加密算法的使用特性，即通过私钥解密出对应的公钥，通过公钥验算出比特币交易账单中每一段交易数据与交易过程中使用私钥签名的是否为同一人操作（即只有用户本身才能解密该信息，任何未经授权用户甚至信息的发送者都无法将此信息解密），每笔交易生成一个随机散列的数字签名。交易系统中的所有参与者都有唯一的历史交易序列。整个加密过程不可逆转，从而保障交易的安全完成（图4）。另一方面是在交易双方的隐私保护上，传统银行对受信任第三方的信息访问有特定的隐私限制级别，而区块链借助公钥加密技术使得比特币可以通过对公钥匿名避免交易双方身份信息的暴露。此外，作为附加的防火墙，使用者可以让每次交易都生成一个新的密钥对，以防止交易不被追溯至一个共同的所有者。

产生随机散列产生随机散列交易A

交易B

交易C

公钥密文传输私钥

签名

图4数字货币交易过程

概括而言，比特币不依靠特定货币机构发行，而是依据特定算法和大量计算产生。通过公开密钥密码体系，在保证数据信息安全交互的基础上，比特币持有者可以拥有许多不同的账户，每个账户都链接到一个单独的地址和私钥，一个比特币账户即是一段公钥，使用账户中的比特币需要比特币账户地址即一串序列号对应的私钥。

比特币已经成为第一个广泛部署的分散的全球货币，并引发了数百种虚拟货币。比特币和区块链是一种既可以减少单点失败，又可以使整个金融体系实现去中心化的解决方案。运用分布式总账技术、通

过去中心化实现点对点，使得数字货币总账存储信息可以接近于零，整个网络节点只记录价值分布，对交易信息如转出账户、接收账户、交易余额等细节信息记录很少，从而提升整个流程的安全系数。数字货币借助区块链这一全新的互联网应用层，执行复杂的远期金融合约以进行价值交换。总体而言，数字加密货币已经得到金融、科技部门以及学术界的高度重视，在不景气的经济体中实现了广泛的市场渗透。

四、结论与对策

本文通过对数字货币的定义、特征及现状进行概述，对区块链的技术特征及原理进行了梳理，以区块链技术在比特币中的应用为切入点，主要从数字货币的信用属性、支付清算效率、交易安全性三方面系统研究了区块链技术应用于数字货币领域的价值前景及发展态势，得出区块链技术在强化数字货币信用属性、提高数字货币支付清算效率、保障数字货币使用安全性方面有积极作用的结论。

在区块链技术强化数字货币信用属性方面，区块链技术的发展即是货币载体的技术提升，能为货币信用的提升保驾护航，提高价值信任和信用等级，降低价值交换过程中的摩擦系数，通过区块链加密技术规则强化数字货币使用者的信任纽带；在区块链技术提高数字货币支付清算效率方面，区块链技术带来去中心化的交易模式，作为全新的电子化支付思路，使垂直化支付成为可能，使得医保社保和纳税等行为的支付更加高效透明，降低金融交易审核清算成本，减少对中心节点的不信任，让金融资产的流动更加透明便利；在区块链技术保障数字货币使用安全性方面，区块链的分布式架构和密码原理等的运用可以提供更高的安全性和整体可用性，以保障金融交易的安全，不仅能在保障使用者账户层面的相关必要属性，还能够提供安全的技术控制。

然而，目前的研究一方面集中于阐述区块链基础理论和技术，另一方面针对区块链应用研究，集中于涵盖数字货币的金融领域，缺乏对区块链潜在问题及风险解决方案的深入研究，并且鲜有针对区块链抑或科技金融方面监管方案的研究。因此，本文针对区块链技术在强化数字货币信用属性、提高数字货币支付清算效率、保障数字货币使用安全性三个方面的作用，结合目前的研究成果提出以下对策：

1.区块链技术可强化数字货币信用属性。前提是网络系统中海量数据存储得到稳定维护，这需要优化区块链在金融应用方面的基础设施，研究如何

2018.08财会月刊·141·□

（公钥）低成本维护区块链海量数据存储。此外，金融货币交易的信任构建涉及用户的合法权益维护，研究如何维护数字货币用户的合法权益，还牵涉对区块链在数字货币领域中应用的监管，包括监管机制设计、行业标准制定、银行数字化发展等问题，研究可结合我国国情并借鉴国外经验进行。对于区块链在数字货币领域中应用情况的监管各国做法不一，据了解俄罗斯禁止使用比特币进行支付交易，学者在进行此方面研究时，切勿盲从，规避“毛毛虫效应”。

2.区块链技术可提高数字货币支付清算效率。在数字货币应用中如何利用区块链技术进行无障碍化高频次金融交易还存在研究空间，包括如何解决工业级别数据存储效率技术困难、减少高频次金融交易限制、降低应用交易成本等方面。

3.区块链技术可保障数字货币使用安全性。数字货币用户信息是否存在安全性漏洞方面的研究有待突破。可以对数字货币的防伪、网络密钥的管理，以及区块链在金融服务、供应链管理、智能制造等多个场景的安全应用监管、应用风险控制等内容进行研究，这对区块链技术保障数字货币交易的安全性有助推作用。

区块链技术的发展和应用改变了用户与银行、用户与资金之间的关系，保障了金融货币交易的健康安全，使区块链数字货币应用方面的研究获得更高的关注度。把握区块链技术在数字货币领域应用的价值前景和发展态势，在未来金融创业创新及银行全面数字化过程中，利用区块链技术改变和提升人们的生活水平，任重而道远。

主要参考文献：

任哲，胡伟洁．区块链技术与支付体系变革［J］．中国金融，2016（14）．

□·142·

财会月刊2018.08王和，周运涛．区块链技术与互联网保险［J］．中国金融，2016（10）．

中国人民银行宜宾市中心支行课题组．数字货币发展应用及货币体系变革探讨——基于区块链技术［J］．西南金融，2016（5）．

殷爱菡，吴凡，陈燕燕．基于ID与ECDSA的密钥分配协议［J］．计算机工程与设计，2011（6）．

林晓轩．区块链技术在金融业的应用［J］．中国金融，2016（8）．

吴志峰.区块链与数字货币发行［J］.国际金融，2016（9）．

曾繁荣．基于分布式账本技术的数字货币发展研究［J］．西南金融，2016（5）．

王永红．数字货币技术实现框架构想［J］．中国金融，2016（8）．

袁勇，王飞跃．区块链技术发展现状与展望［J］．自动化学报，2016（4）．

孙建钢．区块链技术发展前瞻［J］．中国金融，2016（8）．

张锐．基于区块链的传统金融变革与创新［J］．西南金融，2016（10）．

孙皓原．数字货币发展思考［J］．中国金融，201616）．

胡乃静，周欢，董如振．区块链技术颠覆金融未来及在上海金融中心的发展建议［J］．上海金融学院学报，2016（3）．

杨晓晨，张明．比特币：运行原理、典型特征与前景展望［J］．金融评论，2014（1）．

王斯坦，王屹．我国互联网征信发展现状与征信体系构建［J］．经济研究参考，2016（10）．

作者单位：1.南京工业大学马克思主义学院，南京211816；2.南京大学工程管理学院，南京210093

（