將有意義的事件記錄下來，是形成人類文明的重要內容之一。《史記》生動地記錄和展開了古代社會人們生活廣闊的畫面，歷史價值彌足珍貴。如果從5000年前開始，人類就將事件記錄下來，並且不能篡改、沒有丟失，那麼追溯早期人類的社會生活狀況就無須現代的考古和歷史學研究了。
區塊鏈也是一種記錄事件的方式，是記錄歷史的新形態。區塊鏈技術的本質是通過密碼學建立了一個不依賴任何中心的、完全分佈式的數據庫，要在虛擬的空間創造一種記錄數據的方法，記錄能被所有節點共享，同時不被任何節點所控制，誰都不能隨意刪除和修改（但可以增加且持續增長）。
這種公開、共同確認、不可篡改的記錄開始具備一種重要的屬性——約束參與人的行為且形成可以信賴的預期，即信用。完整的交易歷史使得參與人在全體參與人的見證下，以理性剋制主體的違約動機。這種弱化第三方強制力、實現成員自覺守信的模式，對於不見面交易、互不信任者之間的交易，具有簡便易行、大幅降低交易成本的優勢。現實世界中大量的場景都具有這種模式的發揮空間，這是區塊鏈目前被人們寄予厚望的原因所在。
區塊鏈是由多個獨立節點參與的分佈式數據庫系統，也稱分佈式賬簿（Distributed Ledger Technology，DLT），所有參與的節點共同維護賬簿，具有不易篡改和偽造、可追溯等特點。完整的分佈式記賬是對傳統的中心記賬的顛覆，其含義包括以下幾個方面：
（1）分佈式記賬——會計責任的分散化；
（2）分佈式傳播——每一次交換都傳播到網絡中的所有節點；
（3）分佈式存儲——數據信息的可容錯性極高；
（4）完全分佈式——任意節點宕機不會導致網絡崩潰，也不會導致記錄丟失。
鏈式區塊構建區塊鏈數據的基本結構，區塊通過特定的哈希指針鏈接到上一個區塊的後面，區塊環環相扣形成一個鏈條，鏈條節點只能增加、不能刪除。
區塊鏈數據結構如圖4-1所示。
區塊鏈數據結構的關鍵要素包含以下四點。
（1）塊鏈結構：每一個區塊都有時間戳，使用前一個區塊的哈希加密信息，對每個交易進行驗證。
（2）多個節點獨立複製存儲：每個節點操作權力平等，都存儲同樣的數據，且互相之間為獨立作業，互相監督。
（3）拜占庭容錯：在少於三分之一的節點惡意作弊或被黑客攻擊，仍然能保證系統正常工作。
（4）鏈上代碼（chain code），區塊鏈載入的合同或法律文件為可執行的程序，條件滿足時自動執行，稱為“鏈上代碼”或“智能和約”。把合同執行轉換為類似“if …then…”的代碼並執行，可以消除合同文本因文字而存在的“二義性”。
要素（1）表示區塊鏈是一個“公共賬簿”，要素（2）表示區塊鏈是一個分佈式賬簿，要素（3）表示區塊鏈是一個“一致性的同步分佈式賬簿”，要素（4）表示區塊鏈具有可執行的功能。區塊鏈可選擇不同的加密方法，如RSA、我國的國密算法、Ed25519等簽名算法，可達到金融級別的安全性。
圖4-1 區塊鏈數據結構示意圖
區塊鏈的計算架構是以一種比較笨拙的方法，即分佈式的、重複的賬簿備份，把現有“主—客”架構變成多個平等節點的分佈式架構。區塊鏈在存儲空間上屬於奢侈的行為，但在當今存儲成本非常低廉的背景下，可以容忍以犧牲存儲空間的方式和通信速度，來實現對安全性和防篡改的社會需求。
節點的最大範圍是互聯網中所有的人都可以參與。未來，如果區塊鏈作為物聯網通信的基礎架構之一，物體也作為節點參與，那麼節點的範圍將大得難以估計。區塊鏈的共識機制，就是所有分佈式節點之間怎樣達成共識，通過算法生成和更新數據，去認定一個記錄的有效性，這既是認定的手段，也是防止篡改的手段。
根據應用的開放程度的不同，分為公有鏈和許可鏈，其中許可鏈又分為聯盟鏈、私有鏈、企業鏈。公有鏈因節點多（例如向全球公開），導致交易速度非常慢，比特幣網絡交易的速度逐年下降說明了這種機制的不足。
在許可鏈中，只有被許可的節點才能參與投票、記賬、建塊，交易速度快，不需要挖礦機制，交易成本低。多數商業應用的參與節點是有限的，經許可才能參與，即半開放狀態。許可鏈採用共識機制，即數據一致性機制，主要使用PBFT（拜占庭容錯）和CBFT（區塊鏈建塊方法）。PBFT需要3輪投票，採用廣播式通信方式，每次通信都需要簽名、解籤，每筆交易也需要簽名和解籤，因此，主要算力都花在共識處理機制中。
聯盟鏈（consortium blockchains，共同體區塊鏈）與當前商業領域的生態架構較為相似，存在對等的不信任節點，如企業聯盟、供應鏈節點、商業生態圈、商會、行業協會等。聯盟鏈是本書研究的主要模式，本書沒有特別指明的區塊鏈結構即為聯盟鏈，其特點如下。
（1）聯盟鏈中所謂的共同體為半封閉、半開放的生態，可以有新的節點加入，也可以退出，但節點的進入、退出需要按商業組織的規則進行事先選擇。
（2）節點之間的關係多由近乎平等的商業交易關係形成，可協商、可談判，鏈中不存在絕對控制權的超級節點。
（3）區塊鏈數據在鏈內是公開的，也可以是節點內部的，參與節點之間的連接狀態較好、驗證效率較高，交易處理效率高，只需要較低的成本即可維持運行，可擴展性良好，數據具有一定的隱私性。
促進跨組織節點之間形成信用關係，這是區塊鏈商業應用的基本功能。在現實中，凡是具有公正、公平、誠信需求的場景——資產或權益的交易，區塊鏈技術對這類場景具有天然的匹配性。
區塊鏈是建立在非安全環境中的分佈式數據庫系統（如果是安全環境就沒有必要加密了）；作為分佈式架構，就必然具有跨組織協調的功能與價值。所以，區塊鏈不適用於具有絕對控制權節點的環境，也不適用於十分安全的環境。
區塊鏈技術如何走向成熟、如何廣泛應用於實踐，是業界最為關心的問題。
2015年12月，麥肯錫標題為“超越炒作：資本市場中的區塊鏈”的報告，提出區塊鏈技術在金融領域的廣泛應用要經歷以下四個階段。
第一階段（2014—2016年），技術評估階段。每一個企業的法人實體將充當分佈式總賬中的“節點和簿記員”，類似以私有區塊鏈來實現。例如，銀行移除人工操作程序來擴展區塊鏈記錄，可以改善業務操作的效率。
第二階段（2016—2018年），概念驗證階段。金融機構的所有法人實體都聯合起來試驗區塊鏈技術。
第三階段（2017—2020年），基礎設施形成階段，市場由交易中間商主導。
第四階段（2021年以後）：全面應用階段，買賣雙方組成公開市場。
總結目前各國正在實踐的區塊鏈應用，目前較為清晰的應用及其進程如圖4-2所示。
圖4-2 區塊鏈應用發展進程
目前比較成熟的技術和應用是數字代幣（ICO）和區塊鏈存證，數字票據和數字貨幣將是區塊鏈應用的下一個熱點領域。
（1）數字代幣（ICO）
比特幣的大熱讓人們對數字代幣不再陌生，但現有數字代幣存在總量一定、價格波動劇烈、沒有法律保障或公信力低等缺點。數字代幣的應用仍然處在試驗階段，未來將對數字代幣政策的制定與實施、支付結算體系、反洗錢等經濟金融的多個方面產生一系列深遠影響。
（2）區塊鏈存證
商業領域和民生領域的存證應用都具有顯著的效果，民生領域在出生證明、精準扶貧、慈善（募捐）、遺囑、婚姻登記、財產公證和學歷證書等領域採用區塊鏈解決方案，可有效解決傳統信用中介效力不足的情況，區塊鏈公開記賬方式形成公平化、透明化、可查詢的公用信息（部分需要依據權限查詢），將極大地提高這類社會基礎信息的公信力，避免部分不良分子利用信息不公開、難以查證等來進行違法活動，長遠來看可以建立起一個集體參與和集體維護的社會治理系統。
商業領域的存證功能，關鍵在於形成有效的電子證據，將證據的形成時間、簽署主體、文件哈希值等數字指紋信息廣播到鏈內所有成員，信息一經存儲，任何一方無法篡改，從而達到電子證據的可信性要求。另外，為提高存證的信用級別，使得存證可以直接用於司法審判，可以採用更加完善的“私證+公證+電子簽名+區塊鏈”的數據鏈模式。
（3）數字票據
票據是企業之間支付最常用的方式，傳統紙質票據存在諸多不足。當以電子數據的形式存在“區塊鏈+數字票據”時，區塊鏈上持有的票據被各個機構節點所確認、背書，有數據保全的安全性，以點到點的直接交易使得數字票據的交易遠比線下交易更為便捷、低成本，且無須清算。
（4）數字貨幣
數字貨幣不同於數字代幣，前者是國家央行授權發行的真實貨幣。數字貨幣應當具有非稀缺性、價值穩定性、低成本或零成本、不可偽造或篡改，以及贏得共同的信仰五大技術特徵。只有當數字貨幣得到應用與推廣時，區塊鏈的去中心化價值交易功能才能真正得以實現。但目前對於數字貨幣，各國央行仍然未能推出實用方案，多數處在研發、試驗階段。
（5）信用鏈（價值傳遞）
在數字貨幣的基礎上，通過點對點的機制，以機器信用代替第三方信用，能夠在多個節點的鏈式網絡上傳遞價值，同時能夠避免重複支付。
（6）智能合約
尼克·薩博提出“一個智能合約是一套以數字形式定義的承諾，包括合約參與方可以在上面執行這些承諾的協議”[1]。在傳統的中心化機制下，合約存在被機構管理者修改、停止的威脅，主觀意志可以干預合同的執行。區塊鏈賦予智能合約一個絕佳的執行環境，因為寫入區塊鏈的執行條件不能再被修改，參與方不能人為干預合同的執行，合同不以參與人的意志為轉移，只要條件滿足，合同就執行下去。自動執行可大幅降低交易成本。智能合約可以支持複雜的邏輯計算。
（7）自治組織
自治組織完全以軟件的形式構建，不受人為的影響和控制，被認為是最純粹的去中心化理念，能夠杜絕管理人員在人性上的不足（如自私、腐敗）。通過人工智能或智能程序進行工作是去中心化組織的終極模式，自治代理、智能程序、不斷進步的人工智能和人工智能算法將提供可自我維持的運作和價值創造。這個設想有待真實的試驗來證明。
（8）其他發展
智能合約與自治組織的出現，使得區塊鏈技術將交易成本大幅下降，社會與商業信任關係重構，社會管理效率與商業組織治理模式也將發生巨大變化，這方面的創新將留給人們巨大的想象空間。
下面給出與身份證明有關的案例。
出生證明的區塊鏈存證
2017年8月，美國伊利諾伊州已經開始新的區塊鏈試點，重心是出生證明的數字化，由區塊鏈身份初創企業Evernym開發。嬰兒出生時在場的父母和醫生正式在許可型區塊鏈上記錄其出生。企業和政府可以通過加密訪問可驗證的聲明來驗證公民身份。在提議的框架內，現任政府機構可以驗證個人的出生信息，加密簽署名稱、出生日期、血型等在內的個人數據。這些信息存儲在防篡改的分佈式賬本中，只有法定監護人允許才可以訪問，直到信息相關人達到法定成年年齡。在試點初期，工作重點是創建用戶界面，父母和醫生都可以通過這個界面完成出生證明的數字化，同時支持其他後端流程。
本文選自《區塊鏈供應鏈金融》
段偉常 著
ISBN 978-7-121-33585-3
2018年3月出版
定價：69.00元
1.創新性定位：綜述供應鏈、金融科技、互聯網三大領域的區塊鏈應用創新金融著作。
2.內容定位：理論研究為主，從系統角度提出概念模型、理論模型，結合案例研究。
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