区块链价值的思考及应用探讨

区块链价值的思考及应用探讨郑州大学-易盛信息衍生品创新技术研究室

张志鸿李龙谱提纲对区块链技术的理解对区块链思维的认知区块链应用的若干案例区块链产业政策对区块链技术的理解区块链技术的概念及主要特征区块链技术的体系结构及相关热点技术区块链的分类区块链的概念分布式系统：是其组件分布在通过网络互联的计算机上，组件之间通过消息传递进行通信和动作协调的系统。重要特征：组件的分布性、对等性和并发性，缺乏全局时钟，组件故障的独立性。状态复制：对于一组节点，如果所有节点都以相同的顺序执行一个命令序列，则这组节点就实现了状态复制。状态复制等同于区块链。区块链系统实质上是一个分布式存储、分布式记账、分布式执行功能的共享的分布式数据库系统。区块链的概念区块链(Blockchain)是一种创新的分布式交易验证和数据共享技术，也被称为分布式共享总账(DistributedSharedLedger)。宏观:分布式平等部署系统、分布式共享相同数据，无中心化控制，全网参与的节点协作完成交易验证和存储。

微观:

数据存储在块(Block)中，这些块在逻辑上串联起来构成链条(Chain)，应用数字签名与完整性校验保证块数据的真实性、时序性、完整性。在技术层面具有不可伪造、不可抵赖、不可篡改、不可撤销等属性，在应用层面具有分布式的公开透明、交易可跟踪等特征。区块链特性之去（多）中心化供应商监管市场资金供应商监管资金公共账本市场中介模式：合作方相互隔离信息传递路径长数据分割维护困难可能有手续费公共账本模式：信息共享，快速传输公开透明，可信可靠资源互补，合作共赢提高效率，降低成本区块链特性之不可篡改不可篡改，不等于不能篡改，而是难以篡改篡改数据不再是单一节点的内部事务多数同意，才能篡改。在不同的实现中，“多数”的含义不一样，在比特币中，是多数算力。数据篡改之后很容易被发现数据线性存储，修改历史数据，推导不出当前的状态。区块链特性之可追溯事务事务事务在数据难以篡改的基础上：事件有序+私钥签名==可追溯…事务事务事务…事务事务事务…区块N-1区块N区块N+1区块链特性之公开透明公开透明、自证清白节点间数据公开一致区块头数据可向公众公开修改历史数据，无法掩盖区块头区块体区块头区块体区块头区块头区块链技术体系结构金融…供应链发行机制…分配机制PoW…PBFTP2P网络验证机制传播机制区块数据数字签名链式数据哈希算法非对称加密默克尔树应用层激励层共识层网络层数据层区块链技术之底层数据结构区块链技术之共识机制一致性问题：是指分布式系统中的节点如何就某个决定（或一个值，或一系列动作）达成一致。在分布式系统中，节点可能崩溃，也可能存在作恶节点。在这种情况下，解决如何在节点间达成一致性的机制，就是共识机制。解决共识问题的传统方法：2PC、Raft、Paxos、PBFT。区块链中的共识问题就是：如何在去中心化前提下，也就是在不考虑相信任何节点的情况下，使区块链网络中数以千计的独立节点（所有参与者），如何对任意一个所有权（一笔交易）达成一致（共识）的问题。区块链技术之共识机制共识机制解决的两个问题：谁参与共识；参与共识的节点如何协商产生下一个区块。三个考虑：系统规模和参与共识的节点规模；性能/效率；算法安全性。？…区块链技术之共识机制区块链中的共识机制：POW、POS、DPOS、Casper等。区块链的共识机制在去中心化的思想上解决了节点间互相信任的问题，是保障区块链系统不断运行下去的关键。区块链技术之智能合约智能合约：纸质合约代码化；合约执行自动化；区块链：高可用、数据多方认可、可追溯；资产数字化；智能合约是一套以数字形式定义的承诺，每个合约，本质上是存储在区块链上的一个可自动执行的程序，包含了合约参与者约定的权利和义务。区块链技术之智能合约虚拟机执行引擎访问修改执行沙盒输入：触发智能合约的执行区块数据：智能合约+全局状态区块链技术之智能合约Codeislaw?DAO事件，价值4千万美元的以太币被冻结；Parity钱包事件，价值1.5亿美元的以太币被冻结；层出不穷的智能合约问题；…………智能合约目前的几个挑战：无歧义：文本合约到代码合约，翻译的正确性

简单化、可视化无BUG：代码本身逻辑的正确性

形式化验证智能合约的执行：链外数据的收集

预言机区块链技术之性能优化性能不是一个独立的问题，与很多其它因素都有关联。性能区块、交易的大小业务的复杂程度共识算法的选择规模从本质上，制约大部分区块链性能的是：交易的串行执行。比特币网络的节点个数虽然非常多，但仍是一个串行系统。区块链技术之性能优化重新向中心化靠拢，记账权收回到少数节点中；

观点：记账节点的选取是关键（投票、随机、可信）查询性能的优化；观点：优化查询离不开传统的数据库技术多链技术，平行扩容，跨链技术；

观点：跨链技术是刚需，但仍需2~3年过程在链下，结果在链上；链下扩容技术；

观点：Yes！，耗费性能的、占用大量存储的在链下增加区块大小、减少交易大小、优化智能合约的执行速度、优化共识算法等等；区块链的分类公有链联盟链私有链定义节点可任意接入网络，网络中数据读写权限不受限制，任何人都能参与共识过程网络中的节点既有授权节点又有公开节点，共识过程受到预选节点控制节点之后通过授权才能接入网络，节点之间彼此信任优势1，完全解决信任问题2，全球用户可访问、应用程序容易部署，进入壁垒最低1，容易进行控制权限设定2，具有很高的可扩展性1，一般而言没有挖矿过程，网络能耗最低2，规则容易改变，交易量，交易速度无限制3，节点通过授权接入，不存在51%攻击风险缺点交易量受限，挖矿能耗高不能完全解决信任问题1，接入点受限2，不能完全解决信任问题（接入前需要通过审核）适用场景网络节点没有信任的场景链接多个公司或者多个中心化组织节点之间高度可信场景典型案例比特币、以太坊Fabric、fisco-bcos等平台对区块链思维的认知从区块链价值到思维区块链思维误区区块链应用思维区块链特点回顾去（多）中心化多节点组成分布式网络节点之间进行P2P连接数据防篡改、可追溯数据由多个节点达成共识后写入区块区块数据难以篡改、可以追踪溯源智能合约图灵完备的脚本语言合约代码化区块链思维信任算法经济价值共赢区块链区块链通过一系列技术的组合，形成了一个可信的分布式账本技术体系，为价值的流通提供了基础。在价值流通的基础上，可以基于区块链构建出新的经济形态，以达成合作、共赢的目标。从传统的信息系统角度来看，区块链适合作为多参与方之间的分布式数据库。区块链作为分布式数据库有以下的特点：数据在多个参与方之间共享，公开透明数据有较高的可信度，难以篡改，可以追溯数据有较高的价值信息系统视角同一份数据...机构A...机构B...机构C共识算法作为一个分布式数据账本，区块链比互联网更适合作为价值的载体。互联网：价值无法确权，容易被复制、盗版、篡改不同机构的价值体系形成孤岛，难以流通区块链：价值可以确权，一旦上链，难以篡改、复制价值可以在区块链网络上进行可信流通价值视角数据区块链网络价值锚定从经济学的角度来看，区块链形成了一种以Token作为支付工具和激励手段的新型算法经济模式。这种经济模式有如下特点：去中心化自由开放自愿交易市场价格发现用户的数字化权益通证化，形成通证经济经济学视角权益流通证明价值Token通证可以流通的凭证防篡改，可确权可消费，可流通组织行为学视角从组织行为学的角度来看，区块链可以形成一种自组织的协同生产模式，称为分布式自组织。具有以下特点：数据具有更高的透明性和可信度用智能合约实现契约，公开透明，无法篡改通过Token建立激励体系，激励相容，协同生产在这种体系下，Token成为自组织价值观的载体，Token价格反映了自组织的生态价值。区块链思维误区一区块链等于数字货币？Token等于数字货币？比特币是区块链技术的一种应用，加密数字货币是应用中发行的TokenToken目前更多地被译为通证，指可流通的权益证明，加密数字货币只是Token的一种。区块链思维误区二区块链是绝对的“去中心化”？不是所有的区块链技术都要完全去中心化共识节点数目过多会影响共识性能联盟链多中心化，共识节点数目有限，性能更高中心机构中心化机构A机构B机构C多中心化去中心化区块链思维误区三区块链数据是绝对可靠的？1.区块链只能够对链内数据达成共识需要保证写入区块链信息的可靠性Token与链外权益对应需要机构和法律的支持2.智能合约安全问题智能合约可能有漏洞，未能达到“CodeisLaw”的程度数据共识范围价值合约链外数据写入区块链思维误区四区块链等于没有隐私？区块链上数据公开、透明、共享通过隐私保护技术对数据进行加密：同态加密、群签名、环签名、零知识证明等等可以将敏感数据脱敏后再上链：元数据上链/哈希上链区块链思维误区五区块链将颠覆互联网？区块链将颠覆现有的业务系统？区块链技术可以理解为互联网的一个升级，在其上可以进行更可信的价值流通。区块链技术也不是要颠覆现有的业务系统，业务也不是都要放在区块链上实现根据业务自身的特点来进行设计方案，用区块链补充传统技术的不足区块链适合的场景业务有多个参与方需要相互协作，流程复杂，成本高业务数据价值高，重要性强业务数据有防篡改/可追溯的需求业务有资产数字化的需求物联网金融服务供应链慈善公益医疗文化金融服务跨境支付、交易清算、保险、证券、股权登记供应链供应链金融、供应链溯源慈善公益慈善追溯、公益审计物联网租车、租房医疗数字病例、健康管理文化专利保护、版权保护区块链不适合的场景物理世界资产难以进行数字化，如纸质发票、纸质证书保存大容量数据需要依赖链外存储，如视频、大数据文件高强度计算，如大数据分析高度实时低时延计算强中心的业务关系目前区块链应用方向公有链、基于公有链的分布式应用特点：去中心化、公开透明匿名参与、平等用Token进行支付或激励缺点：公有链性能低，交易确认时间长Token价格波动高，作为支付和激励有局限性智能合约可能存在漏洞目前区块链应用方向基于联盟链的应用机构之间的分布式数据库不涉及Token，用区块链实现业务数据记录需要保证区块链外信息在源头和写入区块链环节的真实准确2.用户资产、权益数字化非公开发行TokenToken代表的权益价值需要有机构的担保和法律的支持缺点：

缺少用户深度参与区块链应用落地思路业务选择：尝试原有业务，探索新业务方案探索：以区块链账本为核心，区分链上和链下业务，探索设计区块链实现方案实践改进：和既有的系统进行整合，可以灰度发布，不断地改进升级业务选择方案探索实践改进区块链思维总结区块链技术用算法构建了一个去（多）中心化的可信网络，为价值记录、价值流通提供了基础。区块链有数据难以篡改，可追溯等优点，同时也有运行成本、性能等缺点。不能盲目夸大区块链的功能，但也要认识到区块链的作用和意义。区块链应用要立足实际情况，根据实际的业务场景，设计安全、可信的业务解决方案。区块链技术不一定要单独使用，可以与传统技术结合，保障业务稳定可靠。区块链应用的若干案例电子存证商品的溯源供应链金融分析马云1月12日谈话中关于区块链的部分什么是电子存证存证是指证据固定与保存，以一定的形式将证据固定下来，加以妥善保管，以供司法人员或律师，认定案件事实时使用而在电子存证中，证据特指一段电子数据，比如电子文档、网页、音频视频等电子数据电子存证技术手段电子证据法律认可证券期货行业的电子存证背景监管要求：《证券期货投资者适当性管理办法》要求证券经营机构的某些电子数据必须留痕，比如告知警示资料、录音录像资料、自查报告等保存期限不少于20年当前第三方存证暴露的问题：业务成本高公信力不足数据安全风险

证券期货行业基于区块链的存证方案

提升数据公信力数据的高安全标准统一区块链电子存证的前景前景：区块链电子存证技术风险小、业务逻辑简单，是当前区块链落地最成熟的一个领域。目前，已有区块链存证被法院认可的案例。同时也需要明确：区块链存证只是固证，是数据存储的一种手段，不是取证，单靠区块链无法证明“链上数据”的真实性商品溯源的业务背景商品溯源的本质是对商品全生命流程信息的搜集、整合和展示。传统的商品溯源的问题在于：数据缺少公信力区块链商品溯源的基本模式系统更加可靠、可信清晰的职责划分数据难篡改多方参与更高效的数据集成准实时的数据共享区块链原料厂供应商监测站仓库销售平台用户物流包装投递送检存储采购配送购买提交订单打包采购合同检测信息存储信息包装信息物流信息查询防伪订单上链永辉超市：多宝鱼案例防篡改：数据直接上链，职责明确颗粒小：一鱼一码数据真：小程序直接从链上获取数据为什么是多宝鱼？区块链在商品溯源防伪中的应用解决了什么问题：

数据的信任问题，本质是数据公开和多方背书不能解决什么问题：

数字世界与物理世界的对应：京东跑步鸡

掉包商品的溯源防伪单靠区块链技术是无法解决的，必须和物联网、防伪、验真等技术相结合供应链金融的业务背景供应链金融：围绕产业链的核心企业，向其上下游企业，提供综合的金融服务核心企业一级供应商二级供应商一级经销商二级经销商金融机构……供应链金融的业务痛点银行缺有效风控手段，融资范围小各企业之间系统不互通，信息不透明，风控难度大，银行不愿向小微企业贷款，信息孤岛明显难以防范票据作假票据作假骗贷等作案方式频发，较难分辨，现有系统不能解决此类问题，因而银行方面放贷谨慎，中小企业融资难

中小企业融资难、融资成本高由于中小企业信用评级低，缺少抵押物，企业信用状况难以自证，难于从银行融资基于区块链的供应链金融融通全局各节点共同维护一套账本，分享与共赢，打通全局数据安全可信难篡改、核心企业参与、数据相互印证监管透明监管作为节点接入，拥有对应数据的查看权限，实时监控基于区块链的供应链金融平台区块链供应链金融存在的问题链上数据隐私（技术层面）区块链供应链金融项目涉到交易信息、信用信息等敏感性商业信息，因此如何有效的共享数据的同时，又保护各方的隐私数据，是面临的一个难题多方支持技术、法律、监管需要有配套，需要政府、供应链各参与方以及技术提供方配合马云1月12日谈话中关于区块链的部分1月12日下午，海南省人们政府企业家咨询会议成立暨第一届年会在三亚召开，大会宣布成立海南省人民政府企业家咨询会议，马云当选首届咨询会议主席，并发表讲话，讲话中，包含区块链的内容有：在技术上，海南应该利用区块链技术，建设国际贸易单一窗口利用区块链技术彻底把海南岛变成中国第一个最独特、最有优势的数字化岛屿

什么是“国际贸易单一窗口”国际贸易“单一窗口”指国际贸易和运输的各方通过单一平台提交标准化信息和单证，可以有效解决企业重复申报、多头申报的问题基于区块链的国际贸易单一窗口打通各系统之间的数据统一的底层数据职责清晰的操作数据业务处理统一的对外窗口区块链整合业务效率提升海南国际贸易单一窗口三步走逐步完善海南离岛免税等特色功能形成完整的通关物流状态综合信息库实现“单一窗口”业务功能覆盖到口岸电子政务服务、资质许可、金融服务等业务；实现与泛珠区域口岸之间物流信息的共享和互通，口岸通关时间达到全国平均水平。形成整体联动、集约高效、部门协同、一站办理、限时办结的口岸管理格局，通关效率达到全国先进水平。2019年4月2019年12月2020年打通数据是基础区块链与数字化政府的契合点在互联网时代，为了提高办公效率，改善业务流程，越来越多政府机构采用线上系统来处理业务，这给区块链提供了很多的机会：电子发票司法存证电子学历档案管理使用区块链技术，这些政务关键数据一旦记录到链上就难以篡改，并且可以很方便地在各系统之间流转、验证，同时区块链有助于数据公开，可以进一步提升政府公信力区块链应用总结在当前阶段：

区块链≈分布式账本。应用还没有完全成熟。当前区块链应用主要解决的问题：

多方之间准实时的、无摩擦的共享数据，进而优化提升上层的业务效率、降低成本、降低风险。共商、共识、共建、共治、共赢。技术平台：

开源项目“超级账本（fabric）”占据主导区块链产业政策国家层面的相关政策地区相关政策中国的区块链政策业务上监管，防范风险币的交易所ICO币相关的媒体技术上扶持，鼓励落地国家层面地方政府中国的监管之路监管的阶段性成果目前，我国区块链监管已经取得了一些阶段性结果，如:责令虚拟货币交易平台退出，截至2018年5月，110个交易平台网站被屏蔽;从支付结算端加强整顿，支付宝排查并关闭了3000个从事虚拟货币交易的账户;，封停逾30家区块链自媒体。截至2018年9月11日被封停的区块链自媒体公众号部分名单国内最新的监管政策《关于促进证券期货业金融科技健康发展的指导意见》[证监会]

总体原则：合规先行、风险可控

底线要求：不得借金融科技之名违法违规开展业务《区块链信息服务管理规定（征求意见稿）》[网信办]

实名制：不进行身份认证，不提供服务

消息审核机制：不得发布法律法规禁止的信息内容

违规信息防扩散机制：具备消除信息、限制功能、关闭账户、保存相关记录的功能比特币、以太坊、EOS这些所谓的公链合不合规？中国的公链何去何从？国家层面的支持政策2016.12《国务院关于印发“十三五”国家信息规划的通知》国务院:区块链首次被作为战略性前沿技术写入2017.1《国务院办公厅关于创新管理优化服务培育壮大经济发展新动能加快新旧动能接续转换的意见》国务院:在人工智能、区块链、智能制造等交叉融合领域，构建若干产业创新中心和创新网络2017.1《软件和信息技术服务业发展规划(2016-2020年)》工业和信息化部:提出区块链等领域创新达到国际先进水平等要求2017.7《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》国务院:促进区块链技术与人工智能相结合，建立新型社会信用体系，最大限度降低人际交往成本和风险2017.8《关于进一步扩大和升级信息消费持续释放内需动力的指导意见》