吳云、朱瑋

比特幣真的能夠替代現(xiàn)有法定貨幣體系而擔(dān)當(dāng)貨幣大任嗎？我們先來(lái)看看兩個(gè)簡(jiǎn)單的感性數(shù)據(jù)，就可以知道這種期望是不現(xiàn)實(shí)的：比特幣交易驗(yàn)證的平均等待時(shí)間是10分鐘；迄今為止，比特幣在2017年12月發(fā)生了歷史上最嚴(yán)重的交易擁堵現(xiàn)象，當(dāng)月一筆交易的平均等待時(shí)間是兩天兩夜！

從系統(tǒng)技術(shù)效率的角度，比特幣（bitcoin）之于現(xiàn)有的電子支付（如支付寶），猶如馬車(chē)之于火箭，差別巨大。讀者可能會(huì)奇怪，在這個(gè)比喻里，究竟比特幣是馬車(chē)，還是支付寶是馬車(chē)？筆者可以負(fù)責(zé)任地說(shuō)：“比特幣是馬車(chē)！”實(shí)際上，作為支付工具，比特幣相比較于支付寶，比馬車(chē)與火箭的速度差距還要大一百倍。請(qǐng)注意，這里僅是從支付工具的角度討論，并不否認(rèn)比特幣帶來(lái)的區(qū)塊鏈技術(shù)所蘊(yùn)含的創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值。（詳細(xì)參考筆者文章《虛擬貨幣：失敗的貨幣實(shí)驗(yàn)和成功的技術(shù)革新》，2020-08-30，澎湃商學(xué)院）。

2009年，比特幣的誕生，標(biāo)志著虛擬貨幣作為一種現(xiàn)象級(jí)事件正式登上了歷史舞臺(tái)。我們一般將比特幣這種私人發(fā)行的數(shù)字貨幣稱(chēng)為“虛擬貨幣”，截至2020年3月5日，僅利用以太坊上的ERC20開(kāi)發(fā)的虛擬貨幣就達(dá)到24.55萬(wàn)種。比特幣深受私人貨幣思想的影響，不僅懷有取代現(xiàn)有法定貨幣還懷有改變現(xiàn)有金融格局的宏大理想。比特幣的設(shè)計(jì)者和創(chuàng)始人“中本聰”在《比特幣白皮書(shū)》中指出，比特幣是“一種純粹的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金，不通過(guò)金融機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)交易對(duì)手之間直接的網(wǎng)絡(luò)支付”。比特幣誕生以后，引發(fā)了各界廣泛的關(guān)注，人們?cè)?jīng)對(duì)虛擬貨幣抱有很大的期望，很多人將其視為替代現(xiàn)有支付體系的“高科技武器”，甚至大膽預(yù)測(cè)比特幣所開(kāi)創(chuàng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)支付手段將會(huì)使金融體系徹底擺脫對(duì)金融機(jī)構(gòu)的依賴。

記得我們的中學(xué)教科書(shū)里說(shuō)過(guò)，新生事物的發(fā)展是曲折的。這句話用到比特幣和眾多虛擬貨幣之上也是合適的。比特幣確實(shí)提供了一種新型貨幣和支付體系的思路，但是，至少到目前為止，比特幣和各種虛擬貨幣并沒(méi)有表現(xiàn)出作為支付手段的任何優(yōu)勢(shì)，甚至在關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上可以說(shuō)是“落后的”，它們不可能成為公眾可以大規(guī)模使用的支付手段。

為什么現(xiàn)實(shí)和期望之間有如此巨大的反差？這還要從比特幣的底層技術(shù)說(shuō)起。

一、比特幣的交易數(shù)據(jù)構(gòu)造：交易、區(qū)塊、鏈

和傳統(tǒng)的電子支付一樣，比特幣也拋棄了紙鈔、黃金這樣的實(shí)體，但為了在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)可信支付，比特幣創(chuàng)造性地使用交易記錄作為貨幣的載體。雖然在比特幣名字中有“幣”這個(gè)字, 但在比特幣這個(gè)系統(tǒng)中并不存在一枚金光閃閃的“幣”。 比特幣所構(gòu)造的模型迥異于傳統(tǒng)銀行系統(tǒng)的余額制, 當(dāng)然更不同于古老的金銀鑄幣和紙鈔（倒是在流通模式、隱私保護(hù)上與金銀和紙鈔類(lèi)似）。中本聰設(shè)計(jì)的比特幣，以交易記錄的形式出現(xiàn)。你并非擁有一個(gè)比特幣, 而是擁有別人轉(zhuǎn)比特幣給你的一筆記錄。這個(gè)記錄就叫作“未花費(fèi)的輸出”（Unspent Transaction Output，UTXO），可以理解為一張可轉(zhuǎn)讓的權(quán)利電子憑證。

很多論著或報(bào)道告訴我們，區(qū)塊成鏈，所以我們把這種技術(shù)形象地稱(chēng)為“區(qū)塊鏈”。實(shí)際上，比特幣區(qū)塊之中的交易通過(guò)UTXO記錄的形式也勾連成鏈，形成了連續(xù)的交易鏈條，也即交易成鏈。我們來(lái)具體了解一下“區(qū)塊”的特點(diǎn)和“鏈”的形成過(guò)程。

“區(qū)塊”是將多筆交易數(shù)據(jù)打包在一起形成的數(shù)據(jù)體。可以將區(qū)塊理解為一個(gè)賬本, 賬本里記錄了多筆交易。單筆交易在最簡(jiǎn)單的情況下，大小為250字節(jié), 當(dāng)然實(shí)際發(fā)生的交易會(huì)大于這個(gè)數(shù)值。每個(gè)區(qū)塊大小被中本聰限定最大為1兆字節(jié)（1024千字節(jié)）, 那么我們就可以算出來(lái), 一個(gè)區(qū)塊最多可以容納4096(1024000/250) 筆交易。以賬本作比喻, 中本聰限定了一個(gè)賬本最多只有1024頁(yè)。而每個(gè)最基本的交易要占用四分之一頁(yè), 那么一個(gè)賬本最多就是4096筆交易。

區(qū)塊成“鏈”的同時(shí)交易也成鏈。記賬人按照規(guī)則在賬本（區(qū)塊）上記滿了交易后，在封面貼上時(shí)間封條，同時(shí)在賬本封面上記錄前一個(gè)賬本的編號(hào)，這樣就在賬本之間構(gòu)成了一個(gè)首尾相連的賬本鏈條。這樣構(gòu)成的賬本鏈條, 有一個(gè)特點(diǎn)：越老的賬本, 其中的交易越難以篡改。若要更改2015年高度為363270區(qū)塊中的一筆交易, 那么就要將自2015年該賬本之后的所有賬本, 全數(shù)改掉, 重新記賬才可做到。

如何防止篡改賬本呢？比特幣創(chuàng)造性使用了工作量證明（POW）機(jī)制，礦機(jī)通過(guò)哈希運(yùn)算競(jìng)爭(zhēng)獲得記賬權(quán)，從而防止區(qū)塊篡改。比特幣沒(méi)有中心服務(wù)器，而是由所有節(jié)點(diǎn)的礦機(jī)自發(fā)運(yùn)行為系統(tǒng)提供算力。礦機(jī)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)，以獲得記賬權(quán)，系統(tǒng)會(huì)給獲得記賬權(quán)的礦機(jī)以比特幣作為獎(jiǎng)勵(lì)。也就是我們常說(shuō)的“挖礦”。礦機(jī)作POW運(yùn)算就是對(duì)“區(qū)塊頭”數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次哈希運(yùn)算（比特幣使用的是SHA256哈希運(yùn)算）, 得到了一個(gè)256位的哈希值。

算出哈希值只要幾秒時(shí)間，礦機(jī)在瞬間即可完成，因此，比特幣給哈希運(yùn)算提出了要求，也即你必須算出指定要求的哈希值，比如，前19位數(shù)都是零。這樣，難度陡然增加。礦機(jī)要算出指定要求的哈希值，必須用試錯(cuò)的方法，將隨機(jī)數(shù)（專(zhuān)業(yè)上稱(chēng)作“被使用一次的非重復(fù)的隨機(jī)數(shù)值”，即Nonce）不斷代入以運(yùn)算出小于某個(gè)數(shù)值的哈希值。因?yàn)镾HA256的運(yùn)算結(jié)果是非常隨機(jī)的, 所以, 要想運(yùn)算出指定的哈希值, 唯一的方法就是不停地嘗試Nonce。因此, 礦機(jī)是否能夠挖礦成功, 一是依賴礦機(jī)的運(yùn)算速度; 二是依賴運(yùn)氣, 也許第一次改變Nonce的值, 就得到了合乎大小的哈希值, 也許運(yùn)行幾百億次, 也沒(méi)有得到。比特幣設(shè)置了自動(dòng)調(diào)節(jié)哈希運(yùn)算的時(shí)間，將其設(shè)定為平均十分鐘，并動(dòng)態(tài)調(diào)整。這個(gè)時(shí)間設(shè)定，是兩個(gè)方面的平衡，時(shí)間太少，消耗算力不夠，無(wú)法讓篡改企圖知難而退，且造成網(wǎng)絡(luò)同步不穩(wěn)定，而時(shí)間太長(zhǎng)則交易確認(rèn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，礦機(jī)體驗(yàn)太差。（哈希運(yùn)算問(wèn)題比較復(fù)雜，這幾個(gè)術(shù)語(yǔ)我們限于篇幅不作詳細(xì)解釋?zhuān)信d趣的讀者可以閱讀《區(qū)塊鏈簡(jiǎn)史》第四章。）

以上是對(duì)比特幣的區(qū)塊鏈原理的基本解釋?zhuān)瑢?duì)于非技術(shù)人員了解比特幣的運(yùn)行效率而言，至關(guān)重要的有三個(gè)方面：

第一，可以將每一次比特幣交易驗(yàn)證過(guò)程理解為一次“出塊”，就是將很多交易數(shù)據(jù)文件整理在一起后封裝，并蓋上數(shù)據(jù)哈希和時(shí)間戳，從此不再更改（前提是在哈希競(jìng)賽中勝出并在共識(shí)機(jī)制中得到足夠多的確認(rèn)）。

第二，比特幣區(qū)塊大小被設(shè)定為1兆字節(jié)，每個(gè)區(qū)塊理論上只能記載4096筆交易。

第三，出塊時(shí)間就是礦機(jī)們驗(yàn)證交易、區(qū)塊打包、哈希競(jìng)賽的時(shí)間，按照比特幣代碼的設(shè)定，比特幣哈希競(jìng)賽的目標(biāo)難度值會(huì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使出塊時(shí)間平均維持在10分鐘左右。

二、從單筆交易速度看，比特幣“出塊”時(shí)間被設(shè)定為平均十分鐘，耗時(shí)是支付寶的200倍，無(wú)法用于公眾日常使用

比特幣在底層技術(shù)上將“出塊”時(shí)間設(shè)定為平均10分鐘，這也即意味著完成“一批”交易的驗(yàn)證時(shí)間是10分鐘。每次交易的平均確認(rèn)時(shí)間也在10分鐘左右。對(duì)于公眾日常支付，這個(gè)速度是無(wú)法接受的。試想，你在超市結(jié)賬，排在你前面的人，用比特幣發(fā)起支付到商家確認(rèn)收到比特幣，要10分鐘，這隊(duì)?wèi)?yīng)該排到幾公里外了。再仔細(xì)用簡(jiǎn)單的數(shù)字計(jì)算一下：超市的一個(gè)收銀柜臺(tái)要10分鐘完成一筆收款，一個(gè)小時(shí)才6筆，在8個(gè)小時(shí)的營(yíng)業(yè)時(shí)間里只能完成48筆。可以說(shuō)比特幣的這種速度是無(wú)法滿足公眾的日常使用需求。

大家可以回想一下我們?nèi)粘Ｊ褂秒娮又Ц兜臅r(shí)間。生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，支付寶每筆交易的系統(tǒng)處理時(shí)間不超過(guò)3秒（僅指系統(tǒng)處理時(shí)間，不包括打開(kāi)App，輸入密碼等用戶操作所耗費(fèi)時(shí)間），網(wǎng)絡(luò)銀行轉(zhuǎn)賬也可以幾秒之內(nèi)到賬。按照中國(guó)銀聯(lián)的技術(shù)規(guī)范，非接觸卡交易時(shí)間更是應(yīng)少于500毫秒。三、從并發(fā)交易速度看，比特幣的每秒可處理交易數(shù)量是支付寶的3.7萬(wàn)分之一

決定一個(gè)系統(tǒng)交易處理速度的，還要看并發(fā)處理能力。比如，一條高速公路能夠行駛多少輛車(chē)，除了要看道路長(zhǎng)度，還要看道路寬度，這個(gè)寬度決定了一次可以通過(guò)多少輛車(chē)。比特幣每10分鐘最多處理4096筆交易，換算到每秒，也就是每秒最多處理6.83筆交易。而根據(jù)支付寶2017年“雙十一”公布的數(shù)據(jù)，支付寶的每秒交易處理量峰值是25.6萬(wàn)筆。著兩者的處理速度差距有多大呢？相差了3.7萬(wàn)倍！而火箭的第一宇宙速度和馬車(chē)的速度也僅是474倍的差距。打個(gè)比方，“比特幣高速公路”十分鐘通過(guò)4096筆交易，換算到每一秒僅通過(guò)6.83筆交易，而“支付寶高速公路”一秒鐘通過(guò)25.6萬(wàn)筆交易。假如全球有4097筆交易，那么第4097筆交易注定要在4096筆交易完成后，在下一個(gè)10分鐘才能完成。想象一下，在出行旺季，高速公路只有一個(gè)收費(fèi)站，必然是綿延幾公里、幾十公里的汽車(chē)排隊(duì)長(zhǎng)龍。2017年12月，由于比特幣價(jià)格上漲導(dǎo)致比特幣交易量暴增，比特幣系統(tǒng)開(kāi)始擁堵，當(dāng)月一筆交易平均等待時(shí)間是兩天兩夜。

四、從可承載交易總量看，比特幣也難以成為大規(guī)模支付手段

通過(guò)進(jìn)一步的簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算，我們可以發(fā)現(xiàn)，理論上比特幣一日僅能處理59萬(wàn)筆交易，一年僅能處理2.12億筆交易。從實(shí)際處理交易看，以2019年第三季度數(shù)據(jù)為例，比特幣每日交易為30萬(wàn)筆左右，從2009年1月9日至2019年4月12日，比特幣歷史累計(jì)共計(jì)有約4億筆交易。

專(zhuān)門(mén)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)第三方支付清算的中國(guó)網(wǎng)聯(lián)平臺(tái)日均處理11.8億筆交易，接近比特幣歷史交易總量的三倍。需要注意的是，這個(gè)數(shù)字只是中國(guó)網(wǎng)絡(luò)第三方支付網(wǎng)絡(luò)支付的部分交易量，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)第三方支付網(wǎng)絡(luò)支付的交易有些通過(guò)網(wǎng)聯(lián)轉(zhuǎn)接清算，有些交易通過(guò)銀聯(lián)轉(zhuǎn)接清算，還有相當(dāng)一部分在支付巨頭體內(nèi)自循環(huán)。比特幣系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，理論上每年僅能承載2.12億筆交易，相當(dāng)于網(wǎng)聯(lián)每日清算量的五分之一左右。比特幣將近十年的累計(jì)歷史交易量?jī)H相當(dāng)于網(wǎng)聯(lián)清每日清算量的三分之一。五、從各國(guó)央行數(shù)字貨幣的架構(gòu)選擇，反證當(dāng)前區(qū)塊鏈技術(shù)的不足

比特幣所帶來(lái)的區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)源于民間密碼學(xué)社區(qū)，但很快便吸引了各國(guó)政府部門(mén)，尤其是各國(guó)央行的興趣。以中國(guó)、英國(guó)、加拿大、日本、新加坡為首的多國(guó)央行，各自展開(kāi)了區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)驗(yàn)。多數(shù)央行在數(shù)字貨幣實(shí)驗(yàn)中，確實(shí)使用了區(qū)塊鏈技術(shù)，但只應(yīng)用在批發(fā)業(yè)務(wù)中（批發(fā)業(yè)務(wù)即金融機(jī)構(gòu)間的交易和清結(jié)算業(yè)務(wù)），而非零售業(yè)務(wù)（即普通公民的日常支付、轉(zhuǎn)賬業(yè)務(wù)）。

毫無(wú)疑問(wèn)，批發(fā)業(yè)務(wù)所面臨的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于零售業(yè)務(wù)。這種選擇和定位，雖然主要出于金融業(yè)務(wù)上的考慮，但一定程度上也反映了對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的態(tài)度。英國(guó)、加拿大等進(jìn)行央行數(shù)字貨幣實(shí)驗(yàn)的國(guó)家不約而同都聲稱(chēng)對(duì)區(qū)塊鏈的興趣主要在于“結(jié)算效率”。也即金融機(jī)構(gòu)之間的結(jié)算在區(qū)塊鏈上可以實(shí)現(xiàn)“交易即結(jié)算”，不再需要央行居間處理。注意，此處的效率僅指“結(jié)算效率”，并非我們前文所討論的技術(shù)層面的效率（交易速度、承載能力等）。

根據(jù)公開(kāi)資料顯示，我國(guó)的央行數(shù)字貨幣DCEP，是全球首個(gè)在零售領(lǐng)域進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段的央行數(shù)字貨幣。但是，DCEP并未完全照搬區(qū)塊鏈技術(shù)，僅引入了分布式賬本技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)交易追溯，這種交易追溯類(lèi)似于前文所述的“交易成鏈”。在發(fā)行、清結(jié)算、支付、回收銷(xiāo)毀等環(huán)節(jié)，DCEP都堅(jiān)持以央行為中心，技術(shù)上也以中心化系統(tǒng)為核心。

從各國(guó)央行數(shù)字貨幣實(shí)驗(yàn)中的技術(shù)選擇，側(cè)面說(shuō)明了在主流貨幣和支付系統(tǒng)領(lǐng)域，當(dāng)前的區(qū)塊鏈技術(shù)并非主流官方的首選。

六、總結(jié)：虛擬貨幣難堪貨幣大任

比特幣作為一種技術(shù)創(chuàng)新，具有革命性意義。但是，比特幣的單筆交易確認(rèn)速度過(guò)慢、并發(fā)處理能力過(guò)低，這些技術(shù)特點(diǎn)決定了其無(wú)法成為可以被公眾大規(guī)模使用的支付手段，難以取代現(xiàn)有法定貨幣體系而擔(dān)當(dāng)貨幣大任。比特幣類(lèi)似技術(shù)在支付和結(jié)算領(lǐng)域的成就，僅能適用于對(duì)時(shí)效性要求不高、交易量有限的批發(fā)型業(yè)務(wù)。

當(dāng)然，后續(xù)的虛擬貨幣一直試圖對(duì)比特幣做提升和改進(jìn)，但至今依然無(wú)法作為大規(guī)模社會(huì)公眾使用的支付手段。例如，以太幣（ETH）的交易效率高峰也僅為每秒15筆左右。據(jù)報(bào)道柚子幣（EOS）曾達(dá)到每秒3996筆交易，但也至多作為小的國(guó)家、地區(qū)或者行業(yè)的支付工具。

2019年以來(lái)常被提及的“閃電網(wǎng)絡(luò)”寄希望于通過(guò)離線技術(shù)實(shí)現(xiàn)比特幣無(wú)延遲、低成本交易，但閃電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的支付容量極為有限，且存在一系列技術(shù)不足。2016年P(guān)oon與Dryja在一篇論文比較系統(tǒng)地提出了閃電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想，其原理是把海量的小額交易放到閃電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，而并不提交到比特幣系統(tǒng)中，比特幣系統(tǒng)只作為閃電網(wǎng)絡(luò)的后臺(tái)“抵押”和“結(jié)算”系統(tǒng)。2018年1月閃電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在比特幣主網(wǎng)上線，截至2020年3月6日閃電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共計(jì)11624個(gè)，支付通道共計(jì)36289個(gè)，整體支付容量為895個(gè)比特幣。對(duì)閃電網(wǎng)絡(luò)上線之后的研究表明，閃電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨向中心化，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率依賴大型中心節(jié)點(diǎn)的支付容量，而非點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模擴(kuò)張。

比特幣和當(dāng)前眾多的其他虛擬貨幣還無(wú)法成為可以被公眾大規(guī)模使用的支付手段，未來(lái)的技術(shù)發(fā)展也許可讓區(qū)塊鏈可以成為大容量支付系統(tǒng)，但虛擬貨幣的內(nèi)在價(jià)值、交易成本、合規(guī)等問(wèn)題依然存在，可能依然難當(dāng)貨幣大任。這是比特幣等虛擬貨幣作為私人貨幣的局限，又是一個(gè)極具爭(zhēng)議的話題，讓我們留待下回繼續(xù)展開(kāi)。

（作者吳云、朱瑋合著有《區(qū)塊鏈簡(jiǎn)史》。本文源自吳云、朱瑋發(fā)表在《金融監(jiān)管研究》2020年第6期上的論文《虛擬貨幣：一場(chǎng)失敗的私人貨幣社會(huì)實(shí)驗(yàn)？》，澎湃新聞刊登的這一版本，作者進(jìn)行了一定的改寫(xiě)，感興趣的讀者不妨參閱原文。）

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的虚拟货币为何难当货币大任？从比特币底层技术说起的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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