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新加坡金管局的 Ubin 項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行了五個(gè)階段的研究工作，研究領(lǐng)域包括新加坡元的 Token 化、支付系統(tǒng)、券款對(duì)付、同步跨境轉(zhuǎn)賬。本文對(duì) Ubin 項(xiàng)目的研究工作進(jìn)行分析和總結(jié)，從中可以看出新加坡金管局對(duì) DLT 的重點(diǎn)應(yīng)用方向。在 DLT 的研究中，各國央行都非常重視對(duì) HTLC 的應(yīng)用。

Ubin 是新加坡金管局（MAS）開展的研究項(xiàng)目，其研究目標(biāo)是探索區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)（DLT）在貨幣 Token 化、支付系統(tǒng)、券款對(duì)付、同步跨境轉(zhuǎn)賬等領(lǐng)域中的應(yīng)用，旨在解決金融業(yè)和區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)所面臨的實(shí)際問題。目前，Ubin 項(xiàng)目進(jìn)行了五個(gè)階段的研究工作，并公開發(fā)布了前四階段的研究報(bào)告。

第一階段

Ubin 項(xiàng)目第一階段的主要研究工作包括將新加坡元（SGD）進(jìn)行 Token 化，并使用 DLT 完成跨行轉(zhuǎn)賬，同時(shí)評(píng)估 DLT 對(duì)新加坡金融生態(tài)的潛在影響。參與 Ubin 項(xiàng)目第一階段的成員有 MAS、美林銀行、星展銀行、匯豐銀行和摩根大通等。

研究目標(biāo)

Ubin 項(xiàng)目第一階段的研究目標(biāo)分為兩部分。

一是基于分布式賬本為境內(nèi)銀行之間的轉(zhuǎn)賬系統(tǒng)建立一個(gè)概念設(shè)計(jì)原型，這個(gè)分布式賬本上記錄的每個(gè)銀行的余額是由其在央行的存款準(zhǔn)備金支撐的。概念設(shè)計(jì)原型中應(yīng)該包括以下幾點(diǎn)：記錄所有參與者余額的分布式賬本，在分布式賬本上參與者可以實(shí)時(shí)開戶、轉(zhuǎn)賬和銷戶，在分布式賬本上參與者可以實(shí)時(shí)、全天候完成轉(zhuǎn)賬，將分布式賬本與現(xiàn)有的央行結(jié)算基礎(chǔ)設(shè)施整合。

二是研究 DLT 在實(shí)際應(yīng)用中的非技術(shù)影響。例如，貨幣 Token 化對(duì)貨幣政策、市場(chǎng)規(guī)則、貨幣供應(yīng)、金融市場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的原則或系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)、監(jiān)管政策等方面的影響。

研究方法

針對(duì)上述兩部分研究目標(biāo)，Ubin 項(xiàng)目第一階段分別開展了技術(shù)工作和研究工作：技術(shù)工作聚焦于概念設(shè)計(jì)原型，研究工作則聚焦于 DLT 的潛在影響。

技術(shù)工作

Ubin 項(xiàng)目第一階段的概念設(shè)計(jì)原型中使用了現(xiàn)有 Jasper 項(xiàng)目和 BCS 信息系統(tǒng)（BCSIS 區(qū)塊鏈）的部分設(shè)計(jì)組件。在原型設(shè)計(jì)中，Ubin 項(xiàng)目在分布式賬本上為 Token 化的存托憑證（Depository Receipts，DR）創(chuàng)建了存托憑證資金托管賬戶。

Ubin 項(xiàng)目第一階段的分布式賬本是基于以太坊的私有鏈。下圖是 Ubin 項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)示意圖，展示參與者（包括銀行和用戶）通過分布式賬本進(jìn)行轉(zhuǎn)賬，以及存托憑證的抵押和贖回。

圖 1：Ubin 項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)示意圖

Ubin 項(xiàng)目第一階段的結(jié)構(gòu)示意圖中包含兩個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)可以綜合使用以提高不同賬戶之間的轉(zhuǎn)賬效率。MEPS+（即 MAS Electronic Payment System，是 SGD 的全額實(shí)時(shí)結(jié)算系統(tǒng)）用來處理銀行間的 SGD 轉(zhuǎn)賬，區(qū)塊鏈系統(tǒng)用來處理參與者錢包之間的轉(zhuǎn)賬。通過將轉(zhuǎn)賬資金合并到存托憑證，MEPS+和區(qū)塊鏈這兩個(gè)系統(tǒng)可以有機(jī)結(jié)合起來，銀行間的 SGD 轉(zhuǎn)賬轉(zhuǎn)化成參與者錢包之間的轉(zhuǎn)賬。整個(gè)轉(zhuǎn)賬流程的步驟如下。

第一，資金劃轉(zhuǎn)和抵押。參與者 A 在當(dāng)前賬戶（即下圖中 CA 賬戶）中的資金會(huì)劃轉(zhuǎn)到全額實(shí)時(shí)結(jié)算（RTGS）賬戶。參與者 A 向 MEPS+發(fā)送請(qǐng)求，開通區(qū)塊鏈賬戶（即下圖中 BCA 賬戶）。參與者 A 在 RTGS 賬戶中的資金會(huì)轉(zhuǎn)到區(qū)塊鏈賬戶。此時(shí)，區(qū)塊鏈賬戶中的資金就可以用來抵押生成存托憑證。在這個(gè)階段，MAS 必須驗(yàn)證抵押品的有效性以便后續(xù)發(fā)行存托憑證。

第二，MAS 通過智能合約向參與者 A 的錢包中發(fā)放存托憑證。如果參與者 A 的區(qū)塊鏈賬戶中有 300 SGD，那么參與者 A 的錢包中就會(huì)有價(jià)值 300 SGD 的存托憑證。存托憑證是 MEPS+和區(qū)塊鏈之間的連接。

第三，基于區(qū)塊鏈，參與者 A 可以向其他參與者的錢包進(jìn)行轉(zhuǎn)賬。例如，參與者 A 向參與者 B 轉(zhuǎn)賬 30 SGD。

第四，區(qū)塊鏈系統(tǒng)會(huì)向 RTGS 發(fā)送一個(gè) FAST 凈結(jié)算文件。

第五，參與者 A 的 RTGS 賬戶中 30 SGD 會(huì)被記入?yún)⑴c者 B 的 RTGS 賬戶。

第六，參與者 A 的區(qū)塊鏈賬戶會(huì)減少 30 SGD，余額為 270 SGD。

第七，參與者 B 的 RTGS 賬戶中資金會(huì)轉(zhuǎn)到參與者 B 的區(qū)塊鏈賬戶。

圖 2：轉(zhuǎn)賬流程示意圖

結(jié)合上述轉(zhuǎn)賬步驟，概念設(shè)計(jì)原型中包括三個(gè)關(guān)鍵因素。一是建立分布式賬本網(wǎng)絡(luò)，Ubin 項(xiàng)目第一階段的分布式賬本是基于以太坊的私有鏈，節(jié)點(diǎn)包括 MAS 和銀行。二是開發(fā)智能合約和工具。三是連接分布式賬本網(wǎng)絡(luò)和 MEPS+，Ubin 項(xiàng)目第一階段通過存托憑證連接兩個(gè)系統(tǒng)。

研究工作

研究工作流程的主要任務(wù)是：確定和闡明 Ubin 項(xiàng)目概念設(shè)計(jì)原型的監(jiān)管問題，確定 DLT 對(duì)貨幣和金融政策的影響，評(píng)估解決方案是否滿足 PFMI （Principles for Financial Market Infrastructure）的要求并找出存在的差距。同時(shí)，為后續(xù)研究央行數(shù)字貨幣制定一份研究清單。

研究結(jié)論

Ubin 項(xiàng)目第一階段在基于以太坊的私有鏈上建立了一個(gè)銀行間轉(zhuǎn)賬的概念設(shè)計(jì)原型。概念設(shè)計(jì)原型包含了現(xiàn)有 Jasper 項(xiàng)目的部分設(shè)計(jì)組件，并開發(fā)了一個(gè)新的智能合約代碼庫。并且，BCSIS 成功實(shí)現(xiàn)了區(qū)塊鏈系統(tǒng)和 MEPS+之間的連接。通過研究貨幣政策和法律監(jiān)管等問題，Ubin 項(xiàng)目第一階段的研究工作為概念設(shè)計(jì)原型的今后實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

Ubin 項(xiàng)目第一階段的概念設(shè)計(jì)原型解決了轉(zhuǎn)賬雙方之間的信用風(fēng)險(xiǎn)。將新加坡元 Token 化之后，交易雙方之間的轉(zhuǎn)賬相當(dāng)于是抵押在 MAS 的資金轉(zhuǎn)賬，抵押在 MAS 的資金不存在信用風(fēng)險(xiǎn)。

Ubin 項(xiàng)目第一階段的概念設(shè)計(jì)原型中分布式賬本不存在流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)。即使生態(tài)中最大的參與者發(fā)生故障或中斷，也不會(huì)阻礙其他參與者完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)賬交易。

第二階段

Ubin 項(xiàng)目第二階段的主要研究工作是使用 DLT 模擬銀行間實(shí)時(shí)全額結(jié)算系統(tǒng)（RTGS），在保護(hù)隱私的前提下，用一種去中心化的方式實(shí)現(xiàn)流動(dòng)性節(jié)約機(jī)制（LSM），解決交易的隱私性和最終性等問題。參與 Ubin 項(xiàng)目第二階段的成員包括 MAS、新加坡銀行協(xié)會(huì)（ABS）、埃森哲、11 家金融機(jī)構(gòu)和 4 個(gè)技術(shù)合作伙伴。

研究設(shè)置

Ubin 項(xiàng)目第二階段是基于三個(gè)平臺(tái)進(jìn)行研究：Corda、Hyperledger Fabric 和 Quorum，并對(duì)三個(gè)平臺(tái)的不同功能和特點(diǎn)進(jìn)行探索。在研究過程中，所有節(jié)點(diǎn)部署在微軟的 Azure 云平臺(tái)。

Ubin 項(xiàng)目第二階段的研究目標(biāo)是基于上述平臺(tái)分別開發(fā)三個(gè)包含 RTGS 系統(tǒng)功能的原型。原型的六個(gè)主要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：轉(zhuǎn)賬數(shù)字化，去中心化架構(gòu)，排隊(duì)機(jī)制，交易隱私保護(hù)，結(jié)算最終性和流動(dòng)性優(yōu)化。

圖 3：設(shè)計(jì)原型的功能

研究方法

設(shè)計(jì)原型的主要功能包括：資金轉(zhuǎn)賬、排隊(duì)機(jī)制和交易擁堵解決方案。

資金轉(zhuǎn)賬

Ubin 項(xiàng)目第二階段的資金轉(zhuǎn)賬是指從一家銀行到另一家銀行的轉(zhuǎn)賬。當(dāng)付款方有足夠的流動(dòng)資金且交易隊(duì)列中沒有等待交易的指令時(shí)，資金轉(zhuǎn)賬會(huì)即時(shí)結(jié)算。

Corda

在 Corda 的設(shè)計(jì)中，資金轉(zhuǎn)賬通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式執(zhí)行，只有付款方和收款方會(huì)處理、驗(yàn)證和記錄交易。通過使用機(jī)密身份（Confidential Identities），付款方可以要求從收款方那里獲得一對(duì)新的且唯一的公鑰和證書。這個(gè)匿名身份只有付款方和收款方知道。

在這種情況下，資金的未來擁有者無法識(shí)別之前擁有者的身份，可以有效保護(hù)交易中的參與者。這對(duì)于在 UTXO 模型中保護(hù)隱私是很重要的，在 UTXO 模型中，資金的監(jiān)管可以一直追溯到發(fā)行方 MAS。通過使用機(jī)密身份，收款方可以驗(yàn)證資金的真實(shí)性，但不能將資金與現(xiàn)實(shí)世界中的擁有者對(duì)應(yīng)起來。

圖 4：Corda 轉(zhuǎn)賬流程示意圖

當(dāng)生成交易的輸出狀態(tài)、命令和簽名時(shí)，機(jī)密身份的公鑰會(huì)在交易中使用。作為資金的當(dāng)前擁有者，付款方使用匿名身份對(duì)交易進(jìn)行簽名，然后系統(tǒng)中的公證人（Notary）驗(yàn)證了狀態(tài)的唯一性并進(jìn)行簽名。經(jīng)過公證人之后，付款方和收款方會(huì)將最終交易的輸出狀態(tài)記錄在各自的賬本上。

公證人的功能是對(duì)提交的交易進(jìn)行唯一性驗(yàn)證。當(dāng)接受交易時(shí)，公證人會(huì)對(duì)交易進(jìn)行簽名；當(dāng)拒絕交易時(shí)，公證人返回聲明表示發(fā)生雙花。如果交易過程中付款方的資金不足，那么會(huì)產(chǎn)生一個(gè)債務(wù)狀態(tài)并注冊(cè)到交易隊(duì)列中。債務(wù)狀態(tài)可以取消、重新設(shè)置或完成結(jié)算。

Hyperledger Fabric

在 Hyperledger Fabric 的設(shè)計(jì)中，資金轉(zhuǎn)賬在付款方和收款方之間的雙邊通道（bilateral channel）執(zhí)行。當(dāng)付款方的雙邊通道賬戶中有足夠資金且交易隊(duì)列中沒有優(yōu)先級(jí)更高的交易指令時(shí)，交易指令會(huì)即時(shí)結(jié)算，即減少付款方的雙邊通道賬戶余額并增加收款方的雙邊通道賬戶余額。否則，付款方將根據(jù)交易隊(duì)列中的交易指令執(zhí)行雙邊凈額結(jié)算。

圖 5：Hyperledger Fabric 轉(zhuǎn)賬流程示意圖

排序節(jié)點(diǎn)（Orderer）是 Hyperledger Fabric 系統(tǒng)架構(gòu)中的重要角色，負(fù)責(zé)處理用戶提交的交易消息請(qǐng)求。如上圖所示，付款方將資金轉(zhuǎn)給收款方，在 Orderer 進(jìn)行全網(wǎng)廣播之前，付款方和收款方會(huì)對(duì)交易進(jìn)行簽名。雙邊通道中的所有參與者（付款方、收款方和 MAS）會(huì)收到一個(gè)區(qū)塊來驗(yàn)證并提交這個(gè)交易到他們的分布式賬本。

Quorum

在 Quorum 的設(shè)計(jì)中，資金轉(zhuǎn)賬在交易雙方之間私下執(zhí)行，沒有其他人可以看到交易細(xì)節(jié)。通過零知識(shí)證明，對(duì)余額進(jìn)行驗(yàn)證。進(jìn)行交易時(shí)，付款方和收款方生成并提交相同的零知識(shí)證明并進(jìn)行全網(wǎng)驗(yàn)證。在這個(gè)過程中會(huì)用到私有智能合約（private smart contracts）和公開智能合約（public smart contracts）。

圖 6：Quorum 轉(zhuǎn)賬流程示意圖

資金轉(zhuǎn)賬的交易指令是付款方的 DApp 發(fā)起的。DApp 調(diào)用私有智能合約并生成一個(gè)私有交易。然后，付款方的 DApp 調(diào)用全網(wǎng)執(zhí)行的公開交易。公開交易是使用交易指令中金額的哈希值創(chuàng)建的，這個(gè)哈希值是零知識(shí)證明生成和驗(yàn)證的輸入。Quorum 通過零知識(shí)證明驗(yàn)證公開交易的有效性和完整性，因此不需要顯示交易中的任何數(shù)據(jù)。

排隊(duì)機(jī)制

當(dāng)銀行為資金轉(zhuǎn)賬創(chuàng)建交易指令但流動(dòng)性不足時(shí)，交易指令被放入交易隊(duì)列中。銀行可以在交易隊(duì)列中查看所有與自己相關(guān)的交易指令。當(dāng)銀行的流動(dòng)性充足時(shí)，交易隊(duì)列將根據(jù)以下順序自動(dòng)結(jié)算：先比較優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的交易會(huì)先進(jìn)行結(jié)算；再比較進(jìn)入交易隊(duì)列的時(shí)間，時(shí)間越早的交易會(huì)先結(jié)算（First-In First-Out，FIFO）。

Corda

如果付款方的余額不足，那么在付款方和收款方的分布式賬本中會(huì)出現(xiàn)債務(wù)狀態(tài)。類似于資金轉(zhuǎn)賬，交易者使用機(jī)密身份為交易創(chuàng)建新的公鑰和證書。生成的公鑰將用于識(shí)別債務(wù)狀態(tài)的參與者。債務(wù)狀態(tài)會(huì)作為交易的輸出，付款方簽名后發(fā)送給收款方。如果收款方對(duì)經(jīng)過核實(shí)和簽名的交易作出響應(yīng)，那么債務(wù)態(tài)詳?shù)脑敿?xì)信息將被放入付款方的交易隊(duì)列中。如果收款方不對(duì)交易作出響應(yīng)，那么債務(wù)狀態(tài)會(huì)被取消。交易隊(duì)列中的每個(gè)債務(wù)狀態(tài)都會(huì)被標(biāo)記只能由付款方修改的優(yōu)先級(jí)，并且優(yōu)先級(jí)只對(duì)付款方可見。

Hyperledger Fabric

當(dāng)新的交易指令添加到交易隊(duì)列中時(shí)，系統(tǒng)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的「正在排隊(duì)交易」?fàn)顟B(tài)（queued transaction state）。雙邊通道中的兩家銀行可以看到相同的交易排隊(duì)信息，沒有必要為同一個(gè)交易指令維持兩個(gè)交易隊(duì)列。交易指令完成結(jié)算后，交易指令從「正在排隊(duì)交易」?fàn)顟B(tài)更改為「完成交易」?fàn)顟B(tài)。

Quorum

每個(gè)銀行都維護(hù)自己的交易隊(duì)列，這是一個(gè)尚未結(jié)算的交易指令列表。交易隊(duì)列中保存交易指令的引用 ID，從而保護(hù)交易隊(duì)列的隱私。只有與交易相關(guān)的參與方才能訪問交易時(shí)間戳、交易金額等數(shù)據(jù)。

當(dāng)付款方的流動(dòng)性不足時(shí)，交易指令會(huì)被添加到私有交易隊(duì)列和全局交易擁堵隊(duì)列中（Global Gridlock queues）。交易隊(duì)列的結(jié)算按照優(yōu)先級(jí)和 FIFO 原則，結(jié)算完成后，交易會(huì)被移出私有交易隊(duì)列和全局交易擁堵隊(duì)列。

交易擁堵解決方案

全額結(jié)算對(duì)資金流動(dòng)性的要求很高。當(dāng)交易雙方的資金不足、無法按照交易順序完成全額結(jié)算時(shí)，就會(huì)發(fā)生交易擁堵。此時(shí)，可以通過軋差后進(jìn)行凈額結(jié)算，解決交易擁堵問題。

Corda 的交易擁堵解決方案分為發(fā)現(xiàn)、計(jì)劃和執(zhí)行三個(gè)階段。交易擁堵解決方案會(huì)反復(fù)運(yùn)行以解決隊(duì)列中交易指令的結(jié)算問題。Corda 沒有采用類似于 EAF2 （一個(gè)最早用于德國的 FIFO 算法）等傳統(tǒng)交易擁堵解決方案，而是開發(fā)了一種新的基于循環(huán)的算法，稱為循環(huán)求解器（Cycle-solver）。

Hyperledger Fabric 的交易擁堵解決方案采用 EAF2 算法。Hyperledger Fabric 的交易擁堵解決方案分為初始化和結(jié)算兩個(gè)階段。

Quorum 的交易擁堵解決方案采用 EAF2 算法。Quorum 的交易擁堵解決方案分為四個(gè)階段：標(biāo)準(zhǔn)化，排隊(duì)，作出決定和結(jié)算。這些狀態(tài)被寫入智能合約中，由與所有節(jié)點(diǎn)同步維持。

研究結(jié)論

第一，三個(gè)平臺(tái)都可以實(shí)現(xiàn) RTGS 系統(tǒng)的關(guān)鍵功能，例如資金轉(zhuǎn)賬、排隊(duì)機(jī)制和交易擁堵解決方案。三個(gè)平臺(tái)在可擴(kuò)展性、性能和可靠性等方面都可以滿足相關(guān)要求。

第二，使用 DLT 實(shí)現(xiàn) RTGS 系統(tǒng)不僅可以降低單點(diǎn)失效等中心化系統(tǒng)的固有風(fēng)險(xiǎn)，而且可以獲得 DLT 的優(yōu)點(diǎn)，例如安全性和不可篡改。

第三，在研究過程中，隱私保護(hù)是非常重要的因素，三個(gè)平臺(tái)都有針對(duì)隱私保護(hù)的考慮和設(shè)計(jì)。Corda 使用 UTXO 模型和機(jī)密身份，Hyperledger Fabric 使用獨(dú)特的雙邊通道設(shè)計(jì)，Quorum 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的消息交換系統(tǒng)和零知識(shí)證明。

Ubin 項(xiàng)目第二階段成功地證明了在保護(hù)隱私的前提下，可以用去中心化的方式實(shí)現(xiàn) RTGS 系統(tǒng)的功能。DLT 的成功應(yīng)用意味著需要重新考慮 MAS 在銀行間轉(zhuǎn)賬所扮演的角色。

第三階段

Ubin 項(xiàng)目第三階段的主要研究工作是使用 DLT 進(jìn)行 Token 化資產(chǎn)之間的結(jié)算，例如在不同的賬本上對(duì)新加坡政府證券（Singapore Government Securities，SGS）和央行發(fā)行的資金存托憑證（cash-depository receipts，CDRs）進(jìn)行券款對(duì)付（Delivery versus Payment，DvP），旨在實(shí)現(xiàn) DvP 的互操作性和最終性。參與 Ubin 項(xiàng)目第三階段的成員包括 MAS、SGX （新加坡交易所）、Anquan Capital、德勤和納斯達(dá)克等。

研究設(shè)置

Ubin 項(xiàng)目第三階段是基于幾個(gè)不同的平臺(tái)進(jìn)行研究：Quorum，Hyperledger Fabric，Ethereum、Anquan 區(qū)塊鏈和 Chain Inc 區(qū)塊鏈，每個(gè)平臺(tái)都有不同的功能和特點(diǎn)。
如下圖所示，Ubin 項(xiàng)目第三階段的設(shè)計(jì)原型有三種。

圖 7：三種設(shè)計(jì)原型示意圖

第一種原型是由 Anquan 設(shè)計(jì)，CDRs 的賬本基于 Quorum，SGS 的賬本基于 Anquan 區(qū)塊鏈。第二種原型是由德勤設(shè)計(jì)，CDRs 的賬本基于 Etherum，SGS 的賬本基于 Hyperledger Fabric。第三種原型是由納斯達(dá)克設(shè)計(jì)，CDRs 的賬本基于 Hyperledger Fabric，SGS 的賬本基于 Chain Inc 區(qū)塊鏈。

交易流程是：48 小時(shí)內(nèi)，證券從賣方轉(zhuǎn)到買方；24 小時(shí)內(nèi)，資金從買方轉(zhuǎn)到賣方。買方和賣方都可以訪問資金和證券的分布式賬本，這兩個(gè)賬本是分別結(jié)算的。Ubin 項(xiàng)目第三階段對(duì)四種 DvP 場(chǎng)景進(jìn)行研究。

結(jié)算成功

在這種場(chǎng)景中，買方和賣方都履行了交易義務(wù)，最終成功進(jìn)行結(jié)算，如下圖所示，整個(gè)交易步驟如下。

圖 8：結(jié)算成功流程示意圖

第一，買方和賣方向匹配引擎或 OTC 平臺(tái)提交訂單。匹配成功后，交易雙方根據(jù)商定的資產(chǎn)類型和金額進(jìn)行交易。

第二，匹配引擎或 OTC 平臺(tái)生成哈希原像和哈希值，并通過加密文件的方式共享給賣方。哈希原像和哈希值將用于驗(yàn)證結(jié)算過程中的交易指令。

第三，賣方創(chuàng)建第一個(gè)證券交易指令，確定證券的交易數(shù)量，并設(shè)置兩種可能的交易結(jié)果狀態(tài)，然后提交給證券分布式賬本。一種狀態(tài)是在買方可以提供哈希原像或者交易雙方都同意的情況下，買方可以獲得證券。另一種狀態(tài)是買方在 48 小時(shí)內(nèi)無法提供哈希原像或者交易雙方都同意的情況下，賣方收回證券。

第四，證券分布式賬本的共識(shí)機(jī)制驗(yàn)證和確認(rèn)第一個(gè)證券交易指令，然后更新分布式賬本。同時(shí)，使用哈希時(shí)間鎖智能合約鎖定賣方的證券。

第五，買方在核實(shí)第一個(gè)證券交易指令的內(nèi)容后，創(chuàng)建與資金轉(zhuǎn)賬相關(guān)的第一個(gè)資金交易指令。在這個(gè)指令中，買方確定了兩種可能的交易結(jié)果狀態(tài)。一種是在賣方可以提供哈希原像或者交易雙方都同意的情況下，賣方可以獲得資金。另一種是賣方在 24 小時(shí)內(nèi)無法提供哈希原像或者交易雙方都同意的情況下，買方收回資金。

第六，資金分布式賬本的共識(shí)機(jī)制驗(yàn)證和確認(rèn)第一個(gè)資金交易指令，然后更新分布式賬本。同時(shí)，使用哈希時(shí)間鎖智能合約鎖定買方的資金。

第七，在核實(shí)買方第一個(gè)資金交易指令的內(nèi)容后，賣方創(chuàng)建第二個(gè)資金交易指令（獲得商定數(shù)額的資金），并提供哈希原像。然后賣方對(duì)第二個(gè)資金交易指令進(jìn)行簽名并提交給資金分布式賬本。

第八，資金分布式賬本的共識(shí)機(jī)制驗(yàn)證和確認(rèn)第二個(gè)資金交易指令，然后更新分布式賬本。此時(shí)，鎖定的資金被轉(zhuǎn)給賣方，資金支付流程結(jié)束。

第九，在收到賣方第二個(gè)資金交易指令的內(nèi)容后，買方創(chuàng)建第二個(gè)證券交易指令（獲得商定數(shù)額的證券），并提交賣方提供哈希原像。然后買方對(duì)第二個(gè)證券交易指令進(jìn)行簽名并提交給證券分布式賬本。

第十，證券分布式賬本的共識(shí)機(jī)制驗(yàn)證和確認(rèn)第二個(gè)證券交易指令，然后更新分布式賬本。此時(shí)，鎖定的證券被轉(zhuǎn)給買方，證券交付流程結(jié)束。

結(jié)算失敗，資金和證券返還給原持有人

如果上述場(chǎng)景中的某一個(gè)步驟沒有成功完成，例如交易雙方?jīng)]有在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交交易指令，那么結(jié)算失敗。此時(shí)，資金和證券沒有換手，買方和賣方都沒有失去本金的風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)算失敗，要求仲裁

如果結(jié)算成功場(chǎng)景中前面的步驟順利完成，但買方未能在 48 小時(shí)內(nèi)提交第二個(gè)證券交易指令，那么結(jié)算失敗。買方已經(jīng)完成付款，會(huì)面臨本金和流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)，買方會(huì)要求仲裁。

結(jié)算失敗，仲裁機(jī)構(gòu)介入

在這種場(chǎng)景中，結(jié)算失敗，仲裁機(jī)構(gòu)介入。此時(shí)，買方可以要求仲裁機(jī)構(gòu)幫助，從賣方那里獲得商定數(shù)額的證券或收回已經(jīng)支付的資金。

研究方法

Anquan

在 Anquan 設(shè)計(jì)中，CDRs 的賬本基于 Quorum，SGS 的賬本基于 Anquan 區(qū)塊鏈。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)包括以下三點(diǎn)。

圖 9：Anquan 設(shè)計(jì)原型示意圖

第一，分布式原子交易。為了保護(hù)參與者，交易的原子性是在沒有中心化仲裁機(jī)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)的。雖然在分布式賬本中實(shí)現(xiàn) DvP 可能使買方面臨一定的本金風(fēng)險(xiǎn)，但可以通過交易雙方提交到賬本的交易指令來降低這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。第二，可以與支付系統(tǒng)整合。這個(gè)設(shè)計(jì)可以與 Ubin 項(xiàng)目第二階段開發(fā)的支付系統(tǒng)進(jìn)行整合。第三，可擴(kuò)展性。PBFT 共識(shí)算法和分片的設(shè)計(jì)使得這個(gè)系統(tǒng)具備可擴(kuò)展性，可以快速實(shí)現(xiàn)跨鏈原子交易而不必等待幾個(gè)區(qū)塊確認(rèn)。在這種方法中，仲裁機(jī)構(gòu)是一個(gè)重要角色。在交易失敗的情況下，仲裁機(jī)構(gòu)可以撤銷時(shí)間鎖智能合約，解決潛在的流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)。

德勤

在德勤設(shè)計(jì)中，CDRs 的賬本基于 Etherum，SGS 的賬本基于 Hyperledger Fabric。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)包括以下四點(diǎn)。

圖 10：德勤設(shè)計(jì)原型示意圖

第一，中心化用戶證書管理。通常情況下，Token 化資產(chǎn)是所有者通過自己的私鑰來保管的，所有者自己負(fù)責(zé)私鑰的安全。但在這個(gè)設(shè)計(jì)中，經(jīng)過授權(quán)的第三方可以提供私鑰托管服務(wù)，持有托管的私鑰并為交易進(jìn)行簽名。第二，含有仲裁機(jī)構(gòu)的半中心化 DvP。Token 化資產(chǎn)通常是在去中心化的環(huán)境中以效率更高且成本更低的方式進(jìn)行交易。然而，如果沒有中心化的流程和仲裁途徑，買方或賣方將不得不自己承擔(dān)可能發(fā)生的任何損失。因此，在這個(gè)設(shè)計(jì)中引入可信的第三方作為仲裁機(jī)構(gòu)。第三，智能合約和公鑰基礎(chǔ)設(shè)施。DvP 邏輯在智能合約中實(shí)現(xiàn)，以便外部機(jī)構(gòu)進(jìn)行審計(jì)，并通過智能合約維持交易的原子性。第四，可以與其他圖靈完備的區(qū)塊鏈平臺(tái)兼容。

納斯達(dá)克

在納斯達(dá)克設(shè)計(jì)中，CDRs 的賬本基于 Hyperledger Fabric，SGS 的賬本基于 Chain Inc 區(qū)塊鏈。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)包括以下四點(diǎn)。

圖 11：納斯達(dá)克設(shè)計(jì)原型示意圖

第一，即使用戶對(duì)底層的 DLT 不了解，也可以通過 API 執(zhí)行必要的功能。用戶可以檢索資金和證券的帳戶狀態(tài)，使用私鑰對(duì)智能合約進(jìn)行簽名，或在兩個(gè)分布式賬本上進(jìn)行輸入。第二，智能合約引擎可以幫助用戶創(chuàng)建智能合約。智能合約引擎允許用戶用人類可讀的格式定義智能合約的標(biāo)準(zhǔn)，并在分布式賬本上執(zhí)行交易。第三，安全的云解決方案。整個(gè)設(shè)計(jì)是完全封裝好的，可以直接部署到后端或用戶界面。這種設(shè)計(jì)非常容易擴(kuò)展和使用，底層 DLT 的變化不會(huì)影響 API 和用戶體驗(yàn)。第四，封裝結(jié)構(gòu)，可以直接在云平臺(tái)環(huán)境中運(yùn)行。

研究結(jié)論

DvP 智能合約可以確保投資者同時(shí)履行權(quán)利和義務(wù)，從而增加投資者的信心，降低市場(chǎng)上的合規(guī)成本。設(shè)計(jì)原型中有市場(chǎng)運(yùn)營商（RMO），這是一個(gè)中心化的角色，可以起到監(jiān)測(cè)和促進(jìn)市場(chǎng)功能的作用。投資者的資金安全至關(guān)重要，設(shè)計(jì)原型具有以下主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)：多重簽名、智能合約鎖、時(shí)間限制和仲裁機(jī)構(gòu)。

目前，新加坡市場(chǎng)的結(jié)算周期是 T+3，使用 DLT 可以縮短結(jié)算周期，達(dá)到 T+1 或者全天候?qū)崟r(shí)結(jié)算。結(jié)算周期的縮短會(huì)降低交易對(duì)手風(fēng)險(xiǎn)、本金風(fēng)險(xiǎn)和流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)。

在交易過程中使用哈希時(shí)間鎖智能合約，買方可能會(huì)面臨本金風(fēng)險(xiǎn)。因此，仲裁機(jī)構(gòu)是一個(gè)重要設(shè)計(jì)，用于解決系統(tǒng)中的交易爭(zhēng)端。設(shè)計(jì)原型對(duì)增強(qiáng)安全性和隱私保護(hù)非常重視，交易者可以在匿名狀態(tài)下完成交易。需要指出的是，使用 DLT 時(shí)，資產(chǎn)會(huì)被智能合約鎖定，在鎖定期間，資產(chǎn)不能用于其他交易，這可能會(huì)導(dǎo)致市場(chǎng)流動(dòng)性降低。

第四階段

Ubin 項(xiàng)目第四階段的主要研究工作是使用 DLT 進(jìn)行同步跨境轉(zhuǎn)賬。2016 年，MAS 和 BOC （加拿大銀行）分別開展了 Ubin 項(xiàng)目和 Jasper 項(xiàng)目；2019 年 5 月，MAS 和 BOC 對(duì)跨境轉(zhuǎn)賬進(jìn)行共同研究并發(fā)表研究報(bào)告。

研究設(shè)置

Ubin 項(xiàng)目第四階段提出了三種同步跨境轉(zhuǎn)賬的概念設(shè)計(jì)。在第一種設(shè)計(jì)中，采用中間人的方法；在第二種設(shè)計(jì)中，允許金融機(jī)構(gòu)同時(shí)使用國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和國外網(wǎng)絡(luò)，可以同時(shí)持有兩種貨幣；在第三種設(shè)計(jì)中，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以有兩種貨幣，并可以直接交易，這可以視作一種多貨幣結(jié)算體系。

圖 12：三種同步跨境轉(zhuǎn)賬的概念設(shè)計(jì)

中間人的方法

這種方法通過中間人結(jié)算來實(shí)現(xiàn)跨境轉(zhuǎn)賬。中間人是支付的第三方，通常是銀行，可以使用國內(nèi)和國外的網(wǎng)絡(luò)。中間人可以在國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中從付款方那里接收資金，并在國外網(wǎng)絡(luò)中向收款方發(fā)送資金。付款方和收款方不需要同時(shí)在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中擁有賬戶。

圖 13：中間人方法流程示意圖

同時(shí)使用國內(nèi)和國外網(wǎng)絡(luò)方法

在這種方法中，金融機(jī)構(gòu)可以使用國內(nèi)和國外網(wǎng)絡(luò)，并在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中持有兩種貨幣。目前，有這種資質(zhì)的金融機(jī)構(gòu)比較少。如下圖所示，銀行 1 和銀行 2 都在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中擁有賬戶，可以直接進(jìn)行兩種貨幣的交易。

圖 14：同時(shí)使用國內(nèi)和國外網(wǎng)絡(luò)方法流程示意圖

支持多貨幣的網(wǎng)絡(luò)

這個(gè)模型假設(shè)在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以交易多種貨幣，付款方可以在國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)擁有國內(nèi)貨幣和國外貨幣。付款方可以直接與其他參與者交易，在國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中使用國內(nèi)貨幣兌換國外貨幣。

圖 15：支持多貨幣的網(wǎng)絡(luò)方法流程示意圖

研究方法

目前，不同國家的貨幣記錄在不同的賬本上。因此，在 Ubin 項(xiàng)目第四階段的研究中，加拿大的分布式賬本基于 Corda 平臺(tái)，新加坡的分布式賬本基于 Quorum 平臺(tái)，通過 HTLC 實(shí)現(xiàn)同步跨境轉(zhuǎn)賬。

在研究過程中，新加坡的銀行 A 是在 Quorum 平臺(tái)上的節(jié)點(diǎn)，加拿大的銀行 B 是在 Corda 平臺(tái)上的節(jié)點(diǎn)，中間人 A 在兩個(gè)平臺(tái)都有節(jié)點(diǎn)。銀行 A 用 105 SGD 向銀行 B 轉(zhuǎn)賬，根據(jù)兩種貨幣之間的匯率，銀行 B 最終收到 100 CAD。整個(gè)轉(zhuǎn)賬流程如下圖所示。

圖 16：轉(zhuǎn)賬過程中 HTLC 的流程示意圖

第一，加拿大的銀行 B （收款方）創(chuàng)建哈希原像 S 和哈希值 H(S)，并將哈希值 H(S) 共享給新加坡的銀行 A （付款方）。

第二，銀行 A 在新加坡網(wǎng)絡(luò)發(fā)起含有 HTLC 的交易，將 105 SGD 鎖定在指定的托管賬戶中，轉(zhuǎn)給新加坡的中間人 A。同時(shí)，規(guī)定了整個(gè)交易的時(shí)間 T。

第三，新加坡的中間人 A 審查智能合約的內(nèi)容，并確認(rèn) 105 SGD 鎖定在指定的托管賬戶中。然后，新加坡的中間人 A 將哈希值 H(S) 和時(shí)間限值 T/2 轉(zhuǎn)給加拿大的中間人 A。

第四，加拿大的中間人 A 使用哈希值 H(S) 和時(shí)間限值 T/2 在加拿大網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建第二個(gè)智能合約，并將 100 CAD 鎖定在指定的托管賬戶中，轉(zhuǎn)給銀行 B。

第五，銀行 B 審查加拿大網(wǎng)絡(luò)上智能合約的內(nèi)容，確定鎖定金額，然后使用哈希原像 S 從這個(gè)智能合約中獲得資金 100 CAD。在這個(gè)過程中，哈希原像 S 提交給加拿大的中間人 A。

第六，加拿大的中間人 A 與新加坡的中間人 A 共享哈希原像 S。

第七，新加坡的中間人 A 可以用哈希原像 S 從新加坡網(wǎng)絡(luò)的智能合約中獲得托管賬戶中的資金 105 SGD。

研究結(jié)論

Ubin 項(xiàng)目第四階段成功實(shí)現(xiàn)了跨境（加拿大和新加坡）、跨幣種（CAD 和 SGD）和跨平臺(tái)（Corda 和 Quorum）的原子交易。在這個(gè)過程中，不需要交易雙方都信任的第三方。

HTLC 使用哈希鎖和時(shí)間鎖來實(shí)現(xiàn)兩個(gè) DLT 平臺(tái)之間原子交易。即使在交易失敗的場(chǎng)景中，HTLC 也是一種可靠的方法，付款方在絕大多數(shù)情況下不會(huì)有本金風(fēng)險(xiǎn)。如果收款方不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交哈希原像，那么 HTLC 協(xié)議就會(huì)失敗，托管的資金會(huì)返還給付款方。

思考和總結(jié)

Ubin 是新加坡金管局開展的研究項(xiàng)目，其研究目標(biāo)是探索區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)在貨幣 Token 化、支付系統(tǒng)、券款對(duì)付、同步跨境轉(zhuǎn)賬等領(lǐng)域中的應(yīng)用，旨在解決金融業(yè)和區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)所面臨的實(shí)際問題。從中可以看出新加坡金管局對(duì) DLT 的重點(diǎn)應(yīng)用方向。

在 Ubin 項(xiàng)目研究過程中，新加坡金管局非常重視與其他國家央行、金融機(jī)構(gòu)和科技公司的合作，并大量借鑒和吸取傳統(tǒng)金融領(lǐng)域或現(xiàn)有 DLT 項(xiàng)目的研究成果。

Ubin 項(xiàng)目目前還處于研究階段，在 DLT 大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用之前還有很多問題需要解決。例如，研究階段的設(shè)計(jì)原型可能無法滿足實(shí)際應(yīng)用的性能要求，以及現(xiàn)有法律法規(guī)體系下的監(jiān)管問題等。

Ubin、Stella 和 Jasper 等各國央行主導(dǎo)的 DLT 研究項(xiàng)目在研究內(nèi)容上有非常相似的地方。支付系統(tǒng)、證券結(jié)算系統(tǒng)和跨境轉(zhuǎn)賬系統(tǒng)都是重點(diǎn)研究領(lǐng)域。同時(shí)，各國央行都非常重視對(duì) HTLC 的應(yīng)用。但 HTLC 也存在缺陷，并不是一種完美的解決方案。未來，各國央行需要進(jìn)一步對(duì)其他技術(shù)路線進(jìn)行研究和探索。

原文標(biāo)題：《新加坡金管局 Ubin 項(xiàng)目進(jìn)展分析》
撰文：郝凱，就職于 HashKey Capital Research
審核：鄒傳偉，萬向區(qū)塊鏈與 PlatON 首席經(jīng)濟(jì)學(xué)家

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的深入分析新加坡金管局区块链计划 Ubin的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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