企業級區塊鏈階段性突破,新基建有了新“底座”


企業級區塊鏈階段性突破,新基建有了新“底座”


在過去的2019年,區塊鏈獲得了全社會的極大關注,大批企業和IT廠商都開始進入或開始研究區塊鏈技術及其應用。繼2018年的全球區塊鏈泡沫後,2019年區塊鏈創業潮大幅降溫、公鏈大幅消退,但區塊鏈技術本身卻在企業級領域取得了實質性進展。

以HyperLedger為代表的開源企業級區塊鏈技術在2019年取得了階段性進展,不僅技術堆棧更為全面和走向成熟,還迎來了更多的HyperLedger基金會成員企業和用戶——在Forbes區塊鏈企業50強中,超過半數採用了HypLedger。而其它開源企業級區塊鏈技術,包括EOSIO、FISCO BCOS等也在技術與用戶方面都取得了階段性進展。

2020一開年,各地政府都加碼了區塊鏈應用。據有關統計,截止2月底,已經有22個省把區塊鏈列入了2020地方政府工作報告,其中電子政務成為區塊鏈應用的最大需求。而近期的40萬億新基建,更為區塊鏈的推廣普及“加了一把火”,交通、能源、醫藥、環保、先進製造等一批新工程、新項目的IT基礎設施,都可以用上區塊鏈技術。種種跡象顯示,2020將是企業級區塊鏈的爆發之年。

HyperLedger重大進展

在2017年9月正式發佈了HyperLedger Fabric V1.0後,HyperLedger Fabric已迅速成為最受歡迎的開源分佈式賬本(DLT)項目之一,在全球範圍內進行了數百次部署,一直佔據半數以上的Forbes區塊鏈50強。由於廣受歡迎,HyperLedger Fabric已被包括阿里巴巴、AWS、Azure、百度、谷歌、華為、IBM、Oracle、SAP和騰訊等在內的主要雲服務所採用。


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HyperLedger最早由IBM等公司發起,IBM貢獻給了HyperLedger基金會超過4萬行代碼,在此基礎上才有了後來的HyperLedger Fabric。HyperLedger項目的定位是面向企業級分佈式賬本,引入了權限管理支持,支持可插拔、可擴展,是首個面向聯盟鏈場景的開源項目。Fabric支持Go、JavaScript、Java、Node.js等通用編程語言,包括所有子項目在內的V1.0版本包含了360萬行代碼,當時的HyperLedger基金會成員就超過250+家。

2020年1月,HyperLedger發佈了里程碑版本V2.0,這次重大的版本更新提供了更高的生產級部署效率和安全性所需的許多新功能和增強功能。HyperLedger Fabric 2.0的許多工作都集中在管理鏈代碼(或智能合約)生命週期的新方法上,以最大程度地提高靈活性、消除性能瓶頸併為分佈式治理提供更多選項,安全性和數據隱私也是本次版本的重中之重。

HyperLedger Fabric 2.0引入了針對鏈碼的去中心化治理,允許多個組織在鏈碼可用於與賬本交互之前就鏈碼的參數達成一致,例如鏈碼認可策略;同樣的去中心化治理方式,還可以用於鏈碼之上的企業應用,以確保各個組織在提交賬本之前同意數據交易;2.0版本啟用了用於處理和共享私有數據的新模式,可與鏈上的單個組織或及其審計機構進行數據共享;2.0版本還啟用了新的對等緩存機制,以代替之前使用外部CouchDB狀態數據庫,因其造成了批准和驗證階段的讀延遲瓶頸以及相應的高昂成本;從2.0版本開始,Fabric Docker image將使用Alpine Linux,這是一種面向安全的輕量級Linux版本,極大降低了安全漏洞的風險。

HyperLedger執行總監Brian Behlendor就V2.0版本表示:“ HyperLedger Fabric已成為流行且實用的分佈式賬本框架,推動了企業級區塊鏈從概念化到商業化的極大進展。Fabric 2.0是面向企業級場景的新一代區塊鏈框架,可以滿足那些想要把分佈式賬本功能嵌入到核心業務的企業需要。新版本反映了Fabric社區的開發和部署經驗,標誌著企業區塊鏈進入生產環境的新時代。”

成熟的HyperLedger技術生態

HyperLedger基金會提供了一個Greenhouse,用以描述一個結構化的技術框架生態,從而方便社區成員企業的參與。目前,在HyperLedger技術生態裡共有15個子項目,與2015年到2017年早期HyperLedger相比,形成了更為豐富而完整的結構化技術體系。HyperLedger Greenhouse主要涉及分佈式賬本、庫、工具和麵向特定領域解決方案几個板塊。


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在分佈式賬本方面,HyperLedger基金會目前規劃了6個子項目。其中,HyperLedger Besu是一個基於Java的以太坊客戶端,可運行在基於以太坊的公鏈上,也可能運行在其它智能合約協議的私鏈上,還可以在Rinkeby、Ropsten和Görli等測試鏈上運行。HyperLedger Besu提供幾種共識算法,包括PoW和PoA(IBFT、IBFT 2.0、Etherhash和Clique)等,專為聯盟鏈而設計。

HypeLedger Burrow是一個完整的單二進制區塊鏈發行版,主要提供了支持EVM以太坊虛擬機和WASM(WebAssembly,通過Web執行二進制算法)的智能合約平臺,使用BFT(拜占庭容錯算法)共識。簡單理解,Burrow支持以太坊虛擬機和Web端兩種技術底層,由於可執行二進制代碼而具備強大的簡單性、速度以及與開發語言的無關性。它具有複雜的事件系統,可用於維護鏈上數據的關係數據庫映射,可用於公鏈、私鏈、聯盟鏈。

大家熟悉的HyperLedger Fabric項目,旨在為開發者提供模塊化體系結構的應用程序或解決方案基礎平臺。HyperLedger Fabric允許即插即用的組件(例如共識和成員服務),其模塊化和通用設計滿足了廣泛的行業場景,它還提供了一種獨特的共識方法,可在保持隱私的同時實現大規模性能擴展。HyperLedger Fabric主要面向私鏈和聯盟鏈場景。

HyperLedger Indy為基於區塊鏈生態的數字身份平臺,包括工具、庫和可重用組件,可在管理域、應用程序和任何其它獨立應用上互操作。Indy可與其它區塊鏈互操作,也可獨立使用以推動身份去中心化。簡單理解,Indy是一個分佈式自身份解決方案,讓身份所有者可以獨立控制其個人數據和關係,從而避免過度共享個人身份信息而帶來的風險隱患。

HyperLedger Iroha是一個易於使用的模塊化分佈式區塊鏈平臺,具有自己獨特的共識算法,豐富的基於角色的權限模型以及多簽名支持。Iroha主要是針對移動端,特別適合IoT項目,可以很容易地把區塊鏈嵌入到基礎設施中。Iroha採用領域驅動的C++設計,強調客戶端應用開發能力,特別是提供了一個新的、系統崩潰容錯的共識算法YAC。

HyperLedger Sawtooth提供了靈活的模塊化體系結構,將核心系統與應用程序域分開,這樣智能合約就可以為應用程序指定業務規則,而無需瞭解核心系統的底層設計。Sawtooth支持多種共識算法,包括實用的拜占庭容錯(PBFT)和延時證明(PoET,一種英特爾的共識算法)算法。Sawtooth由英特爾向HyperLedger基金會貢獻,主要是為了提升X86服務器等英特爾硬件設備在區塊鏈生態中的地位。

在庫方面,HyperLedger基金會目前規劃了四種庫。首先,HyperLedger Aries提供了一個共享的、可重用的、可互操作的工具包,該工具包專門用於創建、傳輸和存儲可驗證的數字身份。它是基於區塊鏈的對等交互基礎架構,該項目使用了HyperLedger Ursa加密支持,以提供安全的加密管理和分佈式密鑰管理功能。

其次,HyperLedger Quilt是Interledger跨鏈協議的Java實現,可在任何支付網絡(法定或加密貨幣)上進行付款。Quilt提供了所有核心功能的實現,可以用與賬本協議無關的方式發送和接收支付,允許開發人員一次性編寫應用程序支付邏輯,就可以訪問其它支持Interledger的支付系統。

第三,HyperLedger Transact提供可在分佈式賬本系統之外執行智能合約的標準接口,從而減少分佈式賬本軟件的開發工作,該項目由英特爾貢獻。簡單理解,Transact支持離線的智能合約,這特別適合企業級計算場景。採用Transact編寫的程序,可以在任何支持Transact的區塊鏈網絡中運行。

第四,HyperLedger Ursa是一個共享的密碼庫,它可以避免重複性加密工作,並有望提高安全性。該庫是用於存放和使用加密貨幣的可選存儲庫(適用於HyperLedger和非HyperLedger項目)。HyperLedger Ursa由子項目組成,這些子項目是密碼代碼或密碼代碼接口的聚合實現。

在工具方面,HyperLedger基金會目前規劃了四個工具。第一,HyperLedger Avalon是企業以太坊聯盟EEA發佈的基於可信計算規範的獨立賬本實現,旨在把區塊鏈計算處理從主鏈安全轉移到專用計算資源。第二,HyperLedger Caliper是一個區塊鏈基準測試工具,它允許用戶使用一組預定義的用例來衡量特定區塊鏈部署的性能。第三,HyperLedger Cello旨在將按需的,所謂“即服務”部署模型引入區塊鏈,以減少創建、管理和終止區塊鏈所需的工作量。第四,HyperLedger Explorer瀏覽器可以查看、調用、部署或查詢塊、交易和關聯數據、網絡信息、鏈代碼和事務族,以及存儲在分類賬中的任何其它相關信息。

面向行業領域,HyperLedger Grid提供以供應鏈為中心的數據類型、數據模型和基於智能合約的業務邏輯參考實現——所有這些都基於現有的開放標準和行業最佳實踐。它以供應鏈為例,展示瞭如何將HyperLedger技術堆棧中的組件組合成一個有效的業務解決方案。

最後就是HyperLedger Labs,這是埃森哲推出的區塊鏈合作項目,以解決不同鏈之間的互操作性,在不損害區塊鏈去中心化原則的基礎上,實現不同私鏈、聯盟鏈等區塊鏈網絡之間跨鏈協作,特別是在全鏈上的交換數據和資產。

企業級區塊鏈技術大發展

企業為什麼需要區塊鏈技術?在HyperLedger基金會的官方介紹中,開宗明義的指出了區塊鏈對於企業的意義:共享數據庫技術。在HyperLedger的長期願景裡,全球正在成為一個高度互連的世界,所有的企業和人都將更緊密的連接在一起,在大家開始分享更多數據、內容、溝通信息等的時候,這就需要更好的管理安全、隱私和信任。

HyperLedger基金會由此看到一個通用的痛點:很多人都希望在一個分佈式數據庫中分享數據,但沒有一個數據擁有者可以被每一個用戶所信任,解決方案就是分佈式賬本技術(DLT)。當然,分佈式賬本的大範圍應用也不會那麼容易,例如在增加區塊鏈安全性與隱私的時候往往會犧牲性能,因此需要更多的能夠互連互通的區塊鏈技術,以滿足所有應用的不同需求。這就導致了HyperLedger長期發展的兩大要素:模塊化架構與互操作性。

除了HyperLedger,其它可用的主要的企業級區塊鏈技術生態還有EOSIO、Corda Enterprise和源自中國的BCOS。


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EOSIO是由Block.one公司開發,EOSIO誕生的目的是與以太坊競爭,因此提供了公鏈版和私鏈版。2020年1月,Block.one推出了EOSIO 2.0版本,2.0版本強化了對於開發者的支持,特別是採用了WebAssembly(WASM)引擎以提升性能和開發速度。EOS VM是面向區塊鏈的WASM引擎,比EOSIO 1.0版本的Binaryen提升了16倍的CPU執行速度。2.0版本還提供了EOSIO Quickstart Web IDE開發集成環境,可以讓開發者在幾分鐘內就構建一個區塊鏈應用。在增加安全和隱私方面,2.0中的WebAuthn Support是一個廣泛應用於網絡瀏覽器的安全驗證授權標準,無需瀏覽器擴展插件或其它軟件。


企業級區塊鏈階段性突破,新基建有了新“底座”


Corda是R3推出的區塊鏈技術平臺,主要聚焦於在金融行業中的區塊鏈應用框架。2018年7月R3推出了Corda Enterprise 1.0,該版本特別是提供了Blockchain Application Firewall,該防火牆可讓金融機構在自己數據中心內部署區塊鏈節點,同時能夠安全地與世界上其它地方的節點進行通信。Corda Enterprise支持Oracle數據庫與SQL Server數據庫,在高安全、高可用、災備等方面都有解決方案,在實際測試環境中可處理每秒4萬多筆交易。截止2020年初已經發布到了Corda Enterprise 4.3版本,新特性包括Business Network Operators(BNOs)可支持區塊鏈網絡管理員在單一節點上集中管理多個節點而無需每個節點一個管理員,新版本也強化對開發者的支持、可集成硬件安全模塊(HSM)、網絡健康檢查工具等。


企業級區塊鏈階段性突破,新基建有了新“底座”


BCOS是國內金融區塊鏈合作聯盟(簡稱:金鍊盟)所開發的金融級區塊鏈平臺技術,2017年底開源為FISCO BCOS,2019年3月FISCO BCOS 2.0發佈。2.0版本在可擴展性、性能、易用性、隱私隔離等方面均取得突破性進展,其新增的群組架構方案,可以讓企業間像拉微信群一樣快速組鏈,極大降低維護難度和管理成本。2.0版本從存儲、網絡、計算三個角度,圍繞高可用性和高易用性進行持續升級,並基於模塊化、分層、可插拔等設計原則,持續對核心模塊進行升級,保證系統健壯性。

可以說2019年以來,企業級區塊鏈技術取得了重大進展,HyperLedger Fabric、EOSIO、Corda Enterprise、FISCO BCOS等開源企業級區塊鏈項目都實現了重大的版本更新,對安全、性能、互操作性和開發者生態等都提供了全新的支持,可以更好的滿足企業區塊鏈應用開發的需求。

集中落地企業級區塊鏈應用

近期,隨著各地重點工程的復工及下發了一批2020年省級重點項目名單,總計超過40萬億元的新型基礎設施建設(“新基建”)投資浮出水面。與以前的投資相比,“新基建”更強調“科技端”的基礎設施建設,包括5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城際軌道交通、充電樁、大數據中心、人工智能、工業互聯網等板塊。

對於“新基建”來說,區塊鏈都有哪些應用場景?一個可參照系的就是雄安。自2017年上線區塊鏈資金管理平臺開始,雄安新區大力建設全球第一座區塊鏈城市。雄安特別把區塊鏈用於城市各項資金的管理與支付:實現了建設者工資透明撥付,截至2019年10月該區塊鏈資金管理平臺累計已為11萬人次建設者按時發放工資;在工程資金撥付方面,截止2019年10月已實現與十五家銀行及金融機構的系統直連對接,對50餘個項目開展項目管理運維和資金流監管,累計上鍊企業約1700家,管理資金近30億元。此外,雄安區塊鏈管理平臺是國內首個基於區塊鏈技術的項目集成管理平臺,包括千年秀林工程、城市截洪渠工程、黃河汙水庫治理工程等,相關數千家企業全部已經上鍊。其它還有區塊鏈+租房、區塊鏈+金融、區塊鏈+供應鏈等等,區塊鏈已經進入到雄安的方方面面。


企業級區塊鏈階段性突破,新基建有了新“底座”


除了雄安,區塊鏈還在電子政務領域取得了廣泛應用。截止2020年2月底,據不完全統計,全國已有22個省(自治區、直轄市)將區塊鏈寫入2020年政府工作報告,不僅北上廣,重慶、甘肅等中西部省份也已將區塊鏈視為經濟彎道超車的新賽道。例如2019年啟動“政府上鍊”工程的福建省,在貿易融資、供應鏈金融、電子發票、醫社保等領域推進區塊鏈應用;山東濟南高新區基於區塊鏈的智能政務系統,實現了新開辦企業1個工作日甚至半個工作日完成各種業務事項;北京市互聯網法院“天平鏈”解決了互聯網審判當中電子證據的取證難、存證難、認定難“三難”,截止2020年1月已經完成跨鏈存證數據上億條;深圳市財政局聯合深圳市醫療保障局成功上線深圳醫保區塊鏈電子票據服務平臺,打通了醫療保障部門、財政部門、醫療機構之間的數據共享渠道。

在企業級市場,已經落地的區塊鏈應用就更多了。特別是以IBM為代表的企業級技術公司,已經與全球數百家企業合作讓區塊鏈具備業務就緒性、創造真正的商業價值,推動金融服務、供應鏈、物聯網、風險管理、數字版權管理及醫療衛生等行業利用區塊鏈網絡實現鉅變。最典型的例子就是從2016年6月開始,IBM與全球最大集裝箱海運公司馬士基合作開發TradeLens平臺,該技術將區塊鏈應用到全球供應鏈中,實現更加安全高效的全球貿易,截止2019年7月已覆蓋全球超過一半的遠洋集裝箱貨輪,全球六大承運商中的五家以及全球三個主要船舶共用聯盟中的主要承運商。


企業級區塊鏈階段性突破,新基建有了新“底座”


而在Forbes區塊鏈50強中,還彙集了更多已經落地的企業級區塊鏈應用實例:Honda、Ford、BMW等汽車廠商組成了Mobile Open Blockchain Initiative(MOBI),2019年7月發佈了汽車行業的首個區塊鏈汽車身份標準,可賦予每一輛汽車一個數字身份;Dole Food公司在所有蔬菜處理過程中應用了區塊鏈技術,可讓消費者追蹤超市中銷售的蔬菜來源於哪家農場,而Dole採用的是IBM Food Trust平臺,截止2020年1月該平臺每年處理230萬或每天處理11300個交易;霍尼韋爾的GoDirect貿易平臺主要收集飛機零部件生命週期中的所有信息以供採購方參考,而該平臺可以跨多個競爭性信息源安全地彙集信息,在第一年就處理了500萬美元的在線交易;建設銀行的BCTrade將中國郵政儲蓄銀行、上海銀行和交通銀行等60家金融機構與3000家制造業企業和進出口公司相互連接,例如等待發貨確認中的出口商需要現金,可以在區塊鏈上分享未來應收賬款的記錄,在幾分鐘內即獲得貸款。

總體來看,企業級區塊鏈技術已經在全球範圍內取得了階段性進展,以HyperLedger和FISCO BCOS為代表的開源企業級區塊鏈技術及生態已經走向成熟,以IBM、螞蟻金服、騰訊等為代表的技術服務商已經在社會經濟的各個領域集中落地了一批企業級區塊鏈應用實例,而各地政府也在大力支持區塊鏈等新技術在生產生活和社會經濟管理中的作用。隨著40萬億新基建的啟動,相信企業級區塊鏈技術將在中國市場大規模落地,推動中國率先走進數字經濟新時代。(文/寧川)


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