如何要打造区块链平台？

Posted 2023-05-04

在很多区块链商业应用的案例中，我们总能看到BaaS这个字眼，BaaS是Blockchain as a Service的缩写，中文译为“区块链即服务”。那么区块链即服务BaaS究竟是什么？我们就带着这个疑问跟随着人人链区块链技术团队的小王来仔细的探讨下。
据小王介绍：区块链即服务BaaS主要是由微软、IBM两个巨头提出的概念，说白了它其实就是一种新型的云服务，一种结合区块链技术的云服务。比如微软的Azure云计算平台、IBM的Bluemix Garage云平台都提供区块链即服务BaaS。
区块链即服务BaaS是微软、IBM这些企业从自己的云服务网络中开辟出一个空间，用来运行某个区块链节点。和普通节点及交易所节点相比，BaaS节点的用途主要是：快速建立自己所需的开发环境，提供基于区块链的搜索查询、交易提交、数据分析等一系列操作服务，这些服务既可以是中心化的，也可以是非中心化的，用来帮助开发者更快地验证自己的概念和模型。BaaS节点的服务性体现在：工具性更强，便于创建、部署、运行和监控区块链。 参考技术A

一、确定目标和范围

首先我们要知道达成的目标，根据目标划定工作范围。考虑到我们无法搭建一个类似比特币的庞大 P2P 网络，也没有太多精力实现一个真正意义上的完整功能的全节点钱包，而且完整的全节点过于复杂，会让学习者迷失在细节中。所以我们的目标是：构建一个包含仅有基础功能的全节点客户端，它可能没有太炫酷的 UI 页面，也没有复杂的命令，它们可以提供下面的功能。

提供 P2P 节点发现和同步区块的功能；

提供创建公私钥对的功能；

提供发送交易的功能；

提供交易查询的功能；

提供余额查询的功能；

提供挖矿的功能，在任意地址上都可以发起单机挖矿；

提供基础日志，方便跟踪监视。

以上 7 个功能基本涵盖了一个区块链全节点的主要功能，但是，由于我的时间有限，代码不能全部实现，主要是讲解设计和实现思路。后续我会逐渐完善代码，你也可以一起参与。

二、技术选型

我们在深入区块链技术专题中说到过，区块链的四个核心技术概念：P2P 网络、账户模型与存储、共识、加密模块。

首先，P2P 网络模块是区块链的最底层模块之一，我们主要考虑方便实现和测试，可选的方案有轻量级消息队列和 WebSocket。考虑到集成的便利性，我们首选 WebSocket，因为至少需要一个 HTTP JSON-RPC Server，我们可以复用 Server 中的 Websocket 服务。

除了通讯协议之外，还要考虑数据交换格式，我们考虑采用易读通用的 JSON 格式，而不是像比特币一样的数据序列化格式，后期更改可以考虑升级到 Protobuf，后者优势主要体现在性能上。而在我们的例子中，性能永远不是首先考虑的，更多是它的易读和易调试性。

其次，我们来说说账户加密部分，由于 ECDSA 非对称加密模块过于复杂，我们选用 OpenSSL 库中的 RSA 算法作为加密模块。而交易模型上，我们考虑使用 UTXO 模型，因为状态模型需要维护状态，可能会带来额外的代码复杂度。

最后说说数据库存储，这个模块需要考虑到易用性和易读性，我们选用 SQLite 3 作为持久化存储。这是考虑到 PoW 实现起来十分简单，而且交易和区块的哈希计算会涉及 SHA-256，使用 PoW 算法我们就可以复用 SHA-256 的代码，使用 SHA-256 算法作为挖矿算法会降低我们的工作量。

三、区块数据结构设计

有了大致的顶层设计已经分类好，那么接下来我们考虑为每个模块填充一些数据结构。一个区块链最重要的是区块，所以我们从区块开始。一个区块包含两部分，分别是区块头和区块体，区块头是一个区块的元数据，区块体就是包含交易的列表，所以我们直接设计交易体。

四、区块头的设计

我们参照比特币的设计，区块头包含了前向区块哈希、默克尔根哈希、时间戳、难度目标、Nonce 值和版本号。

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如何要打造区块链平台？

区块链给数字化经济时代的到来带来了巨变的曙光，区块链目前应用在银行、证券业、保险业的份额最高，未来区块链在技术指导下的娱乐、媒体行业的发展速度将持续加快，供应链行业中的应用将紧随其后，带来全新的供应链行业的跨越式发展。

利用区块链技术构建供应链信息技术平台，主要以区块链为底层技术，链接供应链联盟、金融机构及政府监管部门，构建高度集成的自治化供应链信息平台，促使供应链各环节的商流、物流、资金流、信息流四流合一，保证供应链各环节的信息高效自主流转，提高供应链各环节信息的透明度，在不确定的环境中建立供应链互信共赢生态系统。

区块链类型选择

供应链信息系统是为供应链上的各参与主体提供服务的，因此需要根据供应链的结构特点选择合适的区块链。区块链的类型可分为公有链、私有链两种，私有链有能够进一步细分为全封闭私有链（也称为纯私有链）和半公开私有链（也称为联盟链）。

公有链是一个开放的系统，任何人都能自由地成为区块链上的一个节点，并平等地享有获取链上的全部信息、在链上进行交易、参与共识、参与记账、进行系统维护等权利。私有链具有一定的封闭性，通常需要依赖线下的实体组织，节点需要经过组织认可、系统认证才能加入该区块链。联盟链中的节点并不完全平等，只有按照规则筛选过的部分节点才能够获得验证新区块及记账的权利，参与链上的共识机制。因此，联盟链相对于公有链控制权更容易设定，扩展性也比较好。纯私有链又被称为内部链。在纯私有链中，网络通常围绕着一个中心组织建立，该区块链上的共识、验证、记账等权利被严格控制，只有特定的内部主体能够进行交易，其余节点通常只具备部分读取的权利。纯私有链具有容易部署，便于控制的特点。

然而，公有链交易速度过慢、节点加入门槛过低，纯私有链过于封闭，节点不具备平等性，相较而言联盟链的适用范围广泛，在保证交易速度的情况下能够实现网络的部分去中心化，保证数据的不可更改性。基于供应链组织的结构特点，供应链信息系统应该选择采用区块链技术的联盟链形式构建信息平台。

各类区块链特点

构建三位一体供应链信息平台概念模型

基于区块链技术的三位一体供应链信息平台概念模型如图所示。其中三位代表供应链联盟、金融机构及政府监管机构，一体代表该信息平台具有集成化的特性能够将这三类组织连接在一起，平台上任意两个节点之间能够直接实现点对点信息交互以实现信息共享、协同共治，同时能够通过智能合约实现供应链上的产品供应智能化、金融服务智能化及政府监管智能化，在不确定的外部环境下构建一个互信共赢的供应链生态体系。

三位一体供应链信息平台概念模型

供应链信息平台参与主体

（1）供应链联盟：供应链联盟通常包含供应商、制造商、分销商、零售商及回收商，是该信息平台的主要发起者，也是该平台的主要服务对象。联盟成员可以通过区块链信息平台与供应链上下游企业直接交易，交易信息记录打包为区块记录在平台中，并以分布式的方式进行存储。系统中的每位成员根据信息共享约定随时查看供应链中相应的数据，为供应链管理决策提供真实可靠的数据支持和依据。在产品流通层面，每个产品对应唯一的电子ID，从原材料获取到成品输出，包括产品分销、零售到回收等供应链环节的产品信息都能通过该产品的电子ID存储在该供应链信息平台上，成员和终端消费者能够根据约定的权限，查阅该产品的在供应链上的流转信息，从而保证了产品的可溯源性。在资金流通层面，嵌入到平台中的智能合约能够实现交易资金自动转账，赔付合约自动执行，能够显著提高支付效率，简化清算流程。区块链数字签名和非对称加密技术保证了供应链信息的可靠性，分布式存储的方式保证了信息无法被篡改，增强了供应链上的信息透明度，提高了供应链的整体信任度和竞争力。于此同时，区块链技术以加密算法为基础保证了运作流程的标准化，能够打破地域限制，有效消除不同国家及组织在文化、货币上的隔阂，减少各节点之间不必要的摩擦，有效促进跨国家跨文化间信用体系的建立。

基于区块链技术的点对点信息交互

金融机构：在产品的生产和消费过程中，供应链上的企业和消费者会产生许多依附于供应链的金融需求，例如供应链上企业通常都有融资贷款、股票发行、众筹、保险、会计审计等需求，而消费者也会有购买和产品有关的保险、参与众筹及购买供应链上企业股票等需求。传统的金融机构在为供应链上的企业和消费者提供金融服务时，由于缺乏可靠的供应链交易信息，需要耗费大量的人力物力去实地调研，获取的信息也未必能够如实反映客户信用。为了控制风险，金融机构对供应链上真正需要资金支持的弱势企业往往视而不见，不仅给金融机构带来了相当大的损失，同时也阻碍了供应链上中小企业的发展。区块链信息平台能够真实完备地记录供应链上商流、物流、资金流的信息，有效解决金融机构与供应链企业信息不对称的问题，为金融企业的征信带来极大的便利。区块链技术在促进各类供应链金融服务的顺利开展的同时，也有助于形成创新型供应链金融业务。

（3）政府监管：在当前的监管机制下，监管组织无法实时观测监管对象的情况，只能在特定的时间点或者供应链上某一环节出现问题之后，再组织人力进行调查，监管成本高、操作效率低、信息质量差等问题层出不穷。如果将工商管理局、税务管理局、交通管理局等政府监管机构接入该信息平台，并向监管部门开放特定信息查阅权限，监管部门就能够通过智能合约技术，把监管条例直接写入区块链代码，动态地监管供应链上商流、物流、资金流的各个环节，将传统的政府单一监管转变为供应链参与主体以及消费者的共同监管。如此，不仅能够提高法律的约束力，做到防范于未然，即使在供应链发生问题时，监管机构也能通过信息追溯，迅速查找到问题的源头，取证便捷，问责可靠。

（4）区块链维护企业：供应链信息平台的搭建虽由供应链联盟牵头，仍需要如Google、IBM等专业技术公司作为区块链维护企业提供技术支持、物理设施、系统建设和日常维护，而供应链联盟需要定期向维护企业缴纳相应的维护费用。区块链维护企业作为区块链信息系统的服务方，没有访问信息的权限，相应的也就没有打开信息的密钥，只能查看系统基本配置数据和处理加密之后供应链数据，大大降低了其泄露供应链相关信息的风险。

当区块链邂逅供应链，利用区块链技术打造出的供应链信息平台将使供应链变得更加透明，更加容易实现大规模的数据协同，信息化协同。有利于实现供应链的可追溯性和安全性，促进当前和未来经济的安全、可靠性，在数字化经济时代的到来快速的占据有利发展的机遇，将引领整个时代经济的发展。

打造区块链“三大平台” 助推数字化转型

当前，区块链技术日益成为银行业务创新的“标配”。“区块链技术可以帮助银行缓解信息不对称、信任不对称的问题，有助于优化银行管理体系及业务流程。”民生银行信息科技部有关负责人在接受采访时表示，该行积极探索区块链的场景应用，拓展数字化服务生态，助推全行数字化转型。

2016年，民生银行已投入到区块链应用的研究中，作为国内首批会员加入了R3区块链联盟，搭建了区块链开放服务平台（BaaS），还积极参与了《金融区块链应用评估规则》、《金融区块链参考架构》、《数字化融资技术规范》等行业标准规范的起草工作，为进一步应用探索打下了坚实基础。

如今，区块链技术已成为民生银行积极拥抱科技变革、全面推进数字化转型、构建场景生态的关键技术。该行制定了科技金融战略发展规划，确定了区块链创新应用的规划实施方案，专门成立了区块链实验室，打造一体化区块链技术平台，探索区块链场景应用建设。目前，民生银行已打造形成了“区块链开放服务平台”“区块链贸易金融平台”“区块链电子存证服务平台”三大平台。

一是区块链开放服务平台（BaaS）：这是民生银行着力打造的全行统一的区块链服务平台，为区块链应用服务打造了具备高性能、高便捷、易扩展、强安全、强兼容服务基础。平台基于自主可控底层建设，支持多种异构链底层，满足外部区块链产业合作需求。同时，该平台还提供了功能完备、操作方便的监控运营可视化平台，支持数据定期备份和智能归档，能够有效解决区块链平台运营成本高、维护门槛高、故障修复慢等难题。截至目前，民生银行BaaS平台已经支撑信用证、福费廷、司法存证、eKYC、电子函证、股票质押、在线融资等10多个应用场景，链接企业客户、同业机构、行业协会、法院等多个数字产业合作伙伴。

二是区块链电子存证服务平台：这是民生银行率先应用区块链技术，通过与北京互联网法院、方圆公证处等党委连通，实现了“金融+司法”两大生态高效安全地链接。该平台打通了行内业务中台、电子渠道平台系统，对业务数据的实时加工处理生成数字指纹，将数字指纹进行上链存证。根据监管机构可回溯管理要求，该平台还在用户授权前提下，通过自主研发的可回溯组件，形成了用户操作回溯视频，并将视频经过上述存证处理进行上链操作，使业务操作具备“合法”“合规”双保证。目前，该平台积累形成的区块链电子证据达1000万余条，业务场景涵盖贷款、基金、理财、销售等多种线上场景，为银行数字化转型过程中线上业务的合法合规保驾护航。

三是区块链贸易金融服务平台：这是由民生银行与中国银行、中信银行联合研发，涵盖国内信用证信息传输及福费廷二级市场交易两大业务场景，是区块链技术在国内银行业贸易融资领域的首次应用。该平台已成为集资产发布、资金报价、交易撮合、询价管理等为一体的跨机构金融系统，解决了传统银行间资产交易存在交易信息失真、交易撮合与交割脱节、多主体标准不一致、业务操作复杂等行业痛点问题，重塑了银行间资产交易流程，极大提升交易效率和安全性，有效推动了行业的高质量发展。目前，该区块链贸易金融联盟平台已有超过40家银行加入，链上交易规模突破5000亿元，成为国内银行业最大的区块链贸易金融平台。2020年7月，人民银行清算总中心与这三家银行正式签署区块链福费廷交易平台合作协议，意味着该平台正式成为行业平台，为区块链等金融科技创新积累了宝贵经验。

区块链平台建设是民生银行全面开展数字金融转型的缩影。近年来，民生银行围绕“智慧银行、生态银行”，大力完善体制机制，深化业务与风险、科技的深度融合，从战略规划、体制机制、平台建设等全方位推进金融科技的体系化建设。特别是在平台建设领域，民生银行举全行之力打造“企业级”信息架构体系，以平台化、自主化、场景化、开放化为演进原则，全面向“场景生态型架构”转型，形成了“极致体验型前台、场景智能型中台、海量可靠型后台”三层架构体系，以及“用户感知、金融智能、金融生态、金融核心”四大产品品牌。

“科技创新永无止境。”民生银行有关负责人表示，该行将坚持科技自立自强，持续攻坚关键核心技术，筑牢网络安全防线，通过数据驱动提升数字化能力，通过科技赋能构建场景化生态，努力做好金融服务和民生大众之间的桥梁纽带。