區塊鏈被刷屏了，自從2008年區塊鏈概念面世以來，這一技術的發展一直成為學術屆的熱門研究話題之一，而且目前已經逐步滲透到數字金融、物聯網、智能製造、供應鏈管理、數字資產交易等全球多個行業應用領域。這之前的一切都顯得那麼微不足道，因為區塊鏈概念會因為這一次講話而從此改變。
好吧，話講完了，咱們來深入瞭解一下區塊鏈到底是什麼，不然就真跟不上實現“中國夢”的步伐了。
區塊鏈是隨著比特幣等數字加密貨幣的普及而興起的一種去中心化可信任的分佈式賬本系統，構建了可靠高效的價值傳輸網絡，彌補了當下互聯網信息傳輸網絡沒有對價值進行保護的不足。
隨著區塊鏈技術的快速發展引起了金融機構、企業、資本甚至政府部門的廣泛關注，較多以區塊鏈技術為基點的新型探索和實踐研究開始爭奪席位：R3CEV區塊鏈聯盟為了探索區塊鏈在金融行業方面的應用場景，已與花旗銀行、中國平安保險(集團)及巴黎銀行等46家大型企業或銀行展開合作。2016年，全球與區塊鏈和比特幣有關的世界範圍內的初創企業接近800家，風投資金已達13億美元。中國在2018年有投資或生產的區塊鏈企業約425家，大多提供多項相關服務如區塊鏈專業技術支持、產品解決方案等，產業規模4.5億元。
1 區塊鏈技術研究概述
區塊鏈是一種點對點的分佈式數據庫賬本，其賬本由多個“區塊”按照一定的順序排列組成線性的鏈表，前置位區塊的哈希值(Pre hash)由其後的區塊存儲記憶。所有區塊不能刪除任何信息，只能添加數據，而這個數據必須由一個全新的區塊存儲起來。如何確認這個新區塊是否合格，需要所有的維護節點通過技術核心———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，區塊鏈技術已經從概念階段延伸至具體場景中實施應用。
隨著中國區塊鏈相關政策逐步完善，技術不斷向前發展，應用場景多點開花，已經涉及多個社會領域和金融領域。區塊鏈技術具有超高安全存儲數據的能力，其價值體系是以P2P網絡協議為基礎的去中心化機制，該技術對於國內的智能儀器領域發揮著重大的革新作用，將未來的工業互聯網和物聯網緊密聯繫在一起。
2 區塊鏈技術理論
區塊鏈是一種具備信任基礎的實現網絡價值傳輸的分佈式數據庫技術，不需要依託任何其他中間機構，因其防篡改、透明、安全等特點受到各行各業的大力追捧。
2.1 區塊鏈的基本概念
區塊鏈涵蓋三個基本概念，即區塊(Block)、鏈(Chain)和交易(Transaction)。
(1)區塊：指在某一個時間段，記憶儲存期間全部的狀態改變和交易的最終結果，是一次對數據賬本狀態的共識。
(2)鏈：指存儲整個數據賬本從開始到結束的狀態變化，是由區塊遵循一定的次序排列組成。
(3)交易：通過對數據賬本的一次作業，打亂賬本的原始情態,改變系統的狀態。每一次交易就是試圖改變數據賬本的狀態，每一個區塊按照生成順序排列聯結組成鏈表，也就是“區塊鏈”的由來，而要確定這個新生成的區塊的資格，就必須要統一共識，這是一個只能新增、不能刪除的數據賬本，區塊鏈的結構示意圖如下圖所示。
2.2 區塊鏈的核心技術
區塊鏈的六大核心技術———共識機制、存儲數據、加密算法、P2P網絡協議、側鏈技術及智能合約，而去中心化的共識機制是區塊鏈技術的關鍵點。
(1)共識機制
共識機制是區塊鏈技術的關鍵，該機制讓區塊鏈存在去中心化的特點成為可能。在分佈式網絡中，由特殊節點展開投票環節，來產生存放數據的新區塊，通過對新區塊的選擇達成一致共識而實現去中心化，與此同時，必須達到數據不可被篡改的效果。PoW共識機制為目前應用最廣泛的共識機制，其次是PoS共識機制、DPoS共識機制等。
(2)存儲數據
區塊鏈作為一個分佈式賬本數據庫，可以保存所有數據的詳細信息，其信息由區塊承載。由於信息只能添加、無法刪除，而且所有區塊都含有前置位區塊的信息和當前區塊的信息，所以區塊上的數據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，數據將不可逆，除非篡改者付出利益遠遠不及成本的代價，使用大量資源去攻擊51%以上的區塊鏈節點，否則不能修改。
(3)加密算法
區塊鏈技術採用的就是非對稱加密算法，其優點在於加密密鑰(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，可將信息加密發生給接收人，私鑰隸屬個人，可將發送人加密的信息進行解密。若是接收人沒有私鑰，將無法解開公鑰加密後的信息。
(4)P2P網絡協議
P2P網絡是一種網絡拓撲結構，即為對等網絡，每個對等站點之間可以互相傳送和接收信息數據。正是由於P2P網絡協議的存在，讓區塊鏈技術可以顛覆性地實現點對點之間的價值傳輸，使得所有區塊鏈節點都可以不依靠中央機構就能夠保護區塊鏈上的信息數據，使其不被攻擊和篡改。
(5)側鏈技術
側鏈，即與主鏈平行且相隔一定距離的另外一條區塊鏈。側鏈技術，主要是雙向和聯合楔入兩種方式，實現了側鏈與主鏈之間的雙向溝通和價值傳輸，從很大程度上發揮保護主鏈的作用，舍側鏈保主鏈，使主鏈不被破壞，同時從側面補足主鏈的短板，拓展區塊鏈技術的應用範圍。
(6)智能合約
智能合約是一種節點之間可以達成共識的新方式，其本質是一段無危險的、可使用的計算機程序。在去中心化的系統中，當滿足設置的初始條件時，可以存儲智能編程運行代碼的區塊鏈技術強行自動執行合約內容。
區塊鏈技術具備去中心化可信任、開放透明、安全隱私等特點，所以基於區塊鏈技術的實踐應用快速發展是順應市場，適合技術發展潮流的。
3 區塊鏈發展應用分析
3.1 區塊鏈技術發展及應用
區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絡價值傳輸體系為核心，從根本上解決人們身邊中的現實難題，例如經濟、慈
善、科技等領域。Melanie Swan深刻闡述了區塊鏈去中心化前所未有的發展潛力，同時根據區塊鏈的發展應用情況分為以下三種類型和四個階段。
(1)區塊鏈1.0：貨幣領域。階段一：數字貨幣階段。在去中心化的區塊鏈1.0價值網絡大環境下，此階段的應用核心圍繞著貨幣展開，主要是實現數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)區塊鏈2.0：金融領域。階段二：智能合約階段。越過第一階段貨幣，應用類型和範圍逐步增加和擴大，此階段的關鍵應用主要趨向於金融服務領域，利用智能合約開拓發展了債券、養老金、集資等經濟行業。
(3)區塊鏈3.0：社會領域。階段三：社會公正階段。此階段的應用類型主要是解決社會領域的公平公開問題，基於可信任的基礎，保證中立和公正立場，彼此之間互相自由平等，涉及社會領域較多行業，例如投票、公證和保護知識產權等需要價值存在證明的問題；階段四：社會合作階段。區別於階段三的多種商業應用模式，本階段主要強調應用於相對大型規模的項目合作。
此外,站在參與者的角度分析，可將區塊鏈分為三種類型，即公有鏈、私有鏈及聯盟鏈。從當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，但是從商業的發展來講，私有鏈和聯盟鏈的出現更引人注意。當前基於區塊鏈技術的主要應用場景及實例見下表。
3.2 區塊鏈技術發展難題與挑戰
(1)吞吐性能。吞吐性能是用數據吞吐量的大小來衡量的。吞吐量，即單位時間內，信息可以百分百確認發送的量。從已知的理論概念來講，比特幣網絡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。如果區塊鏈要提高運行速度，那麼就意味著要加大所有區塊的面積，那麼將會引發區塊鏈擴容等其他一系列問題。
(2)體積容量。隨著區塊鏈的普及程度和應用廣度不斷提高，區塊鏈存儲的數據會越來越多，體積也相應地增大。如果應用在大規模的應用場景中，交易次數越多，需要記錄的信息就多，那麼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。如果區塊鏈的安全受到威脅，那麼區塊鏈的存儲數據防篡改等優勢特徵將不復存在。
(4)法律監管。區別於互聯網傳統的傳輸模式，區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的技術，獨特的去中心化特點使得區塊鏈脫離了政府的監管和控制。
雖然區塊鏈技術還存在著吞吐性能不夠好、體積容量過大、安全防護被攻擊、法律監管不到位等問題，但就近十年區塊鏈的發展趨勢和數據來看，區塊鏈在物聯網、數字貨幣、版權認證等方面證實了這項技術的不可替代性。
4 區塊鏈未來應用場景
區塊鏈已經從普通的文字階段導向多樣的實踐階段，根據其關鍵技術具備去中心化可信任、開放透明、安全隱私的特點，可以看出區塊鏈擁有不同行業的創新能力，有理由認為區塊鏈的未來市場將會持續向好。
4.1 探索金融領域的區塊鏈應用場景
(1)預防金融犯罪。預防金融犯罪在當下包括兩個重要因素，其一是瞭解客戶(Know Your Customer,KYC)，其二是反洗錢(Anti Money Laundering,AML)。
區塊鏈技術是一個公開透明的分佈式共享數據庫賬本，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，降低維護成本。針對AML，金融監管機構可以通過私鑰去獲取私有區塊鏈的訪問權利，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或者研究項目，大致上可以分成股權眾籌(Equity Crowfunding)與回報型眾籌(Rewards Crowfunding)兩種類型。區塊鏈眾籌，直接破除傳統眾籌平臺用於信任的意義存在，以其去中心化的強大優勢為眾籌平臺樹立前進的旗幟。區塊鏈技術能夠通過項目投資人所支付的資金髮行對應的數字貨幣，保證項目資金的流通和項目從發起到結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，智能合約的出現讓區塊鏈眾籌可以自動退回項目因沒有達到預定投資金額而取消項目的全數資金。因此，區塊鏈眾籌將是未來眾籌平臺的必然趨勢和走向。
4.2 探索社會領域的區塊鏈應用場景
(1)邊境管理。目前，許多犯罪者通過造假護照、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，對犯罪者採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照識別系統，而且由於安檢系統由單一機構控制，導致各個執法部門不能及時瞭解到罪犯的真實情況。
針對上述問題，可以利用區塊鏈技術智能合約和信息防篡改的特點進行解決。根據區塊鏈技術的數據不可逆的性質檢驗護照的真實性，通過智能合約檢驗護照的合法性，自動執行黑名單護照信息，同時根據安全部門需要隨時進行更新，使得各個執法部門能實時獲得罪犯信息，立即展開調查和追蹤，提升追蹤效率，嚴厲打擊罪犯，維護邊境和平。基於區塊鏈技術的邊境管理部分實例見下表。
(2)版權許可。隨著互聯網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。針對網絡上的電子數據信息，各部門很難去監管保護，儘管各國政府都在出臺製度、落實政策來保護原創，但是盜版事件還是屢屢發生。
區塊鏈的存在，恰恰使得信息傳輸轉為價值傳輸變成了可能，既能保證信息的共享，同時又保護數據的版權,使其無法被篡改。其次，基於區塊鏈技術的版權許可可以不受地域限制。每個國家的公用網絡都存在一定的差異，如果在區塊鏈上登記電子數據的版權，將不用考慮需要在不同國家的司法局進行反覆地認證，簡化了認證的流程，同時節約了打擊盜版、保護知識產權的成本。除了金融犯罪、眾籌投資、邊境管理及版權許可等方面的應用場景，區塊鏈還有更多值得去探索和挖掘的行業應用，比如電子遊戲、政府職能、媒體行業等應用場景。區塊鏈技術能夠解決很多行業現在的痛點。
5 結論
目前，區塊鏈已應用於多個行業中，比如數字貨幣交易、物聯網、智能製造、供應鏈管理等，越來越多的行業已經注意到區塊鏈這一新型技術的重要性，並重點探索和研究。我國在區塊鏈領域擁有良好基礎，所以要加快推動區塊鏈技術和產業創新發展，積極推進區塊鏈和經濟社會融合發展；強化基礎研究，提升原始創新能力，努力讓我國在區塊鏈這個新興領域走在理論最前沿、佔據創新制高點、取得產業新優勢；推動協同攻關，加快推進核心技術突破，為區塊鏈應用發展提供安全可控的技術支撐；加強區塊鏈標準化研究，提升國際話語權和規則制定權；加快產業發展,發揮好市場優勢,進一步打通創新鏈、應用鏈、價值鏈。
可見隨著區塊鏈技術發展相繼完善和成熟，可以有效降低計算複雜性，減少資源冗餘，在可預見的未來有望破解吞吐性能不夠好、體積容量過大、安全防護被攻擊、法律監管不到位等問題，技術應用所面臨的難題與挑戰將會最終得到解決，讓我們一起歡呼和期待吧。
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