区块链技术与行业应用浅析

近年来区块链概念爆红，尤其是以比特币为代表的数字货币，自去年12月以来，在6000至20000美元间几经翻覆，令众多投资者疯狂涌入。同时，加密货币背后的区块链技术，在资本市场上也出现了各式各类的项目，令人眼花缭乱。一、那么，区块链究竟是什么？区块链是一个分布式账本，它是一个连接商业网络中所有成员（组织）的分布式、可信任的账本。从技术上，可以把区块链定义为一个公开的、永久的、只可添加的分布式账本。即一个可以用来存储数据，且几乎不可篡改的数学结构。根据区块链访问权限的不同可分为以下三类。1.公有链(PublicBlockchain)图片来源：中为咨询对所有节点都开放的区块链。在公有链中任何数据都是默认公开的，节点之间可以相互发送有效数据，参与共识过程且不受开发者的影响。已存在的应用有比特币、莱特币和以太坊等等。2.私有链(PrivateBlockchain)图片来源：中为咨询权限仅在一个组织的管理下的区块链。读取权限可以完全对外公开或者从任意程度上被限制，组织有权控制此区块链的参与者。相比于传统的分享数据库，私有链利用区块链的加密技术使错误检查更加严密也使数据流通更加安全。3.联盟链(ConsortiumBlockchain)图片来源：中为咨询只对特定的组织团体开放的区块链，本质上可归入私有链分类下。已存在的应用有R3区块链联盟、Chinaledger、超级账本项目联盟等。二、区块链具有什么特点？1.去中心化当今主流的互联网系统，设置有一个中心服务器，当用户电脑端需要索取信息时，便连接到中心服务器索取和接收信息。一个中心服务器可能决定着上百万设备是否能发送和接受信息。而区块链通过分布式核算和存储，各个节点实现了信息我验证、传递和管理。图片来源：p2pfoundation.net去中心化是区块链最突出最本质的特征，区块链网络中的节点地位相同，并不依靠一个中心化机构进信息的处理，从而实现点对点的通信。图片来源：《图说区块链》2.强安全性区块链采取密码学技术作为安全屏障，只要不能掌控全部数据节点的51%，就无法肆意操控修改网络数据，安全系数极高。每一个区块存储完毕，都被军用级别的哈希算法(HASH)保护起来。图片来源：中为咨询传统的中心服务器一旦被破解，数据可能被大量盗窃或破坏，造成极大损失。然而在区块链中，用户数据会被分散地存储在若干个服务器上，某个服务器被入侵，并不会泄露其他服务器的数据。图片来源：《图说区块链》另外，对于账本信息而言，即便有一两个分布式服务器数据被篡改，其他的数据库内容仍然与原来一致。被篡改的服务器内容与原本内容不一致，被破解的服务器数据不被采纳，因此黑客破解无效。从分布式服务器的部署性质可以看出，区块链的安全性是极高的。3.开放可追溯区块链技术基础是开源的，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或获得许可的人开放，任何网络内的参与者都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。通过区块连接的形式，一个区块拥有前一个区块的HASH值，区块链上任一一条记录都可通过链式结构追溯。4.公开透明整个区块链系统信息高度透明，除了交易各方的私有信息被加密外，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用。三、区块链的演进路径区块链技术起源于2008年，区块链技术发端于比特货币，随着区块链虚拟货币在全球范围内兴起，区块链技术逐步走进人们的视野。2016年是区块链元年，2017年是区块链的应用元年。其实，2017年也是区块链的问道之年。区块链技术连续两年位列Gartner公司发布的Gartner新兴技术成熟度曲线：2016年，区块链技术位列Gartner新兴技术成熟度曲线的期望上升阶段末期，并且已经进入期望膨胀期。2017年，区块链技术再次位列Gartner新兴技术成熟度曲线，但此时区块链技术已经处于期望膨胀期末期，并且已经处于期望下降阶段初期即将进入幻灭期，Gartner公司认为区块链技术的成熟时间需要5-10年。图片来源：Gartner历经多年，区块链在应用发展的过程中可分为三个阶段：（1）1.0阶段：加密数字货币是比特币为代表的加密数字货币的兴起初期，也是一套账本体系和货币发行机制，但由于初期阶段，并不支持其他应用开发。（2）2.0阶段：智能合约是在加密数字货币技术基础上发展出了智能合约的功能，实现了区块链除了能作为点对点现?交易系统之外的其他更广泛的功能，每个人可以在上面开发应用，构成了共识算法、P2P通讯、密码学、数据库技术和虚拟机，其最重要的核心是分别为存储数据、共有数据、分布式、防篡改与保护隐私以及数字化合约。（3）3.0阶段：区块链生态圈将区块链应用的领域扩展到的金融行业之外，覆盖人类社会生活的方方面面，在各类社会活动中实现信息的自证明，不再依靠第三人或机构获得信任或建立信用,实现信息的共享，包括在司法、医疗、物流等各个领域，区块链技术可以解决信任问题，提高整个系统的运转效率。四、区块链的应用有哪些？区块链技术基于共识，完整记录资金、货物和信息的交易且不可更改。作为一种基础技术，它可以被运用到诸多领域。根据工信部的文件，有10个领域可以着重应用区块链技术，主要应用场景包括：电子存证，金融服务，医疗健康，文化娱乐，慈善公益，社会管理，通信，共享经济，物联网，教育，IP版权等几大领域。图片来源：工信部网站由于区块链的潜在应用涉及领域较多、行业较广，我们着重梳理了目前在区块链应用中占比较大的金融支付和供应链领域，以及其中较为典型的案例。1.区块链+支付区块链技术拥有的高可靠性、简化流程、交易可追踪、节约成本、减少错误以及改善数据质量等特质，使得其具备重构金融业基础架构的潜力，可以用于增加金融系统的透明性，利用点对点的特性可以极大的提高交易效率，如利用区块链进行KYC认证，清算，结算，支付环节等。图片来源：易观咨询Ripple案例分析：Ripple成立于2012年，它是一个专注于实时跨境支付的区块链技术公司，主要服务于公司和银行客户。该组织的主要成员有渣打银行、UnitCredit、BankofAmerica、RBS、Santander、UBS等国际性大行。目前Ripple接入了很多国家的银行，支持很多币种的支付、结算。Ripple也发行了自己的数字货币，如今市值在180亿美元左右，总市值仅位列于比特币和以太坊之后(CoinMarketCap)。图片来源：rippleRipple项目的初衷就是要建立一个分布式的P2P清算网络：每个人都必须加入ripple，每个人都是自己的银行，可以签发、接受借贷，同时又作为借贷通道（例如A想向B借钱，他们互不认识，却正好都认识C，那么C就可以作为A、B的通道，C先向B借钱，然后再把钱借给A，间接实现A向B借钱）。Ripple去中心化的实现源自于它需要维护一个包含所有帐号、所有交易（因此也就是所有账户余额）的共享的公开数据库总帐本，这个总帐本分布在所有网络节点中并时刻保持同步，任何人都可以阅读这些总账，也可以读取Ripple网络中的所有交易活动记录。图片来源：ripple在Ripple协议中，有两个核心概念，一是扮演终端的“网关”，二是扮演媒介货币的“XRP”。图片来源：ripple在Ripple中，网关是接收用户货币储蓄并相应地发行Ripple网络中的余额的服务。简而言之，网关是允许用户将资金转入或转出Ripple网络的机构，货币通过网关进入Ripple网络。每一种货币都有一个独特的发行网关。图片来源：ripple而另一个重要元素就是XRP（瑞特币），它的设计并不具备货币的储藏价值，它存在的目的只有两个：安全和货币媒介。安全方面，和其他电子系统类似，在Ripple系统中恶意攻击者可以制造大量的“垃圾账目”试图造成网络瘫痪。为了保护网络不受滥用的巨量账目条目攻击，每个Ripple账户都需要持有少量的XRP储备才能制造新的总账条目。目前这一储备的要求是25XRP(当前价值约0.5美元)，这一要求对普通用户忽略不计，但可以防止攻击者制造海量的虚假账户在网络中制造垃圾。图片来源：ripple同时，每进行一次交易，就会减少0.00001XRP(大约等于十万分之一美分)。这些XRP并不是支付给任何人的费用，而是销毁(这些XRP将不复存在)。这一交易的设计同样让普通用户忽略不计，但如果有恶意攻击制造巨量账目，将会产生大额的费用。因此，销毁XRP制度可以让攻击者迅速“破产”，从而保护网络的正常运作。XRP第二个重要的作用就是作为桥梁货币，成为各种货币兑换之中的一个中间物，将全世界的货币和等价物串在一起。在Ripple网络中，XRP作为一个中介，可以兑换很多种法定货币，使得跨国支付非常快速。图片来源：Investing.comRipple交易和清算流程图：图片来源：CSDN图片来源：ripple在Ripple的分布式网络中，任何一个用户可以挂出买单和卖单来交易货币。做市商既挂出卖单也挂出买单，在为市场提供流动性的同时赚取买卖差价。使用Ripple这样开源共享的互联网协议进行金融交易有以下优势:（1）支付费用更低：Ripple不属于任何人，进行支付的成本更低。通过Ripple接收款项的商家就可以节省很多费用。（2）支付更迅速：Ripple交易是自动进行的，可以在几秒内就完成支付。Ripple让资金到账更迅速，因此也就加速了经济活动。（3）外汇兑换更简单：Ripple协议让外汇兑换无须支付额外费用。这也使得国际商贸活动更简单，利润更高。（4）金融服务可用性更高：只要有互联网连接就可以使用Ripple，使用Ripple提供的金融服务可以覆盖银行数量不足地区的数十亿人口。（5）金融服务互联性更强：Ripple通过创造一个共享的货币协议来让独立的公司之间进行交易更加简单。这减少了金融系统中的阻力，也增强了系统的效率。2.区块链+供应链供应链是可能被区块链影响的行业之一，因为供应链的众多参与方涉及到不同的主体，各主体之间需要较大程度的交互和合作，但是很多关键的信息由各主体分别存储、管理，缺乏一个大的平台统筹和集中管理各类交互信息。区块链的永久性和不可篡改的系统性质，提供了一个多主体良好合作的基础。茅台酒防伪案例分析：2018年4月，蚂蚁金服正式和茅台开展合作，帮助茅台建立白酒防伪溯源的区块链应用系统。图片来源：茅台官网据蚂蚁金服区块链技术负责人张辉表示，蚂蚁金服为茅台提供的区块链服务系统基于茅台酒瓶盖内RFID的防伪，包括新型设计的二维码，包括明码以及暗码，包括溯源码、纸张的设计，使溯源商品溯源码具有不可转移性，从物理绑定技术和区块链技术的绑定，实现了区块链物理商品可信的溯源服务。图片来源：玖酒链区块链是如何打假的呢？先引用一段专业的解释：区块链本质上是一个分布式的公共账本。从商品数字ID诞生的第一条信息开始，就被分别记录到互联网的每个角落中去，伴随商品的制造、加工、运输等每一个环节，环环相扣都被分别记录到世界上的不同服务器中。通俗来讲，在区块链中，信息被分布式“公开”，其交换都是在两个节点之间直接进行的，不需要通过第三方，每一个数据都不能被凭空造出来，也不能被凭空抹去，一旦记录上到链上，所有历史数据都不可篡改（即使是系统的开发者也不行）。基于此，我们构筑一个茅台酒溯源场景来看：1、如2018年8月8时8分8秒，一瓶茅台酒在茅台集团A车间经过生产、包装出来后，即被赋予一个独一无二的溯源码，记录包括其相关的所有信息：原产地、车间、生产及包装人员、检验员、出厂时间、出厂批号等等。上述信息生成后实时上传到区块链系统中。注意，这里的系统不再是传统意义上的一台服务器，而是分布在N个地方的服务器，相当于信息同时在全国各地甚至全球各地实时共享存储。2、茅台酒经过物流公司转运到渠道商、终端商、专卖店。中间的每一个环节，包括运输方、出发仓库、到达仓库、何时出发、何时到达、经手人等信息再次实时上传存储。3、消费者购买到茅台酒，通过溯源码扫描（比如支付宝扫码），这个酒是什么时间生产、在某个时间由谁销售给谁都一览无余，买之前抬头看看最后经手的零售商是不是面前那一个，就可以基