去中心化资产交易是一种全新的金融市场模式|姚前(转载)
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去中心化资产交易具有低成本,准实时,系统稳健等优点,但在性能提升,安全增强,隐私保护,监管接入及场景挖掘等方面仍需进一步研究和探索.特别是如何为监管提供"接入口",应是各种去中心化资产交易技术方案的"不可或缺"要素.去中心化资产交易所与传统的中心化交易所并不冲突.
姚前所长是国家法定数字货币和区块链技术领域的学者型官员.以往他的论文主要涉及法定数字货币,区块链技术等领域,都十分经典,有深度,比如"央行数字货币的技术考量","分布式账本与传统账本的异同及其现实意义","区块链研究进展综述","中国法定数字货币原型构想","数字货币的发展与监管".
根据 Coinmarketcap 2018年5月的数据,市值超过1亿元人民币的数字资产已达400多种;早在2017年11月,美国数字资产交易所 Coinbase 的开户数就已经超过传统券商嘉信理财 (Charles Schwab),目前用户数已达2000万.新型数字资产的大量涌现以及参与数字资产投资用户数量的激增带来了极其旺盛的交易需求.一边是市场需求的蓬勃发展,另一边则是传统金融机构服务的缺位,巨大的市场空白以及潜在的盈利机会刺激着大量创业者携资金入场,目前市场上日均交易量超过1亿元人民币的数字资产交易所已超过60家.
新兴数字资产交易所是一种集资金资产的登记,托管,清算,交易撮合能力以及券商,做市商等角色于一体的超级机构,其业务甚至延伸至一级市场,兼具 PE,投行等角色.但在此过程中,数字资产交易所作为市场交易的枢纽,其边界缺乏制约.在市场监管不足且不再有分工制衡的情况下,这样的制度安排具有极大的风险.事实上,数字资产交易所跑路,刷量,抢先交易,操纵市场进行多空双杀,任意更改交易规则等事件层出不穷.
数字资产交易所虽然在形式上与传统证券交易所类似,提供标准化的交易撮合服务,在用户之间直接匹配交易订单,理论上不会产生用户违约,结算风险等,但由于缺乏监管和制衡,其自身往往成为违约和风险的根源,安全性甚至不如一些场外交易.随着技术的发展深入,业界希望对现行模式作出变革,即真正发挥区块链技术的特点实现去中心化资产交易.
从技术上看,去中心化资产交易须解决一些基本问题:一是如何设计去中心化的 KYC/AML 规则和体系;二是如何实现去中心化订单簿,交易撮合以及提供自动做市商服务;三是如何在去中心化环境下,实现清结算服务,尤其是券款兑付 (DvP);四是如何建立去中心化资产交易的行情发布机制;五是如何在去中心化环境下实现监管合规要求.
在这里尝试探讨去中心化资产交易的实现路径,业务逻辑,技术特点及相关风险,介绍基于区块链衍生的数字资产交易服务流程,讨论基于多资产交易撮合,全局身份认证,跨链交换协议等技术与治理机制;并将其与传统中心化交易模式进行对比分析,希望能够为市场体系的完善和资产交易安全性的提升提供有益的技术与业务参考.
1970 年,支持银行保密法(BSA)的立法委员强调,为了避免犯罪分子利用金融机构进行洗钱等行为,执法部门需要获取各金融机构的交易记录,因此他们要求银行提供所有交易中超过1万美元的存款,取款,现金兑换等交易报告;除此之外,银行还被要求了解客户的具体信息,并监督和报告他们的一切可疑行为.如今,这种监管方法通常被称为 AML/KYC规则.
作为兑换加密货币以及资金流入市场的关键渠道,交易平台自然成为了金融市场中的重要角色.为规范化管理数字货币市场,扼杀"犯罪温床",不少国家监管机构自2017年以来,开始要求交易平台添加AML/KYC规则.
KYC全称Know Your Customer(了解你的用户),指的是交易平台获取客户相关识别信息的过程,它的目的主要是确保不符合标准的用户无法使用该平台所提供的服务,同时可以在未来的一些犯罪活动调查中为执法机构提供调查依据.AML则代表"反洗钱",它基本上是指为防止通过非法交易产生的收入而制定的各种法规.
比特币等加密货币因其匿名性和去中心化的特点,是洗钱和黑市交易等违法行为的重灾区,交易平台作为兑换加密货币和资金流入市场的重要渠道,自2017年以来,受到了越来越多的关注和重视,不少国家监管机构要求其添加AML/KYC规则.
在加密货币被广泛接受,加密货币交易逐渐接近主流的过程中,规范化的管理将成为加密货币交易平台的必经之路.
加强监督力度,开辟规范化的管理道路,不断防微杜渐,成为了保护好"胜利果实"的坚实盾牌.
典型代表为 Bancor 和 Kyber 这两个项目.在经济学中的资产交易方面有一个被称作"双重需求巧合"的经典问题.Bancor 协议引入了一种技术解决方案,通过使用以区块链为基础的智能合约和储备货币解决这个问题.该协议可以让所有人创建代币,这种代币以预先设置的比率来持有一种或几种其他代币作为自己的储备金.这些储备代币可以是法币,数字资产或其加密货币.通过使用这些储备金,新创建的代币直接获得价值,而毋须考虑交易量.同时直接获得了新创建代币本身与储备代币之间的汇率,因此无论何时都能兑换回储备代币,不管有没有买家.
这种"本质可交易代币"使用了简单的数学公式计算储备代币和新创建代币之间的关系,以此为新代币制定单价.其中有一个常量,是发行者创建新货币时定义的"恒定储备金比例",或称为 CRR (Constant Reserve Ratio);CRR 规定了代币的一部分 (0%到100%之间) 会被作为储备金持有,以此为新创建的代币背书.这是一种新价格发现方式,它不依赖交易第二方的参与,也不依赖作为第三方的经纪人进行交易.取而代之的是它利用了智能合约中的透明的数学公式.这样就会产生及时的流动性,不管交易量有多少.Bancor 的做市商定价公式较为简单,在 Gnosis 项目中,针对代币定价使用了 LMSR (Logarithmic Market Scoring Rule) 算法.
Kyber 使用储备库替代维护全局的交易指令集.围绕储备库,网络设置储备库贡献者,储备库管理员等系统角色.储备库提供者可以是网络本身,也可以是网络参与者.不同的储备库由不同的储备管理者管理.储备库内存储数字资产,资产之间的兑换率由储备管理者快速更新.智能合约则根据整体储备状况获取各资产间的兑换率,以此决定合适的比率 (交易价格),完成交易的匹配.多个储备库共存有助于消除因储备垄断带来的价格偏离.
Bancor 和 Kyber 两个项目都采用中央对手方模式提供交易流动性.其与传统模式的差异在于,中央对手方是区块链上的一个智能合约,因此不存在违约风险,无须监管机构介入.两个项目的差异点在于,Bancor 提供的买卖报价是根据其储备资产动态计算的,而 Kyber 的报价则由储备库管理员持续更新.
Ripple,Stellar,Etherdelta,OasisDex,Bitshares 等项目采用链上订单簿的模式构造去中心化交易所,所有未完成的挂盘订单都会记录在区块链上的订单集 (Order Book) 中,订单集中的订单成交与否取决于买卖方的挂盘及交易时设定的成交策略.在买卖盘进行资产匹配时,跨资产类型的交易可以通过挂盘直接成交方式完成;在 Ripple/Stellar 中,若无直接匹配的资产,则网络会在订单集中寻找可以利用中间资产达成买卖交易的交易路径.
Etherdelta 的技术方案中,充值,提现,挂单,结算全部由智能合约完成.基本思路是:maker 用私钥签名下一笔订单,提交到链上,maker 挂单时可以选择在多少个区块后若订单未成交则自动取消.随后,taker 从订单簿中选择想成交的订单,生成对应交易,交易签名后提交至链上智能合约.智能合约验证完成订单中的交易者签名和订单有效时间等信息后进行双方资金结算.Etherdelta 没有自动撮合订单的机制,每笔交易需链上确认,其交易效率受以太坊网络影响,同时还可能因链上确认存在问题而导致成交失败.
链上订单簿模式的可用性仍有一些问题,如交易费用高昂,订单修改成本高,性能瓶颈显著,市场割裂致深度不够等.
0x 协议是基于以太坊区块链的去中心化交易协议,通过以太坊的智能合约创建.为提高交易效率,0x 协议没有充值/提现过程,而是直接授权符合 ERC20 标准的智能合约进行 token 转账.0x 的机制是"链下订单中继,链上最终结算".它把交易订单移出区块链,只有在结算时才上链,提升了交易效率,降低了交易费用.但每笔订单均需链上确认,所以仍然存在效率问题及成交失败情况.
0x 采用中继的跨链技术,由中继链进行订单托管和维护.中继链收取服务费用,事先创建用于收取交易费用的地址和费用计划.基本思路是,中继链从交易者接收并检查订单,检查通过后将订单发送至订单集;订单集完成处理后将订单提交给 0x 智能合约,完成上链操作.
出于流动性共享的需求,0x 及 airswap 协议希望能够打通不同去中心化交易所的流动性壁垒,实现订单在不同交易所和 relayer 之间的自由流转.以传统场外交易业务做对比,0x 协议中 relayer 的角色与经纪商相似,提供订单转发和撮合服务,但交易的最终清算由订单的 taker 发起,无需经过 relayer,由区块链直接结算,不存在违约风险.
传统撮合系统是在两个资产之间,即在一个交易的买卖对手方之间完成撮合,环路撮合协议则将撮合扩展到多个数字资产,通过交易环路完成多个数字资产之间交易的撮合.环路撮合有助于提高市场流动性,提高交易确认速度,降低交易成本.典型代表是 Loopring.
Loopring 协议是支持 ERC20 标准智能合约的开放的交易协议.某种意义上,它是 0x 协议的发展,协议中同样有中继链的概念,并且借鉴了闪电网络的思路,将订单的生成,传播,撮合放到区块链之外,以避免链上交易拥堵,去除区块链对订单表更新维护的性能制约.
对用户而言,Loopring 简化了整个交易的充值提现步骤,降低了资产丢失的可能性.订单卖出时,资金不必锁定,下单后仍可以部分或全部转移订单涉及的资金,即部分或完全撤单.Loopring 采用的环路撮合交易模式,还支持将大的订单拆分成小的订单,优化交易过程.
投资者点对点双边清算和中央对手方清算是两种常见的清算形式.因为存在交易对手违约风险,因此需要从技术上保证资产交割结算的原子性,做到券款对付或者款款对付.
清结算需实现券款对付,即涉及两种相关联的资产的结算:资产的交付和资金的支付.国际金融市场基础设施原则 (Principles for Financial Market Infrastructures,PFMIs) 第12条要求:"无论FMI以总额结算还是净额结算,以及何时终止,只有当其他相关资产的最终结算也完成时,对应资产的最终结算才能成立."结算的最终性是指"资产或金融工具不可撤销和无条件的转让,或者FMI或其参与者已履行了与合同条款规定的义务".根据这一要求,券款对付机制必须确保资产交割和资金支付的原子性:要么双方成功地交换了资产,要么没有进行任何资产转让,确保一种资产的转让当且仅当另一种资产的转让发生时才发生.
在单链的情况下,清结算的原子性很容易保证.但如果资产处于不同的链上,就需要从技术上保证清结算的跨链原子性,为去中心化交易所的跨链资产交换提供技术支撑.这方面的研究最早从 bitcoin atomic swap 开始.目前跨链方案可以分为三类.
公证人机制 (Notary schemes): 这是中心化或基于多重签名的见证人模式,主要特点是不关注所跨链的结构和共识特性,而引入一个可信的第三方充当公证人,作为跨链操作的中介.代表方案是 Interledger.
侧链/中断技术:本质上是一种跨区块链解决方案.通过这种解决方案,可以实现数字资产从第一个区块链到第二个区块链的转移,又可以从第二个区块链安全返回到第一个区块链.其中第一个区块链通常被称为主区块链或者主链,每二个区块链则被称为侧链.
侧链技术所谓的数字资产"转移"实际上是一种错觉,比特币并真正的转移到侧链上,只是在比特币区块链上被暂时锁定,而同时在侧链上有相同数量的等价令牌被解锁.当等量的令牌在侧链上被再次锁定时,原先的比特币就会被解锁.这实质上就是双向锚定所要实现的功能.
Polkadot提供基础的中继链(relay-chain),很多可验证的,全球动态同步的数据架构都建立在这个基础上,这些数据架构为平行链或者侧链.
区块链应用可以将以太坊分叉,按照各自需求调整,通过Polkadot与以太坊公有链连接,或者给不同的链设置不同的功能,实现更好的扩展性和效率.
哈希锁定技术:Lighting network
Lightning network闪电网络提供了一个可扩展的bitcoin微支付通道网络,它极大提升了比特币网络链外的交易处理能力.交易双方若在区块链上预先设有支付通道,就可以多次,高频,双向地实现快速确认的微支付;双方若无直接的点对点支付通道,只要网络中存在一条连通双方的,由多个支付通道构成的支付路径,闪电网络也可以利用这条支付路径实现资金在双方之间的可靠转移. 闪电网络的关键技术是HTLC哈希锁定技术,基本原理如下:Alice和Bob可以达成这样一个协议:协议将锁定Alice的0.1 BTC,在时刻T到来之前(T以未来的某个区块链高度表述),如果Bob能够向Alice出示一个适当的R(称为秘密),使得R的哈希值等于事先约定的值H(R),Bob就能获得这0.1 BTC;如果直到时刻T过去Bob仍然未能提供一个正确的R,这0.1 BTC将自动解冻并归还Alice.
闪电网络并不试图解决单次支付的问题,其假设是单次支付的金额足够小,即使一方违约另一方的损失也非常小,风险可以承受.因此使用时必须注意"微支付"这个前提.
上述三种方案中,1,3无须建造新的区块链,可直接在原链上进行功能扩展以实现跨链能力,2则通过实现跨链的资产转移,使得资产汇聚到同一账本中,以方便进行交易.侧链方案的典型代表是 Cosmos.
Cosmos 致力于构建一个区块链互联网来解决可扩展性和多样性的难题.Cosmos 网络中有两种区块链:Hub 和 Zone,其共识层都使用 Tendermint -  - 一个支持拜占庭容错 (BFT) 的高效共识引擎.Cosmos 网络中的第一个 Hub 是 Cosmos Hub,通过跨链通信 (IBC) 协议与不同 Zone 实现互操作,实现跨链代币转移.若将一个 Zone 作为分布式交易所 (DEX),那么它可以利用 Cosmos Hub 创造的流动性,构建一个币币交易撮合中心.DEX 可以借助 Tendermint 的优秀特性实现交易的高吞吐量和极速确认,同时避免"双花"等作恶行为,保障资金安全,提供跨链清结算服务.
在去中心化交易体系下,一种数字资产可通过多种去中心化交易方式进行交易,因此可能会形成多种价格.优点在于,由于去中心化交易体系的开放性,价格信息有多种来源,不存在信息垄断,有助于促进信息的市场竞争,使整个市场价格更为透明和高效.
但风险在于,可能会有恶意交易者发布虚假订单信息,伪造成交量,影响和操纵市场.此外,恶意用户还可针对不同交易协议的弱点进行攻击,影响局部市场,以达到影响全局市场的目的.因此,需要在去中心化交易体系中建立合理的行情发布机制,既要实现价格信息的透明性,又要保障价格信号的真实性.
数字货币的监管,在全球各国,都是新课题,也是难点.美国,俄罗斯等都在转变为规范发展,而日本,澳大利亚等经济发达国家积极支持,很多经济小国更激进支持.多个国家先后出台了一系列对区块链和数字货币产业的监管政策,但是跨国协同监管目前还是没有共识和解决方案.
目前的中心化数字货币交易所,应该,能够,其实也必须像证券市场那样,将场景剥离,交易和清算剥离,交易所和币商剥离.剥离,去中心化是趋势.去中心化的交易所的方式,依然是中心化撮合交易,只是钱包分离,不用充币到平台里,还不算是完全的去中心化.未来更积极的主流,应该是现有的中心化交易所将用户资产分离出去,分布式地储存用户的数据和资产,做到资产上链,上了链资产到了哪里就能查清楚,而不仅仅是剥离一个钱包.
接受政府监管,依法依规经营,其实是业内的共识,也是产业健康,长久发展的必经之路.
解决数字货币交易的问题和漏洞,不能只解决交易所本身问题,而是需要对整个数字货币的流通方式,基础设施,利益输送环节等等进行规范和监督,更加公开化和透明化,当然也必须合规和合法化.这也完全符合区块链思维,以及区块链应用,产业发展的要求.区块链和数字货币,是技术创新和模式创新的重要成果,进行合规化监管,是当前迫切而重要的任务,法制化需要随着数字货币交易所同步发展.
区块链的分布式业务形态,给企业,用户和社会经济活动带来的便利和正向激励,是不可否认的,区块链的发展也是不可逆的.让区块链和数字货币在国家的合理监管下进行合规合法的发展,将会助力中国在产业区块链时代实现科技创新和金融创新的弯道超越,带来崭新而巨大的发展机遇.
基于区块链技术的去中心化资产交易技术方案具有加强系统弹性和可靠性的潜力,可以较好应对节点故障和数据格式错误的验证问题.当发生节点故障时,只要共识算法所必需的节点能够运行,则系统的可用性就不会受到影响.无论系统宕机时间长短,验证节点都能够恢复.但需要注意的是,在公证人模式中,如果公证人节点发生故障,则可能瓦解分布式验证的优势.此外,分布式账本系统能够在不影响网络整体性能的情况下检测出数据格式错误.
因此,从系统稳健性角度看,相对中心化资产交易存在的单点失效风险,去中心化资产交易可能更具有技术优势.
从资产托管的安全风险角度看,传统的中心化资产交易中,单点集中存储所有资产和资金,一旦发生黑客攻击,损失巨大;同时还存在交易所和托管机构监守自盗的风险.去中心化资产交易无须集中托管资产,发生资产整体丢失的可能性较小.当然,在去中心化资产交易中,也有可能因为技术设计上的缺陷 (如智能合约漏斗) 而被黑客攻击.还有不容忽视的一点是,在去中心化资产交易中,并非所有参与节点都具备高安全性,因而可能存在"短板效应".单节点安全缺陷带来的可能损失取决于具体的去中心化协议的设计与实现.
去中心化资产交易以区块链作为底层技术架构,在交易中不可避免地存在一些性能制约,如节点数量,交易打包,挖矿出块,跨链交互等.研究表明,去中心化资产交易的结算速度受双方沟通和签署券款对付交易所需时间的影响,节点数量增加会导致反应时间增长.其中,交易智能合约所需的执行时间占总反应时间的很大一部分;跨连DvP需要的时间长于单链DvP,如基于HTLC的跨链DvP要比单链DvP长三倍;无论单链DvP还是跨链DvP,大部分延迟 (在某些情况下约97%) 都是因为交易需要在分类帐上进行验证和提交.
目前,较快的去中心化交易所可以达到约2s的平均出块速度,100000 tps 的系统吞吐量.虽然一些交易性能较高的去中心化资产交易已经可以做到准实时成交,但相较拥有动辄1.5 ms 成盘速度的传统证券交易系统,性能上并未拥有显著优势.
传统的中心化资产交易可以通过资产的限制交付解决结算风险问题.去中心化资产交易的结算风险则取决于具体的技术设计.对于单链 DvP,即使流程中的步骤未完成,交易对手也不会面临主要风险,因为资产转移指令和现金转移指令同时作为单个交易在最后一步执行.但对于跨链 DvP,如果相关进程的时间安排存在设计缺陷,那么流程中的某些步骤未完成可能会导致某些参与者面临结算风险.
传统的中心化资产交易中,用户入场需要经过身份认证,且交易过程会在中心机构记录留痕,若监管缺失,就可能导致大量敏感信息泄露.相对地,去中心化交易所的一些实现方案可以更好地解耦用户敏感信息存储与用户资金交易,保护用户隐私.对于单链 DvP,双方需要验证并签署一项交易,无论底层的 DLT 平台如何,双方的这项通信都不被提交到账上,因此在验证和签名过程中不需要可见性;对于跨链 DvP,秘密信息则可能需要在整个网络中传播,但通过一些技术设计可以实现相关交易的隐私性,如采用高效的零知识证明,承诺,证据不可区分等密码学原语与方案实现交易身份及内容隐私保护,基于环签名,群签名等密码学方案的隐私保护机制,基于分级证书机制的隐私保护机制也是可选方案,也可通过采用高效的同态加密方案或安全多方计算方案实现交易内容的隐私保护,还可采用混币机制实现简单的隐私保护.
姚前所长提出的解决方案是"去中心化资产交易",从技术上给出五个措施,一是设计去中心化的KYC/AML规则和体系,实现去中心化身份管理;二是实现去中心化订单簿,交易撮合以及提供自动做市商服务,实现去中心化交易;三是在去中心化的环境下,实现清结算服务,尤其是券款兑付(DvP);四是建立去中心化资产交易的行情发布机制;五是在去中心化的环境下实现监管合规的要求.从监管者角度,技术上要设置一个监管接入点,加强对去中心化资产交易的主动监管和渗透式监管功能,提供如KYC,AML,项目尽调,风险评级,信息披露,风险监测等专业服务.这实际上是一个"可监管"的去中心化交易所.
或许这就是未来由法定数字货币进行定价和支付,由金融监管部门进行统一监管的国家许可的数字资产交易所的技术原型.国家许可的数字资产交易所一旦推出,整个二级市场就会得到很大规范,那时才是大量主流资金进场,行业大发展的时代.
中心化交易所是区块链早期发展中的一个特殊现象,去中心化交易所是未来交易所的发展趋势.去中心化资产交易与传统的中心化交易所不冲突,两者也并非完全替代的关系,随着不同场景自动变换选择,可以为不同需求的用户提供相对应服务.