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區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及特色應(yīng)用研究

2019-11-10 06:14侯周國梁歡
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2019年30期
關(guān)鍵詞:應(yīng)用場景區(qū)塊鏈

侯周國 梁歡

摘? 要:區(qū)塊鏈技術(shù)緣起于互聯(lián)網(wǎng)金融,最初以比特幣的基礎(chǔ)架構(gòu)和底層技術(shù)出現(xiàn),擁有高效、透明及可信等無法預(yù)估的顛覆性發(fā)展?jié)摿?。從區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化可信任、開放透明、安全隱私的特點出發(fā),討論了基本技術(shù)和發(fā)展特點,分析了其發(fā)展面臨的挑戰(zhàn),探索區(qū)塊鏈未來可能涉及的應(yīng)用場景,通過分析傳統(tǒng)行業(yè)的缺點與嵌入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)后的行業(yè)特征進(jìn)行對比,詳細(xì)介紹了金融犯罪、眾籌投資、邊境管理及版權(quán)許可等多個應(yīng)用場景。

關(guān)鍵詞:區(qū)塊鏈;應(yīng)用場景;金融領(lǐng)域;社會領(lǐng)域

中圖分類號:TP311.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:2095-2945(2019)30-0018-04

Abstract: Blockchain technology originated from Internet finance. It originally emerged as the infrastructure and underlying technology of bit-coin. It has unpredictable development potential with the advantages of high efficiency, transparency and credibility. Firstly, the characteristics of decentralization, trustworthiness, openness, transparency, security and privacy of blockchain technology are introduced.Then the special technology and development challenges of blockchain are discussed. Application scenarios that blockchains may involve in the future are described. By analyzing the shortcomings of traditional industries, the advantages of those industries with embedded blockchain technology are compared. The scenarios of financial crime, crowd-funding investment, border management and copyright licensing with blockchain application are introduced in detail

Keywords: blockchain; application scenarios; financial field; social field

自2008年區(qū)塊鏈概念面世以來,這一技術(shù)的發(fā)展成為學(xué)術(shù)屆的熱門研究話題之一,目前已經(jīng)逐步滲透到全球多個行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。區(qū)塊鏈?zhǔn)请S著比特幣等數(shù)字加密貨幣的普及而興起的一種去中心化可信任的分布式賬本系統(tǒng),構(gòu)建了可靠高效的價值傳輸網(wǎng)絡(luò),彌補了當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)沒有對價值進(jìn)行保護(hù)的不足。

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的快速發(fā)展引起了金融機構(gòu)、企業(yè)、資本甚至政府部門的廣泛關(guān)注,較多以區(qū)塊鏈技術(shù)為基點的新型探索和實踐研究開始爭奪席位:R3CEV區(qū)塊鏈聯(lián)盟為了探索區(qū)塊鏈在金融行業(yè)方面的應(yīng)用場景,已與花旗銀行、中國平安保險(集團)及巴黎銀行等46家大型企業(yè)或銀行展開合作。2016年,全球與區(qū)塊鏈和比特幣有關(guān)的世界范圍內(nèi)的初創(chuàng)企業(yè)接近800家,風(fēng)投資金已達(dá)13億美元[1]。中國在2018年有投資或生產(chǎn)的區(qū)塊鏈企業(yè)約425家,大多提供多項相關(guān)服務(wù)如區(qū)塊鏈專業(yè)技術(shù)支持、產(chǎn)品解決方案等,產(chǎn)業(yè)規(guī)模4.5億元[2]。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)研究概述

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N點對點的分布式數(shù)據(jù)庫賬本,其賬本由多個“區(qū)塊”按照一定的順序排列組成線性的鏈表,前置位區(qū)塊的哈希值(Pre hash)由其后的區(qū)塊存儲記憶。所有區(qū)塊不能刪除任何信息,只能添加數(shù)據(jù),而這個數(shù)據(jù)必須由一個全新的區(qū)塊存儲起來。如何確認(rèn)這個新區(qū)塊是否合格,需要所有的維護(hù)節(jié)點通過技術(shù)核心——共識機制來做出評判。從去中心化共識機制的逐步改善期間,區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)從概念階段延伸至具體場景中實施應(yīng)用。

Alex Pazaitis等著眼于價值觀念,認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)的價值體系打破傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸體系,其價值能從多方面支持社會經(jīng)濟共享[3]。Wenchi Ying等意識到區(qū)塊鏈技術(shù)的隱私保護(hù)性極強,通過對海航集團實施了區(qū)塊鏈電子商務(wù)平臺這一成功案例進(jìn)行深度剖析,具體闡述了區(qū)塊鏈的技術(shù)特點和價值體現(xiàn)[4]。Imran等全面梳理了物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的特點,透過區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展,針對技術(shù)的環(huán)境和硬件優(yōu)勢兩個方面進(jìn)行歸納總結(jié),對比理論概念和實踐成果兩者的差距,提出物聯(lián)網(wǎng)所面臨問題的解決方法[5]。

隨著中國區(qū)塊鏈相關(guān)政策逐步完善,技術(shù)不斷向前發(fā)展,應(yīng)用場景多點開花,已經(jīng)涉及多個社會領(lǐng)域和金融領(lǐng)域。丁未評估了區(qū)塊鏈技術(shù)具有超高安全存儲數(shù)據(jù)的能力,其價值體系是以P2P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為基礎(chǔ)的去中心化機制,認(rèn)為該技術(shù)對于國內(nèi)的智能儀器領(lǐng)域發(fā)揮著重大的革新作用,將未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)緊密聯(lián)系在一起[6]。顏擁等通過全面定義和系統(tǒng)地描述區(qū)塊鏈,掌握其核心技術(shù)原理及典型特征,分析了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的能源行業(yè)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,并對該領(lǐng)域的發(fā)展前景給予厚望[7]。王新慶站在新時代發(fā)展創(chuàng)新潮流的制高點,分別以制作思想、算法類型及工作程序為出發(fā)點明晰區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新的基本工作原理,介紹了其核心技術(shù)應(yīng)用于眾籌投資、證券交易等金融行業(yè)的具體情況,認(rèn)為該技術(shù)為金融業(yè)注入了強大活力[8]。針對交易認(rèn)證中的數(shù)據(jù)安全問題,提出一類基于聯(lián)盟鏈的分布式能源交易認(rèn)證模型,通過區(qū)塊鏈權(quán)益證明、數(shù)據(jù)加密、時間戳和分布式共識的方法優(yōu)化了傳統(tǒng)能源的交易模式,以分布式共享賬本的方式解決了交易數(shù)據(jù)過于中心化的問題,提高了分布式能源交易數(shù)據(jù)安全性、信息透明度和自動化認(rèn)證水平[9]。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)理論

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N具備信任基礎(chǔ)的實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)價值傳輸?shù)姆植际綌?shù)據(jù)庫技術(shù),不需要依托任何其他中間機構(gòu),因其防篡改、透明、安全等特點受到各行各業(yè)的大力追捧。

2.1 區(qū)塊鏈的基本概念

區(qū)塊鏈涵蓋三個基本概念,即區(qū)塊(Block)、鏈(Chain)和交易(Transaction)。

(1)區(qū)塊:指在某一個時間段,記憶儲存期間全部的狀態(tài)改變和交易的最終結(jié)果,是一次對數(shù)據(jù)賬本狀態(tài)的共識。

(2)鏈:指存儲整個數(shù)據(jù)賬本從開始到結(jié)束的狀態(tài)變化,是由區(qū)塊遵循一定的次序排列組成。

(3)交易:通過對數(shù)據(jù)賬本的一次作業(yè),打亂賬本的原始情態(tài),改變系統(tǒng)的狀態(tài)。每一次交易就是試圖改變數(shù)據(jù)賬本的狀態(tài),每一個區(qū)塊按照生成順序排列聯(lián)結(jié)組成鏈表,也就是“區(qū)塊鏈”的由來,而要確定這個新生成的區(qū)塊的資格,就必須要統(tǒng)一共識,這是一個只能新增、不能刪除的數(shù)據(jù)賬本,區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)

2.2 區(qū)塊鏈的核心技術(shù)

區(qū)塊鏈的六大核心技術(shù)——共識機制、存儲數(shù)據(jù)、加密算法、P2P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、側(cè)鏈技術(shù)及智能合約,而去中心化的共識機制是區(qū)塊鏈技術(shù)的關(guān)鍵點。

(1)共識機制

共識機制是區(qū)塊鏈技術(shù)的關(guān)鍵,該機制讓區(qū)塊鏈存在去中心化的特點成為可能。在分布式網(wǎng)絡(luò)中,由特殊節(jié)點展開投票環(huán)節(jié),來產(chǎn)生存放數(shù)據(jù)的新區(qū)塊,通過對新區(qū)塊的選擇達(dá)成一致共識而實現(xiàn)去中心化,與此同時,必須達(dá)到數(shù)據(jù)不可被篡改的效果。PoW共識機制為目前應(yīng)用最廣泛的共識機制,其次是PoS共識機制、DPoS共識機制等。

(2)存儲數(shù)據(jù)

區(qū)塊鏈作為一個分布式賬本數(shù)據(jù)庫,可以保存所有數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息,其信息由區(qū)塊承載。由于信息只能添加、無法刪除,而且所有區(qū)塊都含有前置位區(qū)塊的信息和當(dāng)前區(qū)塊的信息,所以區(qū)塊上的數(shù)據(jù)信息除了防篡改之外,同時也會呈遞增趨勢。只要信息被存儲下來,數(shù)據(jù)將不可逆,除非篡改者付出利益遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及成本的代價,使用大量資源去攻擊51%以上的區(qū)塊鏈節(jié)點,否則不能修改。

(3)加密算法

區(qū)塊鏈技術(shù)采用的就是非對稱加密算法,其優(yōu)點在于加密密鑰(即公鑰,Public Key)和解密密鑰(即私鑰,Private Key)不在一起。公鑰是公開的,可將信息加密發(fā)生給接收人,私鑰隸屬個人,可將發(fā)送人加密的信息進(jìn)行解密。若是接收人沒有私鑰,將無法解開公鑰加密后的信息。

(4)P2P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

P2P網(wǎng)絡(luò)是一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即為對等網(wǎng)絡(luò),每個對等站點之間可以互相傳送和接收信息數(shù)據(jù)。正是由于P2P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的存在,讓區(qū)塊鏈技術(shù)可以顛覆性地實現(xiàn)點對點之間的價值傳輸,使得所有區(qū)塊鏈節(jié)點都可以不依靠中央機構(gòu)就能夠保護(hù)區(qū)塊鏈上的信息數(shù)據(jù),使其不被攻擊和篡改。

(5)側(cè)鏈技術(shù)

側(cè)鏈,即與主鏈平行且相隔一定距離的另外一條區(qū)塊鏈。側(cè)鏈技術(shù),主要是雙向和聯(lián)合楔入兩種方式,實現(xiàn)了側(cè)鏈與主鏈之間的雙向溝通和價值傳輸,從很大程度上發(fā)揮保護(hù)主鏈的作用,舍側(cè)鏈保主鏈,使主鏈不被破壞,同時從側(cè)面補足主鏈的短板,拓展區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用范圍。

(6)智能合約

智能合約是一種節(jié)點之間可以達(dá)成共識的新方式,其本質(zhì)是一段無危險的、可使用的計算機程序。在去中心化的系統(tǒng)中,當(dāng)滿足設(shè)置的初始條件時,可以存儲智能編程運行代碼的區(qū)塊鏈技術(shù)強行自動執(zhí)行合約內(nèi)容。

區(qū)塊鏈技術(shù)具備去中心化可信任、開放透明、安全隱私等特點,所以基于區(qū)塊鏈技術(shù)的實踐應(yīng)用快速發(fā)展是順應(yīng)市場,適合技術(shù)發(fā)展潮流的。

3 區(qū)塊鏈發(fā)展應(yīng)用分析

3.1 區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

區(qū)塊鏈作為一個記錄過去所有信息的公開賬簿,以其特殊的點對點網(wǎng)絡(luò)價值傳輸體系為核心,從根本上解決人們身邊中的現(xiàn)實難題,例如,經(jīng)濟、慈善、科技等領(lǐng)域。Melanie Swan深刻闡述了區(qū)塊鏈去中心化前所未有的發(fā)展?jié)摿?,同時根據(jù)區(qū)塊鏈的發(fā)展應(yīng)用情況分為以下三種類型和四個階段[10]。

(1)區(qū)塊鏈1.0:貨幣領(lǐng)域。階段一:數(shù)字貨幣階段。在去中心化的區(qū)塊鏈1.0價值網(wǎng)絡(luò)大環(huán)境下,此階段的應(yīng)用核心圍繞著貨幣展開,主要是實現(xiàn)數(shù)字貨幣交易和支付功能,使得雙方的交易活動既便捷又安全。

(2)區(qū)塊鏈2.0:金融領(lǐng)域。階段二:智能合約階段。越過第一階段貨幣,應(yīng)用類型和范圍逐步增加和擴大,此階段的關(guān)鍵應(yīng)用主要趨向于金融服務(wù)領(lǐng)域,利用智能合約開拓發(fā)展了債券、養(yǎng)老金、集資等經(jīng)濟行業(yè)。

(3)區(qū)塊鏈3.0:社會領(lǐng)域。階段三:社會公正階段。此階段的應(yīng)用類型主要是解決社會領(lǐng)域的公平公開問題,基于可信任的基礎(chǔ),保證中立和公正立場,彼此之間互相自由平等,涉及社會領(lǐng)域較多行業(yè),例如投票、公證和保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)等需要價值存在證明的問題;階段四:社會合作階段。區(qū)別于階段三的多種商業(yè)應(yīng)用模式,本階段主要強調(diào)應(yīng)用于相對大型規(guī)模的項目合作。

此外,站在參與者的角度分析,可將區(qū)塊鏈分為三種類型,即公有鏈、私有鏈及聯(lián)盟鏈。從當(dāng)前的市場行情和人們的需求來看,公有鏈更能引起共鳴和輿論,但是從商業(yè)的發(fā)展來講,私有鏈和聯(lián)盟鏈的出現(xiàn)更引人注意。當(dāng)前基于區(qū)塊鏈技術(shù)的主要應(yīng)用場景及實例見表1。

表1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的部分應(yīng)用場景及實例

3.2 區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展難題與挑戰(zhàn)

(1)吞吐性能。吞吐性能是用數(shù)據(jù)吞吐量的大小來衡量的。吞吐量,即單位時間內(nèi),信息可以百分百確認(rèn)發(fā)送的量。從已知的理論概念來講,比特幣網(wǎng)絡(luò)的吞吐量最快程度是每秒鐘可以處理七筆交易,而實際操作中,吞吐量一般為每秒鐘一筆交易。如果區(qū)塊鏈要提高運行速度,那么就意味著要加大所有區(qū)塊的面積,那么將會引發(fā)區(qū)塊鏈擴容等其他一系列問題。

(2)體積容量。隨著區(qū)塊鏈的普及程度和應(yīng)用廣度不斷提高,區(qū)塊鏈存儲的數(shù)據(jù)會越來越多,體積也相應(yīng)地增大。如果應(yīng)用在大規(guī)模的應(yīng)用場景中,交易次數(shù)越多,需要記錄的信息就多,那么未來下載這些信息的時間將會與日俱增,給使用人群帶來不便。

(3)安全防護(hù)。如果區(qū)塊鏈的安全受到威脅,那么區(qū)塊鏈的存儲數(shù)據(jù)防篡改等優(yōu)勢特征將不復(fù)存在。

(4)法律監(jiān)管。區(qū)別于互聯(lián)網(wǎng)傳統(tǒng)的傳輸模式,區(qū)塊鏈最大的益處就是點對點的價值傳輸,就意味著這是一個不需要第三方中間機構(gòu)的技術(shù),獨特的去中心化特點使得區(qū)塊鏈脫離了政府的監(jiān)管和控制。

雖然區(qū)塊鏈技術(shù)還存在著吞吐性能不夠好、體積容量過大、安全防護(hù)被攻擊、法律監(jiān)管不到位等問題,但就近十年區(qū)塊鏈的發(fā)展趨勢和數(shù)據(jù)來看,區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字貨幣、版權(quán)認(rèn)證等方面證實了這項技術(shù)的不可替代性。

4 區(qū)塊鏈未來應(yīng)用場景

區(qū)塊鏈已經(jīng)從普通的文字階段導(dǎo)向多樣的實踐階段,根據(jù)其關(guān)鍵技術(shù)具備去中心化可信任、開放透明、安全隱私的特點,可以看出區(qū)塊鏈擁有不同行業(yè)的創(chuàng)新能力,有理由認(rèn)為區(qū)塊鏈的未來市場將會持續(xù)向好。

4.1 探索金融領(lǐng)域的區(qū)塊鏈應(yīng)用場景

(1)預(yù)防金融犯罪。預(yù)防金融犯罪在當(dāng)下包括兩個重要因素,其一是了解客戶(Know Your Customer,KYC),其二是反洗錢(Anti Money Laundering,AML)。

區(qū)塊鏈技術(shù)是一個公開透明的分布式共享數(shù)據(jù)庫賬本,客戶之間存在既定的共識機制,通過此機制才能更新賬本信息,有效地提升了信息的透明性和易查性,縮短不必要的時間,降低維護(hù)成本。針對AML,金融監(jiān)管機構(gòu)可以通過私鑰去獲取私有區(qū)塊鏈的訪問權(quán)利,實時形成分析報告,隨時檢查有問題的客戶,大大地提高監(jiān)管效率。

(2)眾籌投資。眾籌(Crowfunding),指以面向大眾籌措項目資金來支撐運營企業(yè)或者研究項目,大致上可以分成股權(quán)眾籌(Equity Crowfunding)與回報型眾籌(Rewards Crowfunding)兩種類型。區(qū)塊鏈眾籌,直接破除傳統(tǒng)眾籌平臺用于信任的意義存在,以其去中心化的強大優(yōu)勢為眾籌平臺樹立前進(jìn)的旗幟。區(qū)塊鏈技術(shù)能夠通過項目投資人所支付的資金發(fā)行對應(yīng)的數(shù)字貨幣,保證項目資金的流通和項目從發(fā)起到結(jié)束的信息完全公開透明,降低眾籌平臺的管理費用。與此同時,智能合約的出現(xiàn)讓區(qū)塊鏈眾籌可以自動退回項目因沒有達(dá)到預(yù)定投資金額而取消項目的全數(shù)資金。因此,區(qū)塊鏈眾籌將是未來眾籌平臺的必然趨勢和走向。

4.2 探索社會領(lǐng)域的區(qū)塊鏈應(yīng)用場景

(1)邊境管理。目前,許多犯罪者通過造假護(hù)照、偷渡等非法行為出入境實施犯罪行為或者因為犯罪需要潛逃出國,對犯罪者采取實時跟蹤和追查顯得尤為重要。然而,目前卻不存在實時撤銷或者被列入的護(hù)照識別系統(tǒng),而且由于安檢系統(tǒng)由單一機構(gòu)控制,導(dǎo)致各個執(zhí)法部門不能及時了解到罪犯的真實情況。

針對上述問題,可以利用區(qū)塊鏈技術(shù)智能合約和信息防篡改的特點進(jìn)行解決。根據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)不可逆的性質(zhì)檢驗護(hù)照的真實性,通過智能合約檢驗護(hù)照的合法性,自動執(zhí)行黑名單護(hù)照信息,同時根據(jù)安全部門需要隨時進(jìn)行更新,使得各個執(zhí)法部門能實時獲得罪犯信息,立即展開調(diào)查和追蹤,提升追蹤效率,嚴(yán)厲打擊罪犯,維護(hù)邊境和平。基于區(qū)塊鏈技術(shù)的邊境管理部分實例見表2。

(2)版權(quán)許可。隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷升級和普及程度,共享信息變得十分簡單,甚至不需要給予提供信息者任何東西。針對網(wǎng)絡(luò)上的電子數(shù)據(jù)信息,各部門很難去監(jiān)管保護(hù),盡管各國政府都在出臺制度、落實政策來保護(hù)原創(chuàng),但是盜版事件還是屢屢發(fā)生。

區(qū)塊鏈的存在,恰恰使得信息傳輸轉(zhuǎn)為價值傳輸變成了可能,既能保證信息的共享,同時又保護(hù)數(shù)據(jù)的版權(quán),使其無法被篡改。其次,基于區(qū)塊鏈技術(shù)的版權(quán)許可可以不受地域限制。每個國家的公用網(wǎng)絡(luò)都存在一定的差異,如果在區(qū)塊鏈上登記電子數(shù)據(jù)的版權(quán),將不用考慮需要在不同國家的司法局進(jìn)行反復(fù)地認(rèn)證,簡化了認(rèn)證的流程,同時節(jié)約了打擊盜版、保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的成本。除了金融犯罪、眾籌投資、邊境管理及版權(quán)許可等方面的應(yīng)用場景,區(qū)塊鏈還有更多值得去探索和挖掘的行業(yè)應(yīng)用,比如電子游戲、政府職能、媒體行業(yè)等應(yīng)用場景。區(qū)塊鏈技術(shù)能夠解決很多行業(yè)現(xiàn)在的痛點。

5 結(jié)論

目前,區(qū)塊鏈已應(yīng)用于多個行業(yè)中,比如數(shù)字貨幣交易、公證證明、物聯(lián)網(wǎng)等,越來越多的行業(yè)已經(jīng)注意到區(qū)塊鏈這一新型技術(shù)的重要性,并重點探索和研究。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展相繼完善和成熟,有效降低計算復(fù)雜性,減少資源冗余,在可預(yù)見的未來有望破解吞吐性能不夠好、體積容量過大、安全防護(hù)被攻擊、法律監(jiān)管不到位等問題,技術(shù)應(yīng)用所面臨的難題與挑戰(zhàn)將會最終得到解決。

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淺談北方移動微管微纜技術(shù)應(yīng)用場景
室內(nèi)外布線用新型光纜技術(shù)規(guī)范應(yīng)用研究
保險企業(yè)的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用方向選擇研究
區(qū)塊鏈技術(shù)在金融領(lǐng)域的應(yīng)用與前景研究
區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用價值分析
“區(qū)塊鏈”的茍且、詩和遠(yuǎn)方
基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字貨幣與傳統(tǒng)貨幣辨析
物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用
用“區(qū)塊鏈”助推中企走出去