利用分布式账本技术重构银行间实时总结算系统——Ubin项目第二阶段报告
2016年底，为了实现新加坡成为智慧金融中心的愿景，新加坡金融管理局与11家领先金融机构和5家技术提供商开展了一个合作项目Ubin。这一项目探索了分布式账本技术在支付和证券清算和结算中的应用。Ubin项目旨在让新加坡金融管理局和金融行业更好地理解分布式账本技术以及开发更有弹性和更有效的替代当今金融市场操作和系统的可行性。Ubin项目的试点工作共分六个阶段，本报告为第二阶段报告。中国人民大学金融科技研究所（微信ID：ruc_fintech）对文章核心内容进行了编译。
Ubin项目第一阶段报告：未来就在此处——Ubin项目：基于分布式账本的新加坡元
来源 | 新加坡金融管理局、新加坡银行协会、埃森哲
执行摘要
Ubin二期是由新加坡金融管理局（MAS）和新加坡银行协会（ABS）领导的合作项目。
它由埃森哲管理和交付，有11家金融机构参与。这个为期13周的项目探索了分布式账本技术（DLT）在特定实时总结算（RTGS）功能中的应用。特别地，它关注分散流动性节约机制的可行性，同时维护银行交易的隐私性。
以微软Azure作为云平台，三个原型由三个工作流在三个不同的DLT平台上开发：Corda、Hyperledger Fabric和Quorum。原型成功地证明了几点：首先，通过不同的技术和方案设计，可以实现RTGS系统的资金转移、队列机制和拥堵解决（gridlock resolution）等关键功能。其次，将RTGS系统的关键功能去中心化，不仅可以降低集中化系统的固有风险，如单点故障，还可以享有DLT承诺的好处，如加密安全性和不可变性。考虑到隐私在银行间支付系统中是最重要的，这个项目验证了RTGS交易的隐私可以由所有三种工作流程以各自不同的方法来确保。具体来说，Corda使用其未花费的输出（Unspent Transaction Output，UTXO）模型和机密身份，Hyperledger Fabric利用其通道（Channels）的设计，Quorum使用其星座（Constellation）模块和零知识证明（Zero Knowledge Proof，ZKP）。这个项目的其他观察和发现包括三个原型设计的可扩展性和弹性。值得注意的是，该项目得出的结论是，所有三种工作流程设计都成功地证明了在基于DLT的RTGS系统中移除中央基础设施运营商的可行性。因此，考虑到DLT在RTGS系统中的可行性，MAS作为便利银行间支付的基础设施运营商的角色需要重新评估。Ubin第二阶段不仅成功地证明了RTGS功能可以在不涉及隐私的情况下进行分散，而且标志着全行业合作的成功和意义，为未来的创新奠定了基础。
Ubin第二阶段的目标
Ubin第二阶段的目标是开发三个具有特定RTGS功能的原型。每个原型都是在不同的DLT平台上开发的：Corda、Hyperledger Fabric和Quorum，原型运行在通用的云平台——微软Azure上。Ubin第二阶段中展示的一个关键功能是执行流动性节约机制的能力，而不损害分散网络中的隐私。开发的原型需要满足以下六个关键标准：
数字化的支付：具有实时总结算功能的中央银行数字货币
分散化处理：分布式和弹性的基础设施，没有单点故障
支付队列处理：统一的队列系统，具有优先级、保留和取消设施
交易的隐私性：只有相关方才能看到交易细节
清算的定论性：最终的、不可撤销的支付指令的结算，具有决定性的最终性
流动性优化：实施联网和拥堵解决算法，以最大限度地提高流动性效率
功能范围和系统设计
Ubin第二阶段的一个关键功能要求是在DLT网络中执行资金转移，以实现支付的去中心化和数字化。图4说明了Ubin第二阶段的功能范围。本报告重点关注三个突出的关键功能：资金转移、队列机制和拥堵解决。
Quorum是为金融服务行业创建的一个基于以太坊的分布式账本，支持交易和合同隐私。Quorum在需要知道的基础上以点对点的方式共享私人信息。除了隐私之外，Quorum还在以太坊的基础上进一步增加了以企业为中心的特性，比如交易定论性、性能优势和网络权限。Quorum使用ZKP来实现分布式分类帐上的数字资产转移，而不暴露关于发送方、接收方或资产数量的信息。此外，Quorum使用基于投票的Raft共识机制，取代以太坊的工作量证明（Proof-Of-Work）和权益证明（Proof-Of-Stake）共识机制。
关键功能设计
资金转移
Corda工作流利用机密身份为每个事务在发送方和接收方之间生成和交换新的唯一公钥对。这有助于对其他参与者（包括过去的参与者）屏蔽发送者和接收者的身份
在Hyperledger Fabric设计中，资金转移是在发送方和接收方之间的双边通道中执行的。双边通道还允许银行与每个交易对手银行保持通道级别的平衡，并使每对交易银行之间的拥堵交易实现双边联网
Quorum设计需要私有和公共智能合约，其中私有合约允许双方之间的双边交易，以及使用ZKP生成和验证交易金额散列的公共交易
队列机制
在Corda中，在发件人余额中资金不足的情况下进行资金转账将导致债务的发行
在Hyperledger Fabric中，未结算支付指令被添加为双边通道中的一个新的“排队交易”状态，可以被通道参与者查看
在Quorum中，每家银行都有自己的私有队列，这是一个未结算付款指令的列表。系统使用全局（公共状态）拥堵队列跟踪所有队列中的支付
拥堵解决
Corda工作流设计并开发了一种新的基于周期的算法——循环求解器。Corda的拥堵解决过程分为三个阶段：检测、计划和执行。当参与的银行发起一个流，请求所有邻近节点传播扫描请求，以发现网络中可用的排队支付指令时，该过程就开始了。该算法发现了可能的净额循环，并解决了债务总额最大且不导致任何参与者出现赤字的循环
Hyperledger Fabric原型使用EAF2算法来解决拥堵。Hyperledger Fabric原型的拥堵解决分为两个主要阶段：启动/参与和解决。当他们各自的一组支付指令到网络信道时，解决就开始了，并使用EAF2算法在网络信道链码上进行了解决拥堵的计算
Quorum原型使用EAF2算法来解决拥堵。仲裁工作流的拥堵解决是由4个系统状态循环驱动的：正常、排队、分析和解决。该过程开始时，银行通过执行智能合约功能来使支付指令排队。然后根据EAF2算法进行栅格解析。一旦找到解决方案，银行将为他们的交易生成ZKP并提交验证。确认后，在公共合同中更新屏蔽余额，并将所有净交易标记为已处理
主要发现
未来的考虑
Ubin第二阶段已经成功地证明，通过在三个不同的DLT平台上的三种不同设计，传统的集中式RTGS流程可以在不损害隐私的情况下以分散的方式执行。
除了关键的发现和观察，埃森哲与银行代表组成的财团在演示会议上还进行了其他讨论。虽然这些讨论并不是Ubin第二阶段的主题，但考虑到全功能的基于DLT的RTGS系统的运行，这些讨论是值得的。每一项考虑都可能需要深入的评估和设计，这可能会影响到目前的业务模式、政策和程序以及系统的技术问题。讨论分为以下六个主题：（1）弹性和云准备；（2）24×7运营；（3）流动性节约机制；（4）去中心化程度；（5）管理多节点；（6）中央运营商的作用。
结语
在MAS、ABS、11家金融机构、4家技术提供商和埃森哲的共同努力下，Ubin二期项目顺利完成，实现了预期目标。
Ubin第二阶段的研究结果表明，所有三个工作流都可以在不影响交易隐私的情况下，以分散的方式执行资金转移、队列优先级分配和拥堵解决。每个工作流程都有自己的优点和设计考虑，以满足需求。Ubin第二阶段中三个工作流程的研究结果和观察结果也对基于DLT的RTGS系统的可扩展性、性能和弹性等主题做出了贡献。该项目还确定了原型机在完全投入使用之前可以进一步改进的领域。Ubin第二阶段也将视野扩展到技术之外。该项目强调了未来需要考虑的6个关键因素，其中包括对中央银行和监管机构在分散支付系统中的作用的看法。为了在云环境中实现24小时运行和管理多个节点，需要制定严格的治理、策略和运行模型。虽然不再需要中央运营商，但中央银行或监管机构仍在这一关键的支付网络基础设施中发挥着至关重要的作用，需要重新定义其作用。在第一阶段和第二阶段成功的基础上，MAS及其合作伙伴将继续朝着使新加坡成为一个智能金融中心的目标前进。Ubin项目的未来阶段可能专注于一个分散的债券支付系统，该系统可能由MAS和参与银行支持，执行由新加坡交易所推动。这可以通过DLT提供一个更有效的固定收益证券交易和结算周期。MAS还将利用第一阶段和第二阶段的研究成果，重点研究跨境支付的新方法。这些都与对社区做出贡献以及开发基于DLT的更有效的金融系统替代方案的最终目标相一致。以下为文章部分截图
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END
编辑/李锦璇
责编/李锦璇
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