区块链笔记：浅谈区块链

摘要：

笔者最近在看一些行业的研究报告，受益匪浅，所以计划根据这些报告做一定的整理工作，其中也会结合自己的一些看法和观点。主要的资料来源在文章的末尾会有说明介绍，基本均可以在网上搜索的到。接下来就是今天的主题：区块链。

一、区块链简介

1.1 区块链定义

通常意义上，我们口中所讲的区块链指代两种意思：一是支持比特币或其他任何问世或未问世的虚拟货币的区块链技术形式；另一是达成区块链最终目的（去中心化、去信任、不可逆等）所代表的技术手段，这个区块链可能是私有的、部分公开的或是完全公开的。目前，除了本身作为法币替代品的虚拟货币区块链之外，基于区块链技术的应用始终无法摆脱“数字货币”这一限制，这就涉及到了区块链从结构上设计的难点。本文不对虚拟货币的投资价值进行判断而是通过对区块链技术本身做介绍和汇报。

1.2 区块链的区块、链和Hash

区块链，即一个个块形成的链。每写一次数据就创造一个区块，区块中包含有区块头和区块体。区块头：记录当期区块的元信息，即连接信息。区块体：记录实际的数据。

区块与区块之间如何链接并且加密需要了解Hash（哈希函数）。所谓Hash就是计算机可以对任意内容，映射出一个长度相同的特征值，实现索引和对应的功能。区块链的Hash长度是256位，也就是说不管原始内容是什么，最后都会计算出一个256位的二进制的数字。而且可以确定的是，只要原始内容不同，对应的Hash一定是不同的。

由于区块头中还包含着前一个区块的Hash，意味着如果有人修改了当期区块，那么相应的一定会修改后面所有的区块，否则就是无效的，而Hash计算修改很费时间，现今的计算能力是没有办法做到的，所以这种联动性保证了区块链的可靠性，无法被篡改。

1.3 区块链的核心——共识机制

区块链的核心是共识机制，共识机制决定了区块将如何增加，同时决定了区块链的构成形式和应用场景。

区块链每个携带信息区块的增加，是要基于一定的机制和算法，不然在链上就会产生混乱。尤其像比特币这种公有链，如果大家都能往上面加节点，就会出现分歧和错误的链。在此有一个问题：听谁的？计算机算法里面著名的拜占庭容错问题（BFT），说得是拜占庭罗马帝国在军事行动中，采取将军投票的策略来决定是进攻还是撤退，但是军队中如果有奸细，那怎么保证最后投票的结果真正反映了忠诚将军的意愿呢？拜占庭将军问题反映到信息交换领域中来，可以理解为在一个去中心化的系统中，有一些节点是坏掉的，他们可能向外界广播错误的信息或者不广播信息，在这种情况下如何验证数据传输的准确性。

Miguel Castro和Barbara Liskov在1999年提出实用拜占庭容错算法（PBFT），成为拜占庭容错问题的解决方案。PBFT可以最小延迟处理大量的直接点对点（或分布式）信息。这意味着程序员可建立安全和适应性强的私人分布式网络。但是基于PBFT共识对于节点的共识机制是区块链的核心问题。在没有中央机构的情况下，共识机制决定了区块链的形式，决定了信任的方式和规则，也就决定了区块链的不同应用场景。

四种共识机制：Pow，Pos，DPos，Pool（引用布比CTO王璟在知乎上的论述）

（1） Pow（Proof of Work）工作量证明：就是大家熟悉的挖矿，通过与或运算，计算出一个满足规则的随机数，即获得本次记账权，发出本轮需要记录的数据，全网其他节点验证后一起储存；比特币基于此共识模式，模型中有公认的“价值”——比特币。

（2） Pos（Proof of Stake）权益证明：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，从而价款找随机数的速度。

（3） DPos（Delegated Proof of Stake）股权授权证明：DPos股份授权证明机制，类似于董事会投票，持币者投出一定数量的节点，代理他们进行验证和记账。

（4） Pool验证池：基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证机制；是目前行业链大范围在使用的共识机制。

而区块链也因不同的共识机制有区别：

1.公有链（Public blockchains)

公共区块链是指全世界任何人都可以读取的、任何人都能发送交易且交易能获得有效确认的、任何人都能参与其中共识过程的区块链——共识过程决定哪个区块可被添加到区块链中和明确当前状态。

作为去中心化或者准中心化的替代物，公共区块链的安全由“加密数字经济”维护——“加密数字经济”采取工作量证明机制（Pow）或者权益证明机制（Pos）等方式，将经济奖励和加密数字验证结合了起来，并遵循着一般原则：每个人从中可获得的经济奖励，与对共识过程作出的贡献成正比。这些区块链通常被认为是“完全去中心化”的。以比特币为代表的的虚拟货币都是公有链。

2.联盟链（Consortium blockchains）

联盟区块链是指其共识过程受到预选节点控制的区块链；例如，不妨想象一个有15个金融机构组成的共同体，每个机构都运行着一个节点，而且为了使每个区块生效需要获得其中10个机构确认（2/3确认）。区块链或许允许每个人都可读取，或者只受限于参与者，或走混合型路线，例如区块的跟哈希及其API对外公开，API可允许外界用来做有限次数的查询和获取区块链状态的信息。这些区块链可视为“部分去中心化”或者称为”弱中心化“。以IBM的Hyperledger（超级账本）、R3等为代表。

3.私有链（Full private blockchains）

完全私有的区块链是指其写入权限仅在一个组织手里的区块链。读取权限或者对外放开进行了限制。相关的应用囊括数据库管理、审计、甚至一个公司，尽管在有些情况下希望它能有公共的可审计性，但很多情况下，公共的可读性并非是必须的。

在区块链技术中，“效率-公平-能耗”是不可能的三角。公有链的公平程度最高，效率最低，能耗最大，这种形式在主要的商业模式中是无法应用的。联盟链公平一般，其实是少量节点共识下的公平，能耗和效率有大幅度提升，而私有链没有公平之说。区块链的本质是完全去中心化，但是完全去中心化势必造成效率降低，能耗增加，因而现在的多数公司都采用的是联盟链的形式。

1.4. 区块链特点

区块链本身是一系列技术的集合，不是一个特定的技术或者产品，更准确的说应该是运用区块链所能带来的优势和特性。

（1） 去中心化

分布式存储数据库早已经出现，但是使用区块链技术就再也无需管理员、中心服务器等。以金融领域为例，所有的汇款、支付等都要通过相应的人民银行体系或者其他支付和清算中心，而运用区块链，没有这样的支付和清算中心也能够安全的实现。

（2） 开放性

区块链的体系是开放的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对其他所有使用者公开：任何使用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。

（3） 自治性

区块链采用基于协商一致的规范和协议，使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据，使得对人的信任改成对机器的信任，即在规范和协议的限定下通过计算机自动完成。

（4） 匿名性

由于节点之间的交换遵循固定的算法，其数据交互式无需信任的，因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方对自己产生信任。

当然在发展过程中也暴露了很多缺陷：

（1） 安全性

（2） 数据确认延迟

（3） 监管

（4） 能源的浪费

二、 国内区块链的应用（金融）

区块链首先与各个领域的结合是要从金融开始算起，随着比特币的火热发展，使得人们对于区块链关注的越来越多，同时也开始从金融领域向非金融领域扩散。本文只研究区块链在金融方面的应用。

• 数字货币

据CoinMarketCap数据显示，截至2018年12月16日，全球已有2073种数字货币，市值共计1049亿美元，市值排名前三的是比特币、 瑞波币和以太币。其中，比特币市值约575亿美元，单价3297美元。

法定数字货币：近几年，发行法定数字货币成为央行重要关注的话题。法定数字货币是以数字货币形式存在的法定货币，是由中央银行直接向社会发行 的以电磁符号形成存在于电子设备中的法定货币。它是法定现钞或硬币的替代形式，但与法定现钞或硬币具有同等法律效力。

目前，已有5个国家发型了法定数字货币，最著名的是委内瑞拉的石油币，其余四个国家分别为泰国、厄瓜多尔、突尼斯和塞内加尔。 除此之外，还有众多国家有发行法定数字货币的意向。

数字货币钱包：加密数字货币的快速发展激发了对数字货币的安全存储需求，加密数字货币钱包也应运而生。数字货币钱包狭义的定义是存储公钥和私 钥地址的工具，广义上则包括数字资产余额查询、发送交易等基本功能。钱包是区块链行业比不可少的一环，但是目前还没有较好的商 业模式，还处于早期积累用户和沉淀资金的阶段。

据Statista数据显示，自2009年比特币虚拟货币诞生以来，数字货币钱包的数量一直在增长，到2018年3月底，数字货币钱包的用户达 到了近2400万。目前，越来越多的企业投入数字货币钱包建设中。

交易所：打通区块链投资的一二级市场，链接起项目方与普通投资者，处于数字货币产业链的核心环节。据CoinMarketCap数据显示，到2018年10月21日，全球数字货币交易所已达15124家，盈利模式有：手续费、项目上币费、发行平台币等。市场马太效应显现，尾部交易所面临生存危机。

• 供应链金融

供应链金融是指将供应链上的核心企业以及与其相关的上下游企业看作一个整体，以核心企业为依托，以真实贸易为前提，运用自偿性 贸易融资的方式，对供应链上下游企业提供的综合性金融产品和服务。据前瞻产业院数据显示，到2020年，我国供应链金融市场规模 或将达到15万亿元。目前，供应链金融产品主要有四类：应收类、预付类、存货类和信用类产品

随着供应链金融快速发展，也出现了诸多问题和挑战，总结来看，供应链金融面临四大挑战：第一，企业融资难，成本高；第二，企业 信用无法传递；第三，供应链上存在信息孤岛；第四，贸易背景真实性审核难度大。

基于区块链技术的供应链金融解决方案多建立在联盟链基础上，按照业务可具体分为六部分：合同签约、债权确权、企业融资、债权转 让、资金清收、ABS融资等。

布比专注于区块链技术和 产品的创新，已经拥有数十项核心专利技术，开发了高可扩展高性能高可用的区块链基础服务平台。基于布比底层区块链平台，公司研发了壹诺供应链金融服务平台，已投入运营。 应用场景：供应链金融、数字资产、 股权债券、供应链溯源、商业积分、 联合征信、公示公证、电子发票、数据安全等。

• 跨境支付

跨境支付指两个或两个以上国家或者地区之间因国际贸易、国际投资及其他方面所发生的国际间债券债务借助一定的结算工具和支付系 统实现资金跨国和跨地区转移的行为。根据埃哲森的数据，每年银行间处理的跨境支付在25到30万亿美元之间，交易量达到100到150 亿笔。跨境支付业务可分为三类：收单、汇款和结售汇。

当前，跨境支付方式主要有三种：银行电汇、专业汇款公司和第三方支付，其中，第三方支付速度更快费率更高。

跨境支付的流程可分为四个阶段：支付发起阶段、资金转移阶段、资金交付阶段和交易后阶段，各阶段都有对应的痛点和可能的区块链解决方案。

基于区块链的跨境支付应用可分为三类：第一类是使用数字货币作为货币兑换的润滑剂，第二类是将区块链作为支付机构与商业银行之 间的借口技术，第三类是蚂蚁金服模式。

区块链面临的挑战和反思

“公平-效率-能耗”的不可能三角

前文中提到了，公有链的公平程度最高，效率最低，能耗最大，这种形式在主要的商业模式中是无法应用的。联盟链公平一般，其实是少量节点共识下的公平，能耗和效率有大幅度提升，而私有链没有公平之说。区块链的本质是完全去中心化，但是完全去中心化势必造成效率降低，能耗增加。

人才的紧缺

人才是产业持续发展的基础，战略性新兴产业的发展更是离不开人才的培养和发展，然而新兴产业人才往往缺口较大。据领英数据显示， 全球对于区块链人才的需求量从2015年开始增长，在2016年到2017年经历了爆发式增长，在2018年春达到顶峰，区块链行业面临严 重的人才供需不平衡的问题。

区块链设计学科广泛，一名优秀的区块链人才既需要懂计算机，还需要懂经济学、社会学等领域。然而，大多数区块链行业从业者都是 从周边行业转行过来，技能相对局限，高精尖人才匮乏。

市场浮躁，噱头大于实质，技术不成熟

这一点既是区块链所面临的挑战，同时也是我们着重反思的地方。《自然》杂志在一篇文章中写道，“毫无疑问，区块链是伟大的思想和技术革命，但是我们发现，像以往一样，目前世界上存在着两种 ‘区块链’，一种在技术天才们的头脑里，另一种在中国人的微信群里”。

对于普通人来说，对“数字货币”“区块链”这些新兴事物，如果真的有兴趣，可以多了解，多学习，但真金白银的投资，或者参与其中，请保持谨慎的态度。切不可抱着一夜暴富的心态参与其中，还是以观望的态度为好。千万别想做“割韭人”，反而成为了“真韭菜”。

思考

对于这样一项“新兴事物”，我们究竟应该抱着什么样的态度去面对和接纳？是暴富的手段？炒作的概念？其实可以做一个假设：10年后区块链被大家所抛弃，不再有人谈论，它不是一项如互联网一般可以改变我们生活的技术。如果这种假设真的存在，现在我们是不是更应该冷静的面对它？如果整个行业都浮躁至极，P2P是不是就是前车之鉴？在笔者看来，区块链正处于的是“哺乳期”，对于这样一个baby，我们应该乐观的看待它，同时也应该小心翼翼的对待它。

参考文献：

中原证券：《区块链专题：区块链前瞻之从基础到应用》http://www.doc88.com/p-9495089051205.html

毕马威：《区块链：共识—价值互联的不变协议》

亿欧网：《2018年区块链行业应用研究报告》www.iyiou.com/intelligence

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