央行万字工作论文：区块链能做什么、不能做什么？

论文认为，总的来说，目前真正落地并产生社会效益的区块链项目很少，除了区块链物理性能不高以外，区块链经济功能的短板也是重要原因。应在持续研究和试验的基础上，理性客观评估区块链能做什么、不能做什么。

论文还提了三点建议。

一是不要夸大或迷信区块链的功能。这些年的行业实践已经证明一些区块链应用方向是不可行的。特别是，现代金融体系在发展过程中不断吸收各种技术创新。技术创新只要有助于提高金融资源配置效率以及金融交易的安全性、便利性，就会融入金融体系。迄今为止，还没有一项技术创新对金融体系产生过颠覆性影响，区块链也不会例外。加密货币供给没有灵活性，缺乏内在价值支撑和主权信用担保，无法有效履行货币职能，不可能颠覆或取代法定货币。区块链的匿名特征反而会增加金融交易中反洗钱（AML）和“了解你的客户”（KYC）的实施难度。

但也要看到，我国的一些国情提供了实践区块链的机会，比如数字票据交易平台有助于缓解我国票据市场分散化的问题。

二是区块链应用要立足实际情况，不要拘泥于一些过于理想化的宗旨。比如，用科技来替代制度和信任是非常困难的，在很多场景甚至就是乌托邦。再比如，去中心化与中心化各有适用场景，不存在优劣之分。现实中完全的去中心化和完全的中心化场景都不多见。很多区块链项目从去中心化宗旨出发，但后期或多或少引入了中心化成分，否则就没法落地。比如，区块链外信息写入区块链内，往往需要一个可信任的中心化机构，完全的去中心化是不可能的。

三是目前区块链投融资领域泡沫明显，投机炒作、市场操纵甚至违规违法等行为普遍，特别是涉及公开发行交易的Token 的项目。政府有关部门应加强监管，防范金融风险。

需要说明的是，央行工作论文仅为学术研讨，并不代表监管态度。

以下为论文全文：

区块链能做什么、不能做什么？

徐忠 邹传伟

摘要：本文从经济学角度研究了区块链的功能。首先，在给出区块链技术的经济学解释的基础上，归纳出目前主流区块链系统采取的“Token 范式”，厘清与区块链有关的共识和信任这两个基础概念，并梳理智能合约的功能。其次，根据对区块链内Token 的使用情况，梳理了目前区块链的主要应用方向，再讨论Token的特征、Token 对区块链平台型项目的影响、区块链的治理功能以及区块链系统的性能和安全性等问题，最后总结并讨论区块链能做什么、不能做什么。

一、引言

区块链最早作为比特币的底层技术由Nakamoto（2008）提出。但比特币的脚本语言缺乏图灵完备性2（Turing completeness），使用的UTXO（unspent transaction output，未使用交易输出）模型难以支持复杂的状态操作。为此，Buterin（2013）提出了以太坊（Ethereum）。以太坊是一个基于账户模型的区块链系统，脚本语言具有图灵完备性，目标是实现Szabo（1994）提出的智能合约（smart contract）并支持分布式应用（decentralized application，简称是DApp）。随着2014 年美国R3 公司创立和2015 年Linux 基金会发起Hyperledger项目，区块链受到了越来越多主流机构的重视。比如，Goldman Sachs（2016）讨论了区块链在共享经济、智能电网、房地产保险、股票市场、回购市场、杠杆贷款交易以及反洗钱（anti-money laundering，简称是AML）和“了解你的客户”（know your customer，简称是KYC）中的应用。中国区块链技术和产业发展论坛2016 年10 月发布的《中国区块链技术和应用发展白皮书（2016）》讨论了区块链在金融服务、供应链管理、文化娱乐、智能制造、社会公益和教育就业等领域的应用场景。

2009年1月，比特币网络上线标志着区块链应用落地。但从那时至今近10年时间里，除了加密货币（cryptocurrency）发行和交易之外，区块链没有得到大规模应用。截至2018年10 月31日，CoinMarketCap 网站统计了全球范围内的2086 个加密货币和15545 个加密货币交易所，全体加密货币的市值约2035亿美元（其中比特币市值占比为54%），过去24 小时交易量约106 亿美元；但DappRadar 网站统计了以太坊及其上1137个分布式应用，发现过去24小时活跃用户数只有12521人，其中只有2个分布式应用的24小时活跃用户数超过或接近1000 人，而且比较活跃的分布式应用集中在游戏、博彩和加密资产交易等与实体经济关系不大的领域。普华永道会计师事务所2018 年8 月对15 个国家的600 名公司高管的调查发现，有84%的公司对区块链感兴趣，但52%的公司的区块链项目处于研发状态，10%的公司有区块链试点项目，只有15%的公司有正在运行的区块链项目3。

区块链没能大规模应用的一个重要原因是物理性能不高（特别对公有链）。比如，比特币每秒钟最多支持6 笔交易，而Paypal 平均每秒钟能支持193 笔交易，Visa 平均每秒钟能支持1667 笔交易4。很多从业者和研究者讨论如何提高区块链物理性能，包括中继网络（relay network）、分片（sharding）、增加区块大小、隔离见证（SegWit）、有向无环图结构（DAG）、跨链、侧链、状态通道（以比特币闪电网络为代表）以及压缩交易信息的技术（比如Mimblewimble）等。袁煜明和刘洋（2018）对这些方向做了全面介绍。提高区块链物理性能的另一个重要方向是改进共识算法（consensus algorithm），特别是从工作量证明（proof of work，简称是POW）转向权益证明（proof of stake，简称是POS）。袁勇等（2018）综述了常见的区块链共识算法。在一些应用场景中使用联盟链或私有链而非公有链，也是绕开区块链物理性能瓶颈的重要方面。

本文从经济学角度研究了区块链能做什么、不能做什么。即使将来区块链物理性能瓶颈得以缓解，本文研究一些经济学问题仍将存在。本文共分四部分。第一部分是引言。第二部分是对区块链技术的经济学解释，相当于用经济学语言“翻译”区块链技术。这一部分归纳出目前主流区块链系统采取的“Token 范式”（Token 在不同语境下有多种中文翻译，比如加密货币、加密资产、代币和通证等，为避免混淆或歧义，本文主要用Token 而非其中文翻译），厘清与区块链有关的共识和信任这两个基础概念，并梳理智能合约的功能。第三部分研究区块链的经济功能。这一部分先梳理区块链的主要应用方向，再讨论Token 类似货币的特征、Token 对区块链平台型项目的影响、区块链的治理功能以及区块链系统的性能和安全性等问题。第四部分总结全文并讨论区块链能做什么、不能做什么。

二、对区块链技术的经济学解释

区块链涉及计算机技术和经济学。本部分对区块链技术给出经济学解释，辨析在与区块链有关的共识、信任和智能合约等方面的常见误解，为第三部分研究区块链的经济功能打下基础。

（一）区块链的Token 范式

目前主流区块链系统，不管采取以比特币为代表的UTXO 模型，还是以以太坊为代表的账户模型，也不管脚本语言是否具有图灵完备性或是否支持智能合约，都具有3 个关键特征，可以归纳为“Token 范式”：

第一，共识算法针对区块链内的Token。Token 本质上是区块链内定义的状态变量，Token 可以在区块链内不同地址之间转让，转让过程中Token 总量不变（也就是在转出地址减少1 个Token 的同时，转入地址增加1 个Token）。有些区块链系统限定了Token 的总量上限，比特币就属于这种情况。

Token 在区块链内不同地址之间转让时，Token 的状态（指区块链内各地址内有多少Token）更新和交易确认同步发生。比如，Alice 向Bob 转了一笔比特币，这笔比特币交易被记入区块链的同时（也就是交易被打包进某一区块并接入区块链），Alice 和Bob 对应公钥的UTXO（可以理解为比特币区块链内的账户余额）同时更新。因此，Token 被交易时，不会形成传统意义上的结算在途资金或

结算风险5。

第二，Token 与智能合约之间有密不可分的联系。Token 本身是智能合约的体现。比如，以以太坊ERC20 为代表的Token 合约规定Token 的总量、发行规则、转让规则和销毁规则等一系列逻辑。Token 合约管理着一系列状态，记录哪些地址有多少Token 等账本信息。在Token 合约的基础上，可以构建对Token 执行复杂操作的智能合约。这些智能合约执行的结果主要是，Token 的状态发生变更。

本部分第三小节将分析智能合约的功能。

第三，按照是否与Token 的状态和交易有关，区块链内的信息分成两类——有关系的和没有关系的，这两类信息在共识算法下有完全不一样的地位。节点在运行共识算法时，重点检验第一类信息是否符合预先定义的算法规则，第二类信息作为Token 交易的附加信息写入区块链，节点不会检验这类信息的真实准确性。比如，比特币节点会检验随机数（nonce）是“挖矿”问题的解，以及区块中的交易在数据结构、语法规范性、输入输出和数字签名等方面符合预先定义的标准。但对比特币创世区块中的“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”，节点不会也没有能力验证这句话的真实准确性。

区分这两类信息是理解区块链共识范围的关键。区块链共识针对与Token的状态和交易等有关的信息。比如，比特币共识决定了截至某一区块，各地址对应的UTXO 数量以及地址之间转让比特币的记录。而区块链内与Token 的状态或交易等无关的信息基本不属于共识的范围。特别是，区块链外信息写入区块链内的机制，一般被称为预言机（oracle mechanism）。如果区块链外信息在源头和写入环节不能保证真实准确，写入区块链内只意味着信息不可篡改，没有提升信息的真实准确性。但区块链有助于解决数据登记追溯问题，登记在区块链内的数据有可追溯的主体身份签名并可用于事后审计，而且上链数据的不可篡改性也有助于控制操作风险。

（二）区块链内的共识和信任

共识（consensus）和去信任（trustless）是区块链两个非常重要的基础概念。这两个概念脱胎于计算机领域，很难在经济学上予以严格定义，却很容易被误解。比如，将共识等同于消除了信息不对称或实现了共同信念，将去信任等同于没有信用风险。

1.共识的界定

目前对区块链共识的讨论，涉及三种不同语境下的共识概念——机器共识、治理共识和市场共识，其中治理共识和市场共识可以称为“人的共识”。很多误解就源于混淆了这三类共识，或者泛化了共识的范围和性质。

第一，机器共识。机器共识属于分布式计算领域的问题，目标是在存在各种差错、恶意攻击以及可能不同步的对等式网络中（peer-to-peer network），并且在没有中央协调的情况下，确保分布式账本在不同网络节点上的备份文本是一致的（不是语义一致）。

对等式网络的节点（特别是负责生成和验证区块的节点）有诚实节点和恶意节点之分。诚实节点遵守预先定义的算法规则（主要是共识算法），能完美地发送和接收消息，但其行为完全是机械性的。恶意用户可以任意偏离算法规则。在一定限制条件下（比如比特币要求50%以上算力由诚实节点掌握），算法规则保证了机器共识的可行性、稳定性和安全性。机器共识的范围限于区块链内与Token 的状态和交易等有关的信息。

第二，治理共识，指在群体治理中，群体成员发展并同意某一个对群体最有利的决策。比如，比特币社区关于“扩容”和分叉的讨论可以在治理共识框架下理解。治理共识的要素包括：1.不同的利益群体；2.一定治理结构和议事规则；3.相互冲突的利益或意见之间的调和折衷；4.对成员有普遍约束的群体决策。袁勇等（2018）指出，治理共识涉及人的主观价值判断，处理的是主观的多值共识，治理共识的参与者通过群体间协调和协作过程收敛到唯一意见，而此过程如果不收敛，就意味着治理共识的失败。

第三，市场共识。Token 参与交易时（不管是不同Token 之间交易，还是Token与区块链外资产或权利交易），就涉及市场共识。市场共识体现在市场交易形成的均衡价格中。

三类共识之间存在紧密而复杂的关系。机器共识是对等式网络的节点运行算法规则的产物，治理共识反映由人（包括网络节点的拥有者或控制着）来制定或修改算法规则的过程。市场共识受机器共识和治理共识的影响。比如，如果分布式账本的安全性没有保障（即机器共识失效），比特币的市场价格将受到毁灭性冲击。再比如，2017 年比特币社区对“SegWit2x”的讨论（即引入隔离见证并将单个区块的大小从1M 提升到2M），对当时比特币价格走势有明显的影响，就体现了治理共识对算法共识的影响。下文如无特别说明，讨论的均是机器共识。

2.去信任含义的辨析

去信任源于Token 被交易时，Token 的状态变更和交易确认同步发生这一安排。设想Alice 以比特币向Bob 买入某一货物。Alice 向Bob 支付比特币这一过程无需两人之间有任何了解，也无需受信任的第三方机构，就可以在区块链内有保障地进行。这是去信任的真正含义。但在交易的另一端，Alice 如何确保Bob会按时向她交付合格的货物？只要做不到一手交比特币、一手交货，就存在不容忽视的交易对手信用风险。只有准确识别、评估信用风险并引入风险防范措施，很多交易才能进行。比如，在暗网交易中，交易平台通常设立第三方托管账户（escrow account）。买方先将比特币打入第三方托管账户，等收到商品并确认后，才通知交易平台将比特币转给卖方。如果没有第三方托管账目这个增信手段，比特币忠实拥趸之间的交易也会大幅减少。

因此，区块链内的去信任环境，不能简单外推到区块链外。一旦脱离Token交易等原生场景，区块链要解决现实中的信任问题，往往需要引入区块链外的可信中心机制予以辅助。

（三）智能合约的功能

智能合约是运行在区块链内、主要对Token 进行复杂操作的计算机代码。目前区块链内有限的运行环境，使得这类代码远没达到智能阶段。甚至可以说，目前的智能合约，既不智能，也不是合约。这一小节针对“在一定触发条件下从A地址往B 地址转X 数量的Token”这一基本操作总结智能合约的功能。

第一，产权层面的功能。A 地址和B 地址可以属于账户或智能合约。地址中的Token 具有产权含义。比如，如果A 地址属于发行地址，那就对应着Token的产生（一级市场）；如果B 地址属于销毁地址（即类似0x0000..0000 的不对应着私钥的特殊地址），那就对应着Token 的销毁；两个地址之间的Token 转移，就对应着产权变更。

第二，流程层面的功能。一笔Token 转让要有效，转让发起者必须拥有对A地址中X 数量的Token 的操作权限，并且智能合约的触发条件被满足。发起者将转让信息传播到分布式网络后，其他节点验证发起者是否拥有A 地址的操作权限、触发条件是否被满足以及A 地址中的Token 数量是否超过X。其中，对A 地址的操作权限体现为相关签名操作（往往涉及多重签名），触发条件取决于区块链内外信息（其中区块链外信息需先写入区块链内），转让数量X 既可以由人工来决定，也可以由公式来决定，从而实现或有支付（contingent payment）或比较复杂的偿付结构（payoff structure）。智能合约的执行只有“成功”、“失败”两种情形，不存在中间情形。特别是，如果转让发起者不能确保A 地址中的Token数量超过X，智能合约的执行就会失败。

第三，经济社会层面的功能：1.投票，往某一地址转Token 可以理解为投票；2.抵押，先将一定数量的Token 转给某一智能合约，约定在未来时点并满足一定条件时，Token 可被返还；3.冻结和解冻，冻结是将一定数量的Token 用时间锁（time lock）锁定，从而暂时放弃Token 的流动性，到期才解冻。基于投票、抵押以及冻结和解冻等基础功能，智能合约可以支持比较复杂的治理功能（见第三部分第二和第三小节）。

然而，智能合约的功能短板不容忽视。第一，在智能合约的触发条件取决于区块链外信息时，这些信息需先写入区块链内，但至今没有普遍适用的去中心化预言机方案。目前讨论得比较多的预言机有两类。一是依赖某一中心化信息源（比如彭博、路透），但这与区块链的去中心化宗旨背道而驰。二是将区块链外信息离散化后用经济激励和投票写入区块链。这类机制依靠群体智慧，根据投票结果对奖惩投票人，投票越接近全体投票的平均值、中位数或其他样本统计量的投票人越有可能得到奖励，反之就越有可能被惩罚，以此来激励投票人认真投票。隐含假设是，参与投票的群体在投票时不存在系统性偏差。但这一假设在现实中不一定成立，因此至今没有普遍适用的去中心化预言机方案。

第二，智能合约难以保证区块链内债务履约。考虑某一债务合约：某一时点从A 地址往B 地址转X 数量的Token，一段时间后从B 地址往A 地址转Y 数量的Token（一般Y