价值互联网时代的区块链应用分析

来源：Bitmind-Labs     作者：孙惠平

在区块链等技术的数字革命时代，随着政策层面的集中学习，大家对区块链的认知与讨论越来多，作为价值互联网的一种新形态，区块链是一个在信息互联网“去信任”的环境中构造一种新信任机制和交易规则的新兴技术。

而区块链到底是什么东西？有什么用？应用呈现形式是什么样的？在新一轮技术创新和产业变革中，弄清楚这些问题，是抓住区块链发展新机遇的关键。

由此，Bitmind-Labs邀请了北京大学研究生课程《区块链》的主讲老师孙惠平，就“区块链的应用分析与思考”的主题进行了深度的线上分享。

分享嘉宾：孙惠平，北京大学教师，北京大学信科信息安全实验室、区块链研究中心成员。研究方向为区块链、智能风控和信息安全。2018年2月开始在北京大学软件与微电子学院开设研究生课程《区块链》。已发表论文30多篇，是10多个国际学术会议程序委员会委员和10多个国际期刊审稿人。

以下为分享内容整理：

01
区块链的介绍/概念

首先简单说一下什么是区块链：区块链是一个共享的分布式账本，主要用于在商业网络中促进交易记录和资产跟踪。

和分布式账本对应的是中心化账本，它们有什么不同呢？当两个实体间发生交易的时候可以将该交易记录在中心化的账本上，但缺点是中心化的账本是脆弱的，如果一旦丢失没办法找回，而且如果被篡改，交易实体没办法发现，也没办法证明改交易。分布式账本是将本来中心化的一份账本分别存储在一些分布节点上，当一个节点丢失或者被篡改时，其余节点还存在原始交易信息，单个节点的丢失的篡改无法改变整个账本。从这个角度看分布式账本比中心化账本更安全。

但是分布式账本因为要把一份账本存储在多个节点上，存储会增加，各个节点会需要时间进行同步，一旦出现节点间数据的不一致，需要一致性算法或者共识算法来保证数据的一致性，效率会降低，从这个角度看分布式账本比中心化账本更低效。

公开是区块链最重要的一个特性，交易记录对于参与记账的节点是公开的，是共享的，任何节点想要修改任一个交易记录，还不想其余节点知道，是不可能的。但是公开也带来一个比较大的问题，就是交易记录对于记账节点是完全公开的，区块链会面临一定的隐私泄漏问题，特别对于任何人都可以记账的公链，隐私泄漏带来的问题会非常严重。

账本从会计角度的看有单式账本和复式账本，单式账本造假容易，但是要识别假账比较困难；复式账本中一个业务分了借方和贷方，使得造假成本大增，但是识别假账变得更容易。

进入计算机和网络时代后，物理账本基本上都被电子账本所替代，但是记账原理还是复式记账。基本上还是中心化账本，每个单位维护自己一个账本。区块链是复式记账后的又一个技术创新，它把中心化记账改为了分布式记账。

区块链还有一个重要的设计是块链结构，一段时间记录产生一个块，每一个块包括多个交易记录，除了这些交易记录，还需要存储上一个块的摘要值，上一个块的摘要值是上一个块数据通过Hash算法算出来的，这样如果想改变一个块内的交易记录，就需要修改该块，及其该块后续的所有块，随着时间的推移，修改这些块的难度越来越大。这就是常说的区块链的数据“不可篡改”，我觉得更准确的说法是防止篡改，篡改是可以的，但是要想不被发现是很难的。

任何实体间的交互都可以认为是一个交易，比如我们买一个东西是交易，但是我们网上一个交互也可以认为一个交易，不过交易的是一次信息交互和共享。这样看账本就可以扩展到所有涵盖所有信息系统。从这个角度看区块链就是信息技术的一个基础革新。

02
区块链的发展

区块链的发展有1.0、2.0、3.0的说法

1.0的是以比特币为代表的数字加密货币的应用，从比特币产生到现在，有数以千计的各种数字加密货币，但影响力最大的还是比特币，同时从产生到现在数字加密货币一直是区块链最主要的应用，其余的应用和数据加密货币还是无法相比较。

2.0指的是以以太坊为代表的智能合约的应用，数字合约指的是一组数字形式描述的承诺，包括合约参与方可以执行这些承诺的协议。智能合约的应用还处于非常初级的阶段，到现在为止影响最大的是ICO，2017年成为ICO年。

3.0指的是区块链+，就是区块链应用于数字货币以外的一些行业，和其余行业相结合，改造其余行业，特别是作为信息化的一个底层支持技术，在数字化、网络化和智能化中发挥自己的作用。区块链＋提了一段时间了，各地也有大量的应用案例，但是大多数都是一些PoC项目，影响范围都很有限，真正的应用还在酝酿阶段。

上述内容是区块链发展的简单介绍，我们现在处于区块链＋的开始阶段，未来几年将会可能出现区块链的大发展。

03
关于数字加密货币

比特币产生自2008年中本聪的一篇白皮书“Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System”，这个白皮书有中文的翻译版，如果没有读过这篇白皮书的朋友建议找来读一下。这个白皮书提出了块、链的概念，但是把块链放在一起，乃至产生区块链的概念是白皮书产生几年后。

另外数字货币和数字加密货币还是有区别的，货币是一般等价物，最早出现的货币是有价值的商品货币。数字货币指的是数字化的货币，我们网上汇款、支付宝这类的都可以算是数字货币，但是这不是数字加密货币。

数字化货币算是数字资产的一部分，但是数字资产有个非常大的问题，就是容易复制，物理资产比如一瓶水，你卖了所有权就转移了，你没办法再卖一次。但是数字资产因为容易复制，就会产生双重花费问题，就是我们常说的“双花”，我可以把一笔钱买两次东西，如何防止双花是数字资产转移和交易要解决的根本问题，也是数字货币的根本问题。

现在法定货币防止伪造主要依靠的是防伪技术和一些法律手段，现在我们常用的数字货币是中心化的，有个中心系统或机构来负责记账，是中心化账本，保证数字货币不能复制、防止篡改的主要还是中心化账本的安全措施，及其法律手段。这都是构建在中心化账本之上的。

数字加密货币是用密码技术保证的数字化货币，它从底层系统层面来保证了数字货币的不可复制和防止篡改。数字加密货币有中心化的和分布式的两种，央行现在要发行的数字加密货币DCEP是中心化的数字加密货币，DCEP由央行发行维护，比特币是分布式的数字加密货币，有很多分布式记账节点维护。

上面就是数字加密货币的介绍，我们以前一直说的币圈指的就是数字加密货币的应用，另外说的链圈指的是不做数字加密货币的应用，很多情况下指的是联盟链的应用

但是其实用到的技术是一样的，前两年数字加密货币和联盟链是严格区分的，联盟链是不带币的，公链是带币的，但从今年开始特别是Libra的出现使得情况发生极大变化，有币的联盟链可能会是未来的趋势。

04
区块链应用

先举个例子，汽车从生产、销售、维修、租车、报废，涉及很多企业和机构，每个机构都有自己的数据库或者说账本，比如汽车生厂商会有汽车所有配件信息、车架号等信息，销售商会有销售价格、购买者信息、保险等信息，维修商会有维修信息，保险公司会有保险信息，如果一个应用涉及很多机构和企业，就需要在这些机构和企业中做数据共享，但是各自保存数据的情况使得这些数据可能存在不一致性，从全局来看数据是分割碎片化的，监管机构要监控管理这个业务需要和每个参与方打交道，做数据互联，只要涉及多方的应用都需要和多个参与方做互联互通，代价很大，成效很低。比如数据的核对就能带来巨大负担，这就是区块链可以发挥用武之处的地方。

假设我们建立了一个车辆区块链，所有和车辆有关的参与方都在链上，需要共享的数据都发布到链上，再有涉及多方的应用就好办了，数据是天然共享的，不需要人为或者后天的去核对校验。

数据是具有高度一致性的，也可以很好的实现车辆相关数据的全生命周期管理，很多交易也可以使用智能合约来自动化触发，多个参与方也不需要考量互相之间的商业利益，可以依靠智能合约或者数字加密货币来分享利益。监管机构也可以通过链来完成自动化的监管。

但是这里面有个比较大的问题是，如何解决参与方的参与动机，就是让参与方愿意参与这条链，这有很多方法，比如国家强制要求，在很多场合下国家可以这样做，比如很多行业的黑名单都可以上链，还可以采用经济激励手段，可以把自己的数据才出来在链上变现，也可以是链上各参与方的互惠互利。具体什么方式需要看书商业模式。

还有一个大的问题就是隐私保护问题，那些数据应该上链，哪些数据应该给哪些参与方分享，这个都需要进行事先很好的分析设计，简单的说能上链就上链是不合理的。

区块链是不是广泛适用的，这个要看具体场景和应用环境，不能说区块链啥都能解决，用在什么场合都可以。这是错误的看法。

看是不是能使用区块链，要看是不是多个参与方需要共享一个数据库，在看这些参与方是不是可能写数据，这些参与方是不是有不可信的参与方，同时还要看这些参与方设计的业务是不是有很多有关联性，互相影响，是不是存在中介方的存在，是不是能通过去除中介提高效率，需要综合的衡量投入和产出的关系，用不用区块链不能一概而论，要看具体应用。

现在一般认为云计算是信息系统的基础，但10年前云计算是否有效是未知的，前几年的区块链也是处在这样的情况下，区块链是不是信息系统的基础是不非常确定的，但是现在看区块链和云计算一样。

从网络和系统的角度看，所有系统都是中心化和分布式的有机集合，中心化和分布式各有优缺点，需要结合两者的优点为具体应用服务。区块链作为一种分布式技术，可以和中心化的云计算有效融合，一起称成为未来信息系统的支撑

信息化现在指的是数字化、网络化和智能化，信息化的主要原因是因为信息的传播快、复制成本低，边际成本基本为0，使用信息化手段可以大大降低我们的生活成本，提高我们的生产效率。

云计算的思路是将所有数据集中在一起，使得信息共享和信息传播加快，现在国家大力提倡企业上云，各种信息和系统上云，就是为了提高效率降低成本。

但是有很多场合下数据是属于多方的，有的业务需要多方来配合，需要多方能互相监管，多方的利益得到协调，这个时候单纯一个中心化的云是不能提供所有支持的，区块链就非常适合在这种场合下使用，为多方协作提供一个底层支撑

05
对区块链的思考

区块链应用有很多种可能性，但是也面临很多威胁，主要有隐私问题、上联数据问题、性能问题和安全问题。

5.1隐私保护

隐私问题主要指的是有很多数据上链就公开了，特别是对于参与记账的节点，我们很难设计一个非常好的访问控制机制来事先约束好，这个需要具体问题具体对待。但现在公链如果用于大规模的日常使用，可能会带来巨大的隐私泄露问题。因为很多用户会无意间使用一些隐私地址，使得实体身份和链上身份对应

5.2数据上链

数据上链是另一个问题，现在成功的链很多数据采集都是来自链上，但是如果应用推广到链下，数据来自链以外的，这些数据真实性是不好保证的，区块链只能说提高造假的难度，但是不能保证数据的真实性。很多情况下和iot的结合都是这原因。

5.3性能拓展

因为区块链需要共识，需要多节点共享数据，性能一直不高，好的联盟链基本在1000tps，比特币低于10，要是支撑电商的应用是有难度的，但是我们需要思考，区块链是否需要支持电商这种应用，可能不一定。另外现在也有很多专家认为1000tps或者几千tpa可能也足够了

5.4安全攻击

第四个就是安全问题，区块链作为新兴的基础设施，很多软件和平台都是新出现的，基本上有很多bug或者问题，另外因为数字加密货币存在，吸引了很多黑客的注意力，被攻击事件发生频繁，如何设计更好的区块链系统是值得研究的

目前，区块链还仅仅是一个新生事物，它带给社会的到底是什么？这是需要继续探索的话题，一方面区块链技术还存在一些缺点和困难，另一方面，也要看到区块链将为新一代信息技术发展带来更多机遇。努力洞察、善加应用或许才能更好的推动区块链本身的发展。

• BitMind-labs是一家专注于区块链领域应用创新、模式探索和企业咨询的综合性孵化机构，团队成员均来自北大、清华及海外高等院校，用专业助力区块链赋能更多创新企业，为其定制化提供高水平的区块链技术解决方案，在应用落地、积分流通、精准营销、品牌运营方面持续输出。