区块链行业创新应用概述

王毛路 李莉莉

本文针对区块链在数据加密、数据交互以及数据透明可追溯等方面的特点，结合更多非金融领域的需求进行了相关应用上的总结。

区块链技术来源于几种传统互联网技术的创新设计和应用，最早由名为“中本聪”的极客（Geek）在2008年提出。

区块链（Blockchain）是指利用去中心化和去信任化的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。该技术方案中参与系统的节点把一段时间系统内全部信息交流的数据，通过密码学算法计算和记录到一个数据块（block），并且生成该数据块的指纹用于链接（chain）下个数据块和校验，系统所有参与节点来共同认定记录是否真实。

技术特征

从技术内核来看，区块链本质上是基于密码学的分布式数据库（账本）。区块链的三个核心技术为密码学、P2P网络、全网认可的分布式数据库（账本）。

区块链具有去中介化或分散中心化、信息不可篡改、透明可追溯、保密性、自信用等特点。区块链的特征和优越性来自于其技术原理。

如图1所示，区块链的基础架构自下而上可以分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。

数据层—区块构造与链的生成

每一个区块由区块头和区块体组成，区块头包含版本号、前一区块哈希（Hash）、时间戳（Timestamp）和随机数，区块体包含交易数量和加密的交易具体信息。为保护区块中以及链传递时的信息安全，区块链运用了密码学原理，涉及哈希函数、非对称加密（公钥技术）、数字签名。

网络层—区块链的工作机制

区块链是点对点的去中介化结构，每一个节点拥有记账权和查询链上信息的能力。基于哈希算法求解，每生成一个新的区块，会进行全网广播，确保无重复不断推进，从而实现分布式存储。这就意味着各个节点之间无需完备的信任基础。

共识层—共同维护的记录规则

共识机制（Consensus）区块链实现分布式自治的前提。在节点互不信任的网络中，使节点达成一致的充分必要条件是每个节点出于自身利益最大化考虑，都会自发、诚实地遵守协议预设的规则，判断每一笔交易的真实性并将判断为真的记录记入区块链中。如果节点具有各自独立的利益并相互竞争，则节点几乎不可能合谋欺骗。

区块链技术正式运用一套基于共识的数学算法，在机器之间建立信任网络，以技术背书而非第三方信用机构来完成全新的信用创造。

合约层和应用层—底层技术上的可编程经济

在区块链底层架构上建立智能合约（Smart Contract），探索形成“区块链+”应用的各种场景，达到经济和社会效益提升的目的。这是实现区块链价值传递网络的最终形式，也是区块链应用的根本价值。

国内外应用综述

区块链技术的核心理念是分布式加密账本，具有分布式、难以篡改、可追溯、开放性、算法式信任等特点，能够实现权益确立、交易溯源、隐私保护、自动执行等关键功能，可应用在金融、供应链、公益慈善、医疗、公共服务等领域的保险、供应链融资、溯源等不同场景。

目前，区块链在各个行业的落地探索方兴未艾，我国区块链产业发展的政策环境良好、创业热情较高，且技术专利数量在国际居于前列。国际标准化组织已推动区块链和分布式记账技术术语、概念、参考架构等标准的研制出台，我国已研制发布相关团体标准，立项1项国家标准，同时实质性参与制定国际标准。

从国际情况看，主要国家对区块链技术在金融领域的应用持积极态度。

作为一种全新的数据管理范式及协作模式，区块链技术及其在金融领域的应用得到英国、澳大利亚、俄罗斯、日本、欧盟等全球许多国家和地区的高度重视。英国金融行为监管局（FCA）开展的监管沙箱，。欧盟委员会2018金融及行动计划，将区块链技术纳入其工作重点之一。英国、新加坡、加拿大等国家的监管部门和中央银行已开展区块链研究或试验。新加坡金融管理局（MAS）进行的Ubin项目，探索使用区块链技术进行支付和证券的清算和结算。加拿大央行的Jasper研究项目，已完成基于区块链技术处理银行间清结算业务的探索，目前正在进行第三阶段，探索DLT与外汇、证券等其他資产结合的潜在益处。区块链在金融领域的应用主要集中在证券交易、支付结算、贸易融资等场景，并开始从概念验证逐步迈向生产实践。美国纳斯达克交易所推出基于区块链的证券交易系统Linq，韩国交易所推出基于区块链技术的股份公开交易平台。澳大利亚证券交易所计划于2020年或之后推出基于分布式账本技术的新系统，取代当前结算所电子附属登记系统。IBM推出了区块链全球跨境支付平台，可几乎达到实时跨境支付清算与结算。巴克莱银行完成全球首个基于区块链技术的贸易交易，将传统需要耗时7日至10日的交易处理流程缩短至4小时内完成。

总体来说，无论是哪一领域的区块链应用，无论使用的是公有链还是联盟链技术，其本质都是将重要的数据存储在区块链上，从而赋予数据不可篡改、不可删除、可追溯、分布式账本等特点，因而解决该数据在不同利益主体之间的信任问题。一言以蔽之，“内防篡改，外防抵赖”。

不同的区块链应用案例仅仅是应用场景不同，而它们都有共同的前提。从最早的数字货币，到银行的合同存证、医院的电子医疗档案、版权认证、政府的公司注册记录、土地登记、精准扶贫、电子身份存储、食品溯源、奢侈品追溯、疫苗追溯等场景，区块链的应用都是因为成功满足了以下两个前置条件：

（1）数据有保持完整性和真实性的必要。

（2）数据有保持其在不同主体之间一致性的必要。

例如，数字货币、电子合同、医疗档案、版权记录、公司登记信息、土地登记信息、扶贫资金审批和拨付信息、电子身份证、食品、疫苗、奢侈品的供应链信息等均满足上述前提。且不同主体之间的信任关系越弱，区块链的作用越显著。

此外，不仅是数据本身，数据的使用记录、调用情况等过程性数据也有存储于区块链上的必要性，正如国内的中国保险信息技术公司项目、安吉税易贷项目、广州市信息中心区块链基础设施建设项目等，都是将这些属于业务关键的过程性数据存储在区块链上，从而使数据的流通合法合规，打破数据孤岛。

在应用区块链的过程中，尤其需要注意规避区块链性能上的短板。目前，区块链还不支持高频的交易，即使是在联盟链环境下，区块链最多也只能稳定支持每秒不超过3000笔的交易频率。这就是为什么区块链在合同存证、低频数据调用记录、奢侈品追溯、扶贫资金审批发放等领域取得成功，而在银行交易、食品追溯、慈善募捐等领域表现不尽如人意的主要原因所在。

金融行业的应用

区块链通过在统一共识基础上形成可信、安全、透明、公开的自运行体系，将起到降低金融业务运营成本、提高管理效率和盈利能力的效果。金融行业作为业务周期长、参与方多、涉及用户数量大的行业，在区块链所建立的可信互联网环境下将有效地获得信任传递与穿透。基于联盟链的技术架构与发展规划，主要将在票据登记、票据托管、数据交换共享、数据对外开放等领域发挥应用效果。

资产登记

资产凭证作为重要数据类型，需要获得唯一性、真实性保障。通过将资产凭证数据实时向区块链进行固化锚定，除了能够有效保障资产凭证不可篡改，后续修改也能够对历史保单信息变更进行有效追溯，不仅保护投资人合法权益，也将为金融机构提供有效途径。

单据托管

单据生成：在销售、投保、投资等业务场景里，在线达成协议、通过签署投资合同，经金融后台业务系统审核后生成有效的电子合同，存入电子凭证库中。将加密的协议上链，只有业务相关方可下载解密查看，业务相关方也可授权他人查看保单。块链具有不可删除、不可更改的特性，协议变更需要生成一份新的合同加密上链，并与原协议形成关联，保持合同完整性和业务连贯性。

区块链保单托管能够通过利用区块链分布式账本的特性真正实现托管后的数据中立、不可篡改、记录可溯，从而获得投资人的有效信任。

数据交换共享

通过基于区块链的数据交换服务，金融之间能够基于投资人人有效授权，形成数据共享通道。针对恶意欺诈等行为进行行业性的联合风控，并实现监管机构对行业性数据的有效穿透式监管。

基于更为精准的多维数据共享，实现金融产品创新，建立更为定制化的产品定价机制与营销策略。

行业数据对外开放

区块链以密文的形式汇集用户的业务信息和单据等核心业务数据，并将数据记录对应到个人。该种对应关系可应用于其它相关联的生活场景，为用户身份验证、信用评估、资质校验、数据安防等业务需求提供数据支持。

此外，基于脱敏的行业大数据，可进一步向社会开放不受特殊限制的数据，研究机构可用以做学术课题、行业报告、趋势分析的可信数据源，商业机构可以此形成群体用户画像，分析和挖掘金融及其相关行业的需求，实现精准营销和产品业务创新。

物联网行业应用

目前，很多物联网都是运营商企业内部的自组织网络。涉及跨多个运营商、多个对等主体之间的协作时，建立信用的成本很高。目前的物联网数据流通汇兑到单一的中心控制系统，随着设备几何级数增长，中心化服务成本难以负担。

用区块链建立基于设备信息的分布式账本，可以解决以下问题：

1.降低成本。区块链无需中心服务器，规避昂贵的运维费用。

2.身份鉴权。区块链的验证和共识机制有助于避免非法甚至是恶意节点接入物联网。

3.可证可溯。数据只要经过共识写入区块链，就难以篡改，还能依托链式结构追本溯源。

4.隐私保护。区块链中所有传输的数据都经过严格的加密处理，用户的数据和隐私将会更加安全。

5.跨主体协作。区块链的分布式对等结构和公开透明的算法，能够以低成本建立互信，打破信息孤岛桎梏，促进信息横向流动和多方协作。

目前在传感数据的存证和溯源、电动汽车的即时充电、无人机的安全通信和群体智能、物联网食品溯源方面都出现了应用案例。

区块链积分通兑

比特币作为很成熟的区块链应用，其本身与积分相似，都是一种数字资产，而唯一的不同则在于比特币依靠底层区块链的公开透明以及共识机制维护，实现了数字资产的唯一性、信任性和价值性。因此，将积分按照比特币数字资产的特性进行构造能够实现透明安全可信的通兑机制，真正将积分的价值在流动中发挥出来。同时，区块链不可篡改、可追溯的特性也能夠让商家投过区块链积分的流转数据获得最为真实的用户行为分析数据源，从而更为准确地提升营销影响力。区块链以开放的加盟机制，能够实现多方在对等的前提下公平地兑换各自的积分数字资产，以共识机制实现汇率投票，保持互相制衡的稳定市场结构。

结论

区块链从2015年开始在全球掀起技术热潮。一大批国际先进金融机构和大量初创企业已经开始对区块链技术进行大量应用探索和管理实践，范围包括征信、交易、支付、清算、证券、保险等各种金融领域与环节。

多个金融区块链联盟也在近期纷纷成立，包括金融区块链联盟R3、中国分布式总账基础协议联盟（China Ledger联盟）、金融区块链合作联盟（深圳）等。从另一角度，将区块链理解为一项针对数据进行可信化处理的底层技术。

本文针对区块链在数据加密、数据交互以及数据透明可追溯等方面的特点，结合更多非金融领域的需求进行了相关应用上的总结。