区块链的工作原理及其可能对世界带来的影响

29 Oct 2019 | Chinese Posts

(这篇文章原本刊登于期刊Review of Finance的总编博客中。该博客从非技术性角度总结了每一期的一篇主要文章。)

我们经常听到区块链这个概念,但是很少有人知道它到底是什么,它的工作原理,以及它能造成什么影响。纽约大学Stern商学院的David Yermack发表于Review of Finance的论文《公司治理与区块链》,是一篇很到位的科普文,它从非技术性角度清晰地回答了上述问题。以下只是不完整的概述,我强烈推荐各位阅读完整的论文。

区块链是什么?

一个区块链是一个信息的数据库,用来储存不经任何篡改的交易记录。这些记录可能包括了资产(股票、债券、房地产、汽车、艺术品)的所有权、出生证明、驾照,以及已投的选票。区块链最为人知的功能是储存了比特币的所有权记录,但是它的潜在应用范围远比这要广泛。和目前的记录储存方式相比,区块链有三个主要优势:

  • 成本。交易记录可以被自动更新,节省了诸如投票计票,或者请律师变更土地所有权一类的开支。
  • 迅速。交易记录几乎可以做到实时更新。相反,一个公司的账户也许每年只更新一次,并且投票的统计也需要时间。
  • 数据完整性。土地信息可能被篡改,公司损益表可以被操纵,期权可以回溯,但区块链中的数据却没有人能够更改。

区块链的工作原理

一个区块就是记录的一个集合。比如,一个比特币区块包含了在10分钟内(上图中的Merkle根(或Tx_Root))发生的所有比特币交易;每笔交易的记录包含时间、发送者、接收者,以及该笔交易的比特币数量。时间戳记录该区块的创建时间。

一个区块链由一系列的区块构成,这些区块被一个哈希函数(散列函数)连接起来。哈希函数是一种将数据转换成一个十六进制编码的密码学,这些编码不能倒回去重现原始输入值。区块12的头部包含有反映区块11内容的哈希函数,区块11的头部又有反映区块10的内容的哈希函数,以此类推。这样一来,要在前面的一个区块上造假就是不可能的,因为这将会导致之后的所有区块的哈希值都发生变化,因此这种造假就很会容易被察觉。若有人想要篡改历史交易,那么他/她就不得不为后续所有的区块重新找到有效的哈希值。

市场中任何一个参与者都可以更新一个公开区块链的信息——没有中心化的权威机构(不同于有土地注册处在管理土地所有权)。要创建区块13,一个参与者必须将新一笔交易的数据(并没有被包含在之前的任何区块里)和区块12的哈希值、时间戳,以及一个随机数拼接在一起。一个随机数就是和区块中的其他信息结合在一起能够生成一个新哈希值的随机数字。有效的哈希值必须在某个范围内,比如,必须有几个零开头。一个参与者需要不断试错,通过找到一个满足要求的随机数来生成区块13对应的哈希值。一旦有一个参与者率先成功了,其他成员会检验并承认区块13已经完成,然后去计算区块14。

这个胜出的参与者会得到12.5个比特币的奖励(在比特币区块链里);因此,这些有可能获得奖励的参与者就是我们所称的矿工。这个奖励鼓励矿工将新交易拼接起来并建立新的区块——这其实就是记账服务费。矿工选择他们想要包含在新区块里的任何交易,并对其进行编码;一般不会有两个矿工选中一模一样的交易组合。想要迅速获得交易证明的代理人,可以自愿付给将其交易成功编入下个区块的矿工一笔费用(作为激励)。

这篇论文也介绍了私有和许可区块链。在两种区块链里,记录的更新是由一方或一个小组(由多方组成)来完成的。对这些区块链的监管本身又是另一个很有意思的议题,那篇论文同样也有提到。

区块链会如何影响现实世界?

最有意思的是这篇论文关于区块链潜在的变革性影响力的讨论。

  • 所有权透明度增加。交易记录将会即刻对每个人可见。目前,在美国,机构投资者头寸的13F报告每季度只发布一次。此外,公司有三种不同的股东名单(公司、交易所、代理投票);公司往往并不知道他们真正的股东是谁。
    • 透明度可以让投资者很难做到获得一个区块而不改变股价,这样就会加重Grossman和Hart在1980年提出的搭便车问题(Kyle and Vila (1991))。
    • 透明度能够阻止内部交易,并且相反会鼓励外界获得信息(Fishman and Hagerty (1992), Bushman, Piotoski, and Smith (2005))。它同样会使期权奖励或者其他任何金融交易回溯的情况变为不可能。(Fishman and Hagerty (1992), Bushman, Piotoski, and Smith (2005))
  • 更强的流动性。执行和完成股票交易可以更加迅速实惠。在美国,目前的结算往往需要3天时间并有多方介入才能完成。
    • 流动性可以加强股东通过行使发言权(请见Maug (1998) 和Kahn and Winton (1998)的模型,及Norli, Ostergaard, and Schindele (2015)提出的证据)和退出投资(请见Admati and Pfleiderer (2009) 和 Edmans (2009)的模型,及Edmans, Fang, and Zur (2013),还有Roosenboom, Schlingemann, and Vasconcelos (2014)提出的证据)实现的公司治理。
    • 不仅是活跃的股东,普通人也可以从中受益。目前,从苏黎世汇款到纽约手续费是7%并且需要花3天时间。
  • 投票。区块链可以用来记录公司选举的投票。这将会提高选举准确性,并且化解关于管理层通过幕后操纵赢得绝大多数投票结果非常接近的选举的顾虑。由于股票的借贷将会变得透明,区块链同时也会让空洞投票(模型搭建于Brav and Mathews (2011), 实证研究于Hu and Black (2006) 和Christoffersen, Geczy, Musto, and Reed (2007))变得更难。
  • 实时记账。一个公司可以在区块链上发布其所有的商业交易,让任何人在任何时候都可以合计出他们的损益表和资产负债表。这可以大大地减少对审计员的需求、防止应计盈余管理、阻止关联方交易。
  • 智能合约。智能合约是一种自动执行合约的方式:比如,如果借款人车贷违约,那么无人驾驶汽车可以自己开回银行。区块链可以很低廉地执行智能合约,比如一违约就改变抵押物的所有权。这从根本上减少了强制执行的成本。金融学教授们以后可能就再也没法写关于扣押抵押品的难点的论文了!

这只是一个白日梦吗?

许多革命性的科技都只是昙花一现,但有的却真的带来了变革性的影响。区块链会不负众望吗?2016年的三个比较突出的活动表明了它也许可以。

  • 澳大利亚证券交易所公布了一项计划,该计划准备使用区块链技术来重新设计其清算和结算系统,其他许多主要证券市场也开展了探索性的项目。
  • 纳斯达克证券交易所公布了一个在股东会议上利用区块链平台进行投票的试点计划。管理几乎所有美国大选计票工作的私企Broadridge开始下大力气做相关研究,准备在美国公司选举投票中使用区块链。

美国上市公司Overstock.com于2016年11月在一个区块链上发行了股票,这样他们虽然在监管机构处注册了股份,但并没有经过传统的证券交易所。