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1、區(qū)塊鏈及其應用,楊鋒,前言,超級賬本（hyperledger）是Linux基金會于2015年發(fā)起的推進區(qū)塊鏈數(shù)字技術和交易驗證的開源項目，目前擁有超過160多家全球知名企業(yè)和機構（大部分均為各自行業(yè)的領導者）會員，包括：IBM、荷蘭銀行（ABNAMRO）、埃森哲（Accenture）、日歷、英特爾、R3、DAH、DTCC、FUJITSU、HITACHI、SWIFT、Cisco等國際巨頭。以及30多家來自中國本土的企業(yè)，例如：百度、阿里、騰訊、京東、萬達、華為等。,超級賬本（hyperledger）,區(qū)塊鏈核心技術,區(qū)塊鏈簡介,展望與討論,區(qū)塊鏈應用,目錄,區(qū)塊鏈（BLOCKCHAIN）是一種共
2、享的分布式賬本技術。是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。,從數(shù)據(jù)的角度來看區(qū)塊鏈是一種幾乎不可能被更改的分布式數(shù)據(jù)庫。這里的“分布式”不僅體現(xiàn)為數(shù)據(jù)的分布式存儲，也體現(xiàn)為數(shù)據(jù)的分布式記錄（即由系統(tǒng)參與者共同維護）。,從技術的角度來看區(qū)塊鏈并不是一種單一的技術，而是多種技術整合的結果。這些技術以新的結構組合在一起，形成了一種新的數(shù)據(jù)記錄、存儲和表達的方式。,1.1定義,1.2特征,去中心化,在一個分布有眾多節(jié)點的系統(tǒng)中，每個節(jié)點都具有高度自治的特征。節(jié)點之間彼此可以自由連接，形成新的連接單元。任何一個節(jié)點都可能成為階段性的中心，但不具備強制性的中心控制功能
3、。節(jié)點與節(jié)點之間的影響，會通過網(wǎng)絡而形成非線性因果關系。這種開放式、扁平化、平等性的系統(tǒng)現(xiàn)象或結構，我們稱之為去中心化。,1.2特征,開放，共識任何人都可以參與到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，每一臺設備都能作為一個節(jié)點，每個節(jié)點都允許獲得一份完整的數(shù)據(jù)庫拷貝。節(jié)點間基于一套共識機制，通過競爭計算共同維護整個區(qū)塊鏈。任一節(jié)點失效，其余節(jié)點仍能正常工作。,1.2特征,交易透明，雙方匿名區(qū)塊鏈的運行規(guī)則是公開透明的，所有的數(shù)據(jù)信息也是公開的，因此每一筆交易都對所有節(jié)點可見。由于節(jié)點與節(jié)點之間是去信任的，因此節(jié)點之間無需公開身份，每個參與的節(jié)點都是匿名的。,1.2特征,不可篡改，可追溯單個甚至多個節(jié)點對數(shù)據(jù)庫的修改無法
4、影響其他節(jié)點的數(shù)據(jù)庫，除非能控制整個網(wǎng)絡中超過51%的節(jié)點同時修改，這幾乎不可能發(fā)生。區(qū)塊鏈中的每一筆交易都通過密碼學方法與相鄰兩個區(qū)塊串聯(lián)，因此可以追溯到任何一筆交易的前世今生。,1.2特征,公有鏈無官方組織及管理機構，無中心服務器，參與的節(jié)點按照系統(tǒng)規(guī)則自由接入網(wǎng)絡、不受控制，節(jié)點間基于共識機制開展工作。,私有鏈建立在某個企業(yè)內部，系統(tǒng)的運作規(guī)則根據(jù)企業(yè)要求進行設定，修改甚至是讀取權限僅限于少數(shù)節(jié)點，同時仍保留著區(qū)塊鏈的真實性和部分去中心化的特性。,聯(lián)盟鏈由若干機構聯(lián)合發(fā)起，介于公有鏈和私有鏈之間，兼具部分去中心化的特性。,1.3分類,對比分析,1.3分類,2核心技術,多個參與方之間基于現(xiàn)
5、代密碼學、共識機制、點對點網(wǎng)絡通信技術和智能合約編程語言等形成的數(shù)據(jù)交換、處理和存儲的技術組合。,2.1數(shù)據(jù)層,區(qū)塊鏈以區(qū)塊為單位組織數(shù)據(jù)。全網(wǎng)所有的交易記錄都以交易單的形式存儲在全網(wǎng)唯一的區(qū)塊鏈中。,核心技術之：區(qū)塊+鏈,區(qū)塊是一種記錄交易的數(shù)據(jù)結構。每個區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊主體組成，區(qū)塊主體只負責記錄前一段時間內的所有交易信息，區(qū)塊鏈的大部分功能都由區(qū)塊頭實現(xiàn)。,核心技術之：區(qū)塊+鏈,2.1數(shù)據(jù)層,核心技術之：哈希函數(shù)Hash,哈希函數(shù)可將任意長度的資料經(jīng)由Hash算法轉換為一組固定長度的代碼，原理是基于一種密碼學上的單向哈希函數(shù)，這種函數(shù)很容易被驗證，但是卻很難破解。,y=hash(x),
6、特點：相同的數(shù)據(jù)輸入將得到相同的結果。輸入數(shù)據(jù)只要稍有變化（比如一個1變成了0）則將得到一個完全不同的結果，且結果無法事先預知。正向計算十分容易，逆向計算（破解）極其困難，在當前科技條件下被視作不可能。,2.1數(shù)據(jù)層,核心技術之：Merkle樹,Merkle樹是一種哈希二叉樹，使用它可以快速校驗大規(guī)模數(shù)據(jù)的完整性。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中，Merkle樹被用來歸納一個區(qū)塊中的所有交易信息，最終生成這個區(qū)塊所有交易信息的一個統(tǒng)一的哈希值，區(qū)塊中任何一筆交易信息的改變都會使得Merkle樹改變。,2.1數(shù)據(jù)層,核心技術之：非對稱加密算法,非對稱加密算法是一種密鑰的保密方法，需要兩個密鑰：公鑰和私鑰，公鑰與私
7、鑰是一對。如果用公鑰對數(shù)據(jù)進行加密，只有用對應的私鑰才能解密，從而獲取對應的數(shù)據(jù)價值；如果用私鑰對數(shù)據(jù)進行簽名，那么只有用對應的公鑰才能驗證簽名，驗證信息的發(fā)出者是私鑰持有者。,2.1數(shù)據(jù)層,2.1網(wǎng)絡層,核心技術之：P2P網(wǎng)絡,P2P網(wǎng)絡，又稱點對點技術，是沒有中心服務器、依靠用戶群交換信息的互聯(lián)網(wǎng)體系。與有中心服務器的中央網(wǎng)絡系統(tǒng)不同，對等網(wǎng)絡的每個用戶端既是一個節(jié)點，也有服務器的功能。,特點去中心化：網(wǎng)絡中的資源和服務分散在所有結點上，信息的傳輸和服務的實現(xiàn)都直接在結點之間進行，可以無需中間環(huán)節(jié)和服務器的介入。健壯性：P2P架構天生具有耐攻擊、高容錯的優(yōu)點。由于服務是分散在各個結點之間進
8、行的，部分結點或網(wǎng)絡遭到破壞對其它部分的影響很小。,2.1共識層,核心技術之：共識機制,共識機制，就是所有記賬節(jié)點之間如何達成共識，去認定一個記錄的有效性，這既是認定的手段，也是防止篡改的手段。目前主要有四大類共識機制：PoW、PoS、DPoS和分布式一致性算法。,PoW（ProofofWork，工作量證明）,DPoS（DelegatedProof-Of-Stake，股份授權證明）,PoS（ProofofStake，權益證明）,分布式一致性算法,2.1激勵層,核心技術之：發(fā)行機制和激勵機制,以比特幣為例。比特幣最開始由系統(tǒng)獎勵給那些創(chuàng)建新區(qū)塊的礦工，該獎勵大約每四年減半。剛開始每記錄一個新區(qū)塊
9、，獎勵礦工50個比特幣，該獎勵大約每四年減半。依次類推，到公元2140年左右，新創(chuàng)建區(qū)塊就沒有系統(tǒng)所給予的獎勵了。屆時比特幣全量約為2100萬個，這就是比特幣的總量，所以不會無限增加下去。另外一個激勵的來源則是交易費。新創(chuàng)建區(qū)塊沒有系統(tǒng)的獎勵時，礦工的收益會由系統(tǒng)獎勵變?yōu)槭杖〗灰资掷m(xù)費。例如，你在轉賬時可以指定其中1%作為手續(xù)費支付給記錄區(qū)塊的礦工。如果某筆交易的輸出值小于輸入值，那么差額就是交易費，該交易費將被增加到該區(qū)塊的激勵中。只要既定數(shù)量的電子貨幣已經(jīng)進入流通，那么激勵機制就可以逐漸轉換為完全依靠交易費，那么就不必再發(fā)行新的貨幣。,2.1合約層,核心技術之：智能合約,智能合約是一組情景
10、應對型的程序化規(guī)則和邏輯，是通過部署在區(qū)塊鏈上的去中心化、可信共享的腳本代碼實現(xiàn)的。通常情況下，智能合約經(jīng)各方簽署后，以程序代碼的形式附著在區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)上，經(jīng)P2P網(wǎng)絡傳播和節(jié)點驗證后記入?yún)^(qū)塊鏈的特定區(qū)塊中。智能合約封裝了預定義的若干狀態(tài)及轉換規(guī)則、觸發(fā)合約執(zhí)行的情景、特定情景下的應對行動等。區(qū)塊鏈可實時監(jiān)控智能合約的狀態(tài)，并通過核查外部數(shù)據(jù)源、確認滿足特定觸發(fā)條件后激活并執(zhí)行合約。,3區(qū)塊鏈應用,區(qū)塊鏈應用的三個階段（領域）,從2008年的比特幣開始，區(qū)塊鏈經(jīng)歷了可編程貨幣、可編程金融與可編程社會三大應用時代，其應用范圍逐步擴展到社會生活的方方面面。,貨幣Currency,合約Contract
11、,治理Governance,目前區(qū)塊鏈技術最廣泛、最成功的運用是以比特幣為代表的數(shù)字貨幣。自比特幣誕生以后，已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)了數(shù)百種的數(shù)字貨幣，圍繞著數(shù)字貨幣生成、存儲、交易形成了較為龐大的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。以比特幣為例，參與機構主要可分為基礎設施、交易平臺、ICO融資服務、區(qū)塊鏈綜合服務等四類。,3.1可編程貨幣,數(shù)字貨幣,金融：（1）減少中間環(huán)節(jié)，降低交易成本，提高交易效率，簡化大量手工金融服務流程；（2）提升數(shù)據(jù)安全性。,2016年8月，微眾銀行聯(lián)合上海華瑞銀行推出微粒貸機構間對賬平臺，這也是國內首個在生產(chǎn)環(huán)境中運行的銀行業(yè)聯(lián)盟鏈應用場景。隨后，洛陽銀行、長沙銀行也相繼接入機構間對賬平臺，通過區(qū)塊
12、鏈技術，優(yōu)化微粒貸業(yè)務中的機構間對賬流程，實現(xiàn)了準實時對賬、提高運營效率、降低運營成本等目標。,3.2可編程金融,跨境支付：以第三方支付公司為中心，記賬周期長，交易手續(xù)費高。在這一領域，Ripple支付體系已經(jīng)開始了實驗性應用，主要為加氟聯(lián)盟的成員商業(yè)銀行和其他金融機構提供基于區(qū)塊鏈協(xié)議的外匯轉賬方案。國內金融機構中，招商銀行落地了首個區(qū)塊鏈跨境支付應用，民生銀行、中國銀行等也在推進項目。,數(shù)字票據(jù)：風險一，系統(tǒng)中心化，一旦中心服務器出問題，整個市場癱瘓；二、市場風險；三、道德風險。國際區(qū)塊鏈聯(lián)盟R3聯(lián)合以太坊、微軟研發(fā)了一套基于區(qū)塊鏈的商業(yè)票據(jù)交易系統(tǒng)。,3.2可編程金融,資產(chǎn)證券化區(qū)塊鏈去
13、中介化、共識機制、不可篡改的特點，增加數(shù)據(jù)流轉效率，減少成本，實時監(jiān)控資產(chǎn)的真實情況，保證交易鏈條各方機構對底層資產(chǎn)的信任問題。目前，歐美各大金融機構和交易所都在開展區(qū)塊鏈技術在證券交易方面的應用研究，探索利用區(qū)塊鏈技術提升交易和結算效率。納斯達克證券交易所目前已正式上線了FLinq區(qū)塊鏈私募證券交易平臺。此外，紐交所、澳洲交易所、韓國交易所也在積極推進區(qū)塊鏈技術的探索與實踐。國內多家金融機構、百度、京東、螞蟻金服等也在積極推進基于區(qū)塊鏈技術的資產(chǎn)證券化業(yè)務，其中百度金融先后與華能信托、長安新生等落地了國內首單區(qū)塊鏈技術支持證券化項目和區(qū)塊鏈技術支持交易所ABS項目。,3.2可編程金融,保險業(yè)
14、務個人的健康狀況、事故記錄等信息可能會上傳至區(qū)塊鏈中，使保險公司在客戶投保時可以更加及時、準確地獲得風險信息，從而降低核保成本、提升效率。目前，英國的區(qū)塊鏈初創(chuàng)公司Edgelogic正與Aviva保險公司進行合作，共同探索對珍貴寶石提供基于區(qū)塊鏈技術的保險服務。國內的陽光保險于2016年采用區(qū)塊鏈技術作為底層技術架構，推出了“陽光貝”積分，成為國內第一家落地區(qū)塊鏈應用的保險公司。中國平安、眾安保險、中國人壽等多家保險公司也在推進區(qū)塊鏈技術應用落地。,3.2可編程金融,醫(yī)療：病例數(shù)據(jù)掌握者是患者，而不是某個醫(yī)院或第三方機構方便病人可以跨醫(yī)院就醫(yī)，并且可以做健康規(guī)劃,電子健康病例（EHR）、DNA
15、錢包、藥品防偽等都是區(qū)塊鏈技術可能的應用領域。,目前，國外如飛利浦醫(yī)療、Gem等醫(yī)療巨頭和Google、IBM等科技巨頭都在積極探索區(qū)塊鏈技術的醫(yī)療應用，也有Factom、BitHealth、BlockVerify、DNA.Bits、Bitfury等區(qū)塊鏈技術公司參與其中。國內，阿里健康與常州市合作了醫(yī)聯(lián)體+區(qū)塊鏈試點項目，眾享比特、邊界智能等區(qū)塊鏈技術創(chuàng)業(yè)公司也在布局相關項目。,3.3可編程社會,在國外，歐洲能源巨頭TenneT、Sonnen、Vandebron也在與IBM合作運用區(qū)塊鏈技術，將分布式彈性能源整合至電網(wǎng)，以確保供電平衡。紐約初創(chuàng)LO3Energy和ConsenSys合作，在紐
16、約布魯克林區(qū)實現(xiàn)了一個點對點交易、自動化執(zhí)行、無第三方中介的能源交易平臺，實現(xiàn)了10個住戶之間的能源交易和共享。國內也有一家能源區(qū)塊鏈初創(chuàng)企業(yè)EnergoLabs，提供基于微電網(wǎng)和區(qū)塊鏈的P2P清潔能源生產(chǎn)和交易平臺及解決方案，目前在菲律賓已經(jīng)有落地的試點項目。,3.3可編程社會,分布式能源的發(fā)展帶來的一個問題是微電網(wǎng)的管理以及與現(xiàn)有的中央電網(wǎng)之間如何平衡。區(qū)塊鏈具有分布式賬本和智能化的合約體系功能，能夠將能源流、資金流和信息流有效地銜接，成為能源互聯(lián)網(wǎng)落地的技術保障。,能源管理,區(qū)塊鏈+IP版權&文化娛樂互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)里知識產(chǎn)權侵權現(xiàn)象嚴重，數(shù)字資產(chǎn)的版權保護成為了行業(yè)痛點。利用區(qū)塊鏈技術，能將
17、文化娛樂價值鏈的各個環(huán)節(jié)進行有效整合、加速流通，縮短價值創(chuàng)造周期；同時，可實現(xiàn)數(shù)字內容的價值轉移，并保證轉移過程的可信、可審計和透明，有效預防盜版等行為。版權問題的項目：國外如Blockai幫助藝術工作者在區(qū)塊鏈上注冊作品版權；Mediachain針對圖像作品進行認證和追溯；Ascribe進行知識產(chǎn)權登記；Decent發(fā)布了一個去中心化的數(shù)字版權管理解決方案等。在國內，海螺區(qū)塊鏈與“豬八戒網(wǎng)”合作完成了基于海螺鏈構建的OneFair平臺和豬八戒網(wǎng)的對接；億書則瞄準的是數(shù)字出版行業(yè)，做一個集寫作、出版、分享為一體的綜合平臺；ETChain泛娛鏈打造IP數(shù)字資產(chǎn)交易平臺；國內首個獲得虛擬貨幣交易許
18、可的區(qū)塊鏈資產(chǎn)交易平臺黑石區(qū)塊鏈也將IP作為第一批交易品種。另外像YOYOW、紙貴科技、物鏈、知產(chǎn)鏈IPChain等創(chuàng)業(yè)公司也都在涉足IP版權領域。,3.3可編程社會,區(qū)塊鏈+公共服務&教育在公共服務、教育、慈善公益等領域，檔案管理、身份（資質）認證、公眾信任等問題都是客觀存在的，傳統(tǒng)方式是依靠具備公信力的第三方作信用背書，但造假、缺失等問題依然存在。區(qū)塊鏈技術能夠保證所有數(shù)據(jù)的完整性、永久性和不可更改性，因而可以有效解決這些行業(yè)在存證、追蹤、關聯(lián)、回溯等方面的難點和痛點。應用層面，如普華永道與區(qū)塊鏈技術公司Blockstream、Eris合作提供基于區(qū)塊鏈技術的公共審計服務；BitFury與
19、格魯吉亞政府合作落地區(qū)塊鏈技術土地確權；螞蟻金服區(qū)塊鏈公益項目；索尼基于區(qū)塊鏈的教育信息登記平臺，和數(shù)軟件針對教育行業(yè)的區(qū)塊鏈項目等。,3.3可編程社會,供應鏈：查看貨物的來源地，并且跟蹤物流信息，防止造假。,3.3可編程社會,IBM在16年就推出了一個區(qū)塊鏈供應鏈服務，客戶可以在云環(huán)境中測試基于區(qū)塊鏈的供應鏈應用來追蹤高價值商品，區(qū)塊鏈初創(chuàng)企業(yè)Everledger使用了該項服務來推動鉆石供應鏈實現(xiàn)透明度。在國內IBM也與易見股份合作了“易見區(qū)塊鏈應用”，用于醫(yī)藥供應鏈及供應鏈金融領域。微軟推出的區(qū)塊鏈供應鏈項目ProjectManifest也已經(jīng)吸引了13家合作伙伴，行業(yè)涉及汽車零部件件、醫(yī)
20、療設備等。國外如Skuchain主要開發(fā)區(qū)塊鏈供應鏈的解決方案，解決貿(mào)易融資當中的痛點，實現(xiàn)無紙化；Everledger主要開發(fā)鉆石防偽的區(qū)塊鏈應用；Chronicled利用區(qū)塊鏈技術來幫助驗證收藏類運動鞋；BlockVerify主打藥品的追蹤溯源等。在國內，眾安科技推出了一項基于區(qū)塊鏈技術的雞養(yǎng)殖追蹤系統(tǒng)；區(qū)塊鏈初創(chuàng)公司食物優(yōu)提供了一套基于區(qū)塊鏈技術的農(nóng)場供應鏈客戶系統(tǒng)，已對接全球500多家農(nóng)場，在提供驗證溯源服務的同時，還會提供基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析，精準營銷獲客等服務，以增加服務附加值；唯鏈（VeChain）開發(fā)了一個基于區(qū)塊鏈技術的透明供應鏈平臺，與Chronicled類似，也是從
21、奢侈品流通溯源入手，已經(jīng)和10多個行業(yè)客戶展開合作。等等。,3.3可編程社會,共享經(jīng)濟共享經(jīng)濟是“去中心化”的典型例子。但共享經(jīng)濟始終面臨的一大問題便是信用缺失。在共享經(jīng)濟領域，Airbnb、Uber和滴滴、摩拜和ofo都在開展區(qū)塊鏈項目，希望提升效率、降低成本。創(chuàng)業(yè)公司中，赑特數(shù)字科技推出了運行在區(qū)塊鏈上的物聯(lián)網(wǎng)智能鎖系統(tǒng)，以此切入共享經(jīng)濟領域。,3.3可編程社會,公益：（1）項目捐贈情況公開透明；（2）善款用途可持續(xù)追蹤。,公開、公正,區(qū)塊鏈,3.3可編程社會,政府稅收監(jiān)管（1）交易數(shù)據(jù)與發(fā)票擁有公開、透明以及可追蹤性；（2）減少因為人工疏忽而導致錯開發(fā)票的情況。,傳統(tǒng)情況：虛開大額發(fā)票，
22、偽造虛假交易發(fā)票,3.3可編程社會,征信管理該領域數(shù)據(jù)缺乏共享，征信機構與用戶信息不對稱；正規(guī)市場化數(shù)據(jù)采集渠道有限，數(shù)據(jù)源爭奪戰(zhàn)耗費大量成本；數(shù)據(jù)隱私保護問題突出，傳統(tǒng)技術架構難以滿足新要求等。在技術層面保證了可以在有效保護數(shù)據(jù)隱私的基礎上實現(xiàn)有限度、可管控的信用數(shù)據(jù)共享和驗證。國內目前中國平安在開展區(qū)塊鏈征信方向的探索，創(chuàng)業(yè)公司如LinkEye、布比區(qū)塊鏈等也在這一領域進行嘗試。,4展望,從需求端來看，金融、醫(yī)療、公證、通信、供應鏈、域名、投票等領域都開始意識到區(qū)塊鏈的重要性并開始嘗試將技術與現(xiàn)實社會對接。,從投資端來看，區(qū)塊鏈的投資資金供給逐步上升，風投的投資熱情也不斷高漲，投資密度越來
23、越大，供給端的資金供給有望推動技術的進一步發(fā)展。,從市場應用來看，區(qū)塊鏈能成為一種市場工具，幫助社會削減平臺成本，讓中間機構成為過去；區(qū)塊鏈將促使公司現(xiàn)有業(yè)務模式重心的轉移，有望加速公司的發(fā)展。,從底層技術來看，區(qū)塊鏈有望促進數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)傳播及數(shù)據(jù)存儲管理方式的轉型；區(qū)塊鏈本身更像一種互聯(lián)網(wǎng)底層的開源式協(xié)議，在不遠的將來會觸動甚至最后徹底取代現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的底層基礎協(xié)議。,從社會結構來看，區(qū)塊鏈技術有望將法律與經(jīng)濟融為一體，徹底顛覆原有社會的監(jiān)管模式；組織形態(tài)會因其而發(fā)生改變，區(qū)塊鏈也許最終會帶領人們走向分布式自治的社會。,問題與討論,高耗能與儲存空間去中心化與共識機制效率矛盾賬本儲存容量和處理性能的矛盾,討論：區(qū)塊鏈之道？,安全局限性51%攻擊，需要引入大量節(jié)點私鑰與終端安全，私鑰被盜共識機制安全,無統(tǒng)一的標準缺少權威機構認證,其他。,謝謝！,
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