第1章 全面認(rèn)識(shí)區(qū)塊鏈

人類自誕生以來，一直對(duì)物質(zhì)移動(dòng)的速度有著孜孜不倦的追求和探索。在人類探索和改造世界的過程中，絕大多數(shù)具有顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新都與物質(zhì)傳遞的速度有著非常密切的聯(lián)系。比如輪子改變?nèi)撕臀矬w傳遞的方式，鐵軌改變?nèi)撕臀矬w傳遞的效率，電力的出現(xiàn)改變了能量的傳遞方式，互聯(lián)網(wǎng)的誕生則是徹底顛覆了信息傳遞的方式和效率。

區(qū)塊鏈技術(shù)被認(rèn)為是輪子、鐵軌、電力、互聯(lián)網(wǎng)之后，又一個(gè)具備顛覆性的核心技術(shù)。作為一種構(gòu)建價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的底層技術(shù)，區(qū)塊鏈改變的將是價(jià)值傳遞的方式。區(qū)塊鏈的出現(xiàn)將解決人類社會(huì)誕生以來一直在思考的問題——如何獲取未知的信任。區(qū)塊鏈技術(shù)到底是怎樣一種技術(shù)？本章將從宏觀角度介紹這個(gè)問題。

1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)的起源和解釋

提到區(qū)塊鏈技術(shù)，比特幣是無法回避的一個(gè)重要部分，因?yàn)楸忍貛攀瞧駷橹钩霈F(xiàn)最早、規(guī)模最大、運(yùn)行最穩(wěn)定、技術(shù)最成熟的基于區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用。2008年一個(gè)網(wǎng)名叫“中本聰”的人發(fā)表了一篇名為《比特幣：一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》的論文。在該論文中，“中本聰”描繪了一個(gè)完全去中心化的電子現(xiàn)金系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中每一個(gè)參與者都是獨(dú)立并且對(duì)等的，這些參與者不依賴于通貨保障或者結(jié)算交易驗(yàn)證保障的中央權(quán)威。

為了實(shí)現(xiàn)這套系統(tǒng)，相關(guān)的技術(shù)社區(qū)利用密碼學(xué)中的橢圓曲線數(shù)字簽名算法（ECDSA）來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密，基于P2P網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)去中心化的，不可逆、不可篡改的特殊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。這套系統(tǒng)就是目前被稱為區(qū)塊鏈技術(shù)的雛形。比特幣就是構(gòu)建在區(qū)塊鏈技術(shù)之上典型的成功應(yīng)用。比特幣系統(tǒng)這些年來穩(wěn)定而且高效的運(yùn)行，證明了這些技術(shù)理論的正確性和可靠性。

隨著業(yè)界對(duì)比特幣系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的深入了解，人們發(fā)現(xiàn)這些技術(shù)除了應(yīng)用在比特幣上面之外，還能應(yīng)用在其他領(lǐng)域。于是相關(guān)技術(shù)社區(qū)將這些技術(shù)抽象之后給它們起了一個(gè)統(tǒng)一的名字：區(qū)塊鏈。從此區(qū)塊鏈脫離比特幣成為一門單獨(dú)的技術(shù)。

目前區(qū)塊鏈已經(jīng)成為一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)名詞，而不是依賴于某個(gè)具體產(chǎn)品的附屬技術(shù)。區(qū)塊鏈這個(gè)技術(shù)名詞，從不同的角度看會(huì)有不同的解釋。

● 從網(wǎng)絡(luò)的角度看：區(qū)塊鏈的底層網(wǎng)絡(luò)模型提供了分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的完美實(shí)現(xiàn)，比特幣系統(tǒng)從誕生至今沒有發(fā)生過一次宕機(jī)事件，這有利地證明了該網(wǎng)絡(luò)模型的穩(wěn)定和高效。

● 從底層技術(shù)的角度看：區(qū)塊鏈更像是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用區(qū)塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，把區(qū)塊按照順序鏈接起來組成區(qū)塊鏈，從而達(dá)到防止數(shù)據(jù)被篡改的目的。

● 從密碼學(xué)的角度看：區(qū)塊鏈利用橢圓曲線數(shù)字簽名算法來保證數(shù)據(jù)的完整性和真實(shí)性。

● 從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的角度看：區(qū)塊鏈更像是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫，不但數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是分布式的（以共享賬本為例，所有的數(shù)據(jù)可以對(duì)等地存儲(chǔ)在所有參與數(shù)據(jù)記錄的節(jié)點(diǎn)中，而非集中存儲(chǔ)于中心化的機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)中），而且數(shù)據(jù)的產(chǎn)生也是分布式的（賬本所有的節(jié)點(diǎn)集體維護(hù)，而非一個(gè)單獨(dú)的中心機(jī)構(gòu)來維護(hù)）。

區(qū)塊鏈技術(shù)源于比特幣但是高于比特幣，發(fā)展至今，已經(jīng)形成一個(gè)非常完整的技術(shù)棧。區(qū)塊鏈技術(shù)棧中的每個(gè)單項(xiàng)技術(shù)并不是新發(fā)明的技術(shù)，如果將這些單項(xiàng)技術(shù)單獨(dú)提取出來，都是比較普通的，但正是這些普通的技術(shù)通過精巧地組合之后誕生了一項(xiàng)足以顛覆世界的新技術(shù)。這和雞尾酒非常相識(shí)，組成雞尾酒的每個(gè)單獨(dú)的原料都非常普通，但是組合之后就產(chǎn)生了非常神奇的化學(xué)反應(yīng)，從而誕生了一個(gè)讓人癡迷的新事物。

套用一句網(wǎng)絡(luò)流行的話，重要的事情要說三遍：區(qū)塊鏈不是一個(gè)單獨(dú)的技術(shù)，而是由多種技術(shù)組成的技術(shù)棧，在學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈技術(shù)的時(shí)候一定要注意區(qū)塊鏈技術(shù)的這個(gè)特性。所以如果想學(xué)會(huì)區(qū)塊鏈技術(shù)首先需要對(duì)組成區(qū)塊鏈技術(shù)棧的各個(gè)單項(xiàng)技術(shù)有所了解，然后再開始學(xué)習(xí)相關(guān)的區(qū)塊鏈技術(shù)框架，這一點(diǎn)在基于區(qū)塊鏈技術(shù)的項(xiàng)目實(shí)施中尤其重要。

1.2 區(qū)塊鏈的核心技術(shù)及其特性

通過前面章節(jié)的介紹我們知道區(qū)塊鏈技術(shù)是一個(gè)技術(shù)棧，由多種相關(guān)技術(shù)組成。那么區(qū)塊鏈技術(shù)棧到底是由哪些具體技術(shù)組成的呢？在回答這個(gè)問題之前，我們先要了解一下區(qū)塊鏈具有哪些特點(diǎn)。

1.2.1 區(qū)塊鏈技術(shù)的特性

區(qū)塊鏈技術(shù)有什么特點(diǎn)？這個(gè)問題很多人從不同的角度定義過。在這里，我們引用維基百科上面的說明：“區(qū)塊鏈技術(shù)是基于去中心化的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，用開源軟件把密碼學(xué)原理、時(shí)序數(shù)據(jù)和共識(shí)機(jī)制相結(jié)合，來保障分布式數(shù)據(jù)庫中各節(jié)點(diǎn)的連貫和持續(xù)，使信息能即時(shí)驗(yàn)證、可追溯，但難以篡改和無法屏蔽，從而創(chuàng)造了一套隱私、高效、安全的共享價(jià)值體系。”通過這段描述我們可以把區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)歸納為以下幾點(diǎn)：

● 區(qū)塊鏈沒有一個(gè)統(tǒng)一的中心，數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)是對(duì)等的。

● 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按照特定的時(shí)序組織并且采用密碼學(xué)原理加密，這樣使得數(shù)據(jù)不可篡改（密碼學(xué)加密）并且可以追溯（時(shí)序組織）。

● 數(shù)據(jù)的創(chuàng)建和維護(hù)由所有參與方共同參與，任何一方都不能在不經(jīng)過其他參與方允許的情況下獨(dú)立對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。

這些特性是絕大多數(shù)區(qū)塊鏈技術(shù)的基本特性，但是隨著對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)這些特性已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)的需求，因此在區(qū)塊鏈技術(shù)中增加了一些新的特性，這些新增的特性中最重要的就是智能合約。區(qū)塊鏈的智能合約是條款以計(jì)算機(jī)語言而非法律語言記錄的智能合同。智能合約讓我們可以通過區(qū)塊鏈與真實(shí)世界的資產(chǎn)進(jìn)行交互。當(dāng)一個(gè)預(yù)先編好的條件被觸發(fā)時(shí)，智能合約執(zhí)行相應(yīng)的合同條款。

通過上面的描述我們可以發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)具有分布式數(shù)據(jù)庫、密碼學(xué)、P2P網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)特點(diǎn)。區(qū)塊鏈的這些技術(shù)特點(diǎn)，使得通過區(qū)塊鏈技術(shù)可以構(gòu)建一個(gè)去中心化的、安全的、對(duì)等的、不可更改的價(jià)值傳播網(wǎng)絡(luò)。這些技術(shù)通過精巧的組合之后，形成了一種全新的數(shù)據(jù)記錄、傳遞、存儲(chǔ)與展現(xiàn)的方式。以前數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和維護(hù)都是由一個(gè)統(tǒng)一的中心機(jī)構(gòu)來完成，而區(qū)塊鏈技術(shù)可以讓所有數(shù)據(jù)的參與方都有機(jī)會(huì)成為數(shù)據(jù)維護(hù)者。區(qū)塊鏈技術(shù)在沒有中央控制點(diǎn)的分布式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)下，使用分布式集體運(yùn)作的方法，構(gòu)建了一個(gè)P2P的自組織網(wǎng)絡(luò)。通過復(fù)雜的校驗(yàn)機(jī)制，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫能夠保持完整性、連續(xù)性和一致性，即使部分參與者作假也無法改變整個(gè)區(qū)塊鏈的完整性，更無法篡改區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在我們可以對(duì)區(qū)塊鏈的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行一下總結(jié)。區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。區(qū)塊鏈技術(shù)棧包含了以下技術(shù)特性：

● 分布式數(shù)據(jù)庫的技術(shù)特性

● 密碼學(xué)特性

● 共識(shí)機(jī)制

● 智能合約

1.2.2 區(qū)塊鏈的分布式存儲(chǔ)技術(shù)特性

從技術(shù)的特性上看，區(qū)塊鏈具有分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的關(guān)系性數(shù)據(jù)庫都必須滿足ACID原則，ACID原則本質(zhì)上是對(duì)事務(wù)而言的。在傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，事務(wù)是一個(gè)不能分割的操作單元。因此對(duì)于傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫而言，事務(wù)必須具備以下四個(gè)特性：

● 原子性（Atomicity）：事務(wù)中的所有操作要么全部執(zhí)行，要么全部拒絕，沒有任何中間狀態(tài)；

● 一致性（Consistency）：數(shù)據(jù)庫的完整性約束不會(huì)被任何事務(wù)破壞；

● 隔離性（Isolation）：多個(gè)事務(wù)完全隔離開來，一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不會(huì)被其他事務(wù)所影響；

● 持久性（Durability）：一個(gè)事務(wù)完成之后，該事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的變更會(huì)被永久地存在數(shù)據(jù)庫中。

從ACID四個(gè)屬性我們看出，區(qū)塊鏈可以滿足上面的部分特性。

● 原子性，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在區(qū)塊中，一個(gè)區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)要么全部進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈，要么全部被丟棄。

● 一致性，區(qū)塊加入?yún)^(qū)塊鏈之后原有的區(qū)塊鏈保持不變。

● 隔離性，所有節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)生成區(qū)塊，但是最終只有一個(gè)區(qū)塊可以加入?yún)^(qū)塊鏈中。

● 持久性，一旦區(qū)塊加入?yún)^(qū)塊鏈中，就會(huì)被永久保存并復(fù)制到其他節(jié)點(diǎn)。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)量以及數(shù)據(jù)的讀寫速度都提出了更高的要求，因此基于ACID的關(guān)系數(shù)據(jù)已經(jīng)不能滿足于業(yè)務(wù)的需求。相關(guān)技術(shù)社區(qū)在原有的ACID數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上面創(chuàng)建了分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有這樣一些特點(diǎn)，我們稱之為BASE。BASE是一組單詞的首字母縮寫，它們是：

● 基本上可用（basically available）：主要的需求是可用性，即使出現(xiàn)劃分的情況下，也應(yīng)該允許更新，哪怕以犧牲一致性為代價(jià)；

● 軟狀態(tài)（soft state）：網(wǎng)絡(luò)劃分可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫每個(gè)副本都有一定程度不同的狀態(tài)，從而導(dǎo)致整體狀態(tài)不明；

● 最終一致性（eventually consistent）：當(dāng)解決完劃分后，要求最終所有副本形成一致。

和ACID的強(qiáng)一致性概念比較，BASE面向的是可擴(kuò)展的分布式系統(tǒng)。BASE在犧牲強(qiáng)一致性的基礎(chǔ)上換取了可用性，允許在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)不同節(jié)點(diǎn)之間存在數(shù)據(jù)的不一致性，但是最終所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都是一致的。而區(qū)塊鏈的節(jié)點(diǎn)是分布在全世界各個(gè)地方的，在一定的時(shí)間段內(nèi)，不同節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊數(shù)存在不一致的情況，但是最終都是一致的。所以我們認(rèn)為區(qū)塊鏈?zhǔn)欠戏植际綌?shù)據(jù)庫BASE規(guī)則的。通過上面的對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈符合傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的分布式數(shù)據(jù)庫特性。

1.2.3 區(qū)塊鏈的密碼學(xué)技術(shù)特性

為了保證數(shù)據(jù)的不可逆、不可篡改和可追溯，區(qū)塊鏈采用了一些密碼學(xué)相關(guān)的技術(shù)。主要使用的是哈希算法、Merkle樹、非對(duì)稱加密算法這三種密碼學(xué)中常用的技術(shù)。

1．哈希算法

哈希算法將任意長度的二進(jìn)制值映射為較短的固定長度的二進(jìn)制值，這個(gè)小的二進(jìn)制值稱為哈希值。哈希值是一段數(shù)據(jù)唯一且極其緊湊的數(shù)值表示形式。如果哈希一段明文而且哪怕只更改該段落的一個(gè)字母，隨后的哈希值都會(huì)發(fā)生變化。要找到哈希值相同而輸入值不同的字符串，在計(jì)算上是不可能的。所以數(shù)據(jù)的哈希值可以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性。在哈希算法中如果輸入數(shù)據(jù)有變化，則哈希也會(huì)發(fā)生變化。哈希算法可用于許多操作，包括身份驗(yàn)證和數(shù)字簽名（也稱為“消息摘要”），不過一般用于快速查找和加密算法。

區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在區(qū)塊中的，每個(gè)區(qū)塊都有一個(gè)區(qū)塊頭，區(qū)塊頭存儲(chǔ)區(qū)塊中所有數(shù)據(jù)經(jīng)過哈希算法獲取的一個(gè)哈希值，同時(shí)每個(gè)區(qū)塊中存儲(chǔ)前面一個(gè)區(qū)塊的哈希值，這樣每個(gè)區(qū)塊都會(huì)通過所存儲(chǔ)的前一個(gè)區(qū)塊的哈希值串聯(lián)起來，這樣就形成了區(qū)塊鏈。如果有人試圖篡改其中的一筆交易，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致該交易所在區(qū)塊的哈希值發(fā)生變化，為了使得被篡改的交易得到所有節(jié)點(diǎn)的認(rèn)可，篡改者需要以被篡改的節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)，重新計(jì)算后面的所有區(qū)塊，但是如果要讓所有的節(jié)點(diǎn)都承認(rèn)和接受這些篡改，那基本上是不可能完成的事情了。從這里我們可以發(fā)現(xiàn)哈希算法的應(yīng)用使得篡改的成本已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過收益了。

區(qū)塊鏈系統(tǒng)常用的哈希算法是SHA256和RIPEMD160。SHA256是SHA算法的一個(gè)變體。SHA（安全散列算法）是由美國國家安全局（NSA）設(shè)計(jì)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）發(fā)布的一系列密碼散列函數(shù)，包括SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512等變體。這些算法主要適用于數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)（Digital Signature Standard DSS）里面定義的數(shù)字簽名算法（Digital Signature Algorithm DSA）。SHA256算法在抗碰撞性和效率之間做了一個(gè)平衡處理，在很多區(qū)塊鏈系統(tǒng)中均支持SHA256哈希算法。

2. Merkle樹

通過前面的描述我們知道區(qū)塊中的數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在區(qū)塊中的，一個(gè)區(qū)塊中會(huì)存儲(chǔ)若干數(shù)據(jù)，那么這些數(shù)據(jù)是以什么樣的方式組織才能夠做到不可篡改呢？Merkle樹解決了這個(gè)問題。

（1）什么是Merkle樹

Merkle樹是一種樹（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中所說的樹），通常稱為Merkle Hash Tree。組成Merkle樹的所有節(jié)點(diǎn)都是哈希值。Merkle樹具有以下特點(diǎn)：

● Merkle樹是一種樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以是二叉樹也可以是多叉樹，具有樹型結(jié)構(gòu)的所有特點(diǎn)；

● Merkle樹的葉子節(jié)點(diǎn)上的value可以任意指定，比如可以將數(shù)據(jù)的哈希值作為葉子節(jié)點(diǎn)的值；

● 非葉子節(jié)點(diǎn)的value是根據(jù)它下面所有的葉子節(jié)點(diǎn)值，然后按照一定的算法計(jì)算得出的。如Merkle樹的非葉子節(jié)點(diǎn)value是將該節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組合，然后對(duì)組合結(jié)果進(jìn)行哈希計(jì)算所得出的哈希值。

（2）Merkle樹的應(yīng)用領(lǐng)域

目前，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域Merkle樹多用來進(jìn)行比對(duì)以及驗(yàn)證處理。比特幣錢包服務(wù)用Merkle樹的機(jī)制來做“百分百準(zhǔn)備金證明”。在處理比對(duì)或驗(yàn)證的應(yīng)用場景中，特別是在分布式環(huán)境下進(jìn)行比對(duì)或驗(yàn)證時(shí)，Merkle樹可以大大減少數(shù)據(jù)的傳輸量以及計(jì)算的復(fù)雜度。

（3）Merkle樹的優(yōu)點(diǎn)

Merkle樹明顯的一個(gè)好處是可以單獨(dú)拿出一個(gè)分支（作為一個(gè)小樹）來對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，這個(gè)特性在很多使用場合可以帶來哈希列表所不能比擬的方便和高效。

（4）Merkle樹在區(qū)塊鏈中的應(yīng)用

在區(qū)塊鏈中，區(qū)塊中的交易是按照Merkle的形式存儲(chǔ)在區(qū)塊上面的。每筆交易都有一個(gè)哈希值，然后不同的哈希值向上繼續(xù)做哈希運(yùn)算，最終形成了唯一的Merkle根。這個(gè)Merkle根將會(huì)被存放到區(qū)塊的區(qū)塊頭中。利用Merkle樹的特性可以確保每一筆交易都不可偽造。

3．非對(duì)稱加密算法

加密算法一般分為對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密，非對(duì)稱加密是指為滿足安全性需求和所有權(quán)驗(yàn)證需求而集成到區(qū)塊鏈中的加密技術(shù)。非對(duì)稱加密通常在加密和解密過程中使用兩個(gè)非對(duì)稱的密碼，分別稱為公鑰和私鑰。非對(duì)稱密鑰對(duì)具有兩個(gè)特點(diǎn)：一是用其中一個(gè)密鑰（公鑰或私鑰）加密信息后，只有另一個(gè)對(duì)應(yīng)的密鑰才能解開；二是公鑰可向其他人公開，私鑰則保密，其他人無法通過該公鑰推算出相應(yīng)的私鑰。

非對(duì)稱加密一般劃分為三類主要方式：大整數(shù)分解問題類、離散對(duì)數(shù)問題類、橢圓曲線類。大整數(shù)分解問題類指用兩個(gè)較大的質(zhì)數(shù)的乘積作為加密數(shù)，由于質(zhì)數(shù)的出現(xiàn)具有不規(guī)律性，想要破解只能通過不斷試算。離散對(duì)數(shù)問題類指的是基于離散對(duì)數(shù)的難解性，利用強(qiáng)的單向散列函數(shù)的一種非對(duì)稱分布式加密算法。橢圓曲線類指利用平面橢圓曲線來計(jì)算成組非對(duì)稱特殊值，比特幣就使用此類加密算法。

非對(duì)稱加密技術(shù)在區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景主要包括信息加密、數(shù)字簽名和登錄認(rèn)證等。其中信息加密場景主要是由信息發(fā)送者（記為A）使用接受者（記為B）的公鑰對(duì)信息加密后再發(fā)送給B，B利用自己的私鑰對(duì)信息解密。比特幣交易的加密即屬于此場景。數(shù)字簽名場景則是由發(fā)送者A采用自己的私鑰加密信息后發(fā)送給B，再由B使用A的公鑰對(duì)信息解密，從而可確保信息是由A發(fā)送的。登錄認(rèn)證場景則是由客戶端使用私鑰加密登錄信息后發(fā)送給服務(wù)器，后者接收后采用該客戶端的公鑰解密并認(rèn)證登錄信息。

存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的交易信息是公開的，但是賬戶身份信息是高度加密的，只有在數(shù)據(jù)擁有者授權(quán)的情況下才能訪問，從而保證了數(shù)據(jù)的安全和個(gè)人的隱私。區(qū)塊鏈系統(tǒng)每個(gè)用戶都有一對(duì)秘鑰，一個(gè)是公開的，一個(gè)是私有的。通常公鑰的密碼算法采用的是橢圓曲線算法。用戶可以通過自己的私鑰對(duì)交易進(jìn)行簽名，同時(shí)別的用戶可以利用簽名用戶的公鑰對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證。

橢圓曲線指的是由韋爾斯特拉斯（Weierstrass）方程y2+a1xy+a3y=x3+a2x2+a 4x+a6所確定的平面曲線。若F是一個(gè)域，ai∈F， i=1，2，…，6。滿足式（1-1）的數(shù)偶（x，y）稱為F域上的橢圓曲線E的點(diǎn)。F域可以是有理數(shù)域，還可以是有限域GF(Pr)。橢圓曲線通常用E表示。除了曲線E的所有點(diǎn)外，尚需加上一個(gè)叫作無窮遠(yuǎn)點(diǎn)的特殊點(diǎn)O。在橢圓曲線加密（ECC）中，利用了某種特殊形式的橢圓曲線，即定義在有限域上的橢圓曲線。其方程如下：

這里p是素?cái)?shù)，a和b為兩個(gè)小于p的非負(fù)整數(shù)，它們滿足：

其中，x，y，a，b∈Fp，則滿足式（1-2）的點(diǎn)（x，y）和一個(gè)無窮點(diǎn)O就組成了橢圓曲線E。

橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問題ECDLP定義如下：給定素?cái)?shù)p和橢圓曲線E，對(duì)Q = kP，在已知P，Q的情況下求出小于p的正整數(shù)k。可以證明，已知k和P計(jì)算Q比較容易，而由Q和P計(jì)算k則比較困難，至今沒有有效的方法來解決這個(gè)問題，這就是橢圓曲線加密算法原理之所在。與RSA算法相比，橢圓曲線公鑰系統(tǒng)是代替RSA的強(qiáng)有力的競爭者。橢圓曲線加密方法的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：

● 安全性能更高，如160位ECC與1024位RSA、DSA有相同的安全強(qiáng)度。

● 計(jì)算量小，處理速度快，在私鑰的處理速度上（解密和簽名），ECC遠(yuǎn)比RSA、DSA快得多。

● 存儲(chǔ)空間占用小，ECC的密鑰尺寸和系統(tǒng)參數(shù)與RSA、DSA相比要小得多，所以占用的存儲(chǔ)空間小得多。

● 帶寬要求低，使得ECC具有廣泛的應(yīng)用前景。

ECC的這些特點(diǎn)使它必將取代RSA，成為通用的公鑰加密算法。比如SET協(xié)議的制定者已把它作為下一代SET協(xié)議中缺省的公鑰密碼算法。

利用橢圓曲線的簽名和驗(yàn)證算法，可以保證賬號(hào)的唯一性和不可冒名頂替性，同時(shí)也保證了用戶的不可抵賴性。通過這些密碼學(xué)技術(shù)的應(yīng)用可以使得區(qū)塊鏈技術(shù)在沒有中心服務(wù)器的情況下做到數(shù)據(jù)的不可逆和不可篡改。

1.2.4 區(qū)塊鏈中的共識(shí)機(jī)制

區(qū)塊鏈中的一個(gè)核心概念是去中心，在區(qū)塊鏈中沒有和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一樣的中心數(shù)據(jù)庫，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等的，這樣就需要一套算法和機(jī)制來保證所有對(duì)等節(jié)點(diǎn)之間可以有效協(xié)作。這套算法和方式稱為共識(shí)機(jī)制。共識(shí)機(jī)制的存在可以有效保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間按照既定的原則共同維護(hù)賬本。共識(shí)機(jī)制本質(zhì)上是區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間建立信任、獲取權(quán)益的數(shù)學(xué)算法。共識(shí)算法在區(qū)塊鏈技術(shù)出現(xiàn)之前就已經(jīng)存在，最早出現(xiàn)在分布式系統(tǒng)中。目前區(qū)塊鏈系統(tǒng)中常用的共識(shí)算法有PWO（工作量證明）、POS（股權(quán)證明機(jī)制）、DPOS（授權(quán)股權(quán)證明）、PBFT（拜占庭共識(shí)算法）。

1. POW——工作量證明機(jī)制

工作量證明（Proof Of Work, POW），簡單理解就是一份證明，用來確認(rèn)你做過一定量的工作。監(jiān)測(cè)工作的整個(gè)過程通常是極為低效的，而通過對(duì)工作的結(jié)果進(jìn)行認(rèn)證來證明完成了相應(yīng)的工作量，則是一種非常高效的方式。比如現(xiàn)實(shí)生活中的畢業(yè)證、駕駛證等，也是通過檢驗(yàn)結(jié)果的方式（通過相關(guān)的考試）所取得的證明。

工作量證明系統(tǒng)主要特征是客戶端需要做一定難度的工作得出一個(gè)結(jié)果，驗(yàn)證方卻很容易通過結(jié)果來檢查出客戶端是不是做了相應(yīng)的工作。這種方案的一個(gè)核心特征是不對(duì)稱性：工作對(duì)于請(qǐng)求方是適中的，對(duì)于驗(yàn)證方則是易于驗(yàn)證的。它與驗(yàn)證碼不同，驗(yàn)證碼的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)是易于被人類解決而不易被計(jì)算機(jī)解決。

舉個(gè)例子，給定一個(gè)基本的字符串“study blockchain! ”，我們給出的工作量要求是，可以在這個(gè)字符串后面添加一個(gè)整數(shù)值，對(duì)變更后的字符串進(jìn)行SHA256哈希運(yùn)算，如果得到的哈希結(jié)果（以十六進(jìn)制的形式表示）是以“0000”開頭的，則驗(yàn)證通過。為了達(dá)到這個(gè)工作量證明的目標(biāo)。我們需要不停地遞增這個(gè)整數(shù)的值，對(duì)得到的新字符串進(jìn)行SHA256哈希運(yùn)算。按照這個(gè)規(guī)則，我們需要經(jīng)過79505次計(jì)算才能找到恰好前4位為0的哈希散列。

"study blockchain!0" =＞ 199dd3e519f1e170e0eea67744547ffea5a435e4ddacaf0ada859b 972091ac7d "study blockchain!1" =＞ 91de0a6ce666ee00ee8cb5893cc843b84001a4c9ffac5bc 3168b3c6c6f604217 "study blockchain!2" =＞ 86d4fc2522d934af711049e4bd488a50a86bf2d6 57f1d9e1871c9f25d4f6ea2b ... "study blockchain!79505" =＞ 000024f2c9e0e1cf93ef68fde a6c60e4dd0498d41aa82473c41c2f1b022b4ca1

通過這個(gè)示例我們對(duì)工作量證明機(jī)制有了一個(gè)初步的理解。有的人會(huì)認(rèn)為如果工作量證明只是這樣的一個(gè)過程，那是不是只需要記住字符串后面的數(shù)字為79505計(jì)算能通過驗(yàn)證就行了？當(dāng)然不是的，這是一個(gè)非常簡單的例子，實(shí)際會(huì)增加很多的參數(shù)來調(diào)節(jié)計(jì)算的難度。

比特幣系統(tǒng)的共識(shí)機(jī)制就是基于POW算法的，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)比上面的例子要復(fù)雜得多。比特幣網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)如果想生成一個(gè)新的區(qū)塊并寫入?yún)^(qū)塊鏈中，必須解出比特幣網(wǎng)絡(luò)給出的工作量證明的謎題。這道題關(guān)鍵的三個(gè)要素是工作量證明函數(shù)、區(qū)塊及難度值。工作量證明函數(shù)是這道題的計(jì)算方法，區(qū)塊決定了這道題的輸入數(shù)據(jù)，難度值決定了這道題所需要的計(jì)算量。

2. POS——股權(quán)證明機(jī)制

股權(quán)證明機(jī)制的基本概念是產(chǎn)生區(qū)塊的難度應(yīng)該與你在網(wǎng)絡(luò)里所占的股權(quán)（所有權(quán)占比）成比例。簡單來說POS就是一個(gè)根據(jù)你持有貨幣的量和時(shí)間給你發(fā)利息的一個(gè)制度。在POS模式下有一個(gè)名詞叫幣齡，每個(gè)幣每天產(chǎn)生1幣齡。比如你持有100個(gè)幣，總共持有了30天，那么此時(shí)你的幣齡就為3000。這個(gè)時(shí)候如果你發(fā)現(xiàn)了一個(gè)POS區(qū)塊，你的幣齡就會(huì)被清空為0。你每被清空365幣齡，你將會(huì)從區(qū)塊中獲得0.05個(gè)幣的利息（可理解為年利率5%）。那么在這個(gè)案例中，利息= 3000*5%/365 = 0.41個(gè)幣，這樣只要持有貨幣就可以獲取利息（需要注意的是，5%的年利率僅僅是我們舉例，并非每個(gè)POS模式的幣種都是5%）。

POS的設(shè)計(jì)理念以及初衷主要是基于以下三個(gè)原因：

第一：眾所周知，比特幣的區(qū)塊產(chǎn)量每4年會(huì)減半，未來隨著比特幣區(qū)塊包含產(chǎn)量的逐步降低，挖礦的動(dòng)力將會(huì)不斷下降，礦工人數(shù)越來越少。整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)有可能會(huì)逐漸陷入癱瘓（因?yàn)榇蠹叶紲p少了運(yùn)行比特幣客戶端的時(shí)間，越來越難找到一個(gè)P2P節(jié)點(diǎn)去連接和同步網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)）。針對(duì)這個(gè)問題，POS提供了解決方案：在POS體系中只有打開錢包客戶端程序才能發(fā)現(xiàn)POS區(qū)塊，才會(huì)獲得利息。這促使很多不想挖礦的人也會(huì)常常打開自己的錢包客戶端，通過這樣的方法使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)更加健壯。

第二：通過比特幣的原理我們知道在若干年后隨著礦工人數(shù)的下降，比特幣很有可能被一些高算力的人、團(tuán)隊(duì)或者礦池所挾持，進(jìn)而進(jìn)行51%攻擊。這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)崩潰。51%攻擊簡單來說就是當(dāng)你擁有了超過全球51%的比特幣算力時(shí)，你將能偽造比特幣網(wǎng)絡(luò)的任何數(shù)據(jù)。比如你偽造自己有一百萬個(gè)比特幣（實(shí)際上你沒有），你可以通過你的算力強(qiáng)迫其他節(jié)點(diǎn)接受你的虛假交易，但是這樣將導(dǎo)致整個(gè)體系的崩潰。針對(duì)這個(gè)問題，POS的解決方案是：在POS體系中即使你擁有了全球51%的算力也未必能夠進(jìn)行51%攻擊。因?yàn)橛幸徊糠值呢泿挪⒉皇峭诘V產(chǎn)生的，而是由利息產(chǎn)生（利息存放在POS區(qū)塊中），這要求攻擊者還需要持有全球超過51%的貨幣量，這將大大提高51%攻擊的難度。

第三：雖然我們知道比特幣是一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)通貨膨脹的體系，因?yàn)樗呢泿趴偭勘砻婵雌饋硎枪潭ǖ模俏覀儜?yīng)該知道比特幣其實(shí)是一個(gè)通貨緊縮的體系。因?yàn)楫?dāng)我們重裝了系統(tǒng)或者忘記了錢包密鑰的時(shí)候，我們會(huì)永遠(yuǎn)無法再拿回錢包里的錢。這意味著每年都會(huì)有一些比特幣隨著錢包的丟失而永遠(yuǎn)被鎖定，這就形成了實(shí)質(zhì)上的通貨緊縮。也許在五十年后，有效的比特幣將會(huì)只剩下一千萬個(gè)或者更少。POS部分解決了這個(gè)問題，在POS體系中由于一部分貨幣是由利息產(chǎn)生的，因此整個(gè)體系中會(huì)不斷地產(chǎn)生新的貨幣。

3. DPOS——委托權(quán)益證明

在區(qū)塊鏈中共識(shí)算法被用來保證整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的安全可靠。在前面我們介紹了工作量證明（POW）和權(quán)益證明（POS）這兩種共識(shí)算法。但是這兩種共識(shí)算法都不能解決交易性能問題，尤其是POW算法大量消耗計(jì)算所需的電力。而委任權(quán)益證明（DPOS）共識(shí)算法正是為了解決這些問題而誕生的。

委任權(quán)益證明（Delegated Proof of Stake, DPOS）最初由比特股（BitShares）提出并采用。目前DPOS已經(jīng)在除了比特股之外的多個(gè)區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)上面可靠運(yùn)行。這足以證明DPOS算法是健壯、安全和有效的。在DPOS算法中持有一定數(shù)據(jù)量貨幣的可成為股東，每個(gè)股東按其持股比例擁有影響力。超過51%股東投票的結(jié)果將是不可逆且有約束力的。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，每個(gè)股東可以將其投票權(quán)授予一名代表。獲票數(shù)最多的前100位代表按既定時(shí)間表輪流產(chǎn)生區(qū)塊。每名代表分配到一個(gè)時(shí)間段來生產(chǎn)區(qū)塊。所有的代表將收到等同于一個(gè)平均水平的區(qū)塊所含交易費(fèi)的1%作為報(bào)酬。如果一個(gè)平均水平的區(qū)塊含有100股作為交易費(fèi)，一名代表將獲得1股作為報(bào)酬。網(wǎng)絡(luò)延遲有可能使某些代表沒能及時(shí)廣播他們的區(qū)塊，理論上將導(dǎo)致區(qū)塊鏈分叉。但是這種現(xiàn)象在DPOS算法中不太可能發(fā)生，因?yàn)橹圃靺^(qū)塊的代表可以與制造前后區(qū)塊的代表建立直接的聯(lián)系。建立這種與你之后的代表（也許也包括其后的那名代表）的直聯(lián)系是為了確保你能得到報(bào)酬。這種模式可以每30秒產(chǎn)生一個(gè)新區(qū)塊，并且在正常的網(wǎng)絡(luò)條件下區(qū)塊鏈分叉的可能性極其小，即使發(fā)生也可以在幾分鐘內(nèi)得到解決。由此可見DPOS算法是對(duì)POS算法的有效補(bǔ)充。

4. PBFT——拜占庭共識(shí)算法

PBFT算法是根據(jù)拜占庭問題演變而來的拜占庭共識(shí)算法。在拜占庭問題被提出后一直有各種共識(shí)算法來解決拜占庭問題，但是無論從執(zhí)行流程的復(fù)雜度還是算法效率來說，PBFT是目前公認(rèn)效率最好的算法。該算法是Miguel Castro（卡斯特羅）和Barbara Liskov（利斯科夫）在1999年提出來的。PBFT算法有效地解決了原始拜占庭容錯(cuò)算法效率不高的問題，將算法復(fù)雜度由指數(shù)級(jí)降低到多項(xiàng)式級(jí)，使得拜占庭容錯(cuò)算法在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中變得可行。

關(guān)于拜占庭將軍問題，一個(gè)簡易的非正式描述如下：

 

拜占庭帝國想要進(jìn)攻一個(gè)強(qiáng)大的敵人，為此派出了10支軍隊(duì)去包圍這個(gè)敵人。這個(gè)敵人雖不比拜占庭帝國，但也足以抵御5支常規(guī)拜占庭軍隊(duì)的同時(shí)襲擊。基于一些原因，這10支軍隊(duì)不能集合在一起單點(diǎn)突破，必須在分開的包圍狀態(tài)下同時(shí)攻擊。他們?nèi)我恢к婈?duì)單獨(dú)進(jìn)攻都毫無勝算，除非有至少6支軍隊(duì)同時(shí)襲擊才能攻下敵國。他們分散在敵國的四周，依靠通信兵相互通信來協(xié)商進(jìn)攻意向及進(jìn)攻時(shí)間。困擾這些將軍的問題是，他們不確定隊(duì)伍中是否有叛徒，叛徒可能擅自變更進(jìn)攻意向或者進(jìn)攻時(shí)間。在這種狀態(tài)下，拜占庭將軍們能否找到一種分布式的協(xié)議來讓他們能夠遠(yuǎn)程協(xié)商，從而贏得戰(zhàn)斗？這就是著名的拜占庭將軍問題。

 

應(yīng)該明確的是，拜占庭將軍問題中并不去考慮通信兵是否會(huì)被截獲或無法傳達(dá)信息等問題，即消息傳遞的信道絕對(duì)可靠。Lamport已經(jīng)證明了在消息可能丟失的不可靠信道上試圖通過消息傳遞的方式達(dá)到一致性是不可能的。所以，在研究拜占庭將軍問題的時(shí)候，我們已經(jīng)假定了信道是沒有問題的，并在這個(gè)前提下，去做一致性和容錯(cuò)性相關(guān)研究。

5. Casper——投注共識(shí)

Casper是以太坊提出的下一代的共識(shí)機(jī)制，從原理上看，Casper屬于POS。Casper的共識(shí)是按塊達(dá)成的，而不是像POS那樣按鏈達(dá)成。為了防止驗(yàn)證人在不同的世界中提供不同的投注，這里還有一個(gè)簡單嚴(yán)格的條款：如果你有兩次投注序號(hào)一樣，或者說你提交了一個(gè)無法讓Casper合約處理的投注，你將失去所有保證金。從這一點(diǎn)我們可以看出，與傳統(tǒng)的POS不同，Casper有懲罰機(jī)制，這樣非法節(jié)點(diǎn)通過惡意攻擊網(wǎng)絡(luò)不僅得不到交易費(fèi)，還面臨著保證金被沒收的風(fēng)險(xiǎn)。

6. Ripple Consensus——瑞波共識(shí)算法

瑞波共識(shí)算法使一組節(jié)點(diǎn)能夠基于特殊節(jié)點(diǎn)列表達(dá)成共識(shí)。初始特殊節(jié)點(diǎn)列表就像一個(gè)俱樂部，要接納一個(gè)新成員必須由該俱樂部51%的會(huì)員投票通過。共識(shí)遵循這核心成員的51%權(quán)力，外部人員則沒有影響力。由于該俱樂部由“中心化”開始，它將一直是“中心化的”，如果它開始腐化，股東們什么也做不了。瑞波系統(tǒng)將股東們與其投票權(quán)隔開，并因此比其他系統(tǒng)更中心化。

7. POET——消逝時(shí)間量證明

POET（Proof of Elapsed Time）共識(shí)算法的大致思路是這樣的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)布?jí)K之前都要從一個(gè)enclave（在Sawtooh中它代表一個(gè)可信操作）獲取一個(gè)隨機(jī)的等待時(shí)間，等待時(shí)間最短的率先發(fā)布?jí)K（相當(dāng)于被選為leader），其中enclave是通過新型的安全CPU指令來實(shí)現(xiàn)的。enclave支持兩個(gè)函數(shù)“CreateTimer”和“CheckTimer”, CreateTimer用于從enclave中產(chǎn)生一個(gè)timer, CheckTimer會(huì)去校驗(yàn)這個(gè)timer是不是由enclave產(chǎn)生、是否已經(jīng)過期。如果滿足以上兩個(gè)條件就會(huì)生成一個(gè)attestation（憑證）。attestaion中包含的信息可以用來校驗(yàn)certificate是否由該enclave產(chǎn)生并且已經(jīng)等待了timer規(guī)定的時(shí)間。成為leader的概率與捐獻(xiàn)的資源是成比例的，因?yàn)槭峭ㄓ锰幚砥鞫恍枰ㄖ频V機(jī)，所以參與的門檻比較低，節(jié)點(diǎn)會(huì)比較多，整個(gè)共識(shí)會(huì)更健壯。

在前面的內(nèi)容中我們簡單地介紹了區(qū)塊鏈常用的共識(shí)算法。不同的區(qū)塊鏈平臺(tái)根據(jù)自身的技術(shù)特點(diǎn)采用了不同的共識(shí)算法。但是有一點(diǎn)需要說明一下，這些共識(shí)算法是區(qū)塊鏈的底層核心，在一個(gè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)中，共識(shí)算法相關(guān)的模塊都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)不會(huì)需要架構(gòu)師或者開發(fā)人員去實(shí)現(xiàn)這些算法，但是了解這些算法將有助于我們更好地設(shè)計(jì)基于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)架構(gòu)。

1.2.5 區(qū)塊鏈中的智能合約

提到智能合約首先需要說明的是，智能合約和區(qū)塊鏈原本是兩個(gè)獨(dú)立的技術(shù)。在區(qū)塊鏈誕生之初并沒有引入智能合約的概念。比如，在以比特幣為代表的區(qū)塊鏈1.0系統(tǒng)中并沒有智能合約的概念。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈在價(jià)值傳遞的過程中需要有一套規(guī)則來描述價(jià)值傳遞的方式，這套規(guī)則應(yīng)該讓機(jī)器來識(shí)別和執(zhí)行而不是人，因此智能合約進(jìn)入了人們的視線之內(nèi)。以太坊的出現(xiàn)讓這種假設(shè)成為可能，而實(shí)現(xiàn)的方式正是依靠智能合約。

智能合約的理念可以追溯到1995年，幾乎與互聯(lián)網(wǎng)同時(shí)出現(xiàn)。密碼學(xué)家尼克·薩博（Nick Szabo）首次提出了“智能合約”這一術(shù)語。從本質(zhì)上講，這些自動(dòng)合約的工作原理類似于其他計(jì)算機(jī)程序的if-then語句。智能合約只是以這種方式與真實(shí)世界的資產(chǎn)進(jìn)行交互。當(dāng)一個(gè)預(yù)先編好的條件被觸發(fā)時(shí)，智能合約執(zhí)行相應(yīng)的合同條款。

但是在尼克·薩博提出智能合約的工作理論后，智能合約相關(guān)的技術(shù)遲遲無法落地，而且很長時(shí)間也沒有相關(guān)的產(chǎn)品問世。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的一個(gè)重要原因是因?yàn)槿狈δ軌蛑С挚删幊毯霞s的數(shù)字貨幣系統(tǒng)和技術(shù)。區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)解決了該問題，它不僅可以支持可編程合約，而且具有去中心化、不可篡改、過程透明可追蹤等特性，這些特性天然適用于智能合約。目前智能合約技術(shù)已經(jīng)成為區(qū)塊鏈技術(shù)的必備特性之一。

在區(qū)塊鏈2.0引入智能合約之后，區(qū)塊鏈真正地脫離了數(shù)字貨幣的枷鎖，成為一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)。因?yàn)橹悄芎霞s的引入，區(qū)塊鏈可以應(yīng)用在更加廣泛的場景中。智能合約可以認(rèn)為是區(qū)塊鏈技術(shù)的翅膀，讓區(qū)塊鏈飛得更高更遠(yuǎn)。既然智能合約對(duì)區(qū)塊鏈如此重要，那么智能合約到底是什么呢？

智能合約本質(zhì)上就是一段用某種計(jì)算編程語言編寫的程序，這段程序可以運(yùn)行在區(qū)塊鏈系統(tǒng)提供的容器中，同時(shí)這段程序也可以在某種外在、內(nèi)在條件的激活下自動(dòng)運(yùn)行。這樣的特性和區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合之后不但可以避免人為對(duì)規(guī)則的惡意篡改，而且可以發(fā)揮智能合約在效率和成本方面的優(yōu)勢(shì)。由于智能合約的代碼是存放在區(qū)塊鏈中，智能合約的運(yùn)行也是在區(qū)塊鏈系統(tǒng)提供的容器之中的，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)所使用的密碼學(xué)原理，使得智能合約天然具有防篡改和防偽造的特性。智能合約產(chǎn)生的結(jié)果也是存儲(chǔ)在區(qū)塊中的，這樣從源頭、執(zhí)行過程到結(jié)果全程都在區(qū)塊鏈中執(zhí)行，保證了智能合約的發(fā)布、執(zhí)行、結(jié)果記錄的真實(shí)性和唯一性。

智能合約技術(shù)首先在以太坊得以實(shí)現(xiàn)，在超級(jí)賬本的Fabric項(xiàng)目也引入了智能合約的概念。在后續(xù)章節(jié)中將詳細(xì)介紹如何在這些平臺(tái)中通過智能合約開發(fā)應(yīng)用。

1.3 區(qū)塊鏈技術(shù)演進(jìn)過程

通過上面的介紹我們可以發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)為了使用新的業(yè)務(wù)場景而一直在改進(jìn)中。到目前為止區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入3.0時(shí)代。

● 區(qū)塊鏈1.0僅僅是一個(gè)共享賬本，只能記賬而沒有其他功能。

● 區(qū)塊鏈2.0在共享賬本的基礎(chǔ)上增加了智能合約，通過智能合約可以提供更加豐富的功能。

● 區(qū)塊鏈3.0進(jìn)一步升級(jí)，不但能夠記錄交易還能記錄狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行溯源，使區(qū)塊鏈技術(shù)不再局限于數(shù)字貨幣，而是應(yīng)用在更多的行業(yè)場景中。

區(qū)塊鏈的三個(gè)版本之間并沒有取代關(guān)系，每個(gè)版本都有自己的特點(diǎn)，它們之間沒有必然的關(guān)系并且是相互獨(dú)立的。到目前為止，每個(gè)版本的區(qū)塊鏈技術(shù)依然在各自擅長的領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，有很多經(jīng)典的應(yīng)用在運(yùn)行。本書將挑選其中比較有代表性的比特幣和以太坊作為代表，為大家介紹這兩個(gè)平臺(tái)的技術(shù)特性和使用方法。

1.4 區(qū)塊鏈技術(shù)的3個(gè)缺點(diǎn)

區(qū)塊鏈技術(shù)雖然有美好的未來和前景，但是作為一項(xiàng)新興的技術(shù)，和其他技術(shù)一樣，會(huì)有一個(gè)完善的過程。目前的區(qū)塊鏈系統(tǒng)還有一些不足和需要改進(jìn)的地方，主要有以下幾個(gè)問題。

1．性能問題

區(qū)塊鏈由于其在數(shù)據(jù)完整性和不可篡改性等方面的特殊要求，每筆交易均需要打包到區(qū)塊中，然后通過計(jì)算每筆交易的Hash值，從而構(gòu)造一個(gè)完整的Merkle樹，最終將交易保存到區(qū)塊中。這樣的處理方式保證了數(shù)據(jù)的安全性和完整性，但是速度會(huì)大幅下降。以比特幣系統(tǒng)為例，目前比特幣系統(tǒng)每秒只能處理大約10筆交易，這顯然是不能滿足實(shí)際的業(yè)務(wù)需求的。雖然針對(duì)性能問題也提出了很多解決方案，比如閃電網(wǎng)絡(luò)、石墨烯等技術(shù)，但是這些技術(shù)方案大多數(shù)還處于技術(shù)驗(yàn)證中，距離實(shí)際的應(yīng)用還有一段距離。

2．?dāng)?shù)據(jù)的彈性擴(kuò)展問題

區(qū)塊鏈系統(tǒng)具有分布式系統(tǒng)的特性，但是到目前為止，區(qū)塊鏈系統(tǒng)只能做到節(jié)點(diǎn)的分布式，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上還沒有提供可靠的分布式解決方案。比如比特幣的所有交易數(shù)據(jù)已經(jīng)多達(dá)150G左右，并且只能部署在單臺(tái)機(jī)器上。隨著時(shí)間的推移，這些交易數(shù)據(jù)只增不減，為了應(yīng)付不斷增長的交易數(shù)據(jù)，只能不斷增加單臺(tái)主機(jī)的存儲(chǔ)。這種存儲(chǔ)方式在遇到存在海量數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)場景中會(huì)帶來隱患。

3．易用性問題

區(qū)塊鏈技術(shù)是新興技術(shù)，雖然單個(gè)技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)很久，但是這些技術(shù)組合之后產(chǎn)生了很多新的特性。目前技術(shù)社區(qū)普遍還處于早期階段，相關(guān)的案例、技術(shù)文檔、技術(shù)社區(qū)等普遍比較缺失。這些因素導(dǎo)致了區(qū)塊鏈技術(shù)在學(xué)習(xí)、推廣、落地方面出現(xiàn)了不同程度的障礙。這些障礙的解決還需要整個(gè)技術(shù)社區(qū)繼續(xù)努力。

1.5 區(qū)塊鏈技術(shù)常見的4個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)

1．區(qū)塊鏈就是數(shù)字貨幣

區(qū)塊鏈技術(shù)源于比特幣，可以說比特幣是一個(gè)成功的區(qū)塊鏈應(yīng)用。不僅僅是比特幣，目前的以太幣等數(shù)字貨幣都是基于區(qū)塊鏈理論而實(shí)現(xiàn)的區(qū)塊鏈產(chǎn)品，但是區(qū)塊鏈和數(shù)字貨幣之間不能畫上等號(hào)。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)由多技術(shù)組成的技術(shù)棧，而數(shù)字貨幣是基于區(qū)塊鏈技術(shù)的一個(gè)產(chǎn)品，區(qū)塊鏈除了在數(shù)字貨幣領(lǐng)域之外在很多其他的領(lǐng)域都有應(yīng)用。

2．區(qū)塊鏈將取代傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫

區(qū)塊鏈具有分布式數(shù)據(jù)庫的特性，但是區(qū)塊鏈絕不是為了取代傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它們解決的問題是不一樣的。在未來二者之間更多的是合作的關(guān)系。

3．區(qū)塊鏈系統(tǒng)是否一定要挖礦

挖礦是POW共識(shí)算法中的一個(gè)行為，是比特幣等數(shù)字貨幣對(duì)POW算法的一種實(shí)現(xiàn)方式，但是挖礦絕對(duì)不是區(qū)塊鏈的必需品。不是所有的區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)都需要挖礦。比如Fabric就沒有采用POW的共識(shí)機(jī)制，也就沒有挖礦這一說了。目前的主流平臺(tái)中以太坊在將來也可能會(huì)支持POS的共識(shí)算法。

4．區(qū)塊鏈只能用來記賬

區(qū)塊鏈技術(shù)源于比特幣，而比特幣是一個(gè)數(shù)字貨幣系統(tǒng)，所有的記錄都是和交易相關(guān)的，因此自然就把這些數(shù)據(jù)集稱為賬本。在比特幣之后的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中習(xí)慣把區(qū)塊鏈中存數(shù)據(jù)的集合稱為賬本，把每一條數(shù)據(jù)集稱為交易。包括很多區(qū)塊鏈系統(tǒng)的源碼中涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和單條數(shù)據(jù)的變量命名中都包括Ledger和Transaction等單詞。這樣給人的感覺是區(qū)塊鏈?zhǔn)怯脕碛涃~的。這其實(shí)是個(gè)誤會(huì)，區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展到今天，其應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了數(shù)字貨幣的范疇，在很多領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。而且區(qū)塊鏈中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以是任何數(shù)據(jù)，甚至包括圖片和視頻。

1.6 區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的成熟和普及，很多行業(yè)都在積極探索利用區(qū)塊鏈技術(shù)來解決本行業(yè)的痛點(diǎn)問題。目前區(qū)塊鏈技術(shù)主要在以下幾個(gè)行業(yè)得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用。

1.6.1 區(qū)塊鏈在金融行業(yè)的應(yīng)用

區(qū)塊鏈源于比特幣，而比特幣本身具有貨幣屬性，因此區(qū)塊鏈和金融服務(wù)有天然的結(jié)合點(diǎn)。不僅如此，由于區(qū)塊鏈技術(shù)所擁有的高可靠性、簡化流程、交易可追蹤、節(jié)約成本、減少錯(cuò)誤以及改善數(shù)據(jù)質(zhì)量等特質(zhì)，使得其具備重構(gòu)金融業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)的潛力。

1．金融行業(yè)痛點(diǎn)

目前金融行業(yè)最大的問題是每個(gè)機(jī)構(gòu)都有自己的賬本，機(jī)構(gòu)之間在進(jìn)行業(yè)務(wù)對(duì)接的時(shí)候需要進(jìn)行大量的對(duì)賬、清算、結(jié)算等操作，這些操作都需要耗費(fèi)大量的人力和物力。這不僅導(dǎo)致了用戶端和金融機(jī)構(gòu)中后臺(tái)業(yè)務(wù)端等產(chǎn)生的支付業(yè)務(wù)費(fèi)用高昂，也使得小額支付業(yè)務(wù)難以開展。在票據(jù)及供應(yīng)鏈金融領(lǐng)域，業(yè)務(wù)因人為介入多，存在許多違規(guī)事件及操作風(fēng)險(xiǎn)。票據(jù)業(yè)務(wù)創(chuàng)造了大量流動(dòng)性的同時(shí)，相關(guān)市場也容易滋生出違規(guī)操作或用戶欺詐行為，進(jìn)而導(dǎo)致商業(yè)銀行的匯票業(yè)務(wù)事件集中爆發(fā)。

國內(nèi)現(xiàn)行的匯票業(yè)務(wù)仍有約70%為紙質(zhì)交易，操作環(huán)節(jié)處處需要人工，并且因?yàn)樯婕拜^多中介參與存在管控漏洞、違規(guī)交易的違規(guī)操作從而提高了風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)由于機(jī)構(gòu)之間的信息不對(duì)稱很容易導(dǎo)致憑證偽造事件的發(fā)生。在證券領(lǐng)域，證券交易生命周期內(nèi)的一系列流程耗時(shí)較長，增加了金融機(jī)構(gòu)中后臺(tái)的業(yè)務(wù)成本。在清算和結(jié)算領(lǐng)域，由于不同金融機(jī)構(gòu)間的基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程各不相同，同時(shí)在具體操作過程中涉及很多人工處理的環(huán)節(jié)，這些因素極大地增加了業(yè)務(wù)成本同時(shí)也容易出現(xiàn)差錯(cuò)。在用戶身份識(shí)別領(lǐng)域，不同金融機(jī)構(gòu)間的用戶數(shù)據(jù)難以實(shí)現(xiàn)高效的交互，使得重復(fù)認(rèn)證成本較高，間接帶來了用戶身份被某些中介機(jī)構(gòu)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

2．區(qū)塊鏈在金融行業(yè)的作用

區(qū)塊鏈技術(shù)通過密碼學(xué)原理從底層解決了數(shù)據(jù)的不可篡改和可追溯特性，利用這些特性監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以非常方便地對(duì)整個(gè)交易過程實(shí)施精準(zhǔn)、及時(shí)的監(jiān)管。在事后追責(zé)的時(shí)候可以快速精準(zhǔn)地獲取證據(jù)。同時(shí)由于區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)對(duì)等的共享賬本，價(jià)值可以直接通過區(qū)塊鏈進(jìn)行安全高效的轉(zhuǎn)移，這些特性可以節(jié)省大量清算以及結(jié)算相關(guān)的費(fèi)用并且簡化流程。

3．區(qū)塊鏈在金融行業(yè)的應(yīng)用場景

應(yīng)用場景1：支付

在支付領(lǐng)域區(qū)塊鏈可以摒棄中轉(zhuǎn)銀行的角色，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)快速且成本低廉的跨境支付。通過區(qū)塊鏈的平臺(tái)不但可以繞過中轉(zhuǎn)銀行以減少中轉(zhuǎn)費(fèi)用，還因?yàn)閰^(qū)塊鏈安全、透明、低風(fēng)險(xiǎn)的特性提高了跨境匯款的安全性。同時(shí)由于區(qū)塊鏈去中心化的特性可以加快結(jié)算與清算速度以提高資金利用率。在未來銀行與銀行之間可以不再通過第三方而是通過區(qū)塊鏈技術(shù)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式進(jìn)行支付。由于省去第三方金融機(jī)構(gòu)的中間環(huán)節(jié)，不但可以實(shí)現(xiàn)全天候支付、實(shí)時(shí)到賬，而且有助于降低跨境電商資金風(fēng)險(xiǎn)及滿足跨境電商對(duì)清算服務(wù)及時(shí)性、便捷性的需求。

應(yīng)用場景2：票據(jù)與供應(yīng)鏈金融業(yè)務(wù)

區(qū)塊鏈可以實(shí)現(xiàn)票據(jù)價(jià)值傳遞的去中介化。長久以來票據(jù)的交易一直存在一個(gè)第三方的角色來確保有價(jià)憑證的傳遞是安全可靠的。在紙質(zhì)票據(jù)中交易雙方的信任建立在票據(jù)真實(shí)性的基礎(chǔ)上，即使在現(xiàn)有電子票據(jù)交易中，也是需要通過央行ECDS系統(tǒng)的信息進(jìn)行交互認(rèn)證。但借助區(qū)塊鏈的技術(shù)可以直接實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的價(jià)值傳遞，不需要特定的實(shí)物票據(jù)或中心系統(tǒng)進(jìn)行控制和驗(yàn)證。在供應(yīng)鏈金融中也能通過區(qū)塊鏈減少人工成本、提高安全度以及實(shí)現(xiàn)端到端的透明化。未來通過區(qū)塊鏈技術(shù)供應(yīng)鏈金融業(yè)務(wù)將能大幅減少人工的介入。所有參與方（包括供貨商、進(jìn)貨商、銀行）都能使用一個(gè)去中心化的賬本共享文件并在達(dá)到預(yù)定的時(shí)間和結(jié)果時(shí)通過智能合約自動(dòng)進(jìn)行支付，這樣將極大地提高效率并且能有效地減少交易中由于人工誤操作而造成的損失。

1.6.2 區(qū)塊鏈在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用

產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售，從原材料到成品直至最后抵達(dá)客戶手里這個(gè)過程中涉及的所有環(huán)節(jié)都屬于供應(yīng)鏈的范疇。在供應(yīng)鏈領(lǐng)域中多流程、多參與方的特性給區(qū)塊鏈切入供應(yīng)鏈系統(tǒng)提供了天然的基礎(chǔ)。

1．供應(yīng)鏈行業(yè)的痛點(diǎn)

目前供應(yīng)鏈系統(tǒng)中可能涉及幾百個(gè)加工環(huán)節(jié)，幾十個(gè)不同的地點(diǎn)，數(shù)目龐大的節(jié)點(diǎn)給供應(yīng)鏈的追蹤管理帶來了很大的困難。由于供應(yīng)鏈的整個(gè)過程并不公開，因此消費(fèi)者沒有辦法確切核實(shí)所購買產(chǎn)品的真正價(jià)值，這也就意味著產(chǎn)品的價(jià)格是否與其價(jià)值相符我們也無從得知。此外供應(yīng)鏈過程中若出現(xiàn)了非法經(jīng)營活動(dòng)時(shí)，執(zhí)法人員該從哪里開始調(diào)查、該向誰問責(zé)一切都不容易。這些弊端直接導(dǎo)致了市面上仿冒產(chǎn)品泛濫，工廠老板強(qiáng)迫工人超負(fù)荷工作，工廠衛(wèi)生條件不合格等違規(guī)現(xiàn)象的發(fā)生。

2．區(qū)塊鏈在物流行業(yè)中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈作為一種分布式總賬系統(tǒng)能夠提高行業(yè)的透明度和安全性。相關(guān)專家看好區(qū)塊鏈技術(shù)，相信它能夠解決供應(yīng)鏈目前存在的問題。區(qū)塊鏈技術(shù)可以在不同分類賬上記錄下產(chǎn)品在供應(yīng)鏈過程中涉及的所有信息，這些信息包括負(fù)責(zé)企業(yè)、價(jià)格、日期、地址、質(zhì)量，以及產(chǎn)品狀態(tài)等有用信息。由于共享賬本具有可查詢的特點(diǎn)，因此當(dāng)客戶想了解產(chǎn)品的時(shí)候只要查找相關(guān)分類賬，這樣無論是產(chǎn)品的原材料、產(chǎn)品整個(gè)加工工藝等信息都可以搜查到。因?yàn)榉植际劫~本的分散性特點(diǎn)，相關(guān)廠家想要篡改產(chǎn)品數(shù)據(jù)幾乎是不可能的。由于交易過程中所有的數(shù)據(jù)都是加密保護(hù)的，所以數(shù)據(jù)被竊取的問題是可以避免的。基于上述特性，我們認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)是改進(jìn)供應(yīng)鏈問題的最佳技術(shù)之一。

3．區(qū)塊鏈在物流行業(yè)的應(yīng)用場景

應(yīng)用場景1：物流

在物流過程中利用數(shù)字簽名和公私鑰加解密機(jī)制可以充分保證信息安全以及寄、收件人的隱私。例如，快遞交接需要雙方私鑰簽名，每個(gè)快遞員或快遞點(diǎn)都有自己的私鑰，是否簽收或交付只需要查一下區(qū)塊鏈即可。最終用戶沒有收到快遞就不會(huì)有簽收記錄，快遞員也無法偽造簽名，因此通過區(qū)塊鏈可杜絕快遞員通過偽造簽名來逃避考核的行為，在減少用戶投訴的同時(shí)還能有效地防止貨物的冒領(lǐng)和誤領(lǐng)。由于區(qū)塊鏈的匿名性，真正的收件人并不需要在快遞單上直觀展示實(shí)名制信息，因此個(gè)人信息得到了保障。通過區(qū)塊鏈技術(shù)的安全性，更多人會(huì)愿意接受實(shí)名制，從而促進(jìn)國家物流實(shí)名制的落實(shí)。最后利用區(qū)塊鏈技術(shù)中的智能合約功能，可以有效地簡化物流程序并且大幅度提升物流的效率。

應(yīng)用場景2：溯源防偽

區(qū)塊鏈技術(shù)也可用于藥品、藝術(shù)品、收藏品、奢侈品等的溯源防偽。我們以鉆石為例，可以在鉆石身份認(rèn)證及流轉(zhuǎn)過程中為每一顆鉆石建立唯一的電子身份。同時(shí)記錄每一顆鉆石的屬性并存放至區(qū)塊鏈中。這樣這顆鉆石的來源、流轉(zhuǎn)歷史記錄、歸屬或者所在地會(huì)被記錄在鏈中，而且區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)天然具有防篡改性。通過區(qū)塊鏈記錄鉆石的屬性信息，在遇到諸如非法的交易活動(dòng)或者欺詐造假的行為時(shí)，可以非常容易地通過區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)快速識(shí)別這些非法行為。

1.6.3 區(qū)塊鏈在公證領(lǐng)域的應(yīng)用

公證是公證機(jī)構(gòu)根據(jù)自然人、法人或者其他組織的申請(qǐng)，依照法定程序?qū)γ袷路尚袨椋蟹梢饬x的事實(shí)和文書的真實(shí)性、合法性予以證明的活動(dòng)。公證最核心的一點(diǎn)是存證信息的完整性和抗篡改性。由于區(qū)塊鏈天然具備數(shù)據(jù)不可逆不可篡改的特性，因此區(qū)塊鏈技術(shù)是非常適合公證系統(tǒng)的。

1．公正領(lǐng)域的行業(yè)痛點(diǎn)

傳統(tǒng)公證存在手續(xù)繁瑣、處理低效等痛點(diǎn)。在當(dāng)前中心化系統(tǒng)框架下的中心數(shù)據(jù)庫承受著日益增長的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和安全維護(hù)的雙重壓力。在公證行業(yè)內(nèi)部、公證行業(yè)與其他部門之間的信息溝通、信息共享和信息協(xié)作中存在交流不夠充分等問題。同時(shí)公證行業(yè)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域由于面臨國家政策調(diào)整等原因，導(dǎo)致一部分原有業(yè)務(wù)下滑和費(fèi)用調(diào)整。還有電子存證業(yè)務(wù)開展受到第三方存證公司業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)，互聯(lián)網(wǎng)公證也存在難以實(shí)現(xiàn)等問題。

2．區(qū)塊鏈在公證領(lǐng)域中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈具有信息不可篡改、數(shù)據(jù)加密保存、所有節(jié)點(diǎn)保存完整副本等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)具有天然幫助解決傳統(tǒng)公證行業(yè)的困難和業(yè)務(wù)新訴求的屬性。首先，區(qū)塊鏈的去中心化決定了它的安全性和可擴(kuò)展性，公證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的難題在區(qū)塊鏈技術(shù)下迎刃而解。其次，區(qū)塊鏈可以提高公證業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)的信息流暢性，在對(duì)個(gè)人隱私進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)提高辦證效率。同時(shí)，區(qū)塊鏈能從技術(shù)上保障在線和遠(yuǎn)程監(jiān)管辦證的質(zhì)量。區(qū)塊鏈還能實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管公證業(yè)務(wù)的質(zhì)量，做到責(zé)任追溯時(shí)有據(jù)可依。最后，區(qū)塊鏈能夠推進(jìn)信息互聯(lián)共享，進(jìn)一步加強(qiáng)公證處與外部機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)溝通，為辦理公證業(yè)務(wù)提供有效的信息核實(shí)手段等。通過區(qū)塊鏈這個(gè)“創(chuàng)造信任的機(jī)器”結(jié)合原有被國家法律賦予的國家公信力可以達(dá)到“雙信合一”，實(shí)現(xiàn)“政策+科技”的雙重增信。

3．區(qū)塊鏈在公證行業(yè)的應(yīng)用場景

應(yīng)用場景1：證書公證

區(qū)塊鏈技術(shù)可以有效地解決證書公證中存在的問題。以學(xué)歷證書為例，在應(yīng)聘、考評(píng)等情況下，需對(duì)學(xué)歷或所持畢業(yè)證書（學(xué)位證書）的真實(shí)性、合法性予以證明。尤其是在涉外學(xué)歷證書時(shí)，對(duì)證書公證的需求更為頻繁。但是目前中心化的證書驗(yàn)證平臺(tái)給證書的偽造和篡改提供了可乘之機(jī)。如果將證書信息存放在區(qū)塊鏈中，利用區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)不可逆的特性可以有效防止證書被篡改。同時(shí)由于區(qū)塊鏈分布式總賬的特性，相關(guān)合作機(jī)構(gòu)可以通過部署節(jié)點(diǎn)的方式同步數(shù)據(jù)，這樣即防止了相關(guān)機(jī)構(gòu)篡改證書同時(shí)還可以提高證書的訪問效率。

應(yīng)用場景2：法律證據(jù)公證

對(duì)于經(jīng)濟(jì)體而言，每一份合同都可能成為日后的重要證據(jù)，對(duì)合同進(jìn)行公證將極大有利于其法律權(quán)益的伸張。對(duì)于個(gè)人而言，取得關(guān)鍵法律證據(jù)的公證成為保護(hù)自身合法權(quán)益的關(guān)鍵，例如遺囑公證以及語音、郵件、微信、微博等各種類型的法律證據(jù)，都是法律申訴的有力證據(jù)。律師作為專業(yè)法律咨詢服務(wù)提供者，單位時(shí)間的效率十分重要，但往往由于“取證難”而耗費(fèi)大量寶貴時(shí)間。如果有一種便利、簡單的取證工具，將極大有利于個(gè)體合法權(quán)益的保護(hù)以及提升律師工作效率。區(qū)塊鏈天生具有解決這些問題的屬性。區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的防篡改和不可逆的特性可以有效避免偽造證據(jù)，同時(shí)由于區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)是所有參與方共同維護(hù)的，因此可以讓所有參與方共同維護(hù)同一份證據(jù)鏈，這樣能有效地避免單個(gè)證據(jù)的孤立性和證據(jù)鏈的斷裂。

1.6.4 區(qū)塊鏈在數(shù)字版權(quán)領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著互聯(lián)網(wǎng)特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，數(shù)字出版已經(jīng)形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，通過相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)作家可以獲取可觀的收入。但是目前數(shù)字版權(quán)的保護(hù)并沒有得到很好的發(fā)展，數(shù)字內(nèi)容的盜版現(xiàn)象非常嚴(yán)重。區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)為數(shù)字版權(quán)的發(fā)展帶來契機(jī)。

1．?dāng)?shù)字版權(quán)行業(yè)的痛點(diǎn)

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的興起，知識(shí)產(chǎn)權(quán)已成為市場競爭力的核心要素。互聯(lián)網(wǎng)是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的前沿陣地，但當(dāng)下的互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)里知識(shí)產(chǎn)權(quán)侵權(quán)現(xiàn)象非常嚴(yán)重，網(wǎng)絡(luò)著作權(quán)官司糾紛頻發(fā)。這些問題嚴(yán)重侵蝕原創(chuàng)精神，同時(shí)針對(duì)盜版問題也存在舉證困難、維權(quán)成本過高等客觀因素。因此侵權(quán)和盜版問題成為內(nèi)容產(chǎn)業(yè)的尖銳痛點(diǎn)。侵權(quán)盜版制約著相關(guān)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)各參與方都深受其害，其中作者等內(nèi)容生產(chǎn)方一直處于弱勢(shì)地位，缺少相應(yīng)的話語權(quán)和主導(dǎo)權(quán)，創(chuàng)作積極性倍受打擊。面對(duì)這些問題國家非常重視，各種政策和扶持計(jì)劃頻出，重拳解決版權(quán)保護(hù)難題。但是限于技術(shù)手段很難從根本上解決。

2．區(qū)塊鏈在數(shù)字版權(quán)中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈基于數(shù)學(xué)原理解決了交易過程中所有權(quán)確認(rèn)的問題，在價(jià)值交換活動(dòng)中產(chǎn)生的記錄及其記錄都是可信的。區(qū)塊鏈記錄的信息一旦生成將永久記錄并且無法篡改，除非能擁有全網(wǎng)絡(luò)總算力的51%以上，才有可能修改最新生成的一個(gè)區(qū)塊記錄。這些特性可以保證數(shù)字版權(quán)的擁有者能夠支配自己的智力成果。同時(shí)還可以借助區(qū)塊鏈的賬本屬性在區(qū)塊鏈中直接將自己的數(shù)字資產(chǎn)進(jìn)行交易。

3．區(qū)塊鏈在數(shù)字版權(quán)的應(yīng)用場景

應(yīng)用場景1：圖書出版

區(qū)塊鏈應(yīng)用在圖書出版行業(yè)中可以有效地保護(hù)圖書的版權(quán)信息。圖書在出版之前可以在區(qū)塊鏈版權(quán)系統(tǒng)中進(jìn)行相關(guān)版權(quán)信息的登記即確定了作品歸屬，相當(dāng)于為原創(chuàng)內(nèi)容登記了一張“數(shù)字身份證”。這樣從源頭保護(hù)原創(chuàng)版權(quán)，為后續(xù)的維權(quán)以及版權(quán)變現(xiàn)等需求打下良好的基礎(chǔ)。

應(yīng)用場景2：音樂創(chuàng)作

音樂行業(yè)的市場規(guī)模巨大，但在傳統(tǒng)模式下音樂人很難獲得合理的收益。利用區(qū)塊鏈技術(shù)使音樂整個(gè)生產(chǎn)和傳播過程中的收費(fèi)和用途都是透明并且真實(shí)的，這樣能有效確保音樂人直接從其作品的銷售中獲益。另外，音樂人跨過出版商和發(fā)行商，通過區(qū)塊鏈平臺(tái)自行發(fā)布和推廣作品，不但不需要擔(dān)心侵權(quán)問題還能更好地管理自己的作品。

1.6.5 區(qū)塊鏈在保險(xiǎn)行業(yè)的應(yīng)用

近年來借助互聯(lián)網(wǎng)的東風(fēng)，保險(xiǎn)行業(yè)得到了快速的發(fā)展，但是在高速發(fā)展的同時(shí)由于互聯(lián)網(wǎng)天生的缺陷也帶來了諸如欺詐、騙保等負(fù)面影響。保險(xiǎn)行業(yè)在呼喚新技術(shù)能夠解決這些問題。區(qū)塊鏈的出現(xiàn)在某種程度上讓保險(xiǎn)行業(yè)有了二次騰飛的翅膀。

1．保險(xiǎn)行業(yè)的痛點(diǎn)

保險(xiǎn)行業(yè)中保險(xiǎn)公司要接觸大量的C端用戶，會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間和精力收集和甄別客戶信息。這些步驟直接導(dǎo)致了用戶身份認(rèn)證非常困難。目前的保險(xiǎn)數(shù)據(jù)都是采用中心化數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)方式，因此存在單一節(jié)點(diǎn)易被控制等隱患。保險(xiǎn)公司在承保和理賠的過程中掌握了客戶大量諸如身份、醫(yī)療健康等敏感信息，這些信息一旦泄露會(huì)給保險(xiǎn)公司和投保人帶來非常嚴(yán)重的后果。

2．區(qū)塊鏈在保險(xiǎn)行業(yè)中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈技術(shù)的安全、信任、自動(dòng)化、可追溯性等特點(diǎn)可以應(yīng)用于保險(xiǎn)行業(yè)的承保管理、運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)管控、客戶服務(wù)、信息安全、保險(xiǎn)反欺詐等領(lǐng)域。同時(shí)區(qū)塊鏈技術(shù)也給保險(xiǎn)行業(yè)在商業(yè)模式創(chuàng)新等方面提供了一個(gè)不同的視角和全新的實(shí)現(xiàn)路徑。區(qū)塊鏈將成為保險(xiǎn)創(chuàng)新的新動(dòng)力。首先，區(qū)塊鏈技術(shù)可以數(shù)字化管理個(gè)人數(shù)據(jù)，精簡的數(shù)字認(rèn)證，通過區(qū)塊鏈技術(shù)，保險(xiǎn)公司與個(gè)人之間可以建立更直接、更有效的關(guān)系。其次，區(qū)塊鏈能夠進(jìn)一步打破不同地域的地理隔閡，讓保險(xiǎn)的覆蓋率可以從空間上進(jìn)行調(diào)整，積極推動(dòng)了金融的包容性。最后，區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)可以促進(jìn)合約自動(dòng)化的進(jìn)程，通過使用智能合約來實(shí)現(xiàn)效率的提升并使某些保險(xiǎn)產(chǎn)品隨著時(shí)間的推移實(shí)現(xiàn)自我管理。

3．區(qū)塊鏈在保險(xiǎn)行業(yè)的應(yīng)用場景

區(qū)塊鏈應(yīng)用在保險(xiǎn)行業(yè)中可以優(yōu)化保險(xiǎn)業(yè)務(wù)流程，助力保險(xiǎn)服務(wù)體驗(yàn)升級(jí)。保險(xiǎn)公司可提供用戶信息，這些信息經(jīng)過審查驗(yàn)證后寫入?yún)^(qū)塊鏈，購買不同保險(xiǎn)時(shí)無須重復(fù)輸入個(gè)人信息，在區(qū)塊鏈上查詢即可，這能大大縮短投保時(shí)間。區(qū)塊鏈技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)理賠。利用區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)可以將理賠條件編寫在智能合約中，一旦達(dá)到特定出險(xiǎn)條件，即可快速理賠。

利用區(qū)塊鏈的共享賬本特性可以加強(qiáng)行業(yè)信息共享，降低保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)營成本。利用區(qū)塊鏈開源、透明的特點(diǎn)，可構(gòu)建各保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)為節(jié)點(diǎn)的聯(lián)盟區(qū)塊鏈，實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)業(yè)信息的有效共享。例如在共保或再保情形下，保險(xiǎn)事件發(fā)生后合同相關(guān)的所有保險(xiǎn)人、再保險(xiǎn)人、承保代理人均希望跟進(jìn)理賠流程并開展談判。若通過搭建區(qū)塊鏈，將理賠文件編寫入?yún)^(qū)塊鏈，所有成員機(jī)構(gòu)均能監(jiān)測(cè)到理賠進(jìn)展并參與更新，這樣不僅能保證文件準(zhǔn)確度更能極大縮短理賠時(shí)間，降低運(yùn)營成本。

通過區(qū)塊鏈還可以構(gòu)建信用機(jī)制和安全體系，服務(wù)反保險(xiǎn)欺詐和反洗錢等工作。區(qū)塊鏈可追溯且不可篡改的特性，在反保險(xiǎn)欺詐、反洗錢等領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V泛應(yīng)用。比如，可構(gòu)建被保險(xiǎn)人醫(yī)療信息區(qū)塊鏈，經(jīng)過授權(quán)的醫(yī)院或醫(yī)生把病人醫(yī)療信息寫入?yún)^(qū)塊鏈，保險(xiǎn)公司在核保時(shí)通過查詢被保險(xiǎn)人的相應(yīng)醫(yī)療信息，可避免帶病投保、虛假賠案等欺詐行為。

1.6.6 區(qū)塊鏈在公益慈善領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)公益的規(guī)模、場景、輻射范圍及影響力得到空前擴(kuò)大。“互聯(lián)網(wǎng)+公益”、普眾慈善、指尖公益等概念逐步進(jìn)入公益主流。這些模式不僅豐富了傳統(tǒng)慈善的捐贈(zèng)方式，同時(shí)推動(dòng)了公眾的公益行為向碎片化、小額化、常態(tài)化方向發(fā)展。同時(shí)，各式各樣的公益項(xiàng)目借助互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)豐富多彩的傳播，使公益的社會(huì)影響力被成百倍地放大。

1．公益慈善領(lǐng)域的行業(yè)痛點(diǎn)

慈善機(jī)構(gòu)要獲得持續(xù)支持，就必須具有公信力，而信息透明是獲得公信力的前提。公眾關(guān)心捐助的錢款、物資發(fā)揮了怎樣的作用。既要知道公益機(jī)構(gòu)做了什么，也要知道花了多少，成本有多高。這種公信度的高低和公益的成效決定了公益機(jī)構(gòu)能否獲得公眾的認(rèn)同和持久支持。然而，在過去幾年里公益慈善行業(yè)爆出的一些“黑天鵝”事件，極大地打擊了民眾對(duì)公益行業(yè)的信任度。公益信息不透明不公開，是社會(huì)輿論對(duì)公益機(jī)構(gòu)、公益行業(yè)的最大質(zhì)疑。公益透明度影響了公信力，公信力決定了社會(huì)公益的發(fā)展速度。信息披露所需的人工成本，又是掣肘公益機(jī)構(gòu)提升透明度的重要因素。

2．區(qū)塊鏈在公益慈善領(lǐng)域中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈從本質(zhì)上來說是利用分布式技術(shù)和共識(shí)算法重新構(gòu)造的一種信任機(jī)制，是用共信力助力公信力。區(qū)塊鏈上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)高可靠且不可篡改，天然適合用在社會(huì)公益場景。公益流程中的相關(guān)信息，如捐贈(zèng)項(xiàng)目、募集明細(xì)、資金流向、受助人反饋等，均可以存放于區(qū)塊鏈上，在滿足項(xiàng)目參與者隱私保護(hù)及其他相關(guān)法律法規(guī)要求的前提下，有條件地進(jìn)行公開公示。

為了進(jìn)一步提升公益透明度，公益組織、支付機(jī)構(gòu)、審計(jì)機(jī)構(gòu)等均可加入進(jìn)來作為區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)，以聯(lián)盟的形式運(yùn)轉(zhuǎn)，方便公眾和社會(huì)監(jiān)督，讓區(qū)塊鏈真正成為“信任的機(jī)器”，助力社會(huì)公益的快速健康發(fā)展。

區(qū)塊鏈中智能合約技術(shù)在社會(huì)公益場景也可以發(fā)揮作用。對(duì)于一些更加復(fù)雜的公益場景，比如定向捐贈(zèng)、分批捐贈(zèng)、有條件捐贈(zèng)等，就非常適合用智能合約來進(jìn)行管理，使得公益行為完全遵從預(yù)先設(shè)定的條件，更加客觀、透明、可信，杜絕過程中的貓膩行為。

3．區(qū)塊鏈在公益慈善領(lǐng)域的應(yīng)用場景

區(qū)塊鏈與公益的結(jié)合，有豐富的應(yīng)用場景和想象空間，目前已經(jīng)有真實(shí)的應(yīng)用案例投產(chǎn)上線。2016年7月，支付寶與公益基金會(huì)合作，在其愛心捐贈(zèng)平臺(tái)上設(shè)立了第一個(gè)基于區(qū)塊鏈的公益項(xiàng)目，為聽障兒童募集資金，幫助他們“重獲新聲”。在這次的項(xiàng)目中，捐贈(zèng)人可以看到一項(xiàng)“愛心傳遞記錄”的反饋信息，在進(jìn)行了必要的隱私保護(hù)基礎(chǔ)上，展示了自己的捐款從支付平臺(tái)劃撥到基金會(huì)賬號(hào)，以及最終進(jìn)入受助人指定賬號(hào)的整個(gè)過程。通過區(qū)塊鏈技術(shù)既保障了公益數(shù)據(jù)的真實(shí)性，又能幫助公益項(xiàng)目節(jié)省信息披露成本，充分體現(xiàn)出了區(qū)塊鏈公益的價(jià)值。

1.6.7 區(qū)塊鏈與智能制造

智能制造（Intelligent Manufacturing, IM）是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分取代人類專家在制造過程中的腦力勞動(dòng)。在智能制造的過程中不存在傳統(tǒng)制造中的設(shè)計(jì)圖紙，所有的制作標(biāo)準(zhǔn)高度數(shù)字化。但是，另一方面數(shù)字化也帶來了其他結(jié)果。在缺乏強(qiáng)大的數(shù)據(jù)保護(hù)框架之下，數(shù)字化的參數(shù)在傳遞的過程中存在數(shù)據(jù)失竊和被篡改的可能性。區(qū)塊鏈技術(shù)能有效地避免這些問題的發(fā)生。

1．智能制造行業(yè)的痛點(diǎn)

實(shí)施智能制造的重點(diǎn)任務(wù)就是要實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)內(nèi)部信息系統(tǒng)的縱向集成，以及不同制造企業(yè)間基于價(jià)值鏈和信息流的橫向集成，從而實(shí)現(xiàn)制造的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。在現(xiàn)實(shí)中由于制造設(shè)備和信息系統(tǒng)涉及多個(gè)廠家，原本中心化的系統(tǒng)主要采用人工或中央電腦控制的方式，實(shí)時(shí)獲得制造環(huán)節(jié)中所有信息的難度很大。同時(shí)所有的訂單需求、產(chǎn)能情況、庫存水平變化以及突發(fā)故障等信息都存儲(chǔ)在各自獨(dú)立的系統(tǒng)中，而這些系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式等各不相同。這些因素都嚴(yán)重影響了互聯(lián)互通的效率，也制約了智能制造在實(shí)際生產(chǎn)制造過程中的應(yīng)用。

2．區(qū)塊鏈在智能制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

利用區(qū)塊鏈技術(shù)，可有效采集和分析在原本孤立的系統(tǒng)中存在的所有傳感器和其他部件所產(chǎn)生的信息，并借助大數(shù)據(jù)分析，評(píng)估其實(shí)際價(jià)值。通過這些數(shù)據(jù)可以對(duì)后期制造過程進(jìn)行預(yù)期分析，從而幫助企業(yè)快速有效地建立更為安全的運(yùn)營機(jī)制。數(shù)據(jù)透明化使研發(fā)審計(jì)、生產(chǎn)制造和流通更為有效，同時(shí)也為制造企業(yè)降低了運(yùn)營成本和制造成本，提升了良品率，使企業(yè)具有更高的競爭優(yōu)勢(shì)。智能制造的價(jià)值之一就是重塑價(jià)值鏈，而區(qū)塊鏈有助于提高價(jià)值鏈的透明度、靈活性，并能夠更敏捷地應(yīng)對(duì)生產(chǎn)、物流、倉儲(chǔ)、營銷、銷售、售后等環(huán)節(jié)存在的相關(guān)問題。

3．區(qū)塊鏈在智能制造的應(yīng)用場景

應(yīng)用場景1：組建和管理工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

組建高效、低成本的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，是構(gòu)建智能制造網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的組網(wǎng)模式下，所有設(shè)備之間的通信必須通過中心化的代理通信模式實(shí)現(xiàn)，設(shè)備之間的連接必須通過網(wǎng)絡(luò)。這種模式極大提高了組網(wǎng)成本，同時(shí)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可維護(hù)性和穩(wěn)定性都不是很好。區(qū)塊鏈技術(shù)利用P2P組網(wǎng)技術(shù)和混合通信協(xié)議有效處理異構(gòu)設(shè)備間的通信問題，將顯著降低中心化的數(shù)據(jù)中心建設(shè)和維護(hù)的成本。同時(shí)區(qū)塊鏈技術(shù)可以將計(jì)算和存儲(chǔ)需求分散到組成網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)設(shè)備中，有效阻止了網(wǎng)絡(luò)中任何單一節(jié)點(diǎn)的失敗而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)崩潰的情況發(fā)生。另外，區(qū)塊鏈中分布式賬本的防篡改特性能有效防止工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中任何單節(jié)點(diǎn)設(shè)備被惡意攻擊和控制后帶來的信息泄露和惡意操控風(fēng)險(xiǎn)。

應(yīng)用場景2：生產(chǎn)制造過程的智能化管理

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式下，設(shè)備的操作、生產(chǎn)和維護(hù)記錄是存儲(chǔ)在單一、孤立的系統(tǒng)中，一旦出現(xiàn)安全和生產(chǎn)事故，企業(yè)、設(shè)備廠商和安全生產(chǎn)監(jiān)管部門難以確保記錄的真實(shí)性與一致性，也不利于后續(xù)事故的防范及設(shè)備的改進(jìn)。利用區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)⒅圃炱髽I(yè)中的控制模塊、系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、ERP等相關(guān)系統(tǒng)連接起來并通過統(tǒng)一的賬本，讓企業(yè)、設(shè)備廠商和安全生產(chǎn)監(jiān)管部門能夠長期、持續(xù)地監(jiān)督生產(chǎn)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而提高生產(chǎn)制造的安全性和可靠性。同時(shí)，區(qū)塊鏈賬本記錄的可追溯性和不可篡改性也有利于企業(yè)審計(jì)工作的開展，便于發(fā)現(xiàn)問題、追蹤問題、解決問題以達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)的目的。

1.6.8 區(qū)塊鏈在教育就業(yè)中的應(yīng)用

教育就業(yè)作為社會(huì)文化傳授、傳播的窗口，需要實(shí)現(xiàn)學(xué)生、教育機(jī)構(gòu)以及用人就業(yè)單位之間的無縫銜接，以提高教育就業(yè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行效率和透明度。區(qū)塊鏈系統(tǒng)的透明化、數(shù)據(jù)不可篡改等特征，完全適用于學(xué)生征信管理、升學(xué)就業(yè)、學(xué)術(shù)、資質(zhì)證明、產(chǎn)學(xué)合作等方面，對(duì)教育就業(yè)的健康發(fā)展具有重要的價(jià)值。

1．教育行業(yè)的痛點(diǎn)

在教育就業(yè)行業(yè)中由于學(xué)生信用體系不完整導(dǎo)致未能建立學(xué)生相關(guān)信息的歷史數(shù)據(jù)信息鏈和相關(guān)的數(shù)據(jù)維度。這些問題導(dǎo)致政府、企業(yè)無法獲得完整有效信息，從而直接導(dǎo)致學(xué)生無法便捷、公平地享受應(yīng)有的服務(wù)。在就業(yè)過程學(xué)歷造假、論文造假、求職簡歷造假等現(xiàn)象的存在直接使得用人單位、院校缺乏有效的驗(yàn)證手段，進(jìn)而降低了學(xué)校與企業(yè)間、院校與院校間的信任度。除此之外，一些學(xué)術(shù)性實(shí)驗(yàn)、跨校組織的公開課以及多媒體教學(xué)資源等在網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生版權(quán)和學(xué)術(shù)糾紛，這些糾紛對(duì)學(xué)者以及研究人員產(chǎn)生了消極影響，進(jìn)一步削弱了高等學(xué)府對(duì)學(xué)術(shù)研究的積極性。

2．區(qū)塊鏈在教育就業(yè)中的應(yīng)用

利用區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)現(xiàn)存運(yùn)行方案的不足之處進(jìn)行優(yōu)化，能有效簡化流程和提高運(yùn)營效率，并且能及時(shí)規(guī)避信息不透明和容易被篡改的問題。利用分布式賬本記錄跨地域、跨院校的學(xué)生信息可以方便追蹤學(xué)生在校園時(shí)期所有正面以及負(fù)面的行為記錄，能幫助有良好記錄的學(xué)生獲得更多的激勵(lì)措施，并構(gòu)建起一個(gè)良性的信用生態(tài)。利用區(qū)塊鏈技術(shù)可為學(xué)術(shù)成果提供不可篡改的數(shù)字化證明，為學(xué)術(shù)糾紛提供權(quán)威的舉證憑據(jù)，降低糾紛事件消耗的人力與時(shí)間。同時(shí)，這種數(shù)字化證明可以與已有的應(yīng)用無縫整合，為每一個(gè)文字、圖片、音頻、視頻加蓋唯一的時(shí)間戳身份證明，交叉配合生物識(shí)別技術(shù)，從根本上保障了數(shù)據(jù)的完整性、一致性以達(dá)到保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的目的。

3．區(qū)塊鏈在教育就業(yè)的應(yīng)用場景

應(yīng)用場景1：教育存證

在教育存證領(lǐng)域，基于區(qū)塊鏈的學(xué)生信用平臺(tái)可創(chuàng)建含有基本信息的數(shù)字文件，然后使用用戶的私鑰對(duì)證書的內(nèi)容進(jìn)行簽名，再對(duì)證書本身附加簽名。依賴于生成的哈希值，可以驗(yàn)證證書內(nèi)容是否被篡改。最后，再用私鑰在區(qū)塊鏈上創(chuàng)建一條數(shù)字記錄，保證用戶信息和證書內(nèi)容的一致性。教育機(jī)構(gòu)利用自己的私鑰簽署一份具有完整信息記錄的數(shù)字證書，將其哈希值存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中，在每一次發(fā)放和查詢時(shí)都會(huì)由智能合約觸發(fā)相應(yīng)的多重簽名校驗(yàn)以確保記錄不會(huì)被惡意查詢，交易輸出時(shí)將數(shù)字證書分配給需求方，如學(xué)生或者用人單位。

應(yīng)用場景2：產(chǎn)學(xué)合作

產(chǎn)學(xué)合作是教育機(jī)構(gòu)與用人單位之間多贏的機(jī)制，現(xiàn)在教育存在的問題之一就是封閉辦學(xué)，即學(xué)生的技能信息、知識(shí)體系未與用人單位的技能需求、市場趨勢(shì)保持信息對(duì)稱。通過引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)學(xué)生技能與社會(huì)用人需求無縫銜接，可精確評(píng)估人才錄用、崗位安排的科學(xué)性和合理性，有效促進(jìn)學(xué)校和企業(yè)之間的合作。

1.7 區(qū)塊鏈的其他常見技術(shù)框架

區(qū)塊鏈技術(shù)從誕生至今，除了比特幣之外，相關(guān)技術(shù)社區(qū)根據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)原理已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了很多技術(shù)框架。在上文提到了區(qū)塊鏈技術(shù)框架中極具代表性的三個(gè)技術(shù)框架，比特幣、以太坊、超級(jí)賬本。這三個(gè)技術(shù)框架會(huì)在后面章節(jié)中重點(diǎn)介紹，這里不再復(fù)述。除了這三個(gè)典型的技術(shù)框架之外，還有許多基于區(qū)塊鏈基本原理實(shí)現(xiàn)的技術(shù)框架。這些框架都有自身的特點(diǎn)，每個(gè)框架解決問題的側(cè)重點(diǎn)也是不一樣的，我們選擇其中比較有代表性的介紹給讀者以供參考。

1. Corda

Corda是由R3CEV推出的一款分布式賬本平臺(tái)，其借鑒了區(qū)塊鏈的部分特性，例如UTXO模型以及智能合約，但它在本質(zhì)上又不同于區(qū)塊鏈，并非所有業(yè)務(wù)場景都可以使用這種平臺(tái)，Corda面向的是銀行間或銀行與其商業(yè)用戶之間的互操作場景。

項(xiàng)目地址如下所示：

https://github.com/corda/corda

2. BigChainDB

BigChainDB填補(bǔ)了去中心生態(tài)系統(tǒng)中的一個(gè)空白，是一個(gè)可用的去中心數(shù)據(jù)庫。它具有每秒百萬次寫操作、存儲(chǔ)PB級(jí)別的數(shù)據(jù)和亞秒級(jí)響應(yīng)時(shí)間的性能。BigChainDB的設(shè)計(jì)起始于分布式數(shù)據(jù)庫，通過創(chuàng)新加入了很多區(qū)塊鏈的特性，如去中心控制、不可改變性、數(shù)字資產(chǎn)的創(chuàng)建和移動(dòng)。

BigChainDB繼承了現(xiàn)代分布式數(shù)據(jù)庫的特性：吞吐量和容量都是與節(jié)點(diǎn)數(shù)量線性相關(guān)，功能齊全的Nosql查詢語言，高效的查詢和權(quán)限管理。因?yàn)闃?gòu)建在已有的分布式數(shù)據(jù)庫上，它在代碼層面也繼承了企業(yè)級(jí)的健壯性。可擴(kuò)展的容量意味著具有法律效力的合同和認(rèn)證可以直接存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫里。權(quán)限管理系統(tǒng)支持從私有企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫到開放公有的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫配置。BigChainDB是對(duì)于像以太坊這樣的去中心處理平臺(tái)和Inter Planetary File System（IPFS）這樣的去中心文件系統(tǒng)的補(bǔ)充。

項(xiàng)目地址如下所示：

https://github.com/bigchaindb/bigchaindb

1.8 本章小結(jié)

本章的目的是讓不了解區(qū)塊鏈的讀者能對(duì)區(qū)塊鏈有一個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)，主要介紹了區(qū)塊鏈的起源和演進(jìn)路線、區(qū)塊鏈的核心技術(shù)及其特性、區(qū)塊鏈技術(shù)的缺點(diǎn)和人們對(duì)它的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，以及區(qū)塊鏈在不同行業(yè)的應(yīng)用。