区块链应用简介

Posted 2021-09-07 军哥系统集成号

图1：区块链应用简介

区块链作为分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术的集成应用，近年来已成为联合国、国际货币基金组织等国际组织以及许多国家政府研究讨论的热点，产业界也纷纷加大投入力度。目前，区块链的应用已延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域，将为云计算、大数据、移动互联网等新一代信息技术的发展带来新的机遇，有能力引发新一轮的技术创新和产业变革。

提起区块链不能不提币，但是比特币不等于区块链，只是区块链技术的应用之一；区块链也不等于各种币，各种币只是区块链经济生态和模型中的一部分。区块链技术的应用不一定非要有币，但是必须承认，因为有了比特币和各种币形成的财富效应，区块链技术才得以更快、更广泛的引起人们的关注、认识，也客观上推动了实际应用的发展。

区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

图2：目录

目录

1.区块链简介

2.区块链发展历程

3.区块链种类

4.区块链底层技术

5.区块链的优缺点

6.区块链与比特币

7.区块链的应用

图3：区块链简介

“要把区块链作为核心技术自主创新重要突破口；要加强区块链标准化研究，提升国际话语权和规则制定权；要推动区块链和实体经济深度融合；要把依法治网落实到区块链管理中，推动区块链安全有序发展。”

国家对于区块链技术的重视，将给区块链技术和应用带来巨大机会。我国通过自身在区块链方面的研发和实践探索，将会在区块链的未来发展上起到重要作用，加速全球区块链产业发展。

图4：区块链简介

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用模式。

从狭义上来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

而从广义上来解释，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

图5：区块链发展历程

2008年发表的奠基性论文《比特币: 一种点对点电子现金系统》是区块链技术的萌芽期。2009年初，区块链1.0（数字货币）比特币网络正式上线运行。2014年前后， 区块链2.0（智能合约）应用于用于数字货币外的领域。2018年区块链3.0是价值互联网的内核。

图6：区块链发展历程

图7：区块链的种类

区块链系统根据应用场景和设计体系的不同，一般分为公有链、联盟链和专有链。

公有链：各个节点可以自由加入和退出网络，并参加链上数据的读写，运行时以扁平的拓扑结构互联互通，网络中不存在任何中心化的服务端节点。

联盟链：各个节点通常有与之对应的实体机构组织，通过授权后才能加入与退出网络。各机构组织组成利益相关的联盟，共同维护区块链的健康运转。

专有链：各个节点的写入权限收归内部控制，而读取权限可视需求有选择性地对外开放。专有链仍然具备区块链多节点运行的通用结构，适用于特定机构的内部数据管理与审计。

 

图8：区块链底层技术

P2P网络技术是区块链系统连接各对等节点的组网技术，P2P网络中各节点的计算机地位平等，每个节点有相同的网络权力，不存在中心化的服务器。所有节点间通过特定的软件协议共享部分计算资源、软件或者信息内容。P2P网络技术是构成区块链技术架构的核心技术之一。

非对称加密算法是指使用公私钥对数据存储和传输进行加密和解密。公钥可公开发布，用于发送方加密要发送的信息，私钥用于接收方解密接收到的加密内容。区块链正是使用非对称加密的公私钥对来构建节点间信任的。

数据库技术涉及计算机技术发展的大半历程，是基础性技术，也是软件业的基石。数据库分为基于严密关系代数基础的关系型以及世界互联网产生的海量数据催生了以键值（简称：Key-Value）对为基础的分布式数据库系统。在区块链系统建设方面，传统的关系型数据库和分布式键值数据均适用。

数字货币（Digital money） 又被称为电子现金（Ecash）或电子货币（Emoney），视为对现实货币的模拟，涉及用户、商家和处于中心化地位的银行或第三方支付机构。

图9：区块链的优缺点

区块链的优点：

一是难以篡改，更加安全。二是异构多活，可靠性强。三是具备智能合约，自动执行。四是网状直接协作机制，更加透明。

区块链早期缺点：

一是性能和扩展性不能满足要求，二是数据隐私和访问控制有待改进。三是治理机制有待完善。

区块链技术改进方向

主要集中在共识机制、性能、隐私和安全、治理机制以及跨链技术等方面。

图10：区块链和比特币

比特币是区块链应用的表征，而链是区块链的基础设施。比特币不等于区块链，只是区块链技术的应用之一；区块链也不等于各种币，各种币只是区块链经济生态和模型中的一部分。同时区块链技术的应用不一定非要有币，区块链是多种技术的集成，比特币只是区块链多种技术整合的一种形式，还可以有不同技术的多种组合形式。

图11：区块链的应用

目前，区块链的应用已从单一的数字货币应用（例如比特币、以太坊等），延伸到经济社会的各个领域。区块链在金融服务、供应链管理、文化娱乐、智能制造、社会公益、教育就业等6个行业的应用场景中可行性、成熟度和重要性较为突出。

但这些行业的应用中除金融行业成熟度较高外，大多还处于探索起步阶段。随着区块链技术和应用的发展不断丰富完善，相信还会有更多的行业和业务会采用区块链。

图12：区块链与金融服务

金融服务是区块链技术的第一个应用领域，不仅如此，由该技术所拥有的高可靠性、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。

应用场景1：支付领域

在支付领域，区块链技术的应用有助于降低金融机构间的对账成本及争议解决的成本，从而显著提高支付业务的处理速度及效率，这一点在跨境支付领域的作用尤其明显。

应用场景2：资产数字化

各类资产，如股权、债券、票据、收益凭证、仓单等均可被整合进区块链中，成为链上数字资产，使得资产所有者无需通过各种中介机构就能直接发起交易。

应用场景3：智能证券

金融资产的交易是相关各方之间基于一定的规则达成的合约，区块链能用代码充分地表达这些业务逻辑，如固定收益证券、回购协议、各种掉期交易以及银团贷款等，基于区块链的智能证券能通过相应机制确保其运行符合特定的法律和监管框架。

应用场景4：清算和结算

区块链技术的核心特质是能以准实时的方式，在无需可信的第三方参与的情况下实现价值转移。金融资产的交易涉及两个重要方面：支付和证券。通过基于区块链技术的法定数字货币或者是某种“结算工具”的创设，与前文所述的链上数字资产对接，即可完成点对点的实时清算与结算。

应用场景5：客户识别

全世界的金融机构都是受到严格监管的，其中很重要的一条就是金融机构在向客户提供服务时必须履行客户识别（KYC）责任。区块链技术可实现数字化身份信息的安全、可靠管理，在保证客户隐私的前提下提升客户识别的效率并降低成本。

图13：区块链与供应链管理

供应链是一个由物流、信息流、资金流所共同组成的，并将行业内的供应商、制造商、分销商、零售商、用户串联在一起的复杂结构。而区块链技术作为一种大规模的协作工具，天然地适合运用于供应链管理。

应用场景1：物流

在物流过程中，利用数字签名和公私钥加解密机制，可以充分保证信息安全以及寄、收件人的隐私。利用区块链技术，通过智能合约能够简化物流程序和大幅度提升物流的效率。

应用场景2：溯源防伪

区块链不可篡改、数据可完整追溯以及时间戳功能，可有效解决物品的溯源防伪问题。每一个产品的来源出处、流转历史记录、归属还是所在地都会被忠实的记录在链，只要有非法的交易活动或是欺诈造假的行为，就会被侦测出来。

图14：区块链与文化娱乐

文化娱乐是文化产业的重要组成部分，包括数字音乐、数字图书、数字视频、数字游戏等。文化娱乐产品涉及生产、复制、流通和传播等主要环节。随着“互联网+”时代的到来，文化娱乐将迎来新的发展机遇。

应用场景1：改变音乐市场格局

音乐行业的市场规模巨大，但在传统模式下，音乐人很难获得合理的版税。利用区块链技术，使音乐整个生产和传播过程中的收费和用途都是透明、真实的，能有效确保音乐人直接从其作品的销售中获益。

应用场景2：文化众筹

文化众筹不同于传统意义的民间集资或金融领域的债权和股权融资，基于区块链的文化消费端的众筹服务，具有在独特的泛金融和非金融特色，是围绕知识产权（IP）的新业态。基于区块链特性和虚拟市场规则，使得消费者能够参与IP创作、生产、传播和消费的全流程，而不需要依靠第三方众筹平台的信用背书。

图15：区块链与智能制造

在我国制造业领域目前正在推进加快推进智能制造，是实施《中国制造2025》的主攻方向，是落实工业化和信息化深度融合、打造制造强国的战略举措，更是我国制造业紧跟世界发展趋势、实现转型升级的关键所在。

当前，我国正在加快实施智能制造工程，积极推动制造企业利用新一代信息技术提升研发设计、生产制造、经营管理等环节的数字化、网络化水平，实现智能化转型，以重塑制造业竞争新优势。

应用场景1：组建和管理工业物联网

组建高效、低成本的工业物联网，是构建智能制造网络基础设施的关键环节。利用区块链技术组建和管理工业物联网，能及时、动态掌握网络中各种生产制造设备的状态，提高设备的利用率和维护效率，同时能提供精准、高效的供应链金融服务。

应用场景2：生产制造过程的智能化管理

区块链技术能够将制造企业中的传感器、控制模块和系统、通信网络、ERP系统等系统连接起来，并通过统一的账本基础设施，让企业、设备厂商和安全生产监管部门能够长期、持续地监督生产制造的各个环节，提高生产制造的安全性和可靠性。

图16：区块链与社会公益

随着互联网技术的发展，社会公益的规模、场景、辐射范围及影响力得到空前扩大，“互联网+公益”、普众慈善、指尖公益等概念逐步进入公益主流。这些模式不仅解构了传统慈善的捐赠方式，同时推动公众的公益行为向碎片化、小额化、常态化方向发展。同时，各式各样的公益项目借助互联网，实现丰富多彩的传播，使公益的社会影响力被成百倍地放大。

区块链与公益的结合，有很多的应用场景和想象空间，目前已经有真实的应用案例投产上线。2016年7月，支付宝与公益基金会合作，在其爱心捐赠平台上线设立了第一个基于区块链的公益项目，为听障儿童募集资金，帮助他们“重获新声”。在这次的项目中，捐赠人可以看到一项“爱心传递记录”的反馈信息，在进行了必要的隐私保护基础上，展示了自己的捐款从支付平台划拨到基金会账号，以及最终进入受助人指定账号的整个过程。以上所有的信息，都来源于区块链上的数据，既从技术上保障了公益数据的真实性，又能帮助公益项目节省信息披露成本，充分体现出了区块链公益的价值。

图17：区块链与教育就业

教育就业作为社会文化传授、传播的窗口，需要实现学生、教育机构以及用人就业单位之间的无缝衔接，以提高教育就业机构的运行效率和透明度。区块链系统的透明化、数据不可篡改等特征，完全适用于学生征信管理、升学就业、学术、资质证明、产学合作等方面，对教育就业的健康发展具有重要的价值。

应用场景1：教育存证

在教育存证场景上，基于区块链的学生信用平台可创建含有关基本信息的数字文件，证书在每一次发放和查询时，都会由智能合约触发相应的多重签名校验，确保不会被恶意查询，交易输出将数字证书分配给需求方，如学生或者用人单位。

应用场景2：产学合作

产学合作是教育机构与用人企业之间多赢的机制，通过引入区块链技术，实现学生技能与社会用人需求无缝衔接，可精确评估人才录用、岗位安排的科学性和合理性，能有效促进学校和企业之间的合作。

图18：区块链应用发展趋势

一是推动新一代信息技术产业的发展。随着区块链技术应用的不断深入，将为云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术的发展创造新的机遇。例如，随着万向、微众等重点企业不断推动BaaS平台的深入应用，必将带动云计算和大数据的发展。这样的机遇将有利于信息技术的升级换代，也将有助于推动信息产业的跨越式发展。

二是为经济社会转型升级提供技术支撑。随着区块链技术广泛应用于金融服务、供应链管理、文化娱乐、智能制造、社会公益以及教育就业等经济社会各领域，必将优化各行业的业务流程、降低运营成本、提升协同效率，进而为经济社会转型升级提供系统化的支撑。例如，随着区块链技术在版权交易和保护方面应用的不断成熟，将对文化娱乐行业的转型发展起到积极的推动作用。

三是培育新的创业创新机会。国内外已有的应用实践证明，区块链技术作为一种大规模协作的工具，能推动不同经济体内交易的广度和深度迈上一个新的台阶，并能有效降低交易成本。例如，万向将结合“创新聚能城”建设，构建区块链的创业创新平台，既为个人和中小企业创业创新提供平台支撑，又为将来应用区块链技术奠定了基础。可以预见的未来是：随着区块链技术的广泛运用，新的商业模式会大量涌现，为创业创新创造新的机遇。

四是为社会管理和治理水平的提升提供技术手段。随着区块链技术在公共管理、社会保障、知识产权管理和保护、土地所有权管理等领域的应用不断成熟和深入，将有效提升公众参与度，降低社会运营成本，提高社会管理的质量和效率，对社会管理和治理水平的提升具有重要的促进作用。例如，蚂蚁金服将区块链运用于公益捐款，为全社会提升公益活动的透明度和信任度树立了榜样，也为区块链技术用于提升社会管理和治理水平提供了实践参考。