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区块链行业研究报告

发布者:管理员  2018/5/10 10:33:53

一、区块链概述

1、区块链定义

区块链(Blockchain)本质上是一种由各种技术和通信协议组成的、具有普适性的互联网底层软件基础架构。它是一种分布式共享数据库(数据分布式储存和记录),利用去中心化和去信任方式集体维护一本数据薄的可靠性技术方案。该方案要让参与系统中的任意多个节点,通过一串使用密码学方式相关联产生的的数据块(即区块,Block),每个数据块中都包含了一定时间内的系统全部信息交流的数据,并生产数据“密码”用于验证其信息的有效性和链接下一个数据库块。

2009年1月3日区块链技术的第一个成熟应用——比特币网络上线,也正是比特币网络使得区块链进一步完善并正式进入了公众视野。目前,类似比特币和超级账本Fabric等的许多应用已经开始出现在生活中。

2、区块链分类

公有链通常也称为非许可链(Permissionless Blockchain),无官方组织及管理机构,无中心服务器,参与的节点按照系统规格自由接入网路、不受控制,节点间基于共识机制开展工作。

公有链是真正意义上的完全去中心化的区块链,它通过密码学保证交易不可篡改,同时也利用密码学验证以及经济上的激励,在互为陌生的网络环境中建立共识,从而形成去中心化的信用机制。在公有链中的共识机制一般是工作量证明(PoW)或权益证明(PoS),用户对共识形成的影响力直接取决于他们在网络中拥有资源的占比。

公有链一般适合于虚拟货币、面向大众的电子商务、互联网金融等B2C、C2C或C2B等应用场景,比特币和以太坊等就是典型的公有链。

联盟链是一种需要注册许可的区块链,这种区块链也称为许可链(Permissioned Blockchain)。联盟链仅限于联盟成员参与,区块链上的读写权限、参与记账权限按联盟规则来制定。整个网络由成员机构共同维护,网络接入一般通过成员机构的网关节点接入,共识过程由预先选好的节点控制。由于参与共识的节点比较少,联盟链一般不采用工作量证明的挖矿机制,而是多采用权益证明(PoS)或PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerant)、RAFT等共识算法。

一般来说,联盟链适合于机构间的交易、结算或清算等B2B场景。例如在银行间进行支付、结算、清算的系统就可以采用联盟链的形式,将各家银行的网关节点作为记账节点,当网络上有超过2/3的节点确认一个区块,该区块记录的交易将得到全网确认。联盟链对交易的确认时间、每秒交易数都与公有链有较大的区别,对安全和性能的要求也比公共链高。

由40多家银行参与的区块链联盟R3和Linux基金会支持的超级账本(Hyperleder)项目都属于联盟链架构。目前国内有影响力的区块链联盟——中国分布式总账基础协议联盟(ChinaLedger)、中国区块链研究联盟、金链盟(金融区块链联盟)等——也都在致力于开发联盟区块链项目。

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。

私有链的应用场景一般是企业内部的应用,如数据库管理、审计等;在政府行业也会有一些应用,比如政府的预算和执行,或者政府的行业统计数据,这个一般来说由政府登记,但公众有权力监督。私有链的价值主要是提供安全、可追溯、不可篡改、自动执行的运算平台,可以同时防范来自内部和外部对数据的安全攻击,这个在传统的系统是很难做到的。

3、区块链特性


4、区块链技术保障


5、区块链技术逻辑

1、哈希算法

又称为散列函数,是指将任意长度的二进制数据通过算法映射为固定长度的二进制数据的过程。它是一种单向的密码体制,加密后无法反推出原始数据。在区块链中的应用涉及到区块创建过程、信息封装过程和数据验证过程。

2、SHA-256算法

SHA(Secure Hash Algorithm,安全哈希算法)是一套由美国标准与技术局制定的加密哈希函数的总称。SHA-2是这套算法里安全性较高的一类函数群,SHA-256则为此函数群中一种包含32位哈希值数据的算法。

3、公钥加密算法

这种密码算法需要两个密钥——公开密钥和私有密钥。算法通过私钥产生公钥,但是反向通过公钥推导出私钥则几乎不可能。公钥加密的数据只有对应私钥才能解开,私钥签名的信息通过公钥验证。在区块链中使用的公钥密码算法是基于椭圆代数的特性开发的椭圆曲线算法。

这里以比特币区块链为例进行解释。2009年1月3日中本聪制作了比特币区块链的创世区块,也就是第一个区块,并以此作为数据的源头。连接某区块的前一个区块称为其父区块。每一个区块分为两部分——区块头和区块主体。区块主体用于储存区块链网络中发布的交易信息,区块头则用来储存各种哈希值数据。包含于其中的两条哈希值是Merkle根值和父哈希值。Merkle根值是对区块主体中的所有交易记录进行哈希运算得到的一个值。父哈希值是上一区块的头哈希值。当新的区块被创造时首先会根据交易记录产生新区快的Merkle根值并加入到新区块的区块头中,这一行为会使得父区块对其自身区块头的所有数据进行处理生成一个头哈希值并将此值植入新区块的区块头中成为其父哈希值,以此方式完成了区块间的连接。

1、工作量证明机制(Proof of Work,POW)

目前大部分数字资产使用这种算法,如比特币、以太坊。区块的产生需要一定的算力,即计算设备每秒能进行哈希运算的次数。一台设备的算力在全网算力中所占的比重即由这台设备创建新区块(挖矿)的概率。目前众多平台组织各个节点进行联合挖矿,这些平台称之为矿池。

全球矿池算力分布图

2、权益证明机制(Proof of Stake,POS)

目前小部分数字资产使用该算法,如未来币、黑币。此机制引入了“币龄”概念。一个节点拥有一定的数字资产,每持有单位数字资产一天则积累一个币天的币龄,若发现新的区块则现有的币龄将清零并重新累计。POS部分保留了POW机制用来生成初始数字资产,之后便通过区块链网络中币龄的消耗来产生新的数字资产。节点所拥有的币龄在全网币龄中所占的权重即由此节点创建新区块的概率。

3、股份授权证明机制(Delegated Proof of Stake,DPOS)

该算法较为成熟的应用有比特股。在该机制下,每一个持有数字资产的节点可以对全网络节点进行投票并由此产生101位代表。可以将这些代表类比为POW机制下的101个超级矿池,他们因为占据了大部分的算力因而几乎对区块链的开发占有绝对主导权。而在DPOS机制下,这101个超级节点彼此的权利是完全相等的。若代表不能按时生成区块则会被除名并被新选出的代表取代。

1、区块开采产生分叉

如果在很短的时间间隔内同时有两个节点A、B创建了下一个区块,由于网络传输速度的限制,一部分网络节点会先收到A节点的确认信息,另一部分网络节点则先收到B节点确认信息。区块A和区块B会以平行区块的形式同时以前一个区块为父区块连接到链中。这两个区块都是有效的,包含了几乎相同的数据信息。之后全网的网络节点将按照其认可的区块为父区块继续创建下一区块,当某一支链优先创建出下一区块的时候这条支链将会成为长链(在POW算法下长链指包含算力最高的链,在POS算法下长链指总消耗币龄最高的链)并被全网确认,分叉结束。

2、系统升级产生分叉

区块链的共识协议包括交易结构的协议和区块结构的协议。如果区块链系统出现问题需要修复或者结构上需要升级便会通过分叉的方式实现。这样的分叉分为软分叉和硬分叉。

二、区块链产业发展分析

1、区块链发展历程

区块链是由一系列技术实现的全新去中心化经济组织模式,2009年诞生于比特币系统的构建,2017年成为全球经济热点,但区块链的成功应用寥寥,这个新兴产业还远未成熟。其发展大体可划分为六个阶段。

区块链发展历程



2、区块链产业现状

《区块链:新经济蓝图及导读》一书中按照区块链已经完成的以及将要完成的功能划分成区块链1.0、2.0和3.0三个阶段。这种版本划分的方式基本上反映了区块链技术成熟发展的大脉络,目前也得到了业界广泛的认可。

区块链1.0基本上代表了比特币的前世今生,这一阶段带给人们关于数字货币的概念及其市场影响的思考。

 区块链1.0技术架构

区块链2.0更关注智能合约(smart contract)所体现的业务价值,智能合约通过在区块链上增加应用功能拓展了区块链的适用范围和生存空间,像以太坊和IBM早期的QpenBlockchain项目便着眼于此。

区块链2.0技术架构

随着区块链技术和应用的不断深入,以智能合约、DAPP为代表的区块链2.0,将不仅仅只是支撑各种典型行业应用的架构体系。在组织、公司、社会等多种形态的运转背后,可能都能看到区块链的这种分布式协作模式的影子。区块链技术可能应用于人类活动的规模协调,甚至有人大胆预测人类社会可能进入到区块链时代,即区块链3.0。区块链3.0要把区块链的应用范围拓展到政府、医疗、金融、文化等各个领域,支持广义的资产交互和登记。

当前,全球区块链技术和产业是从区块链2.0向3.0迈进,也就是走向万物互联的"区块链+"时代。目前区块链技术的应用现状主要有以下几种。

数字加密货币是区块链技术应用最广泛、最成熟的领域,而比特币作为最主流的数字加密货币,是迄今为止最为成功的区块链技术应用场景。截至2016年2月,全球已经有超过900种数字加密货币,总市值超过200亿美元,其中比特币市值约占86%,以太币和瑞波币分别居二、三位。据区块链实时监测网站Blockchain统计显示,目前平均每天有超过20万笔交易被写入比特币区块链,已生成超过43万个区块,比特币供应量(即已经挖出的比特币数量)已达到1670万枚。

 比特币流通生态图

区块链技术为比特币系统解决了数字加密货币领域长期以来所必须面对的双重支付问题和拜占庭将军问题。区块链的贡献是在没有第三方机构存在的情况下,通过分布式节点的验证和共识机制解决了去中心化系统双重支付问题,在信息传输的过程中完成了价值转移。同时区块链通过数字加密技术和分布式共识算法,实现在无需信任单个节点的情况下构建一个去中心化的可信任系统。

双重支付问题 

又称为“双花”,即利用货币的数字特性两次或多次使用同一笔钱完成支付。传统金融货币体系中,现金(法币)是物理实体,能够自然地避免双重支付;其他数字形式的货币则需要可信的第三方中心机构(如银行)来保证每一笔数字货币都只会被花掉一次。

拜占庭将军问题 

分布式系统交互过程普遍面临的难题,即在缺少可信任的中央节点的情况下,分布式节点如何达成共识和建立互信。

智能资产一般是指所有以区块链技术为基础的可交易的资产类型,包括了物质世界中真实存在的资产,如房屋、汽车、自行车等,也包括类似于股票、债券、版权等无形资产。利用区块链技术,可以实现任何资产在区块链上的注册、存储和交易。

智能资产的核心是通过区块链来控制资产的所有权,其所有权由控制私钥的人拥有。对于在区块链上注册的资产,资产所有者可以通过转移私钥给另一方来实现资产的转移。基于区块链的智能资产,可以有机会构建一个无须信任的去中心化的资产管理系统。只要物权法等相关法律能够相应地进行修订,通过在资产本身上记录所有权将极大的简化资产管理,大幅提高社会效率。

智能资产的典型应用是“小蚁”。小蚁是基于区块链技术,将实体世界的资产和权益数字化,通过点对点网络进行登记发行、转让交易、清算交割等金融业务的去中心化网络协议。“小蚁”可以被用于股权登记、股权激励、股权众筹、债券转让、证券交易等领域,是一个基于区块链技术的智能资产转让和交易系统。

在区块链技术出现以前,智能合约由于缺乏可信的执行环境,一直没有流行起来。区块链的去信任化、安全可信等技术特性为智能合约提供了可信的执行环境,所以智能合约的概念在区块链领域重新流行起来,并被应用到实践中。在区块链背景下,智能合约不再只是一组计算机代码,可对接收到的信息进行回应,可存储数据,也可以向外发送数据。这个程序就像一个可以被信任的人,可以临时保管资产,并总是按照事先的规则执行操作。通常情况下,智能合约经各方签署后,以计算机代码的形式附着在区块链数据(例如一笔比特币交易)上,经P2P网络传播和节点验证后记入区块链的特定区块中。智能合约一旦被部署到区块链上,程序的代码和数据就是公开透明的,无法被篡改,并且一定会按照预先定义的逻辑去执行,产生预期结果。如果基于代码的智能合约能够被法律体系所认可,那么依托程序的自动化优势,通过组合串联不同的智能合约,达到不同的目的,能够使我们加速走向更为高效的商业社会。

在传统的支付清算模式中,无论是个人间的还是金融机构间的支付清算活动都需要借助于一个或多个可信的中介机构,这些中介机构都有自己的账务系统,彼此之间需要建立代理关系,每笔交易需要在本机构中记录,还要与交易对象进行对账、清算、结算以及较多的手工操作流程,导致支付清算速度慢、成本高。

在支付清算领域,区块链去中心化的特性能够大大加快结算和清算速度,减少资金闲置时间,提高资金的利用效率,这一点在跨境支付领域的作用尤为明显。通过区块链技术,跨境支付的两个开户行之间可以直接进行支付、结算和清算。这样就可以绕开中转银行、清算行、结算行、SWIFT,降低中转过程中产生的手续费。同时,区块链的安全、透明等特性,使交易双方能够实时监管资金的流动情况,提高跨境支付清算的安全性。

如中国招商银行是首家实现将区块链技术应用于全球现金管理(Global Cash Management)领域的跨境直联清算、全球账户统一视图以及跨境资金归集这三大场景的银行。2016年6月,招行已通过跨境直联清算业务POC实验,2017年3月9日招商银行通过首创区块链直联跨境支付应用技术,为永隆银行向其在香港同名账户实现跨境支付,标志着国内首个区块链跨境领域项目成功落地应用,在国内区块链金融应用领域具有里程碑意义。

3、行业政策与监管

目前德国、以色列、美国加州、日本、印度已认可了加密数字资产,但就全球市场而言,数字资产管理仍处于监管空白地带。尽管目前中国和不少国家都对数字资产行业持较为开放和包容的态度,但实际监管风向并不明朗。

区块链由于其所具有的高性能、高安全性、高速接入、高效运营等核心优势引起各界关注。在区块链迅速发展的背景下,中国顺应全球化需求,紧跟国际步伐,积极推动国内区块链的相关领域研究、产业发展及行业监管。

国内发布的相关文件


国内开展的相关活动


2015年3月提出了“监管沙盒”概念。在沙盒中企业将在英国金融行为监管局FCA制定的大框架内测试区块链创新型产品和商业模式并且不会将不良影响直接带给处于正常监管机制下的企业。

1、欧盟近期创建了TITANIUM联盟

计划在三年内开发出一种可行的科学解决方案来减少犯罪分子使用数字资产和暗网进行犯罪活动(如恐怖主义、诈骗、洗钱和敲诈)带来的挑战。

2、欧盟议会提议建立一个中央数据库

登记用户的身份信息、钱包地址、加密数字资产申报表。欧盟表示国家金融情报机构应该将数字资产地址和数字资产所有者的身份相关联,以此来减轻匿名性带来的风险。


韩国中央银行经调查认为“双重货币制度”是可行的,即法定货币和加密数字资产共存。



三、区块链产业链分析

1、产业链分析

区块链产业生态图

1、基层参与者

在区块链技术开发、区块开采、数字资产投资方面操作的参与者,大致可分为


2、交易平台

为数字资产提供交易场所的平台,大致可分为

1、金融机构

传统金融机构目前正在积极引进区块链技术。如中国招商银行是首家实现将区块链技术应用于全球现金管理(Global Cash Management)领域的跨境直联清算、全球账户统一视图以及跨境资金归集这三大场景的银行。2016年6月,招行已通过跨境直联清算业务POC实验,2017年3月9日招商银行通过首创区块链直联跨境支付应用技术,为永隆银行向其在香港同名账户实现跨境支付,标志着国内首个区块链跨境领域项目成功落地应用,在国内区块链金融应用领域具有里程碑意义。

2、机构联盟

传统企业联合研究区块链技术,推动区块链应用发展。目前最受关注的联盟是超级账本项目联盟。详情见“区块链相关应用”部分。

1、底层技术公司

此类公司注重对区块链底层技术的开发,目的是通过新建或不断优化区块链平台,为各类DAPP开发提供良好的环境。如以太坊、EOS。详情见“区块链相关应用”部分。

2、区块链应用公司

此类公司注重对区块链特性与功能的利用,并用以解决当前市场存在的问题,相关企业有区块链初创公司R3,Ripple网络。详情见“区块链相关应用”部分。

1、股权投资机构

此类公司着眼于对区块链技术相关企业的投资和指导。如国内的分布式资本,该公司由比特股团队创始人之一沈波,万向控股副董事长肖风以及以太坊创始人Vitalik Buterin共同运作,目前已投资包括Gem、EOS、Zcash在内的众多企业。此外,还有包括中国比特币首富李笑来的团队Inblockchain,传统VC公司Boost VC(该公司近几年开始转投区块链公司),国外区块链公司专投机构Blockchain Capital在内的众多股权投资机构。

2、数字资产对冲基金

此类公司着眼于资产分配,主要业务为构建数字资产市场组合以及投资ICO项目。如Hyperchain Capital,该公司资产组合包括比特币、以太坊、EOS、Zcash、Q-tum在内的三十余种数字资产。

区块链涉及了包括金融在内的多个行业,各国监管机构在区块链技术的发展与落地中势必会发挥重要作用。当前,各国政府对与以比特币为代表的数字货币政策定义不一。但对于区块链技术,各国政府普遍采取积极支持的态度。英国、新加坡政府相继推出了沙盒计划,以促进区块链领域内的创新。中国互联网金融协会也成立了区块链研究工作组,深入研究区块链技术在金融领域的应用及影响。

2、区块链与新一代信息技术

随着新一轮产业革命的到来,云计算、大数据、物联网等新一代信息技术在智能制造、金融、能源、医疗健康等行业中的作用愈发重要。自“十二五”被确立为七大战略性新兴产业之一以来,我国新一代信息技术的发展迅速,逐步成为各行业深化信息技术应用的方向。从国内外发展趋势和区块链技术发展演进路径来看,区块链技术和应用的发展需要云计算、大数据、物联网等新一代信息技术作为基础设施支撑,同时区块链技术和应用发展对推动新一代信息技术产业发展具有重要的促进作用

区块链技术的开发、研究与测试工作涉及多个系统,时间与资金成本等问题将阻碍区块链技术的突破,基于区块链技术的软件开发依然是一个高门槛的工作。云计算服务具有资源弹性伸缩、快速调整、低成本、高可靠性的特质,能够帮助中小企业快速低成本地进行区块链开发部署。两项技术融合,将加速区块链技术成熟,推动区块链从金融业向更多领域拓展。

2015年11月,微软在Azure云平台里面提供BaaS服务,并于2016年8月正式对外开放。开发者可以在上面以最简便、高效的方式创建区块链环境。IBM也在2016年2月宣布推出区块链服务平台,帮助开发人员在IBM云上创建、部署、运行和监控区块链应用程序。

区块链是一种不可篡改的、全历史的数据库存储技术,巨大的区块数据集合包含着每一笔交易的全部历史,随着区块链的应用迅速发展,数据规模会越来越大,不同业务场景区块链的数据融合进一步扩大了数据规模和丰富性。区块链提供的是账本的完整性,数据统计分析的能力较弱。大数据具备海量数据存储技术和灵活高效的分析技术,极大提升区块链数据的价值和使用空间。

区块链以其可信任性、安全性和不可篡改性,让更多数据被解放出来,推进数据的海量增长。区块链的可追溯特性使得数据从采集、交易、流通,以及计算分析的每一步记录都可以留存在区块链上,使得数据的质量获得前所未有的强信任背书,也保证了数据分析结果的正确性和数据挖掘的效果。区块链能够进一步规范数据的使用,精细化授权范围。脱敏后的数据交易流通,则有利于突破信息孤岛,建立数据横向流通机制,并基于区块链的价值转移网络,逐步推动形成基于全球化的数据交易场景。

近年来,物联网技术应用在社会生产和消费领域日益盛行,但基于物联网技术应用的平台都建立在集中控制模型上,在这一模型中,代理或集线器控制设备之间实现交互。但这一模型在需要设备间实现数据自动交换的环境下却不再可行。而基于区块链技术的分布式物联网平台有助于实现安全、可信的数据交换以及交易记录存储。在分布式物联网平台中,区块链用作总分类帐,可保证在分布式物联网环境中智能设备间信息交互的有效性和可信度。目前,IBM与三星已合作开发了基于区块链技术的分布式物联网平台“ADEPT”,该平台使用三个协议:BitTorrent(文件共享)、Ethereum(智能合同)和TeleHash(电子标签)。此外,名为“Filament”的新创公司已开发出基于区块链技术的分布式物联网应用软件,以实现智能设备在总分类账本中的唯一识别性。

区块链是点对点的分布式系统,节点间的多播通信会消耗大量网络资源。随着区块链体量的逐步扩大,网络资源的消耗会以几何倍数增长,最终会成为区块链的性能瓶颈。

5G网络作为下一代移动通信网络,理论传输速度可达数十Gb每秒,这比4G网络的传输速度快数百倍。对于区块链而言,区块链数据可以达到极速同步,从而减少了不一致数据的产生,提高了共识算法的效率。另外,预计到2020年时,大约有500亿部设备将连接到5G网络,并且将融合到物联网之中。下一代通信网络的发展,将极大提升区块链的性能,扩展区块链的应用范围。

基于区块链的人工智能网络可以设定一致、有效的设备注册、授权及完善的生命周期管理机制,有利于提高人工智能设备的用户体验及安全性。

此外,若各种人工智能设备通过区块链实现互联、互通,则有可能带来一种新型的经济模式,即人类组织与人工智能、人工智能与人工智能之间进行信息的交互甚至是业务的往来,而统一的区块链基础协议则可让不同的人工智能设备之间在互动过程中不断积累学习经验,从而实现人工智能程度的进一步提升。

3、区块链应用场景

目前,区块链的应用已从单一的数字货币应用,例如比特币,延伸到经济社会的各个领域,应用前景广泛。

区块链在金融领域的技术结合目前相对其它产业较为成熟。“区块链+”作为金融科技的底层技术架构,可以通过多种形式改变以至重塑金融业运行模式,主要包括以下几个方面

传统的物联网模式是由一个中心化的数据库收集所有已连接设备的信息,而中心化云服务器、大型网络设备的建设和维护成本是非常高的。当工业4.0来临时,信息物理系统上连接的设备将以数百亿计,它们会产生海量数据,并且要求实时通讯,这会极大地增加传输成本。区块链恰好可以在这个领域发挥作用,采用去中心化的点对点通信模式,高效处理设备间的大量交易信息,这将会显著地降低安装维护大型数据中心的成本,同时还可以将计算和存储需求分散到组成物联网网络的各个设备中。这能有效地阻止网络中的任何单一节点或传输通道被黑客攻破,避免导致整个网络崩溃的情况发生,保护整个信息物理系统的安全。

《中国区块链技术和应用发展白皮书(2016)》认为,利用区块链技术,可有效采集和分析在原本孤立的系统中存在的所有传感器和其他部件所产生的信息,并借助大数据分析,评估其实际价值,并对后期制造进行预期分析,能够帮助企业快速有效地建立更为安全的运营机制、更为高效的工作流程和更为优秀的服务。数据透明化使研发审计、生产制造和流通更为有效,同时也为制造企业降低运营成本、提升良品率和降低制造成本,使企业具有更高的竞争优势。智能制造的价值之一就是重塑价值链,而区块链有助于提高价值链的透明度、灵活性,并能够更敏捷地应对生产、物流、仓储、营销、销售、售后等环节存在的问题。

区块链技术在医疗信息领域

核心应用技术的优势

1、医联体

目前我国医疗体系内部已经相对完善。如何保证跨机构的数据安全性、跨平台的数据共享,更好地解决目前信息孤岛问题,实现个人健康信息的流转与聚合,一直是医院信息化工作者关注和思考的重要问题。将区块链技术应用于医联体底层技术架构体系中,通过区块链建立起一个连接医疗卫生机构的网络来实现医疗数据互联互通和数据安全问题。医联体明确约定上下级医院和政府管理部门的访问和操作权限。同时,审计单位利用区块链防篡改、可追溯的技术特性,可以精准地定位医疗敏感数据的全程流转情况,很好地化解了大量存在的“信息孤岛”问题。

2、医疗去中心化

区块链在医疗方面最主要的应用是电子病历,它是对个人医疗信息的理想的保存和利用形式。目前的病历是由各个具体医院管理和保存,患者无法便利获得自己的医疗记录和诊疗历史数据。如果用区块链技术进行病历保存,患者自己就成为医疗数据的真正掌握者,而不是某个医院或其他机构,对于患者做自己的健康规划及跨院就诊等都会提供很大的帮助。区块链技术具有去中心化和开放性,能够实现一种全新的组织信息形态,每个个体都能够自主掌握自己的健康信息,而不是把信息交付于某个机构来保管。这不仅有助于保护患者隐私,也增强患者使用医疗数据的自主性,实现医疗信息的共享性和医疗的去中心化。

3、电子档案

电子健康档案数据以居民个人健康为核心,涵盖了体检、诊疗和康复等整个生命过程的信息资源,支撑居民自身保健、健康管理、健康决策等需求。以往患者获取健康数据需要到医院复印相关病历,随着移动互联网和云计算的发展,基于云平台建设的区域电子健康平台可以由社区医疗服务系统(CHSS)和体检信息系统(PEIS)以及医院信息化系统(HIS)等三大系统的数据汇总,但在安全性上存在很大隐患。区块链技术的使用将会把电子健康档案建设模式拓展,有望建设全国电子健康档案平台。通过基于区块链公开的接口程序开发院内的应用系统,完成院内电子健康数据的录入和上传功能。区块链系统将通过分布式数据库的形式存储电子健康档案信息。区块链的访问是通过公钥和私钥完成。公钥是医院、卫生部门等有权限的用户对健康数据的访问权,私钥是个人用户对自己健康数据的访问权。同时,区块链的高冗余存储、去中心化、高安全性和隐私保护等特点,能够防止中心化机构遭受攻击或权限管理不当导致的数据丢失和泄露的发生,使数据更加安全可靠。

4、医疗器械追溯管理

基于区块链的分布式去中心化结构的高效率、低成本的特性,利用区块链上不可篡改、信息真实、灵活的可编程等特性解决医疗行业中难以监管及医疗事故的痛点问题,构建在区块链之上的数字身份将不可篡改、消除、编辑或是伪造,帮助医院建立拓展应用,为患者和医院提供更大方便。利用区块链,可以追溯到设备及耗材的计划、申请、购置论证、审批、谈判、审计、采购、验收、领用、固定资产管理、计量管理、维护、维修、效益分析、报废生命周期的全过程情况。通过对医院设备器械的管理、查询、统计、分析等,使全院设备器械的采购、管理维修及配置更加合理,最终实现对整个流程信息化管理的目标。

区块链技术在教育教学领域中的应用还处在萌芽阶段,但区块链技术的特性比现有学习成绩记录能更加全面、细致、透明、长期、可靠地记录学习者在人生每一阶段的学习成绩和掌握的技能。

1、成绩单

通过应用区块链技术,学习者能够自主拥有其学习过程和结果的记录及证据,并自主管理其学习内容,从而打破了长期以来学习成绩等档案由学校拥有并保管的传统。尤其是基于区块链技术的、全面呈现学习者学习过程和结果的学习成绩单将成为现实和主流,因为这一成绩单能够记录学习者一生的成长经历、学习过程和结果、掌握的技能、完成的学习项目、教师的评价等详尽数据。此外,采用区块链技术用也会为学习者创造新的信任网络,识别网络中其他学习者所掌握的知识和技能,从而创建基于学习过程和结果的社交网络系统。

2、学习账本

美国两大著名智库机构“未来研究院”(Institute for the Future)和ACT基金会(ACTFoundation)联合提出了基于区块链技术的“学习账本”和“教育区块链”(Edublock)概念,其核心思想在于传播并让学习者接受这一核心观点:学习就是收入(Learning is Earning)。也就是说,学习账本能够追踪到存储在教育区块链中所有学习过的知识和掌握的技能,每一教育区块链都代表学习者在一个小时内取得的正式学习或非正式学习成效,并且每一教育区块链都能够被赠送给其他学习者。学习者既可以从正式的教育机构也可以从工作场所得到教育区块链,而学习账本能够让学习者为不同场所的学习赚取学分和认证,并且学习者的个人兴趣爱好或业余活动也能体现在学习账本中。此外,学习者个人资料能够显示其获取的所有教育区块链,从而有助于企业招聘到所需员工。

3、教育管理

教育投入产出分析是教育管理、培训与支持系统建设的主要依据,以公用链和私有链相结合构建教育管理区块链系统,在继续教育、职业培训和教育扶贫等方面建立教育投入产出区块链系统;利用区块链的准匿名和可编程等特点,实现各级各类学校、各种资助情况信息公开透明并完美保护用户隐私;通过可编程接口创建智能合约程序,自动检测约定的学校办学目标、项目阶段成果、被培训者或教育扶贫受助者学习成绩是否实现,根据智能合约规定,将自动触发后续投入计划,实现教育经费和约定目标的良性循环。

区块链系统具有去中心化信用、自动化智能合约、分布式数据库等技术,可以保证时序数据不被随意篡改和伪造,这使得区块链技术拓展应用到供应链物流等领域。数字时代的供应链企业通过信息网络实现物流、信息流和资金流的高效流动,物流和资金流构成供应链结构的基础,信息流构成供应链的“神经网络”,是各方联系的纽带。

1、智能仓储

智能仓储,是采用RFID、条码技术和语音视频等感知技术对仓储货物进行识别、定位、分拣、计量和监管工作,通过应用BDS(北斗卫星导航系统)高分功能(三高)和北斗功能(四精)为仓储物流活动提供高精度、高可靠性的定位、导航、授时服务,通过DAS(服务器直连存储)、NAS(网络连接存储)、SAN(存储局域网)等网络信息存储技术为仓储物流活动提供支持。以仓储为核心的物流中心信息系统采用企业内部局域网直接相连的网络技术,区块链的分布式“记账原理”在机制上保证智能仓储数据不能被私自篡改。例如,IBM与FreshTurf公司合作在新加坡搭建储物柜网络,采用区块链连接储物柜信息追踪货物运输状况,采用分布式账本平台连接专用储物柜,帮助消费者便捷追踪包裹。应用区块链技术不仅可以增加整个流程的透明性,让用户直接通过手机追踪包裹和物流情况,而且保障公司在安全和受信任的环境下进行物流交易

2、安全配送

安全配送是利用非对称加解密机制和数字签名技术保证配送过程中的信息安全和客户隐私。非对称密钥对具有两个特点:

首先是用其中一个密钥加密信息后,只有另一个对应的密钥才能解开; 

其次是无法通过公钥推导出相应的私钥,公钥可向公众开放,私钥则具有保密性。

例如,物流快递员或快递点拥有自己的私钥,快递交接需要双方私钥签名,是否签收或交付可通过区块链进行查询。由于快递员无法伪造私钥签名,客户没有收到快递则不会有签收记录,有效杜绝快递员或快递点通过伪造签名逃避等非正常行为,保证货物准确、安全、及时送达。此外,区块链的安全数据库技术可有效保障客户个人信息隐私,实现真正落实实名制。

3、溯源防伪

区块链的时间戳功能和可溯源性技术可有效解决物品的溯源防伪问题。例如,零售巨头沃尔玛与IBM、清华大学合作,共同开发的私有数据库,通过区块链追踪猪肉制品的流通情况。沃尔玛采用Linux基金会的超级账本开发的区块链技术,用区块链工具存储 Linux操作系统的代码,记录猪肉制品在完整商业周期中的流转情况,具体将食品来源信息、工厂数据、保质期、存储温度、运输等信息存储于区块链,有效防止和发现诈骗及错误。

非上市公司在进行股权登记时,虽然管理规定企业股东不能超过200人,但对于参与股权众筹的企业来说,往往需要使用大量的人工处理纸质股权凭证等信息。此外,股权众筹由于缺乏完全的信息公开和市场价格透明,往往会出现隐形风险。应用区块链技术的股权众筹,能把不同众筹平台的零散信息汇聚在一起,形成一个强大的数据共享的众筹联盟。所有众筹信息公开透明且不可篡改。

除了股权众筹外,知识产权众筹、产品众筹等其他类型的众筹模式也陆续被纳入区块链技术的场景应用范围。通过设计一套区块链知识产权众筹系统,将零散的资源整合到一个标准化的系统上,就能很好地解决以上问题。

四、区块链市场分析

1、区块链市场分析

在国内,政府机构、金融企业、互联网企业、IT企业和制造业企业积极投入区块链技术研发和应用推广,发展势头迅猛。与此同时,国内从事区块链领域技术创新和应用的创业企业数量也在高速增长,仅2016年,中国就有17家企业参与其中,这也使得中国取代美国成为全球新增区块链企业数量最多的国家。

截至2016年底,中国共有105家区块链相关企业。从区域分布来看,国内从事区块链创业的企业线阶段主要集中在东部发达地区。

 区块链企业数量排名

(资料来源:中商产业研究院)

区块链企业数量仍在不断增长,其中2014年单年度新增区块链企业数量最多。

2010-2017年新增区块链企业数

(资料来源:中商产业研究院)

北京、上海、深圳、杭州分别以47家、16家、12家和10家企业位列国内区块链企业数量最多的四座城市,企业数量占到了全国区块链企业总数的80%,现阶段产业集中度高。

区块链企业数占比

(资料来源:中商产业研究院)

2、区块链投资情况分析

区块链项目的募资方式目前有两种,传统投资股权的VC及ICO。

区块链项目融资从2013年至2016年呈小幅上涨趋势。由于2015年的政策监管,导致2015年区块链的投资热度有所下降,在2017年VC大举入局,投资额达12亿。2018年1月,区块链行业融资额和融资事件已经超过2016年。

区块链融资情况

(资料来源:鲸准数据)

区块链项目成立数量在2016年达到顶峰,在2017年出现一定回落。

 区块链成立项目数

(资料来源:鲸准数据)

ICO(Initial Coin Offering)意为首次代币发行,本质是一种产品众筹,是项目对构建基于区块链的产品或服务的承诺。区块链项目完成之前,通过公开售卖部分平台的代币募集资金用于创始团队的开发工作。

2017年9月4日,央行等七部门联合发布的《关于防范代币发行融资风险的公告》明确指出,自公告发布之日起,各类代币发行融资活动应当立即停止。已完成代币发行融资的组织和个人应当做出清退等安排,合理保护投资者权益,妥善处置风险。有关部门将依法严肃查处拒不停止的代币发行融资活动以及已完成的代币发行融资项目中的违法违规行为。目前区块链ICO融资在国内处于禁止状态。

3、区块链领域主要联盟

区块链对于构建基于“互联网+”和物联网的去中心化的价值新体系、重构商业生态圈发挥重要作用,目前国际社会纷纷建立产业联盟,共同探索区块链技术的应用方向。

 区块链产业联盟

五、区块链发展趋势分析

1、面临的问题

作为近几年来新兴的一项技术,区块链技术仍然处于发展的初期,必然会面临诸多制约其发展的问题和障碍。

当前的区块链技术水平有一定的局限性,只适用于低流量低频次的交易环境。在比特币区块链中,每个区块确认时间大约需要10分钟,目前全网每秒实际只能确认3笔左右的交易,进而一笔交易的平均最终确认时间实则已经超过1小时,数据处理效率非常低。虽然诸如瑞波币和以太坊的许多新平台已经优化了区块链技术使得交易速度有了一定的提升,但距高效解决问题和大规模普及还有一定的距离。同时区块链还存在着51%攻击的威胁,只要某个节点拥有全网总算力的51%或总币龄的51%,理论上即可对区块记录进行修改,实现多重支付并获取收益。

2014年,当时世界上最大的比特币交易所运营商Mt.Gox遭受黑客攻击,损失85万枚比特币;2016年去中心化自治组织The DAO遭受黑客攻击,损失近6000万美金。这两次事件都和区块链技术的安全漏洞有关。由于目前区块链技术仍处于早期发展阶段,资产管理平台或技术开发平台的技术问题可能会给参与者带来巨大损失;某种数字资产的价值可能会因为技术缺陷而丧失;使用区块链技术的传统行业或政府部门若因技术故障而使重要数据受到影响,其后果也可能是灾难性的。

政府如何展开监管将会是区块链技术能否广泛应用的一个极其重要的因素。

一方面,区块链去中心、自治的特性淡化了国家、监管等概念,给现行体制带来了深刻冲击。比如,以比特币为代表的数字加密货币不但对国家货币发行权构成挑战,还影响到货币政策的传导机制和效果,削弱央行调控经济的能力,导致货币当局对数字加密货币的发展持谨慎态度;

另一方面,监管部门对这项新技术也缺乏充分的认识和预期,法律和制度建立可能会十分滞后,导致对运用区块链技术的经济活动缺乏必要的制度规范和法律保护,无形中增大了市场主体的风险。

传统模式中,数据是保存在中心服务器上的,由系统运营方保护数据隐私。但在区块链中,没有中心化的运营方,每一个参与者都能够获得完整的数据备份,这也意味着区块链的数据库是透明的。比特币交易虽然能够看到每一笔转账记录的发送方和接受方的地址,通过隔断交易地址和地址持有人真实身份的关联,从而无法对应到现实世界中的具体某个人来达到匿名的效果。对于比特币而言,这样的解决方案也许够用。但如果区块链需要承载更多的业务,比如智能资产,又或者通过智能合约实现具体的借款合同等,这些合同信息如何保存在区块链上,验证节点在不知晓具体合同信息的情况下如何执行合同,都需要深入的设计。

2、发展趋势

云计算是大势所趋,区块链与云的结合也是必然的趋势。区块链与云的结合,有两种模式,一种是区块链在云上,一种是区块链在云里。后面一种,也就是BaaS,Blockchain-as-a-Service,是指在云服务商直接把区块链作为服务提供给用户。未来,云服务企业越来越多地将区块链技术整合至云计算的生态环境中,通过提供BaaS功能,有效降低企业应用区块链的部署成本,降低创新创业的初始门槛。

区块链系统从数学原理上讲,是近乎完美的,具有公开透明、难以篡改、可靠加密、防DDoS攻击等优点。但是,从工程上来看,它的安全性仍然受到基础设施、系统设计、操作管理、隐私保护和技术更新迭代等多方面的制约。未来需要从技术和管理上全局考虑,加强基础研究和整体防护,才能确保应用安全。

随着参与主体的增多,区块链的竞争将越来越激烈,竞争是全方位的,包括技术、模式、专利等多维度。未来,企业将在区块链专利上加强布局。2014年以来,区块链专利申请数量出现爆发式增长。区块链专利主要分布在北美洲的美国、欧洲的英国、亚洲的中国和韩国,未来将维持这类格局。中美专利差距在减小,中国2016年申请量已超越美国。可以预见,未来的区块链专利争夺将日趋激烈。

区块链的去中心化、去中介和匿名性等特性与传统的企业管理和政府监管体系不协调。但也应该看到区块链给监管带来的机遇。未来企业将积极迎合监管需求,在技术方案和模式设计上主动内置监管要求,不仅要做到合规运作,还能大幅度节约监管合规的成本。未来全球的监管部门也将拥抱区块链这项新的监管科技,用新科技提升政府监管效能。

在未来以区块链为基础的价值传递网络上,将完全用算法和软件来构建信任基础。但这远远不够,还需要标准为区块链增信。未来,区块链的标准,将从用户的角度出发、以业务为导向,从智能合约、共识机制、私钥安全、权限管理等维度,规范区块链的技术和治理,增强区块链的可信程度,给区块链的信任增加砝码