《IOE：承载国人影响世界的区块链野心》IOE旨在推动物联网在全球的应用和发展，建设全域覆盖、全时可用、低功耗、低成本、高性能、共享共建的运营级窄带物联网网络；依托区块链开放性技术联手上下游厂家、运营商及各行业创新团队，共建全行业通用、标准一致、技术先进的物联网生态系统，建成全球最具竞争性的运营级物联网生态圈。
一、区块链在资本市场应用日趋成熟
随着区块链技术的不断发展和成熟，其与具体证券业务的应用融合在不断加深和拓展，应用范围大致可以从交易前、中、后三个环节进行区分。交易前环节，包括认识客户、反洗钱、信息披露等；交易中环节，包括股票、债券、集合债务工具、衍生品的发行、转让；交易后环节，包括登记、存管、清算、交收、数据共享、股份拆分、股东投票、分红付息、担保品管理等。国外机构的研究与应用探索走在前列。例如，美国SEC批准OverStock使用区块链发行股票，纳斯达克推出基于区块链的新型证券交易平台Linq，澳交所和DTCC均考虑采用区块链来升级证券结算系统。关于区块链在国外资本市场应用现状梳理参见文献[1][2]。
而国内区块链的证券应用还处于探索阶段。在研究方面，证券信息技术研究发展中心（上海）、证券期货业金融科技研究发展中心（深圳）和中国证券业协会等证券行业机构均设立了区块链专项研究课题，例如基于区块链技术的场外交易及监管体系研究、区块链安全管理和客户身份证书等。在应用方面，落地实施的案例较少，主要集中在场外业务和资产证券化业务。由于场外业务以其小生态、全链条、报价驱动、低流动性等特性，对于降低成本、规避风险、提升系统安全性、区域间协调有强烈需求，是推进区块链应用的首选。金融区块链合作联盟（深圳）正在建立基于区块链技术的场外股权交易平台。此外，ABS业务因其涉及多个参与方，与区块链多方协同的技术优势相契合，也具备较好的应用前景。2017年5月，佰仟携手百度、华能信托等合作方联合发行国内首单区块链技术支持的ABS，大幅度提升了项目的效率、安全性和可追溯性，解决了交易各方对底层资产质量真实性的信任问题这一行业痛点。
二、 券商PB业务现状与痛点分析
本文中PB（Prime Brokerage）业务是指证券公司向私募基金等专业投资者提供交易、结算、托管、后台运营、研究支持、杠杆融资、证券拆借、资金募集等一站式综合金融服务。国内外关于此业务的名称有主券商业务、机构经纪业务、基金托管与行政服务业务、私募基金综合服务业务等，本文中均简称为PB业务。该业务的主要涉及主体有基金管理人、经纪服务商、基金托管机构、基金外包服务机构、基金代销机构、投资顾问等多种业务主体，而同一证券公司可承担其中某一个或多个主体角色。围绕着私募基金从起始到终止的“募集、投资、管理、退出”整个生命周期，各参与主体构成了PB业务生态系统，强调参与主体之间通力配合、信息共享、风险共担、业务整合, 实现价值的增值并最终实现生态系统“多赢”。但是，由于该生态系统上各业务服务内容及其系统分别由不同的参与主体提供，分属于不同的平台，看似相互链接的一个生态系统, 实则各业务相对独立、分散, 无法快速有效完成信息交换和业务流转，真正实现全流程的共享、展现等难度非常大。PB业务参与主体间的信息交互并无统一平台，多方的协作存在信用校验难、信息严重不对称、信息安全难以保障、协调效率低、运营成本高、运营风险高、服务体验差和行业监管困难等一系列困境，如图1所示。
图1.券商PB业务参与方交互示意图
下面列举三项典型的PB业务场景来阐述当前业务开展过程的难题。
（1）基金合同签署管理难题：如图2（a）所示，在发行产品前，基金托管人与管理人、外包服务机构、代销机构（如有）需要经过反复沟通协商才能拟定基金合同。待合同定稿后，为防止管理人私下修改合同，通常托管人会先用印，然后邮寄给管理人用印。管理人在完成合格投资者认定后，使用管理人与托管人双方用印的合同，逐一与每位基金投资者签署（一式三份），然后将一份原件邮寄给托管人，并将扫描件发送给外包服务机构。托管人和服务机构收到签署完善的合同后，依据合同设置产品参数、建立基金账套、开始基金成立运作。如果基金运作过程中，管理人需要变更合同条款，则需要重复上述过程。由此可见，在合同签署过程中，管理人、托管人、服务机构和投资者需参与大量的手工、线下、纸质交互过程，而且存在合同错漏、合同篡改、合同虚假签署、合同回收归档困难等诸多问题。
（2）
基金净值核算数据交互难题：基金托管人和服务机构每日需对产品进行估值核算。如图2（b）所示，托管人和服务机构首先都需主动地通过线上、线下等多种渠道分别从经纪商和管理人处获取相关信息，包括场内的交易结算数据和对账单、场外的交易单据和场外基金底层净值等信息。此外，基金服务机构还需与托管人互相交换基金份额数据和银行流水信息。待托管人和服务机构将相关数据收集齐备无误后，将分别进行估值核算工作，各自复核无误后还需进行估值对账，直至双方核算结果完全一致，双方便保存对账结果、导出估值表、发布估值结果。通过邮件或网络服务平台等方式，管理人获得基金净值等信息后，进行信息披露等事项。由此可见，在基金估值核算过程中，各参与方存在大量的频繁的信息交互，并存在信息错漏、信息校验繁多、信息共享困难、交互不及时与体验差等问题。（3）基金全局穿透式监管难题：如图2（c）所示，同一私募管理人会发行多只产品，而每只产品可能会选择不同的托管人和服务机构，而多只基金产品又可能交叉投资。虽然从单个产品或者单个托管人、服务机构层面来看，各只私募基金是规范运作的，但是在实际上却可能存在变相突破投资人数限制、产品多层嵌套、多只资产管理产品投资同一资产或者最终投资标的不明等问题，而监管机构难以从全局视角进行风险识别、监管穿透、行为追溯。
图2.PB业务典型业务流程示意图
虽然传统的信息技术可以针对上述问题提供部分解决方案, 却无法解决全部问题。例如，电子合同技术可以协助管理人、托管人和投资者较好地完成合同签署与管理问题，但是也仅仅只能解决此问题，而且各个托管人均需部署、运维管理一套电子合同系统，并且各家采用的电子合同标准和系统厂商也不尽相同。再如，行业内也有证券机构搭建自己的一套数据发送系统，或者采用深证通金融数据交换平台（FDEP）与FTP等方式解决部分数据交互问题，但是也存在系统重复建设，各家标准不一，并且系统维护成本相对较高等缺点。因此，行业必须引入新思维、采用新技术、建立新方案来破解当前PB业务发展难题。而区块链技术的产生为实现信息信任与共享、提高各机构运营效率、提升客户服务体验、满足全面监管的新型PB业务生态系统提供了技术支撑和解决思路。
三、区块链在PB业务中适用性分析
对比分析PB业务困境和区块链技术的去中心化、去信任、不可篡改性、可追溯性、开放自治性、匿名性和可编程性等特征，不难发现区块链天然适合用来解决PB业务问题。
从市场需求方面来看，PB业务的各参与主体呈分布式零散结构，市场格局尚未定型，法律法规、业务方案还在不断完善中，引入区块链的创新理念进行业务协作方式的梳理或重构，各参与方均具有积极性。此外，区块链最本质的特征是去中心化，而PB业务中的业务流程和数据存储都是多方平等参与的，不存在中心化特征，与区块链特征天然契合。
从监管要求角度考虑，金融行业具有强监管属性，区块链技术的难篡改、可追溯、可审计、数据透明等特性为监管提供了技术保证，如在私募基金业务市场参与者之间建立联盟链，将业务流程、业务数据和区块链相结合，监管机构作为最高级别的“特权”节点接入，只记录信息不参与业务，做到既不影响市场运作，又能及时掌握市场情况，以低介入的方式达成穿透式监管目标。
从组织信任方面来看，PB业务存在大量的分工与协作，其当前存在的大部分问题也都是由于多方协作而又缺乏信任和高效协同造成的，而区块链以去中心化、去信任、开放自治的方式实现“信任的机器”，提供多元协同的信任服务，通过技术手段给人类带来了全球高效协同的新方式。因此，PB业务应用区块链具有逻辑契合点与现实性。
从管理对象角度观察,区块链管理具有特定含义的信息,比如交易、协议等，而PB业务开展过程中业务流转的均为此类信息，两者管理对象趋同。
从技术角度分析,区块链技术的核心功能是确保信息的真实性、完整性、安全性、不可篡改性、可追溯性，这些完全符合PB业务运作的要求。但从交易吞吐量和时滞方面，由于特殊的数据存储格式与组织方式，区块链技术目前不适合高频率的交易与数据存取场景。不过，PB业务中各机构间的信息交互频次较低，而且采用更高效的共识机制或者联盟链便可大大提升吞吐量。
从业务效率角度考虑，区块链能够简化、自动化冗长的金融服务流程，减少前台和后台交互，优化业务流程、提高业务效率，节省大量的人力和物力。PB业务中的人工交互频繁、信息错漏、信息交互不及时、信息共享困难等问题在应用区块链技术之后均可迎刃而解。
从成本效益方面分析，本文中区块链视为改进型技术而不是颠覆性技术，现有的业务系统可以保留，相应的业务办理也在各机构内部完成，而多方的协作与交互通过区块链完成。由此，一方面，区块链可以减少长流程、多环节交互，降低成本；另一方面，各参与方通过区块链平台交互，减少了各自建设一套系统的成本，各参与机构的长期投入是减少的。
PB业务存在当前所述问题的最主要原因是信息的流通与共享不畅。根据上文相关分析可知, 利用区块链去中心化、去信任的方式集体维护一个可靠的公开透明的分布式数据库, 同时利用区块链自身的密码学算法将数据进行加密存储以保证信息安全, 对于PB业务是一个切实可行的技术方案。
四、基于区块链的PB业务方案
1、区块链类型选型
区块链的类型可分为公有链、联盟链和私有链。公有链是一个开放系统，任何人都能自由成为区块链上的节点并平等享有获取链上全部信息。然而，公有链交易速度过慢、节点加入门槛过低。联盟链的参与者需要经过组织认可、系统认证后才能加入区块链。相对于公有链，联盟链的控制权更容易设定，扩展性也较好。私有链上的共识、验证、记账等权利被严格控制，只有特定的内部主体才能够进行交易。私有链具有容易部署、便于控制的特点，但私有链过于封闭,节点不具备平等性。基于PB业务在监管要求和隐私保护等方面的需求分析，联盟链比较适宜构建PB业务应用方案。
2、区块链技术平台选型
目前主流的区块链平台主要有以比特币、以太坊（简称Bitcoin/Ethereum）为代表的公有链技术平台，以HyperlegerFabric（简称Fabric，HyperLedger 是一个支持智能合约的、底层可插拔的通用协议框架，具有较多金融领域传统服务商加盟，其上项目多有较强金融背景，其中Fabric最为活跃）、R3 Corda（简称Corda，Corda为国际金融机构联盟R3开发的分布式账户平台）、BCOS区块链平台（简称BCOS，BCOS为微众银行、万向区块链及矩阵元共同开发的区块链底层平台）等为代表的联盟链技术平台。由于以太坊主要应用于公有链上、R3 Corda项目并未成熟和推广、BCOS项目应用还不多，而开源项目中参与机构较多、影响力较大的是HyperLedger，所以区块链技术平台建议选用HyperLedger Fabric。表1. 主流区块链技术平台特点分析
3、基于区块链的PB业务方案架构
考虑现有的PB业务规则和市场利益格局，完全打通各参与方、摒弃原有系统而选择在区块链上重建所有业务流程，代价较高、阻力大且风险高。区块链平台定位于解决多方交互协作难题，并非颠覆现有业务模式和破坏各参与方现有系统结构。因此各参与方的现有内部信息系统可以保持不变，而通过标准的区块链接口实现与区块链平台的连通与交互，只将多方协作的业务环节迁移至区块链。基于区块链的“三位一体”私募基金综合服务方案架构如图3所示。其中，“三位”是指PB业务联盟、监管机构、交易所与登记结算公司和银行等间接上链的业务相关方。PB业务联盟包括基金管理人、托管人、外包服务机构、募集监督机构、代销机构和经纪服务商等，均作为区块链平台的参与节点，共同维护账本。监管机构和审计机构作为特权节点，只记录和查询信息不参与业务，做到既不影响市场运作，又能及时掌握市场情况，以低介入的方式达成监管目标。交易所和登记结算公司以及银行机构，由于具有成熟和稳定生态，故不作为区块链上的参与节点，可分别与经纪服务商、托管机构对接，间接实现与区块链平台上的信息交互。而“一体”是指该PB业务服务平台，其底层使用Fabric平台，通过一系列的用户服务、区块链服务和账本服务等底层服务，实现提供智能合约和相关应用系统。该平台具有的集成化特性能够连接各类组织，并且平台上任意节点之间能够直接点对点进行信息交互，实现信息共享、协同共治，同时能够通过智能合约实现基金运营智能化、金融服务智能化以及监管智能化，在不确定环境下构建一个互信共赢的私募服务生态体系。
图3.基于区块链的PB业务方案逻辑架构与系统架构示意图
4、基于区块链的PB业务信息流与业务流程
通过区块链技术中的区块、分布式数据存储打通了PB业务中的信息流, 完成数据的共享和业务的协作, 主要包含以下业务信息流:(1) 注册加入 。经审核许可的参与方加入平台时，为该参与方生成一对基于ECDSA椭圆曲线算法的公钥和私钥地址。公钥做为用户在区块链上的账户地址，私钥做为操作该账户的唯一钥匙。
(2) 共享数据。所有参与方按照联盟成员约定的数据格式将数据上传至区块链共享存储, 其他私有数据仍存储在各自现有业务系统中。参与方将待上传的数据进行封装, 使用自己的私钥地址对这些数据进行签名, 然后生成区块信息。
(3) 认证及存储数据至区块链。存储数据之前, 先根据上传用户的公钥进行解密以验证数据的有效性。如果验证通过则生成交易的时间戳, 将数据永久保存在区块链中。
(4) 获取数据。当需要获取PB业务相关方的信息时, 按照约定的协议查询区块链的数据即可, 不需要额外的第三方通讯, 技术实现简单、网络结构层次清晰。
(5) 维护数据。利用区块链本身的数据安全机制和共识算法，对私募服务数据进行增、删、改等维护必须全网达成共识，解决了“中心化”强制更改和非法篡改数据的问题。
举例而言，在采用区块链服务方案后，上述基金合同签署难题、基金净值核算难题和监管难题将迎刃而解：
（1）基金合同签署流程：合同的签署过程有两种方式实现，一种是电子化改造方式，即各参与方按照电子合同的签署过程在区块链网络平台上进行签约，另一种是理想的区块链智能合约改造方式，即各参与方在区块链平台上利用智能合约实现合同签署及执行，下面简述此方式。基金管理人、投资者、托管人等参与方注册加入联盟，用户根据需要共同商定一份合同，合同中包含了各方的权利和义务。这些权利和义务以电子化的方式，用编程机器语言实现。参与方分别用各自私钥进行签名，以确保合约的有效性。签名后的智能合约，将会根据其中的承诺内容，通过P2P的方式在区块链全网中扩散，通过这种多轮的发送和比较、共识和处理，所有节点均会对合约达成一致，并保存一份。如果参与方对合同内容有修改，则新起一项合约，重复上述过程。区块链平台保障了合同的真实性、唯一性，以及自动回收归档。
（2）基金净值核算流程 ：首先，经纪服务商从交易所和登记结算公司收取场内交易结算数据、基金托管人将资金流水数据、基金销售机构和服务机构将TA数据、管理人将场外投资交易等数据均分别进行共享、验证和上传存储到区块链平台。然后，基金服务机构和托管人获取所需信息进行基金净值核算。最后，为了防止系统有错漏，托管人和服务机构还是有必要进行净值核对，核对一致后，基金净值信息发布至区块链平台上，所需参与方可自行进行查询。该区块链平台提高了信息共享和交互效率，解决了信息交叉验证难题，提高了参与方协作体验。
（3）基金运作全程穿透式监管：一方面，针对联盟链上的各参与方可利用智能合约实现相关合同条款的运行监督，例如，基金托管人针对基金的预警止损条款建立一项智能合约，智能合约定期检查自动机状态和触发条件，实现投资监督的自动化和智能化。另一方面，监管机构作为特权节点，可定期不定期地查询区块链平台上所有信息，拥有各参与机构和各基金产品的全貌视图，从而对基金运作的全程实现穿透式监管与行为追溯。
5、面临业务和技术的新挑战
（1）隐私保护方面：由于链上所有交易数据都是公开和透明的，但并不是所有的参与方都希望他的帐户隐私和交易信息被公开。为了解决区块链的隐私保护问题，目前有混币、环签名、同态加密、零知识证明等多种方式。而在联盟链中，除了在算法做处理外，还有其他一些特别的隐私数据保护方法。例如，Enigma系统的方式，将数据分解成碎片，然后使用一些巧妙的数学方法对这些数据进行掩盖。又如，很多联盟链都允许系统的终端用户控制他与环境交互和共享的信息，要求他的交易对其他企业不可见，而他的行业合作伙伴无权分享机密信息。（2）管理与运维方面：区块链平台需要联盟链具有运营管理组织，而真实身份认证、精细化权限管理和实时监控平台运行状况将是挑战。对于成员准入准出控制，需运营管理组织进行表决审核外，还应采用CA签发UKEY或高级数字证书等形式予以保证。对于权限控制需先确定角色职责，例如普通节点、监管节点、业务办理角色、开发与运维角色等，然后分配对应权限。对于区块链系统监控，应获取运行过程中关键日志数据，实现全面评估和可视化管理。
（3）业务效率方面：业务流程中最复杂的是对基金产品的估值核算，每笔凭证都涉及大量的对产品会计科目和科目账进行更新，也即对每个区块中的数据记录进行更新。为提高效率，在实现方法上，可借鉴以太坊的状态树实现对会计科目和科目账的更新。而且业务环节涉及大量协议和报表等文件，为有效利用链上区块空间，可采用链上只存储文件哈希值，链下存储文件原文的方案。此外，为避免增加应用复杂性和变革性，该平台无需使用虚拟数字货币，也不需进行货币激励，业务涉及的资金在链下。例如资金系统在区块链上设立代理节点，通过“支付网关”，开设“虚拟头寸”进行链上记账管理。
（4）系统性能方面：由于Fabric常用的PBFT共识算法需耗费大量时间以及网络资源，将影响区块链交易吞吐量，故需简化PBFT流程，优化共识算法，比如采用DPOS+PBFT共识机制，可有效降低消息传播复杂度，节省网络资源与时间。此外还有侧链技术、内存数据库、内存撮合和硬件加速等性能提升方案。
五、总结与建议
基于区块链的PB业务应用方案，实现了PB业务合同签订线上化、运营监督智能合约化、数据存储及更新结构化和自动化、信息交互便捷化、监管审计透明化，使得PB业务在安全、效率和流程简化上均有所提升，也为区块链技术在行业的深度应用提供了坚实基础。具体而言，该方案具有三方面意义：一是在客户层面，解决了当前私募基金客户获取服务链条长、对接方多、效率低、易出错、不便捷等问题，客户将便捷省心地获得服务；二是在行业层面，解决了PB业务中多方高效协作的难题，通过区块链去中心化模式，构建各方公平、统一、规范的管理沟通与数据交互平台，保障高效、及时、准确的交互，形成私募基金生态链，促进业务发展；三是在监管层面，解决了PB业务中穿透式全流程监管难题，基于区块链技术和智能合约，主动对接监管需求，实现私募基金产品运作全流程留痕、可追溯，防控业务风险。
不过，在具体实践中还有不少问题需要解决，因此建议PB业务参与方仍需作以下四方面努力：一是借助权威机构，比如证监会、交易所等，来引领变革；二是行业合作制定统一标准，构建标准的行业生态链；三是主动对接合规监管需求，提升监管适应性及有效性；四是培育区块链与金融复合人才，加快技术实践。
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