區塊鏈行業研究報告

發布者:管理員  2018/5/10 10:33:53

一、區塊鏈概述

1、區塊鏈定義

區塊鏈(Blockchain)本質上是一種由各種技術和通信協議組成的、具有普適性的互聯網底層軟件基礎架構。它是一種分布式共享數據庫(數據分布式儲存和記錄),利用去中心化和去信任方式集體維護一本數據薄的可靠性技術方案。該方案要讓參與係統中的任意多個節點,通過一串使用密碼學方式相關聯產生的的數據塊(即區塊,Block),每個數據塊中都包含了一定時間內的係統全部信息交流的數據,並生產數據“密碼”用於驗證其信息的有效性和鏈接下一個數據庫塊。

2009年1月3日區塊鏈技術的第一個成熟應用——比特幣網絡上線,也正是比特幣網絡使得區塊鏈進一步完善並正式進入了公眾視野。目前,類似比特幣和超級賬本Fabric等的許多應用已經開始出現在生活中。

2、區塊鏈分類

公有鏈通常也稱為非許可鏈(Permissionless Blockchain),無官方組織及管理機構,無中心服務器,參與的節點按照係統規格自由接入網路、不受控製,節點間基於共識機製開展工作。

公有鏈是真正意義上的完全去中心化的區塊鏈,它通過密碼學保證交易不可篡改,同時也利用密碼學驗證以及經濟上的激勵,在互為陌生的網絡環境中建立共識,從而形成去中心化的信用機製。在公有鏈中的共識機製一般是工作量證明(PoW)或權益證明(PoS),用戶對共識形成的影響力直接取決於他們在網絡中擁有資源的占比。

公有鏈一般適合於虛擬貨幣、麵向大眾的電子商務、互聯網金融等B2C、C2C或C2B等應用場景,比特幣和以太坊等就是典型的公有鏈。

聯盟鏈是一種需要注冊許可的區塊鏈,這種區塊鏈也稱為許可鏈(Permissioned Blockchain)。聯盟鏈僅限於聯盟成員參與,區塊鏈上的讀寫權限、參與記賬權限按聯盟規則來製定。整個網絡由成員機構共同維護,網絡接入一般通過成員機構的網關節點接入,共識過程由預先選好的節點控製。由於參與共識的節點比較少,聯盟鏈一般不采用工作量證明的挖礦機製,而是多采用權益證明(PoS)或PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerant)、RAFT等共識算法。

一般來說,聯盟鏈適合於機構間的交易、結算或清算等B2B場景。例如在銀行間進行支付、結算、清算的係統就可以采用聯盟鏈的形式,將各家銀行的網關節點作為記賬節點,當網絡上有超過2/3的節點確認一個區塊,該區塊記錄的交易將得到全網確認。聯盟鏈對交易的確認時間、每秒交易數都與公有鏈有較大的區別,對安全和性能的要求也比公共鏈高。

由40多家銀行參與的區塊鏈聯盟R3和Linux基金會支持的超級賬本(Hyperleder)項目都屬於聯盟鏈架構。目前國內有影響力的區塊鏈聯盟——中國分布式總賬基礎協議聯盟(ChinaLedger)、中國區塊鏈研究聯盟、金鏈盟(金融區塊鏈聯盟)等——也都在致力於開發聯盟區塊鏈項目。

權限僅在一個組織的管理下的區塊鏈。讀取權限可以完全對外公開或者從任意程度上被限製,組織有權控製此區塊鏈的參與者。相比於傳統的分享數據庫,私有鏈利用區塊鏈的加密技術使錯誤檢查更加嚴密也使數據流通更加安全。

私有鏈的應用場景一般是企業內部的應用,如數據庫管理、審計等;在政府行業也會有一些應用,比如政府的預算和執行,或者政府的行業統計數據,這個一般來說由政府登記,但公眾有權力監督。私有鏈的價值主要是提供安全、可追溯、不可篡改、自動執行的運算平台,可以同時防範來自內部和外部對數據的安全攻擊,這個在傳統的係統是很難做到的。

3、區塊鏈特性


4、區塊鏈技術保障


5、區塊鏈技術邏輯

1、哈希算法

又稱為散列函數,是指將任意長度的二進製數據通過算法映射為固定長度的二進製數據的過程。它是一種單向的密碼體製,加密後無法反推出原始數據。在區塊鏈中的應用涉及到區塊創建過程、信息封裝過程和數據驗證過程。

2、SHA-256算法

SHA(Secure Hash Algorithm,安全哈希算法)是一套由美國標準與技術局製定的加密哈希函數的總稱。SHA-2是這套算法裏安全性較高的一類函數群,SHA-256則為此函數群中一種包含32位哈希值數據的算法。

3、公鑰加密算法

這種密碼算法需要兩個密鑰——公開密鑰和私有密鑰。算法通過私鑰產生公鑰,但是反向通過公鑰推導出私鑰則幾乎不可能。公鑰加密的數據隻有對應私鑰才能解開,私鑰簽名的信息通過公鑰驗證。在區塊鏈中使用的公鑰密碼算法是基於橢圓代數的特性開發的橢圓曲線算法。

這裏以比特幣區塊鏈為例進行解釋。2009年1月3日中本聰製作了比特幣區塊鏈的創世區塊,也就是第一個區塊,並以此作為數據的源頭。連接某區塊的前一個區塊稱為其父區塊。每一個區塊分為兩部分——區塊頭和區塊主體。區塊主體用於儲存區塊鏈網絡中發布的交易信息,區塊頭則用來儲存各種哈希值數據。包含於其中的兩條哈希值是Merkle根值和父哈希值。Merkle根值是對區塊主體中的所有交易記錄進行哈希運算得到的一個值。父哈希值是上一區塊的頭哈希值。當新的區塊被創造時首先會根據交易記錄產生新區快的Merkle根值並加入到新區塊的區塊頭中,這一行為會使得父區塊對其自身區塊頭的所有數據進行處理生成一個頭哈希值並將此值植入新區塊的區塊頭中成為其父哈希值,以此方式完成了區塊間的連接。

1、工作量證明機製(Proof of Work,POW)

目前大部分數字資產使用這種算法,如比特幣、以太坊。區塊的產生需要一定的算力,即計算設備每秒能進行哈希運算的次數。一台設備的算力在全網算力中所占的比重即由這台設備創建新區塊(挖礦)的概率。目前眾多平台組織各個節點進行聯合挖礦,這些平台稱之為礦池。

全球礦池算力分布圖

2、權益證明機製(Proof of Stake,POS)

目前小部分數字資產使用該算法,如未來幣、黑幣。此機製引入了“幣齡”概念。一個節點擁有一定的數字資產,每持有單位數字資產一天則積累一個幣天的幣齡,若發現新的區塊則現有的幣齡將清零並重新累計。POS部分保留了POW機製用來生成初始數字資產,之後便通過區塊鏈網絡中幣齡的消耗來產生新的數字資產。節點所擁有的幣齡在全網幣齡中所占的權重即由此節點創建新區塊的概率。

3、股份授權證明機製(Delegated Proof of Stake,DPOS)

該算法較為成熟的應用有比特股。在該機製下,每一個持有數字資產的節點可以對全網絡節點進行投票並由此產生101位代表。可以將這些代表類比為POW機製下的101個超級礦池,他們因為占據了大部分的算力因而幾乎對區塊鏈的開發占有絕對主導權。而在DPOS機製下,這101個超級節點彼此的權利是完全相等的。若代表不能按時生成區塊則會被除名並被新選出的代表取代。

1、區塊開采產生分叉

如果在很短的時間間隔內同時有兩個節點A、B創建了下一個區塊,由於網絡傳輸速度的限製,一部分網絡節點會先收到A節點的確認信息,另一部分網絡節點則先收到B節點確認信息。區塊A和區塊B會以平行區塊的形式同時以前一個區塊為父區塊連接到鏈中。這兩個區塊都是有效的,包含了幾乎相同的數據信息。之後全網的網絡節點將按照其認可的區塊為父區塊繼續創建下一區塊,當某一支鏈優先創建出下一區塊的時候這條支鏈將會成為長鏈(在POW算法下長鏈指包含算力最高的鏈,在POS算法下長鏈指總消耗幣齡最高的鏈)並被全網確認,分叉結束。

2、係統升級產生分叉

區塊鏈的共識協議包括交易結構的協議和區塊結構的協議。如果區塊鏈係統出現問題需要修複或者結構上需要升級便會通過分叉的方式實現。這樣的分叉分為軟分叉和硬分叉。

二、區塊鏈產業發展分析

1、區塊鏈發展曆程

區塊鏈是由一係列技術實現的全新去中心化經濟組織模式,2009年誕生於比特幣係統的構建,2017年成為全球經濟熱點,但區塊鏈的成功應用寥寥,這個新興產業還遠未成熟。其發展大體可劃分為六個階段。

區塊鏈發展曆程



2、區塊鏈產業現狀

《區塊鏈:新經濟藍圖及導讀》一書中按照區塊鏈已經完成的以及將要完成的功能劃分成區塊鏈1.0、2.0和3.0三個階段。這種版本劃分的方式基本上反映了區塊鏈技術成熟發展的大脈絡,目前也得到了業界廣泛的認可。

區塊鏈1.0基本上代表了比特幣的前世今生,這一階段帶給人們關於數字貨幣的概念及其市場影響的思考。

 區塊鏈1.0技術架構

區塊鏈2.0更關注智能合約(smart contract)所體現的業務價值,智能合約通過在區塊鏈上增加應用功能拓展了區塊鏈的適用範圍和生存空間,像以太坊和IBM早期的QpenBlockchain項目便著眼於此。

區塊鏈2.0技術架構

隨著區塊鏈技術和應用的不斷深入,以智能合約、DAPP為代表的區塊鏈2.0,將不僅僅隻是支撐各種典型行業應用的架構體係。在組織、皇冠国际、社會等多種形態的運轉背後,可能都能看到區塊鏈的這種分布式協作模式的影子。區塊鏈技術可能應用於人類活動的規模協調,甚至有人大膽預測人類社會可能進入到區塊鏈時代,即區塊鏈3.0。區塊鏈3.0要把區塊鏈的應用範圍拓展到政府、醫療、金融、文化等各個領域,支持廣義的資產交互和登記。

當前,全球區塊鏈技術和產業是從區塊鏈2.0向3.0邁進,也就是走向萬物互聯的"區塊鏈+"時代。目前區塊鏈技術的應用現狀主要有以下幾種。

數字加密貨幣是區塊鏈技術應用最廣泛、最成熟的領域,而比特幣作為最主流的數字加密貨幣,是迄今為止最為成功的區塊鏈技術應用場景。截至2016年2月,全球已經有超過900種數字加密貨幣,總市值超過200億美元,其中比特幣市值約占86%,以太幣和瑞波幣分別居二、三位。據區塊鏈實時監測網站Blockchain統計顯示,目前平均每天有超過20萬筆交易被寫入比特幣區塊鏈,已生成超過43萬個區塊,比特幣供應量(即已經挖出的比特幣數量)已達到1670萬枚。

 比特幣流通生態圖

區塊鏈技術為比特幣係統解決了數字加密貨幣領域長期以來所必須麵對的雙重支付問題和拜占庭將軍問題。區塊鏈的貢獻是在沒有第三方機構存在的情況下,通過分布式節點的驗證和共識機製解決了去中心化係統雙重支付問題,在信息傳輸的過程中完成了價值轉移。同時區塊鏈通過數字加密技術和分布式共識算法,實現在無需信任單個節點的情況下構建一個去中心化的可信任係統。

雙重支付問題 

又稱為“雙花”,即利用貨幣的數字特性兩次或多次使用同一筆錢完成支付。傳統金融貨幣體係中,現金(法幣)是物理實體,能夠自然地避免雙重支付;其他數字形式的貨幣則需要可信的第三方中心機構(如銀行)來保證每一筆數字貨幣都隻會被花掉一次。

拜占庭將軍問題 

分布式係統交互過程普遍麵臨的難題,即在缺少可信任的中央節點的情況下,分布式節點如何達成共識和建立互信。

智能資產一般是指所有以區塊鏈技術為基礎的可交易的資產類型,包括了物質世界中真實存在的資產,如房屋、汽車、自行車等,也包括類似於股票、債券、版權等無形資產。利用區塊鏈技術,可以實現任何資產在區塊鏈上的注冊、存儲和交易。

智能資產的核心是通過區塊鏈來控製資產的所有權,其所有權由控製私鑰的人擁有。對於在區塊鏈上注冊的資產,資產所有者可以通過轉移私鑰給另一方來實現資產的轉移。基於區塊鏈的智能資產,可以有機會構建一個無須信任的去中心化的資產管理係統。隻要物權法等相關法律能夠相應地進行修訂,通過在資產本身上記錄所有權將極大的簡化資產管理,大幅提高社會效率。

智能資產的典型應用是“小蟻”。小蟻是基於區塊鏈技術,將實體世界的資產和權益數字化,通過點對點網絡進行登記發行、轉讓交易、清算交割等金融業務的去中心化網絡協議。“小蟻”可以被用於股權登記、股權激勵、股權眾籌、債券轉讓、證券交易等領域,是一個基於區塊鏈技術的智能資產轉讓和交易係統。

在區塊鏈技術出現以前,智能合約由於缺乏可信的執行環境,一直沒有流行起來。區塊鏈的去信任化、安全可信等技術特性為智能合約提供了可信的執行環境,所以智能合約的概念在區塊鏈領域重新流行起來,並被應用到實踐中。在區塊鏈背景下,智能合約不再隻是一組計算機代碼,可對接收到的信息進行回應,可存儲數據,也可以向外發送數據。這個程序就像一個可以被信任的人,可以臨時保管資產,並總是按照事先的規則執行操作。通常情況下,智能合約經各方簽署後,以計算機代碼的形式附著在區塊鏈數據(例如一筆比特幣交易)上,經P2P網絡傳播和節點驗證後記入區塊鏈的特定區塊中。智能合約一旦被部署到區塊鏈上,程序的代碼和數據就是公開透明的,無法被篡改,並且一定會按照預先定義的邏輯去執行,產生預期結果。如果基於代碼的智能合約能夠被法律體係所認可,那麽依托程序的自動化優勢,通過組合串聯不同的智能合約,達到不同的目的,能夠使皇冠国际加速走向更為高效的商業社會。

在傳統的支付清算模式中,無論是個人間的還是金融機構間的支付清算活動都需要借助於一個或多個可信的中介機構,這些中介機構都有自己的賬務係統,彼此之間需要建立代理關係,每筆交易需要在本機構中記錄,還要與交易對象進行對賬、清算、結算以及較多的手工操作流程,導致支付清算速度慢、成本高。

在支付清算領域,區塊鏈去中心化的特性能夠大大加快結算和清算速度,減少資金閑置時間,提高資金的利用效率,這一點在跨境支付領域的作用尤為明顯。通過區塊鏈技術,跨境支付的兩個開戶行之間可以直接進行支付、結算和清算。這樣就可以繞開中轉銀行、清算行、結算行、SWIFT,降低中轉過程中產生的手續費。同時,區塊鏈的安全、透明等特性,使交易雙方能夠實時監管資金的流動情況,提高跨境支付清算的安全性。

如中國招商銀行是首家實現將區塊鏈技術應用於全球現金管理(Global Cash Management)領域的跨境直聯清算、全球賬戶統一視圖以及跨境資金歸集這三大場景的銀行。2016年6月,招行已通過跨境直聯清算業務POC實驗,2017年3月9日招商銀行通過首創區塊鏈直聯跨境支付應用技術,為永隆銀行向其在香港同名賬戶實現跨境支付,標誌著國內首個區塊鏈跨境領域項目成功落地應用,在國內區塊鏈金融應用領域具有裏程碑意義。

3、行業政策與監管

目前德國、以色列、美國加州、日本、印度已認可了加密數字資產,但就全球市場而言,數字資產管理仍處於監管空白地帶。盡管目前中國和不少國家都對數字資產行業持較為開放和包容的態度,但實際監管風向並不明朗。

區塊鏈由於其所具有的高性能、高安全性、高速接入、高效運營等核心優勢引起各界關注。在區塊鏈迅速發展的背景下,中國順應全球化需求,緊跟國際步伐,積極推動國內區塊鏈的相關領域研究、產業發展及行業監管。

國內發布的相關文件


國內開展的相關活動


2015年3月提出了“監管沙盒”概念。在沙盒中企業將在英國金融行為監管局FCA製定的大框架內測試區塊鏈創新型產品和商業模式並且不會將不良影響直接帶給處於正常監管機製下的企業。

1、歐盟近期創建了TITANIUM聯盟

計劃在三年內開發出一種可行的科學解決方案來減少犯罪分子使用數字資產和暗網進行犯罪活動(如恐怖主義、詐騙、洗錢和敲詐)帶來的挑戰。

2、歐盟議會提議建立一個中央數據庫

登記用戶的身份信息、錢包地址、加密數字資產申報表。歐盟表示國家金融情報機構應該將數字資產地址和數字資產所有者的身份相關聯,以此來減輕匿名性帶來的風險。


韓國中央銀行經調查認為“雙重貨幣製度”是可行的,即法定貨幣和加密數字資產共存。



三、區塊鏈產業鏈分析

1、產業鏈分析

區塊鏈產業生態圖

1、基層參與者

在區塊鏈技術開發、區塊開采、數字資產投資方麵操作的參與者,大致可分為


2、交易平台

為數字資產提供交易場所的平台,大致可分為

1、金融機構

傳統金融機構目前正在積極引進區塊鏈技術。如中國招商銀行是首家實現將區塊鏈技術應用於全球現金管理(Global Cash Management)領域的跨境直聯清算、全球賬戶統一視圖以及跨境資金歸集這三大場景的銀行。2016年6月,招行已通過跨境直聯清算業務POC實驗,2017年3月9日招商銀行通過首創區塊鏈直聯跨境支付應用技術,為永隆銀行向其在香港同名賬戶實現跨境支付,標誌著國內首個區塊鏈跨境領域項目成功落地應用,在國內區塊鏈金融應用領域具有裏程碑意義。

2、機構聯盟

傳統企業聯合研究區塊鏈技術,推動區塊鏈應用發展。目前最受關注的聯盟是超級賬本項目聯盟。詳情見“區塊鏈相關應用”部分。

1、底層技術皇冠国际

此類皇冠国际注重對區塊鏈底層技術的開發,目的是通過新建或不斷優化區塊鏈平台,為各類DAPP開發提供良好的環境。如以太坊、EOS。詳情見“區塊鏈相關應用”部分。

2、區塊鏈應用皇冠国际

此類皇冠国际注重對區塊鏈特性與功能的利用,並用以解決當前市場存在的問題,相關企業有區塊鏈初創皇冠国际R3,Ripple網絡。詳情見“區塊鏈相關應用”部分。

1、股權投資機構

此類皇冠国际著眼於對區塊鏈技術相關企業的投資和指導。如國內的分布式資本,該皇冠国际由比特股團隊創始人之一沈波,萬向控股副董事長肖風以及以太坊創始人Vitalik Buterin共同運作,目前已投資包括Gem、EOS、Zcash在內的眾多企業。此外,還有包括中國比特幣首富李笑來的團隊Inblockchain,傳統VC皇冠国际Boost VC(該皇冠国际近幾年開始轉投區塊鏈皇冠国际),國外區塊鏈皇冠国际專投機構Blockchain Capital在內的眾多股權投資機構。

2、數字資產對衝基金

此類皇冠国际著眼於資產分配,主要業務為構建數字資產市場組合以及投資ICO項目。如Hyperchain Capital,該皇冠国际資產組合包括比特幣、以太坊、EOS、Zcash、Q-tum在內的三十餘種數字資產。

區塊鏈涉及了包括金融在內的多個行業,各國監管機構在區塊鏈技術的發展與落地中勢必會發揮重要作用。當前,各國政府對與以比特幣為代表的數字貨幣政策定義不一。但對於區塊鏈技術,各國政府普遍采取積極支持的態度。英國、新加坡政府相繼推出了沙盒計劃,以促進區塊鏈領域內的創新。中國互聯網金融協會也成立了區塊鏈研究工作組,深入研究區塊鏈技術在金融領域的應用及影響。

2、區塊鏈與新一代信息技術

隨著新一輪產業革命的到來,雲計算、大數據、物聯網等新一代信息技術在智能製造、金融、能源、醫療健康等行業中的作用愈發重要。自“十二五”被確立為七大戰略性新興產業之一以來,我國新一代信息技術的發展迅速,逐步成為各行業深化信息技術應用的方向。從國內外發展趨勢和區塊鏈技術發展演進路徑來看,區塊鏈技術和應用的發展需要雲計算、大數據、物聯網等新一代信息技術作為基礎設施支撐,同時區塊鏈技術和應用發展對推動新一代信息技術產業發展具有重要的促進作用

區塊鏈技術的開發、研究與測試工作涉及多個係統,時間與資金成本等問題將阻礙區塊鏈技術的突破,基於區塊鏈技術的軟件開發依然是一個高門檻的工作。雲計算服務具有資源彈性伸縮、快速調整、低成本、高可靠性的特質,能夠幫助中小企業快速低成本地進行區塊鏈開發部署。兩項技術融合,將加速區塊鏈技術成熟,推動區塊鏈從金融業向更多領域拓展。

2015年11月,微軟在Azure雲平台裏麵提供BaaS服務,並於2016年8月正式對外開放。開發者可以在上麵以最簡便、高效的方式創建區塊鏈環境。IBM也在2016年2月宣布推出區塊鏈服務平台,幫助開發人員在IBM雲上創建、部署、運行和監控區塊鏈應用程序。

區塊鏈是一種不可篡改的、全曆史的數據庫存儲技術,巨大的區塊數據集合包含著每一筆交易的全部曆史,隨著區塊鏈的應用迅速發展,數據規模會越來越大,不同業務場景區塊鏈的數據融合進一步擴大了數據規模和豐富性。區塊鏈提供的是賬本的完整性,數據統計分析的能力較弱。大數據具備海量數據存儲技術和靈活高效的分析技術,極大提升區塊鏈數據的價值和使用空間。

區塊鏈以其可信任性、安全性和不可篡改性,讓更多數據被解放出來,推進數據的海量增長。區塊鏈的可追溯特性使得數據從采集、交易、流通,以及計算分析的每一步記錄都可以留存在區塊鏈上,使得數據的質量獲得前所未有的強信任背書,也保證了數據分析結果的正確性和數據挖掘的效果。區塊鏈能夠進一步規範數據的使用,精細化授權範圍。脫敏後的數據交易流通,則有利於突破信息孤島,建立數據橫向流通機製,並基於區塊鏈的價值轉移網絡,逐步推動形成基於全球化的數據交易場景。

近年來,物聯網技術應用在社會生產和消費領域日益盛行,但基於物聯網技術應用的平台都建立在集中控製模型上,在這一模型中,代理或集線器控製設備之間實現交互。但這一模型在需要設備間實現數據自動交換的環境下卻不再可行。而基於區塊鏈技術的分布式物聯網平台有助於實現安全、可信的數據交換以及交易記錄存儲。在分布式物聯網平台中,區塊鏈用作總分類帳,可保證在分布式物聯網環境中智能設備間信息交互的有效性和可信度。目前,IBM與三星已合作開發了基於區塊鏈技術的分布式物聯網平台“ADEPT”,該平台使用三個協議:BitTorrent(文件共享)、Ethereum(智能合同)和TeleHash(電子標簽)。此外,名為“Filament”的新創皇冠国际已開發出基於區塊鏈技術的分布式物聯網應用軟件,以實現智能設備在總分類賬本中的唯一識別性。

區塊鏈是點對點的分布式係統,節點間的多播通信會消耗大量網絡資源。隨著區塊鏈體量的逐步擴大,網絡資源的消耗會以幾何倍數增長,最終會成為區塊鏈的性能瓶頸。

5G網絡作為下一代移動通信網絡,理論傳輸速度可達數十Gb每秒,這比4G網絡的傳輸速度快數百倍。對於區塊鏈而言,區塊鏈數據可以達到極速同步,從而減少了不一致數據的產生,提高了共識算法的效率。另外,預計到2020年時,大約有500億部設備將連接到5G網絡,並且將融合到物聯網之中。下一代通信網絡的發展,將極大提升區塊鏈的性能,擴展區塊鏈的應用範圍。

基於區塊鏈的人工智能網絡可以設定一致、有效的設備注冊、授權及完善的生命周期管理機製,有利於提高人工智能設備的用戶體驗及安全性。

此外,若各種人工智能設備通過區塊鏈實現互聯、互通,則有可能帶來一種新型的經濟模式,即人類組織與人工智能、人工智能與人工智能之間進行信息的交互甚至是業務的往來,而統一的區塊鏈基礎協議則可讓不同的人工智能設備之間在互動過程中不斷積累學習經驗,從而實現人工智能程度的進一步提升。

3、區塊鏈應用場景

目前,區塊鏈的應用已從單一的數字貨幣應用,例如比特幣,延伸到經濟社會的各個領域,應用前景廣泛。

區塊鏈在金融領域的技術結合目前相對其它產業較為成熟。“區塊鏈+”作為金融科技的底層技術架構,可以通過多種形式改變以至重塑金融業運行模式,主要包括以下幾個方麵

傳統的物聯網模式是由一個中心化的數據庫收集所有已連接設備的信息,而中心化雲服務器、大型網絡設備的建設和維護成本是非常高的。當工業4.0來臨時,信息物理係統上連接的設備將以數百億計,它們會產生海量數據,並且要求實時通訊,這會極大地增加傳輸成本。區塊鏈恰好可以在這個領域發揮作用,采用去中心化的點對點通信模式,高效處理設備間的大量交易信息,這將會顯著地降低安裝維護大型數據中心的成本,同時還可以將計算和存儲需求分散到組成物聯網網絡的各個設備中。這能有效地阻止網絡中的任何單一節點或傳輸通道被黑客攻破,避免導致整個網絡崩潰的情況發生,保護整個信息物理係統的安全。

《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書(2016)》認為,利用區塊鏈技術,可有效采集和分析在原本孤立的係統中存在的所有傳感器和其他部件所產生的信息,並借助大數據分析,評估其實際價值,並對後期製造進行預期分析,能夠幫助企業快速有效地建立更為安全的運營機製、更為高效的工作流程和更為優秀的服務。數據透明化使研發審計、生產製造和流通更為有效,同時也為製造企業降低運營成本、提升良品率和降低製造成本,使企業具有更高的競爭優勢。智能製造的價值之一就是重塑價值鏈,而區塊鏈有助於提高價值鏈的透明度、靈活性,並能夠更敏捷地應對生產、物流、倉儲、營銷、銷售、售後等環節存在的問題。

區塊鏈技術在醫療信息領域

核心應用技術的優勢

1、醫聯體

目前我國醫療體係內部已經相對完善。如何保證跨機構的數據安全性、跨平台的數據共享,更好地解決目前信息孤島問題,實現個人健康信息的流轉與聚合,一直是醫院信息化工作者關注和思考的重要問題。將區塊鏈技術應用於醫聯體底層技術架構體係中,通過區塊鏈建立起一個連接醫療衛生機構的網絡來實現醫療數據互聯互通和數據安全問題。醫聯體明確約定上下級醫院和政府管理部門的訪問和操作權限。同時,審計單位利用區塊鏈防篡改、可追溯的技術特性,可以精準地定位醫療敏感數據的全程流轉情況,很好地化解了大量存在的“信息孤島”問題。

2、醫療去中心化

區塊鏈在醫療方麵最主要的應用是電子病曆,它是對個人醫療信息的理想的保存和利用形式。目前的病曆是由各個具體醫院管理和保存,患者無法便利獲得自己的醫療記錄和診療曆史數據。如果用區塊鏈技術進行病曆保存,患者自己就成為醫療數據的真正掌握者,而不是某個醫院或其他機構,對於患者做自己的健康規劃及跨院就診等都會提供很大的幫助。區塊鏈技術具有去中心化和開放性,能夠實現一種全新的組織信息形態,每個個體都能夠自主掌握自己的健康信息,而不是把信息交付於某個機構來保管。這不僅有助於保護患者隱私,也增強患者使用醫療數據的自主性,實現醫療信息的共享性和醫療的去中心化。

3、電子檔案

電子健康檔案數據以居民個人健康為核心,涵蓋了體檢、診療和康複等整個生命過程的信息資源,支撐居民自身保健、健康管理、健康決策等需求。以往患者獲取健康數據需要到醫院複印相關病曆,隨著移動互聯網和雲計算的發展,基於雲平台建設的區域電子健康平台可以由社區醫療服務係統(CHSS)和體檢信息係統(PEIS)以及醫院信息化係統(HIS)等三大係統的數據匯總,但在安全性上存在很大隱患。區塊鏈技術的使用將會把電子健康檔案建設模式拓展,有望建設全國電子健康檔案平台。通過基於區塊鏈公開的接口程序開發院內的應用係統,完成院內電子健康數據的錄入和上傳功能。區塊鏈係統將通過分布式數據庫的形式存儲電子健康檔案信息。區塊鏈的訪問是通過公鑰和私鑰完成。公鑰是醫院、衛生部門等有權限的用戶對健康數據的訪問權,私鑰是個人用戶對自己健康數據的訪問權。同時,區塊鏈的高冗餘存儲、去中心化、高安全性和隱私保護等特點,能夠防止中心化機構遭受攻擊或權限管理不當導致的數據丟失和泄露的發生,使數據更加安全可靠。

4、醫療器械追溯管理

基於區塊鏈的分布式去中心化結構的高效率、低成本的特性,利用區塊鏈上不可篡改、信息真實、靈活的可編程等特性解決醫療行業中難以監管及醫療事故的痛點問題,構建在區塊鏈之上的數字身份將不可篡改、消除、編輯或是偽造,幫助醫院建立拓展應用,為患者和醫院提供更大方便。利用區塊鏈,可以追溯到設備及耗材的計劃、申請、購置論證、審批、談判、審計、采購、驗收、領用、固定資產管理、計量管理、維護、維修、效益分析、報廢生命周期的全過程情況。通過對醫院設備器械的管理、查詢、統計、分析等,使全院設備器械的采購、管理維修及配置更加合理,最終實現對整個流程信息化管理的目標。

區塊鏈技術在教育教學領域中的應用還處在萌芽階段,但區塊鏈技術的特性比現有學習成績記錄能更加全麵、細致、透明、長期、可靠地記錄學習者在人生每一階段的學習成績和掌握的技能。

1、成績單

通過應用區塊鏈技術,學習者能夠自主擁有其學習過程和結果的記錄及證據,並自主管理其學習內容,從而打破了長期以來學習成績等檔案由學校擁有並保管的傳統。尤其是基於區塊鏈技術的、全麵呈現學習者學習過程和結果的學習成績單將成為現實和主流,因為這一成績單能夠記錄學習者一生的成長經曆、學習過程和結果、掌握的技能、完成的學習項目、教師的評價等詳盡數據。此外,采用區塊鏈技術用也會為學習者創造新的信任網絡,識別網絡中其他學習者所掌握的知識和技能,從而創建基於學習過程和結果的社交網絡係統。

2、學習賬本

美國兩大著名智庫機構“未來研究院”(Institute for the Future)和ACT基金會(ACTFoundation)聯合提出了基於區塊鏈技術的“學習賬本”和“教育區塊鏈”(Edublock)概念,其核心思想在於傳播並讓學習者接受這一核心觀點:學習就是收入(Learning is Earning)。也就是說,學習賬本能夠追蹤到存儲在教育區塊鏈中所有學習過的知識和掌握的技能,每一教育區塊鏈都代表學習者在一個小時內取得的正式學習或非正式學習成效,並且每一教育區塊鏈都能夠被贈送給其他學習者。學習者既可以從正式的教育機構也可以從工作場所得到教育區塊鏈,而學習賬本能夠讓學習者為不同場所的學習賺取學分和認證,並且學習者的個人興趣愛好或業餘活動也能體現在學習賬本中。此外,學習者個人資料能夠顯示其獲取的所有教育區塊鏈,從而有助於企業招聘到所需員工。

3、教育管理

教育投入產出分析是教育管理、培訓與支持係統建設的主要依據,以公用鏈和私有鏈相結合構建教育管理區塊鏈係統,在繼續教育、職業培訓和教育扶貧等方麵建立教育投入產出區塊鏈係統;利用區塊鏈的準匿名和可編程等特點,實現各級各類學校、各種資助情況信息公開透明並完美保護用戶隱私;通過可編程接口創建智能合約程序,自動檢測約定的學校辦學目標、項目階段成果、被培訓者或教育扶貧受助者學習成績是否實現,根據智能合約規定,將自動觸發後續投入計劃,實現教育經費和約定目標的良性循環。

區塊鏈係統具有去中心化信用、自動化智能合約、分布式數據庫等技術,可以保證時序數據不被隨意篡改和偽造,這使得區塊鏈技術拓展應用到供應鏈物流等領域。數字時代的供應鏈企業通過信息網絡實現物流、信息流和資金流的高效流動,物流和資金流構成供應鏈結構的基礎,信息流構成供應鏈的“神經網絡”,是各方聯係的紐帶。

1、智能倉儲

智能倉儲,是采用RFID、條碼技術和語音視頻等感知技術對倉儲貨物進行識別、定位、分揀、計量和監管工作,通過應用BDS(北鬥衛星導航係統)高分功能(三高)和北鬥功能(四精)為倉儲物流活動提供高精度、高可靠性的定位、導航、授時服務,通過DAS(服務器直連存儲)、NAS(網絡連接存儲)、SAN(存儲局域網)等網絡信息存儲技術為倉儲物流活動提供支持。以倉儲為核心的物流中心信息係統采用企業內部局域網直接相連的網絡技術,區塊鏈的分布式“記賬原理”在機製上保證智能倉儲數據不能被私自篡改。例如,IBM與FreshTurf皇冠国际合作在新加坡搭建儲物櫃網絡,采用區塊鏈連接儲物櫃信息追蹤貨物運輸狀況,采用分布式賬本平台連接專用儲物櫃,幫助消費者便捷追蹤包裹。應用區塊鏈技術不僅可以增加整個流程的透明性,讓用戶直接通過手機追蹤包裹和物流情況,而且保障皇冠国际在安全和受信任的環境下進行物流交易

2、安全配送

安全配送是利用非對稱加解密機製和數字簽名技術保證配送過程中的信息安全和客戶隱私。非對稱密鑰對具有兩個特點:

首先是用其中一個密鑰加密信息後,隻有另一個對應的密鑰才能解開; 

其次是無法通過公鑰推導出相應的私鑰,公鑰可向公眾開放,私鑰則具有保密性。

例如,物流快遞員或快遞點擁有自己的私鑰,快遞交接需要雙方私鑰簽名,是否簽收或交付可通過區塊鏈進行查詢。由於快遞員無法偽造私鑰簽名,客戶沒有收到快遞則不會有簽收記錄,有效杜絕快遞員或快遞點通過偽造簽名逃避等非正常行為,保證貨物準確、安全、及時送達。此外,區塊鏈的安全數據庫技術可有效保障客戶個人信息隱私,實現真正落實實名製。

3、溯源防偽

區塊鏈的時間戳功能和可溯源性技術可有效解決物品的溯源防偽問題。例如,零售巨頭沃爾瑪與IBM、清華大學合作,共同開發的私有數據庫,通過區塊鏈追蹤豬肉製品的流通情況。沃爾瑪采用Linux基金會的超級賬本開發的區塊鏈技術,用區塊鏈工具存儲 Linux操作係統的代碼,記錄豬肉製品在完整商業周期中的流轉情況,具體將食品來源信息、工廠數據、保質期、存儲溫度、運輸等信息存儲於區塊鏈,有效防止和發現詐騙及錯誤。

非上市皇冠国际在進行股權登記時,雖然管理規定企業股東不能超過200人,但對於參與股權眾籌的企業來說,往往需要使用大量的人工處理紙質股權憑證等信息。此外,股權眾籌由於缺乏完全的信息公開和市場價格透明,往往會出現隱形風險。應用區塊鏈技術的股權眾籌,能把不同眾籌平台的零散信息匯聚在一起,形成一個強大的數據共享的眾籌聯盟。所有眾籌信息公開透明且不可篡改。

除了股權眾籌外,知識產權眾籌、產品眾籌等其他類型的眾籌模式也陸續被納入區塊鏈技術的場景應用範圍。通過設計一套區塊鏈知識產權眾籌係統,將零散的資源整合到一個標準化的係統上,就能很好地解決以上問題。

四、區塊鏈市場分析

1、區塊鏈市場分析

在國內,政府機構、金融企業、互聯網企業、IT企業和製造業企業積極投入區塊鏈技術研發和應用推廣,發展勢頭迅猛。與此同時,國內從事區塊鏈領域技術創新和應用的創業企業數量也在高速增長,僅2016年,中國就有17家企業參與其中,這也使得中國取代美國成為全球新增區塊鏈企業數量最多的國家。

截至2016年底,中國共有105家區塊鏈相關企業。從區域分布來看,國內從事區塊鏈創業的企業線階段主要集中在東部發達地區。

 區塊鏈企業數量排名

(資料來源:中商產業研究院)

區塊鏈企業數量仍在不斷增長,其中2014年單年度新增區塊鏈企業數量最多。

2010-2017年新增區塊鏈企業數

(資料來源:中商產業研究院)

北京、上海、深圳、杭州分別以47家、16家、12家和10家企業位列國內區塊鏈企業數量最多的四座城市,企業數量占到了全國區塊鏈企業總數的80%,現階段產業集中度高。

區塊鏈企業數占比

(資料來源:中商產業研究院)

2、區塊鏈投資情況分析

區塊鏈項目的募資方式目前有兩種,傳統投資股權的VC及ICO。

區塊鏈項目融資從2013年至2016年呈小幅上漲趨勢。由於2015年的政策監管,導致2015年區塊鏈的投資熱度有所下降,在2017年VC大舉入局,投資額達12億。2018年1月,區塊鏈行業融資額和融資事件已經超過2016年。

區塊鏈融資情況

(資料來源:鯨準數據)

區塊鏈項目成立數量在2016年達到頂峰,在2017年出現一定回落。

 區塊鏈成立項目數

(資料來源:鯨準數據)

ICO(Initial Coin Offering)意為首次代幣發行,本質是一種產品眾籌,是項目對構建基於區塊鏈的產品或服務的承諾。區塊鏈項目完成之前,通過公開售賣部分平台的代幣募集資金用於創始團隊的開發工作。

2017年9月4日,央行等七部門聯合發布的《關於防範代幣發行融資風險的公告》明確指出,自公告發布之日起,各類代幣發行融資活動應當立即停止。已完成代幣發行融資的組織和個人應當做出清退等安排,合理保護投資者權益,妥善處置風險。有關部門將依法嚴肅查處拒不停止的代幣發行融資活動以及已完成的代幣發行融資項目中的違法違規行為。目前區塊鏈ICO融資在國內處於禁止狀態。

3、區塊鏈領域主要聯盟

區塊鏈對於構建基於“互聯網+”和物聯網的去中心化的價值新體係、重構商業生態圈發揮重要作用,目前國際社會紛紛建立產業聯盟,共同探索區塊鏈技術的應用方向。

 區塊鏈產業聯盟

五、區塊鏈發展趨勢分析

1、麵臨的問題

作為近幾年來新興的一項技術,區塊鏈技術仍然處於發展的初期,必然會麵臨諸多製約其發展的問題和障礙。

當前的區塊鏈技術水平有一定的局限性,隻適用於低流量低頻次的交易環境。在比特幣區塊鏈中,每個區塊確認時間大約需要10分鍾,目前全網每秒實際隻能確認3筆左右的交易,進而一筆交易的平均最終確認時間實則已經超過1小時,數據處理效率非常低。雖然諸如瑞波幣和以太坊的許多新平台已經優化了區塊鏈技術使得交易速度有了一定的提升,但距高效解決問題和大規模普及還有一定的距離。同時區塊鏈還存在著51%攻擊的威脅,隻要某個節點擁有全網總算力的51%或總幣齡的51%,理論上即可對區塊記錄進行修改,實現多重支付並獲取收益。

2014年,當時世界上最大的比特幣交易所運營商Mt.Gox遭受黑客攻擊,損失85萬枚比特幣;2016年去中心化自治組織The DAO遭受黑客攻擊,損失近6000萬美金。這兩次事件都和區塊鏈技術的安全漏洞有關。由於目前區塊鏈技術仍處於早期發展階段,資產管理平台或技術開發平台的技術問題可能會給參與者帶來巨大損失;某種數字資產的價值可能會因為技術缺陷而喪失;使用區塊鏈技術的傳統行業或政府部門若因技術故障而使重要數據受到影響,其後果也可能是災難性的。

政府如何展開監管將會是區塊鏈技術能否廣泛應用的一個極其重要的因素。

一方麵,區塊鏈去中心、自治的特性淡化了國家、監管等概念,給現行體製帶來了深刻衝擊。比如,以比特幣為代表的數字加密貨幣不但對國家貨幣發行權構成挑戰,還影響到貨幣政策的傳導機製和效果,削弱央行調控經濟的能力,導致貨幣當局對數字加密貨幣的發展持謹慎態度;

另一方麵,監管部門對這項新技術也缺乏充分的認識和預期,法律和製度建立可能會十分滯後,導致對運用區塊鏈技術的經濟活動缺乏必要的製度規範和法律保護,無形中增大了市場主體的風險。

傳統模式中,數據是保存在中心服務器上的,由係統運營方保護數據隱私。但在區塊鏈中,沒有中心化的運營方,每一個參與者都能夠獲得完整的數據備份,這也意味著區塊鏈的數據庫是透明的。比特幣交易雖然能夠看到每一筆轉賬記錄的發送方和接受方的地址,通過隔斷交易地址和地址持有人真實身份的關聯,從而無法對應到現實世界中的具體某個人來達到匿名的效果。對於比特幣而言,這樣的解決方案也許夠用。但如果區塊鏈需要承載更多的業務,比如智能資產,又或者通過智能合約實現具體的借款合同等,這些合同信息如何保存在區塊鏈上,驗證節點在不知曉具體合同信息的情況下如何執行合同,都需要深入的設計。

2、發展趨勢

雲計算是大勢所趨,區塊鏈與雲的結合也是必然的趨勢。區塊鏈與雲的結合,有兩種模式,一種是區塊鏈在雲上,一種是區塊鏈在雲裏。後麵一種,也就是BaaS,Blockchain-as-a-Service,是指在雲服務商直接把區塊鏈作為服務提供給用戶。未來,雲服務企業越來越多地將區塊鏈技術整合至雲計算的生態環境中,通過提供BaaS功能,有效降低企業應用區塊鏈的部署成本,降低創新創業的初始門檻。

區塊鏈係統從數學原理上講,是近乎完美的,具有公開透明、難以篡改、可靠加密、防DDoS攻擊等優點。但是,從工程上來看,它的安全性仍然受到基礎設施、係統設計、操作管理、隱私保護和技術更新迭代等多方麵的製約。未來需要從技術和管理上全局考慮,加強基礎研究和整體防護,才能確保應用安全。

隨著參與主體的增多,區塊鏈的競爭將越來越激烈,競爭是全方位的,包括技術、模式、專利等多維度。未來,企業將在區塊鏈專利上加強布局。2014年以來,區塊鏈專利申請數量出現爆發式增長。區塊鏈專利主要分布在北美洲的美國、歐洲的英國、亞洲的中國和韓國,未來將維持這類格局。中美專利差距在減小,中國2016年申請量已超越美國。可以預見,未來的區塊鏈專利爭奪將日趨激烈。

區塊鏈的去中心化、去中介和匿名性等特性與傳統的企業管理和政府監管體係不協調。但也應該看到區塊鏈給監管帶來的機遇。未來企業將積極迎合監管需求,在技術方案和模式設計上主動內置監管要求,不僅要做到合規運作,還能大幅度節約監管合規的成本。未來全球的監管部門也將擁抱區塊鏈這項新的監管科技,用新科技提升政府監管效能。

在未來以區塊鏈為基礎的價值傳遞網絡上,將完全用算法和軟件來構建信任基礎。但這遠遠不夠,還需要標準為區塊鏈增信。未來,區塊鏈的標準,將從用戶的角度出發、以業務為導向,從智能合約、共識機製、私鑰安全、權限管理等維度,規範區塊鏈的技術和治理,增強區塊鏈的可信程度,給區塊鏈的信任增加砝碼