閆陽 孫若瑩

摘要：隨著區(qū)塊鏈技術的發(fā)展，在大部分的交易領域已經(jīng)得到了應用，但如何應用于稀土期貨交易平臺還有待研究。本文首先簡要介紹了區(qū)塊鏈的相關概念和技術特點，然后給出了基于區(qū)塊鏈技術的稀土期貨交易平臺架構的設計方案，并以此為基礎對區(qū)塊鏈的核心技術在稀土期貨交易中的應用進行了說明。

關鍵詞：區(qū)塊鏈；稀土期貨交易；共識機制

引言

我國既是稀土資源最為豐富的國家，也是全球最大的稀土生產(chǎn)國和出口國。作為有著重要戰(zhàn)略性質的不可再生資源，稀土的需求量迅速增長，期貨交易量也呈上升趨勢。我國目前已建立的包頭稀土產(chǎn)品交易所，其2018年的總交易額突破千億元。但由于其交易定價機制缺陷與交易流向的不公開透明，使得稀土的供求和定價存在不確定性，給交易過程的監(jiān)管也造成了困難。

區(qū)塊鏈作為集合了分布式數(shù)據(jù)存儲、共識機制、加密算法等技術的新型應用模式，在金融交易領域有著很好的適用性。利用區(qū)塊鏈技術構建稀土期貨交易平臺，可以完善公開透明的交易機制，穩(wěn)定市場價格，杜絕非法稀土交易的發(fā)生。

1、區(qū)塊鏈技術特點

1.1 去中心化

區(qū)塊鏈提供了一種新的達成共識的方式，即共識機制。它使得參與方不必依賴中心化的權威，多方就能實現(xiàn)大規(guī)模的高效協(xié)作。這種去中心化的自組織的模式，利用數(shù)學為信任進行背書，實現(xiàn)去信任，降低成本。數(shù)據(jù)并不單獨存儲于單個節(jié)點，而是分散的存儲在網(wǎng)絡中許多節(jié)點，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)上的去中心，同時也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和容錯性。

在傳統(tǒng)的跨國交易中，跨境支付普遍存在周期長、收費高的特點。而基于區(qū)塊鏈技術進行跨境匯款，可以在去中心化的機制下，使用戶以更低的費用和更快的速度完成跨境轉賬。參與交易的地區(qū)網(wǎng)關將會加入?yún)^(qū)塊鏈并作為區(qū)塊鏈的節(jié)點，以便這些網(wǎng)關之間進行跨境交易。交易前先將所需要的賬戶信息上傳到網(wǎng)關，交易完成后通過網(wǎng)關將交易信息更新到交易賬戶上。去中心化的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡讓交易雙方可以直接進行支付結算，省掉了所有的中間環(huán)節(jié)費用，提高了清算速度，并且保證交易的可靠性。

1.2 開放透明

不同于傳統(tǒng)的信息存儲方式，區(qū)塊鏈對所有人開放透明，系統(tǒng)上所存儲的數(shù)據(jù)和相關應用可以通過公開的接口進行訪問。每一個參與者都能夠獲得完整的數(shù)據(jù)備份，各節(jié)點可以對其涉及的交易進行公開查詢，所有交易均可溯源。從而減少了各節(jié)點包括監(jiān)督管理機構收集信息的成本，可以更好地了解這個復雜市場的規(guī)模和范圍，同時降低了參與者交易的風險。但由于金融服務中賬戶信息和交易記錄具有隱私性，完全公開會存在安全性的問題，因此要為區(qū)塊鏈設置額外的安全和隱私機制。

1.3 信息不可篡改

區(qū)塊鏈為用戶提供一個保持共享且不可篡改記錄的數(shù)據(jù)庫。由于每個節(jié)點共享相同的數(shù)據(jù)，對單個節(jié)點數(shù)據(jù)的篡改會被系統(tǒng)自動識別并舍棄。同時哈希校驗和非對稱加密保障了區(qū)塊鏈上存儲、讀取、執(zhí)行整個過程透明、可跟蹤、不可簒改。區(qū)塊鏈上的客戶信息與交易記錄等信息一旦被系統(tǒng)確認，便不受任何人為干預，不可偽造和篡改。因此有助于識別異常交易，防止欺詐行為的發(fā)生，有著良好的透明性和可審計性。

1.4 去信任

區(qū)塊鏈的共識機制是去信任的前提，每個節(jié)點出于對自身利益最大化的考慮，都會自發(fā)、誠實地遵守協(xié)議中預先設定的規(guī)則，判斷每一筆記錄的真實性，最終將判斷為真的記錄記入?yún)^(qū)塊鏈之中。它改變了傳統(tǒng)交易模式中以第三方為中心的信任模式，將對“人”的信任轉變?yōu)閷?shù)學邏輯的信任，任何人為的干預不起作用。系統(tǒng)中所有節(jié)點之間無需信任，只需要信任區(qū)塊鏈協(xié)議下的軟件系統(tǒng)即可實現(xiàn)交易，實現(xiàn)了“無需信任的信任”。

2、基于區(qū)塊鏈技術的稀土期貨交易平臺基本架構

基于區(qū)塊鏈技術的稀土期貨交易平臺是以區(qū)塊鏈技術為基礎，搭建的支持跨地區(qū)交易的期貨交易網(wǎng)絡和體系。它提供了一種安全、透明并且可靠的方式，將交易合法化、公開化，能夠記錄在任何時間段發(fā)生的期貨交易，以及交易的流向，避免由于不透明導致交易中出現(xiàn)諸多漏洞，杜絕利用漏洞牟取利益的可能，杜絕一切非計劃內(nèi)交易的發(fā)生。從而有效地解決稀土交易中存在的問題，同時提高交易效率，為市場參與者降低成本，提供更為可靠的交易記錄。

由于傳統(tǒng)的單鏈結構混雜了賬戶信息和交易信息，可擴展性差，同時會影響系統(tǒng)的吞吐量，降低交易的并發(fā)量。為了避免這些問題，我們采用Tsai等人提出的TBC、ABC雙鏈結構構建稀土期貨交易平臺，如圖1所示。其中TBC（交易區(qū)塊鏈）只存儲進行交易和結算所必要的信息，如要進行交易的雙方賬戶信息，而不存儲其他賬戶的信息，并執(zhí)行期貨交易。而ABC（賬戶區(qū)塊鏈）只用于存儲賬戶信息，如現(xiàn)金余額，風險資產(chǎn)等。例如，系統(tǒng)中的賬戶a想要與賬戶b進行期貨交易，經(jīng)過身份驗證后，則將雙方與交易相關的數(shù)據(jù)從ABC同步到TBC上，并保證上傳的數(shù)據(jù)準確無誤。當滿足智能合約設置的條件時，用TBC上存儲的數(shù)據(jù)進行期貨交易，一切交易信息都被儲存在TBC上。TBC確認交易協(xié)議達成后，將交易的信息同步更新到雙方賬戶的ABC上。TBC上數(shù)據(jù)具有時效性，當交易結束，此次交易的數(shù)據(jù)便不能再用于其他交易，但存儲的交易記錄是持續(xù)有效的。

基于區(qū)塊鏈技術的稀土期貨交易平臺總體架構圖，如圖2所示。自下而上分別為存儲層、區(qū)塊鏈服務層、合約層、接口層、應用層。

3、基于區(qū)塊鏈技術的稀土期貨交易平臺

3.1 稀土期貨交易共識機制

區(qū)塊鏈的共識機制讓多參與者、多中心的交易系統(tǒng)按照公開的算法、規(guī)則形成的自動協(xié)商一致的機制基礎上來運行，讓區(qū)塊鏈系統(tǒng)具備了很高的自信任性，它不僅保障了記錄在區(qū)塊上每筆交易的準確性和真實性，還保證了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

常見的區(qū)塊鏈共識機制有PoW（工作量證明機制）、PoS（權益證明機制）、DPoS（股份授權證明機制）、Pool驗證池機制等，如其特性對比表1所示。其中PoW共識機制會消耗大量的資源，且共識確認時間長，會使得交易吞吐量差、延遲高，直接影響交易的效率，不適合應用于商業(yè)平臺。PoS共識機制相比于PoW共識機制在時間性能上有所提升，但本質仍為挖礦運算，時間性能差，無法做到快速一致。DPoS共識機制依賴于代幣，與商業(yè)應用的模式不契合。相比于以上三種主流的共識機制，Pool 驗證池基于傳統(tǒng)的分布式一致性算法，如Pasox、 Raft，并輔以數(shù)據(jù)驗證機制，大大縮短了共識驗證的速度。而且擺脫了對代幣的依賴，與多參與者和多中心的金融交易模式有著很好的契合性，可以很好的應用于稀土期貨交易行業(yè)。

3.2 稀土期貨交易智能合約

智能合約運用于稀土期貨交易平臺，不僅可以發(fā)揮智能合約在成本效率方面的優(yōu)勢，而且可以避免惡意行為對交易正常執(zhí)行的干擾。參與者可以通過協(xié)商來選擇某個法律框架并建立合同，然后將它以數(shù)字化的形式寫入代碼中。當交易款項滿足合約預定的時間和結果等條件時，智能合約便被觸發(fā)，自動地執(zhí)行相應的合同條款。由于人的自主判斷被全自動執(zhí)行所替代，在避免了人工操作失誤的同時，也提高了平臺交易的效率。

智能合約不只是一個可以自動執(zhí)行的計算機程序，它還是該交易平臺的參與者，可以回應所接收到的信息，可以接收和儲存價值，也可以向外發(fā)送信息和價值。不同于傳統(tǒng)的合約受限于不同地區(qū)，智能合約技術適用于全球范圍，法律框架會根據(jù)具體情況而更加精細化和個性化。

3.3 稀土期貨交易分布式記賬

利用區(qū)塊鏈技術，可以為稀土期貨交易平臺創(chuàng)建一個分布式的賬本信息數(shù)據(jù)庫，其中的所有交易數(shù)據(jù)都是公開共享的。通過分布式記賬，所有的參與者可以使用一個去中心化的賬本分享文件。這樣不僅可以減少交易中介，還能節(jié)約整合不同賬本的時間，降低了參與者成本，將交易涉及的所有信息數(shù)字化，將各個交易流程通過程序實現(xiàn)自動化。同時系統(tǒng)通過對所有節(jié)點用戶的交易行為的檢測和分析，可以有效地防范交易欺詐、虛假交易等違法交易行為的發(fā)生。

4、結語

針對目前稀土交易行業(yè)中的信息不公開透明、政府難以監(jiān)管等問題，引入?yún)^(qū)塊鏈技術，構建稀土期貨交易平臺，能有效地規(guī)范稀土交易環(huán)境，健全交易機制。共識算法有利于稀土期貨交易中的防內(nèi)部舞弊，杜絕洗錢等違法行為的發(fā)生，提高交易的安全性。智能合約有利于降低平臺運營成本，提高運營效率，無需中心即可按照規(guī)則自動交易。分布式賬本有利于監(jiān)控稀土期貨交易，防止非公開的稀土交易，并進行反欺詐控制。基于區(qū)塊鏈技術的稀土期貨交易平臺能夠將能源流、資金流和信息流有效地銜接，為稀土期貨交易提供切實的技術保障。

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作者簡介：

閆陽，碩士研究生，北京信息科技大學，研究方向：數(shù)據(jù)分析、機器學習；

孫若瑩，副教授，碩士研究生導師，北京信息科技大學，研究方向：電子商務、供應鏈管理。