区块链技术商业化应用研究

1、智慧金融 变革未来区块链技术商业化应用研究报告内容简介及后续待更新内容国内创业国外巨头1.区块链简析：分布式账本，基于核心基础技术形成的底层协作体系2.区块链核心技术：共识机制、密码学原理（零知识证明、非对称加密）、分布式存储3.区块链技术的核心应用领域：传统需求（金融、物联网等）VS新增需求（ICO、数字货币交易所及）4.核心业务模式及参与主体：技术服务提供层+场景应用层后续待更新内容A.技术特征及应用模式的精细化研究；B.行业数据的补充和完善； C.核心企业发展情况；D.业内动态的更新；E.商业机遇及空间研判目录1.区块链简析：分布式账本，基于核心基础技术形成的底层协作体系2.区块链核心技

2、术：共识机制、密码学原理（零知识证明、非对称加密）、分布式存储3.区块链技术的核心应用领域：传统需求（金融、物联网等）VS新增需求（ICO、数字货币交易所及）4.核心业务模式及参与主体：技术服务提供层+场景应用层中本聪提出了一种完全通过点对点技术实现的电子现金系统，使现金系统在点对点的环境下运行，并防止双重支付问题。该网络通过随机散列（hashing）对全部交易加上时间戳（timestamps），将它们合并入一个不断延伸的基于随机散列的 工作量证明（proof-of-work）的链条作为交易记录，除非重新完成全部的工作量证明，形成的交易记录将不可更改。最长的链条不仅将作为被观察到的事件序列（s

3、equence）的证明，而且被看做是来自CPU计算能力最大的池（pool）。只要大多 数的CPU计算能力都没有打算合作起来对全网进行攻击，那么诚实 的节点将会生成最长的、超过攻击者的链条。这个系统本身需要的基础设施非常少。信息尽最大努力在全网传播 即可，节点(nodes)可以随时离开和重新加入网络，并将最长的工 作量证明链条作为在该节点离线期间发生的交易的证明。比特币：一种点对点的电子现金系统区块链简析区块链起源：比特币：一种点对点的电子现金系统2008年中本聪发表论文，提出区块链技术与比特币概念2009年中本聪公布比特币线上系统，并制作“创始区块”2010年第一笔比特币交易完成，比特币诞生公

4、允汇率2010年第一个比特币平台诞生，比特币使用数量开始急速增长2011年比特币价格首次达到1$，并与英镑货币建立汇兑平台2012年Ripple labs发布瑞波币，利用区块链技术转移各国外汇2013年美国财政部发布虚拟货币管理条例，比特币价格暴涨2014年矿机产业不断成熟，挖矿红利受到广泛关注2015年纳斯达克推出基于区块链技术的股票交易平台2016年DAO成为全球最大、最快的众筹项目/平安加入R3联盟区块链技术发展核心节点区块链简析区块链：分布式账本，基于核心基础技术形成的底层协作体系区块链的本质是实现一种在完全公开、对等的网络条件下实现大规模协作的工具。在现实中，还没有构建这样一套体系的

5、条件，而根据现有的可能的应用，区块链又衍生出了四种不同的结构类型：公有链、私有链、联盟链、侧链等。中心化账本由可信第三方充当中心化清算和中心化担保，账本可靠性依赖于可信 第三方的信用和技术分布式账本（区块链）不再需要可信第三方，各自的账本通过区块链技术实时同步，且无法篡 改区块链简析6发现：区块链新互联网时代的基石技术特征主要有去中心化、开放性、自治性、信息不可篡改、匿名性等五方面。特征内容去中心化分布式核算和存储,不存在中心化的硬件或管理机构，任一节点的权利和义务都是均等的；开放性除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人公开，整个系统信息高度透明；自治性基于协商一致的规范和协议，

6、使系统中的节点能够自动安全地交换数据,不需要任何人为的干预；不可篡改一旦信息经过验证添加到区块链上,就会永久存储。匿名性节点之间进行数据交换是无需互相信任的，交易对手之间无需公开身份,在系统中的每个节点都是匿名的。区块链的核心技术特征区块链简析7区块链与传统中心式系统的对比（1），传统技术系统区块链技术系统关键点系统分类特点中心化的实现方式特点去中心化的实现方式记 录 行 为 的 多 方 参 与网络架构中心化主从式的B/S网络去中心化P2P分布式网络记录权及记录方式中心节点进行中心节点记录及维护所有交互数据所有节点参与公式算法确定记录权，共同维护交互数 据交易方式每笔交易需中心节点确认中心节点

7、监督和维护点对点交易所有节点集体监督和见证信任关系中心节点见证中心节点为所有节点进行信任背书节点自证其信非对称加密技术验证身份，零知识证明 等方式验证信息交易一致性中心节点保障交易数据的一致性中心节点的一本账，保障交易数据的一 致性所有节点共同参与解决数据交易的一致 性所有节点通过共识算法保证交易一致性 解决双花现象区块链简析8区块链与传统中心式系统的对比（2）、传统技术系统区块链技术系统关键点系统分类特点中心化的实现方式特点去中心化的实现方式帐 数 据 存 储 的 多 方 维 护交易有无欺诈存在欺诈和造假的可能中心节点主动欺诈的可能不可欺诈、不可造假分布式存储、共识算法信息被篡改存在数据被篡

8、改和抵赖的可能性中心节点存在被攻击、数据被篡改的可 能性不可篡改、不可抵赖分布式存储、链式数据结构、哈希算法 时间戳及数字签名数据存储的可靠性中依赖中心节点进行交易信息系统的存储 和容灾备份高人一旦各节点故障或者少数节点故障， 系统能正常运行，并且故障节点数据可 以恢复隐私保护交易双方身份信息存在泄露的可能所有参与交易者需提供身份信息，且都 由中心节点保存，中心街店存在被攻击、 盗取等可能，导致交易者的隐私泄密交易双方的身份信息不会被泄漏所有参与方在区块链中通过加密后的ID 进行标识。1、不需要所有交易者提供身份隐私信 息，保障交易者的隐私不被泄露。2、同一个交易者可通过多个ID进行的多次交易

9、来达到隐私保护的目的。目录1.区块链简析：分布式账本，基于核心基础技术形成的底层协作体系2.区块链核心技术：共识机制、密码学原理、分布式存储3.区块链技术的核心应用领域：传统需求（金融、物联网等）VS新增需求（ICO、数字货币交易所及）4.核心业务模式及参与主体：技术服务提供层+场景应用层区块链的核心技术.共识机制（非合作博弈、51%攻击问题）第一、共识机制是指多方参与的节点在预设规则下，通过多个节点交互对某些数据、行为或流程达成一致的过程。共识机制是指定义共识过程的算法、协议和规 则。区块链的共识机制具备“少数服从多数”以及“人人平等”的特点，其中“少数服从多数”并不完全指节点个数，也可以是

10、计算能力、股权 数或者其他的计算机可以比较的特征量。“人人平等”是当节点满足条件时，所有节点都有权优先提出共识结果、直接被其他节点认同后并最后 有可能成为最终共识结果。拜占庭将军问题工作量证明 PoW权益证明 PoSQuorum/BFT共识机制防止了“双重支付”信息复制的零边际成本 vs 价值的唯一不可复制性信息互联网 价值互联网10/u013137970/article/details/5295817611依赖机器进行数学运算来获取记账权，资源消耗相比其他共识机制高、可监管性弱，同时每次达成共识需要全网共同参与运算，性能效率比较低，容错性方面允许全网50%节点出错1。优缺点2：优点：完全去中

11、心化，节点自由进出；缺点：目前bitcoin已经吸引全球大部分的算力，其它再用Pow共识机制的区块链应用很难获得相同的算力来保障自身的安全；挖矿造成大量的资源浪费；共识达成的周期较长。使用PoW的项目： 比特币以太坊前三个阶段：即Frontier（前沿）、Homestead（家园）、Metropolis（大都会）。第四个阶段，即Serenity（宁静），将采用PoS机制。PoW：Proof of Work，工作量证明Proof of Stake由Quantum Mechanic 2011年在bitcointalk首先提出，后经Peercoin和NXT以不同思路实现。主要思想是节点记账权的获得难

12、度与节点持有的权益成反比，相对于PoW，一定程度减少了数学运算带来的资源消耗，性能也得到了相应的提 升，但依然是基于哈希运算竞争获取记账权的方式，可监管性弱。该共识机制容错性和PoW相同。它是Pow的一种升级共识机制，根据每个节点 所占代币的比例和时间，等比例的降低挖矿难度，从而加快找随机数的速度。优缺点：优点：在一定程度上缩短了共识达成的时间；不再需要大量消耗能源挖矿。缺点：还是需要挖矿，本质上没有解决商业应用的痛点；所有的确认都只是一个概率上的表达，而不是一个确定性的事情，理论上有可能存在其 他攻击影响。例如，以太坊的DAO攻击事件造成以太坊硬分叉，而ETC由此事件出现，事实上证明了此次硬

13、分叉的失败。12PoS：Proof of Stake，权益证明区块链的核心技术.密码学原理（零知识证明、非对称加密）第二、密码学原理（零知识证明、非对称加密）在区块链中，信息的传播按照公钥、私钥这种非对称数字加密技术实现交易双方的互相信任。在具体实现过程中，通过公、私密钥对中的一个密 钥对信息加密后，只有用另一个密钥才能解开的过程。并且将其中一个秘钥公开后（即为公开的公钥），根据公开的公钥无法测算出另一个不公 开的密钥（即为私钥）。PKC公钥密码学ECDSA签名提供密码学证据零知识证明不可篡改的数据结构只可添加，不可编辑不可变数据 + 时间戳，为互联网加上了时间轴13区块链的核心技术.分布式存

14、储第三、分布式存储区块链中的分布式存储是参与的节点各自都有独立的、完整的数据存储。跟传统的分布式存储有所不同，区块链的分布式存储的独特性主要体现 在两个方面：一是区块链每个节点都按照块链式结构存储完整的数据，传统分布式存储一般是将数据按照一定的规则分成多份进行存储。二是区 块链每个节点存储都是独立的、地位等同的，依靠共识机制保证存储的一致性，而传统分布式存储一般是通过中心节点往其他备份节点同步数据。 数据节点可以是不同的物理机器，也可以是云端不同的实例。网格网络（Mesh）权限对等、数据公开数据分布式、高冗余存储14轴辐网络（Hub-and-Spoke） 中央服务器分配权限多点备份父哈希：指向

15、链中上一区块的头哈希Merkle根：由本区块中所有交易信息生成的哈希值，用以验证信息是否被篡改难度：记录算力竞赛中数学题的难度，并且会动态调整使得区块生成时间间隔保持在10min左右Nonce：本次算力竞赛的结果值，同时会用作下次算力竞赛的初始条件 区块主体则主要 保存上一区块生成到本区块生成的这段时间内，网络中全部的交易信息哈希：标记区块区块主题中包含此区块中的所有交易信息，其中的第一笔教易是coinbase交易，这是一 笔为了让矿工获得奖励及手续费的特殊交易。区块链简析基于比特币应用，解释区块链的运作机制目前，区块链技术应用最成熟的领域是比特币。通过对于比特币发行、和交易过程的观察，也可以

16、更直观的理解区块链的技术逻辑。比特币交易 的核心是矿工挖矿的过程。奖励合作机制的应用保障了系统中工作矿工的数量以维持系统的正常运行。同时节点的共同参与维护和认证则最大程 度的保证了交易的可靠性和完整性。区块头由4字节的版本号、32字节的上一个区块的散列值、32字节的Merkle Root Hash、4字节的时间缀、4字节的当前难度值、4字节的随机数 组成。区块包含的交易列表则附加在区块头后面，其中的第一笔交易是coinbase交易，这是一笔为了让矿工获得奖励及手续费的特殊交易。头哈希（Version）：000 000 00 00 3f2f1d父哈希（Previous Block hash）00

17、0 000 00 005e1e25Merkle根（Merkle root）C59e2d82ef1c时间戳（Timestamp）：2015-12-28 14:30:02难度（Bits）：9 3448670796Nonce：4 0054890 07区块主体coinbase transaction transaction15图：基于比特币应用，解释区块链的运作机制data初始用户向全网发出交易信息#HashSHA-256#Private KeyPrivate KeyPrivate Key网络中其他矿工接受区块并验证解公钥密码学New Block新区块一旦被接收，矿工终止当前任务并开始新的算例计算1算

18、力竞争（Hash计算）争取记账权，率先 获得结果的节点向全网广播基于POW（工作量证明 ）共识机制23若正确则不可逆的添加 到自己的区块链（账本4）516目录1.区块链简析：分布式账本，基于核心基础技术形成的底层协作体系2.区块链核心技术：共识机制、密码学原理（零知识证明、非对称加密）、分布式存储3.区块链技术的核心应用领域：金融、物联网等4.核心业务模式及参与主体：技术服务提供层+场景应用层基于去中心化、开放性、自治性、信息不可篡改、匿名性等五方面的特征，区块链技术将被应用于多个方面，包括金融、公共服务、通讯、物联 网等，处于效率提升的需求，对传统的底层技术实现更迭。而与此同时，伴随着生态体

19、系的逐步建立，区块链也将推动产生更为广泛的新增需 求，目前在软硬件和系统支持及交易所方面已经有所体现。18核心应用场景传统需求/供给的底层技术迭代金融公共服务领域通讯/数据物联网/供应链公益慈善支付、保险、证券及股权登记、票据文化、教育、医疗、认证电信、数据存储、云计算等供应链金融、供应链溯源区块链捐赠平台新增需求/供给软硬件及系统支持交易所钱包、矿机、安全交易所、衍生品设计及交易区块链将重塑传统互联网的底层基础1应用前VS应用后对比应用领域应用前应用后投票机制投票后将选票汇集到一个中心进行计票在全网公开投票，回溯整个网络完成计票且计票结果对全网公开医疗健康个人健康数据于各个医院、药店、保险公

20、司分块储存完整、准确存储个人医疗信息，并对特定节点公开认证需要第三方机构进行认证身份、合约信息将被网络中所有节点承认，不需要额外第三方的认证物联网由一个中央控制器控制一个局域网内设备的运转每一设备作为一个节点在网络中自由交互，不再需要中央控制器通讯需要运营商服务器转移、传递消息网络中节点自动完成消息传递，全网传递，但只有拥有私钥的人能够读取数据存储个体单独建立自己的数据库，彼此之间不共享构造一个的网络数据库，数据以统一格式存储云计算需要云服务器的计算能力来完成用户访问和操作调动网络中所有节点的计算能力满足用户操作数字产品数字产品需要第三方机构的认定确认版权产品发布之后自动确认版权域名管理用户需

21、要向域名管理商申请域名，管理商负责域名的管理和租赁工作用户可以以声明的方式申请解析域名金融服务产业是全球经济发展的动力，也是中心化程度最高的产业之一。金融市场中交易双方的信息不对称导致无法建立有效的信用机制，产业 链条中存在大量中心化的信用中介和信息中介，减缓了系统运转效率，增加了资金往来成本。区块链技术公开、不可篡改的属性，为去中心化的 信任机制提供了可能，具备改变金融基础架构的潜力，各类金融资产，如股权、债券、票据、仓单、基金份额等均可以被整合进区块链账本中， 成为链上的数字资产，在区块链上进行存储、转移、交易。使其在金融领域的应用前景广阔。例如，在跨境支付、保险理赔、证券交易、票据等 方

22、面有了典型的应用。核心应用场景：金融行业应用领域应用前应用后支付结算用户发出结算、转账指令，银行或第三方平台确认后完成交易用户发出结算、转账指令，交易信息被矿工添加到区块链上交易即完成资产交易用户双方达成交易意向，中心交易系统确认后完成交易用户双方达成交易意向，交易信息被矿工添加到区块链上交易即完成登记确权登记信息由纸质文件或单一数据库系统保存登记信息由一套共有网络数据库存储智能合约签订合约后，需人工判断合约条件是否生效并执行合约签订合约后，在现实情况达到合约规定是将自动执行合约内容快速审计公司准备材料，事务所派遣项目组进驻公司核查财务状况给出审计意见公司经营数据对审计师公开，审计师分析公司准

23、确财务报表后给出审计意见众筹/ICO用户需要一个中心平台发布众筹、互助保险信息用户可将发布的信息广播至公开网络保险定价保险公司根据简单信息制定阶梯式的定价模式保险公司将根据更全面、准确的信息制定差异化的保险价格在（跨境）支付方面，通过区块链技术，实现资金转移，尤其在跨境支付业务上的潜在优势格外突出，在跨国收付款人之间建立直接交互，简化 处理流程，实现实时结算，提高交易效率，降低业务成本，由此推动跨境微支付等商业模式的发展。典型的应用案例是Visa B2B Connect。国际 银行卡组织Visa与区块链公司Chain共同开发的B2B 跨境支付项目，计划于2017 年推出服务，目前已经在10 个

24、国家的30 家银行中进行了测试。Visa 和Chain 联合开发的区块链系统可以实现支付交易的实时处理，从而提高效率，降低成本。21金融行业应用-支付（跨境支付）在保险理赔方面，保险机构是传统保险业务的核心，负责资金归集、投资、理赔，往往管理和运营成本较高。通过智能合约的应用，既无需投保 人申请，也无需保险公司批准，只要触发理赔条件，实现保单自动理赔，支付理赔金额。区块链上数据真实、难以篡改的特点，可有效简化保单 理赔处理流程，降低处理成本，降低索赔欺诈的概率。此外，通过区块链技术，实现个人数据的数字化管理，简化信息认证，有助于更为清晰地 披露历史情况。典型的应用案例是LenderBot,是2

25、016 年由区块链企业Stratumn、德勤（Deloitte）与支付服务商Lemonway合作推出，它允许 人们通过Facebook Messenger 的聊天功能，注册定制化的微保险产品，为个人之间交换的高价值物品进行投保，而区块链在贷款合同中代替了 第三方角色。22金融行业应用-保险在证券交易方面，传统证券业务需中介机构深度参与，才能有效完成股票发行与交易。将股权整合进区块链中，成为数字资产，可实现无需通过 中介机构，直接发起交易。资产发行可根据需要，采取保密或公开方式进行。股票资产交易通过区块链代码表达相关各方一致达成的合约，实现 合约的自动执行，保证相关合约只在交易对手间可见，而对无

26、关第三方保密。此外，通过相应机制确保证券发行和交易符合监管要求和框架，进 一步降低监管合规成本。典型的应用案例是Linq 平台，由纳斯达克与区块链企业Chain 合作，于2016 年1 月上线的私募股权交易平台，促进私 人股权以一种全新的方式进行转让和出售。通过Linq 平台私募的股票发行者享有数字化所有权，同时Linq 平台能够极大缩减结算时间，降低资 金成本和系统性风险。且传统发行和申购材料所需的审批流程也进一步得到简化，提高交易和管理效率。交易方身份、交易量等信息被实时记录 在区块链上，有利于证券发行者提高决策效率；公开透明、可追踪的系统有利于证券发行者和监管部门进行市场维护，减少暗箱操

27、作、内幕交易 等的发生。23金融行业应用-证券交易在票据方面，基于区块链技术架构建立新型数字票据业务模式，借助分布式高容错性和非对称加密算法，可实现票据价值的去中心化传递，降低 对传统业务模式中票据交易中心的依赖程度，降低系统中心化带来的运营和操作风险。通过区块链的可编程性，有效控制中介市场中的资产错配， 借助数据透明特性促进市场交易价格对资金需求反映的真实性，控制市场风险。区块链技术不可篡改的时间戳和全网公开的特性，有效防范“一 票多卖”、“打款背书不同步”等问题。24金融行业应用-票据ICO（ Initial Coin Offering ），相较于IPOI， ICO把所发行的标的物由证券变

28、成了数字加密货币。ICO是国际上数字货币/区块链社区的产物。常见的ICO里，数字货币和区块链项目向早期爱好者出售项目代币。项目团队通过ICO获取技术开发 和市场拓展资金；而项目爱好者通过ICO支持项目，同时也可在对应代币进入交易市场后选择交易退出。ICO参与者投入的是比特币，获得的是项目代币，而代币的价值取决于区块链项目的后续发展和设计。以太坊作为世界顶级的区块链，其市值是 由所有以太坊的代币以太币（ETH）构成的。以太币（ETH）在其区块链里的作用是一种燃料（Gas）。以太坊的用户运行以太坊的智能合 约需要消耗对应的以太币，这么做除了让以太币作为以太坊内的“石油”带有有经济意义以外，同时也可

29、以解决其图灵完备技术实现的潜在死循 环问题。以太坊的例子告诉我们，拥有世界级别价值共识的区块链项目，其总体市值和代币价格也会是世界级的。当然，也有些项目的代币几乎 不存在设计，那么这种ICO就与“粉丝纪念币”发行无异。ICO参与者所获得的项目代币一般在项目正式上线后通过数字货币交易所进行流通退出。目前国际上最大的ICO项目是众所周知的The DAO（后被黑客攻破）。其在今年4月对外募资，27日内募集了1200万个以太币，价值1.32亿美元，是史上最大的一次众筹活动。而在国内，小蚁则是最早的区块链项目，曾在2016年完成首轮ICO，募集2100个比特币，目前价格约4000万人民币。金融行业应用-

30、众筹/ICO目录1.区块链简析：分布式账本，基于核心基础技术形成的底层协作体系2.区块链核心技术：共识机制、密码学原理（零知识证明、非对称加密）、分布式存储3.区块链技术的核心应用领域：金融、物联网等4.核心业务模式及参与主体：技术服务提供层+场景应用层核心业务模式及参与主体海外市场简析区块链技术与应用在北美、欧洲和亚洲等全球主要市场逐渐受到重视。各类区块链技术和产业联盟先后成立，主要金融机构与科技公司也纷纷加大在区块链领域的布局。依主体类型区分，参与者包含四类：1、初创公司或组织：依靠组建跨公司、跨行业领域的国际性区块链平台和联盟来制定行业标准，力求成员间达成一定程度的协同；2、金融机构：针

31、对已有的应用场景或已知的应用需求，各大传统国际银行实施区块链技术应用试点，建设区块链能力；3、大型科技公司：基于IT 技术开发、云服务等能力，推出区块链相关服务(BaaS, blockchain-as-a-service) ；4、咨询公司/系统集成商：整合软件、系统设计与应用、云等IT 服务的IT 咨询公司/系统集成商，发展区块链技术与相关服务。类型代表企业优势/特点案例/方案初创公司或组织R3 CEV以搭建底层技术协议为主公布源代码的Corda分布式账本金融机构高盛以解决金融机构现有应用场景需求、降低交易成本为主要出发点银行间清算、外汇交易等大型客机公司微软将原有技术能力（如云服务）延伸至区块链领域基于Azure云服务，发展Bletchl