Jasper项目告诉你-分布式大额支付系统是否可行

翻译：https://www.bankofcanada.ca/wp-content/uploads/2017/05/fsr-june-2017-chapman.pdf

• 分布式账本技术(DLT)通常被称为比特币的基础。DLT提供了一种全新方式进行(和跟踪)金融交易。研究人员正在调查其在金融体系的实用性。
• Jasper项目是基于DLT大额支付系统的技术验证。该验证对DLT作为金融系统基础建设技术的成熟度提供了重要见解。
• 对于大额支付系统等关键的金融市场基础设施(FMI)，目前版本的DLT还无法提供与集中式系统同样的整体能力。然而，与DLT的初始加密货币应用相比，最新版本的DLT已经取得了巨大的进步。
• 基于DLT的大额支付系统的优势是其可以接入更大的DLT生态市场(可能包括跨境交易)。

什么是分布式账本系统？

比特币在2009年引入分布式账本技术，其后开始流行。比特币是数字货币的代表。交易都记录在账本上，对所有人都是可见的，由分布式的计算机（矿工）维护。这些计算机是系统上的节点，这些节点在创建新交易时更新账本。该账本使用一系列密码学技术记录交易，若干笔交易被封装成块，交易块与块连接在一起，这种账本被称为区块链。
区块链是一个突破，它展示了一种方法来维护各方之间的账本，（i）没有人监督该系统；（ii）交易可以可靠地更新并且记录到比特币系统（无需担心其他成员的诚实度）。

通过让矿工解决数学难题来争取获得验证交易块的权利，从而实现分布式账本的“可靠性”更新。第一个完成一个新的区块广播的矿工为其他矿工提供区块，并以该区块创建的新比特币（矿山）作为回报。虽然挖矿很难，但很容易验证。一旦其他节点看到并验证了这个新矿山，新的区块就被添加到链的后面，块中的交易则被认为是正确的，矿工们开始挖掘其他的新交易。节点对新区块达成一致的方式称为共识机制，比特币的共识机制叫做工作证明(PoW)。

虽然比特币系统已具有相当的弹性，但是他有以下几个不足：

（i）所有交易对每个人都是可见的，但是这是违反银行法的，并使某些参与方利益受损;

（ii）在时间和能源方面，挖矿的代价非常高，在受信任的环境中通常不需要它的好处;

（iii）该系统对任何参加者都是匿名开放的。

为了解决上述问题，人们一直在开发比特币的替代品。新的分布式账本系统只允许受限制的可信对手访问。在一些系统中，共识机制被其他方法所取代。在Jasper阶段2中使用的Corda平台，是通过每个参与方都信任的公证节点完成的，并替换PoW。并且，放弃了区块链的链式结构，并将其替换为分布式账本结构，每个节点只能访问必要的数据，减少系统的透明度，为参与者提供更多隐私**。

Jasper流动资金模型(LSM)利用一个定时多边支付结算的队列，如果银行有非紧急付款，将付款存入队列中。在银行提交付款通知后，提交的付款将与其他排队付款一起等待。定时到达时，该队列暂时被锁定，而算法结合所有提交的付款，确定每个银行的净付款并评其流动性。

支付队列本质上是集中的。关键的问题是如何在DLT系统中实现它，而不是使用传统的集中账本系统。这些技术问题带来了极大的复杂性。

流动资金模型

Jasper项目的创新解决方案是在Corda平台上加入“吸入/呼出”程序。在”匹配”周期开始之前，银行向队列提交付款。这些付款不会立即添加到账本中，而是付款指令加载到队列中，直到”匹配”周期开始。此时，会发生一系列事件。首先，在“吸入”阶段，向参与匹配周期的所有银行发送通知，要求他们向加拿大银行发送数字存托凭证(DDR)。然后验证每一笔付款并添加到账本中。然后，在“呼出”阶段，”匹配”算法确定付款的全部子集，以净额为基础，在具备可用资金的情况下进行清算。加拿大银行将DDR付款返还给所有参与银行，金额等于他们所提供的金额，加上或减去”匹配”算法完成后的金额。

举例说明，假设有两家银行A和B，在队列中支付对方100美元和90美元。此外，作为吸入阶段的一部分，每家银行都将15美元送到队列中。扣除两次付款后，该算法将向A银行收取10美元，并向B银行支付10美元。鉴于他们在吸入阶段的贡献，在呼出阶段A银行为支付5美元，对B银行为支付25美元。

然后验证这些交易并将其添加到账本中。与算法不匹配的付款保留在队列中。此时开始一个新的匹配周期。在下一个匹配周期结束之前，银行可以自由输入或移除队列中的付款。重复该过程。

效率和金融稳定性风险

信用和流动性风险

Jasper平台没有设计信用风险，因为所有的支付都是对中央银行存款的索赔，这是无风险的资产。参与者通过LVTS将现金转入加拿大银行，然后，大额转账系统(LVTS创建DDR，DDR可以在分布式账本平台上交换。总的来说，本设计证明信用上是可兼容的。

Jasper合并了一个模拟现有实时总额结算(RTGS)系统功能的流动资金模型(LSM)，以缓解流动性风险，参与者将对不够充足的DDR进行支付。Jasper流动资金模型(LSM)的性能目前正在使用模拟数据进行测试。预测这些模拟结果还为时尚早，但我们可以报告，迄今为止，还没有看到证据表明在分布式账本上实施LSM会改变其相对于中央系统的使用或性能。基于DLT技术的LSM很可能可以做出与现有LSM类似的流动性资金系统。

结算风险

结算定义为资产不可撤销和无条件的转移。

与Jasper方案相关的两个方面：分布式账本更新过程的确定性，和法律确权。

为了确保法律的正当性，Jasper项目的结构如下：

DDR的转让是相当于中央银行存款基础债权的完全（不可撤销）转移。这个设计与DDR的发行有关，因此独立于Jasper平台。

另一方面，为确保方案最终完成，需要解决DLT基础技术相关的问题。在以太坊中，使用PoW共识机制来验证付款。但是PoW是不确定的，付款可能出现失败。在Corda平台中，理论上讲，可信公证人的角色将消除这种不确定性，交易一旦完成就无法撤销。但是，系统还没有经过压力测试，因此一些风险可能仍然与方案有关。

运营风险

总体评估表明，与集中式平台相比，分布式账本如果没有经过精心设计，可能会降低运营弹性。基于Corda，Jasper阶段2在满足金融市场基础设施(PFMI)方面比当前集中式系统更加昂贵。在Jasper阶段2中，参与者需要投资高可用节点以减少停机的可能性。

另一个关键方面是可扩展性。目前，LVTS每天处理32,000笔交易，峰值吞吐量约为每秒10笔交易。在DLT中，”分配”算法消耗了一定的时间。在像以太坊这样的PoW平台上，扩展能力有限。在第一阶段，大概是每秒14笔交易，以太坊是为公有链设计的，速度限制节点之间的信息流。虽然这个速度足以处理当前每日的LVTS，但它限制了未来的高峰量。相比之下，可扩展性不会成为Corda平台的一个限制，因为Corda没有基于固定时间的共识方法，只需要相关方的节点和公证人验证事务。

透明性和隐私

大额支付系统需要参与者保持交易私密性，防止其他参与者窥视这些信息。参与者的客户也需要保持隐私。PoW系统是不适合的，因为所有交易都是公开的。

相比之下，基于公证的DLT系统（如Corda）则允许增加隐私，因为受信任的第三方（例如加拿大银行）有助于验证所有交易。Corda系统缺乏透明性意味着系统中没有任何节点(公证人可能除外)拥有全部信息。如果一个或多个节点的信息被破坏，则可能无法重建整个网络，因为即使公证人也没有全量的账本副本。这就需要对单个节点进行备份。这提出了在交易保持私密的限制下，DLT的运营恢复能力是否有可能的问题。

结论

Jasper项目让我们更好地理解了DLT大额支付系统运营者，参与者和中央银行的角色和责任。在DLT框架中，运营者的角色可能更接近规则制定者或标准制定者的角色，而不是传统的IT基础架构运营商。

此外，Jasper项目促使大额支付系统相关者共同开发平台。私人和公共部门合作，从项目中了解了DLT技术的很多内容。他们发现这降低了相互承认所涉过程的复杂性。

纯粹独立的DLT大额支付系统不太可能与集中式的收益相匹配。因为上面讨论的LSM，与目前的集中式系统相比，增加的复杂性导致进一步的运营风险。

相反，基于DLT的大额支付系统的好处是可以与更广泛的FMI生态系统互动。例如，将其他资产与支付相结合（抵押品质押和资产出售），通过整合后端系统，扩大范围经济并降低参与者的成本。