【原创研究】区块链：普惠金融的颠覆性技术

区块链是一个叫中本聪的人在2009年为比特币设计的一种数据存储技术。但是现在谈到区块链，它不仅限于比特币这样的数字货币。 所谓块，就是存储电子记录的文件。 这些电子记录将数据永久存储在区块链技术中。 区块链是在链中链接在一起的块的组合。 在使用区块链技术的比特币网络中，每笔交易信息都通过全网广播的方式通知全网所有节点进行验证。 只有当网络上大多数节点通过验证时，这笔交易才会被记录在区块链的当前区块中，大约每 10 分钟产生一个区块，记录这 10 分钟内网络上的所有交易，并且每个节点有权生成区块。 每个区块由区块头（header）和区块体（body）组成。 区块头包含元数据，区块体包含区块创建过程中发生的所有经过验证的价值交换的交易记录。 区块大小增加1000多倍，实现了区块链的大部分功能。 因此，区块是按照时间顺序一个一个生成的，每个区块记录了创建过程中所有交易的信息。

区块链一般也称为分布式共享账本（Distributed Shared Ledger），是网络上去中心化的分布式共享账本或数据库，属于互联网协议的底层技术。 “分布式”是指数据的分布式存储和分布式记录，也就是说，全局的数据信息可以存储在网络系统所有参与记录数据的节点中，而不是集中存储在中心化的机构节点中，并集中记录由系统参与者，而不是由中央机构集中记录。 区块链可以生成一组不可篡改的、时序性的、可信的数据库，可以有效保障数据安全，并且数据库是去中心化存储的。 不同于传统意义上的数据库，采用区块链技术的数据库有两大特点：一是数据不可删除，二是数据不可篡改（篡改成本极高）。 下图1是区块链的结构图。 每个区块的区块头记录了它所指的父区块的哈希值（哈希算法将任意长度的二进制映射到一个固定长度的较小的二进制值比特币区块头存放的数据包括，这个较小的二进制值成为哈希值）。

图1 区块链结构图

来源：36氪、中信证券研究报告《区块链：星星之火，可以燎原》

通俗地说，我们把区块链技术理解为一种全民参与记账的技术，而数据库可以看作是一个大账本，所有系统的背后都有一个数据库。 过去是用一台或一堆中心化的服务器来记账。 在区块链系统中，系统中的每个人都可以参与记账。 数据每 10 分钟更新一次。 系统会在10分钟内评出记账最快最好的人，并将其记账内容写入账本，然后将账本内容发送给系统内所有其他人进行备份。

热议的“区块链技术”是新技术吗？ 事实上，区块链技术并不是一个全新的、单一的技术。 它集成了现有的各种技术，如加密算法、P2P（点对点）文件传输、交易确认的拓扑结构等，这些技术与数据库结合在一起，形成了一种全新的数据记录、传输、存储方式，并形成演示文稿。 区块链技术的本质可以用一句话来概括：一种去中心化的、驻留在分布式结构中的数据存储、传输和证明的方法。 假设建立一个全球数据库，区块链技术可以解决三个关键问题：第一，如何保证数据库能够存储大量的信息，在没有中心化结构的情况下保证数据库的完整性； 当系统中的某些节点出现问题或崩溃时，如何保证整个数据库的正常运行和信息完整性； 三是如何让我们相信区块链中的信息是真实的，保证区块链中的信息不被篡改。 伪造，防止互联网后台假冒数据库用户不实名。 表1展示了区块链技术的四大核心技术。

表1 区块链技术的四大核心技术

核心技术

具体内涵

时间戳

1.时间戳=区块（全历史）+链（全验证）

区块按时间顺序生成，每一个下一个区块的头部都包含前一个区块的索引数据，保证了网络系统的所有历史数据都存储在区块链上； 新的区块加入到区块链中需要进行验证，在大多数情况下区块的数据记录是无法更改或删除的。 每笔交易数据都可以通过区块链结构进行验证。

2. 工作量证明（简称POW机制）

POW机制是生成一个区块（即一组新的交易信息）加入区块链时必须满足的要求。 顾名思义，工作量证明是一种通过结果来判断节点在网络系统中投入资源多少（即成本）的机制，也就是我们通常所说的挖矿机制或规则。

分布式结构

有一整套协议机制，让网络中的每个节点都参与记录，同时也验证其他节点记录结果的正确性； 并构建分布式网络系统，表现在三个方面：

分布式记账：所有人都可以参与记录信息；

分布式传播：每笔交易的消息由单个节点直接发送给全网其他所有节点；

分布式存储：数据库中的所有数据都存储在系统的所有节点中并实时更新，数据具有很高的容错性。

非对称加密算法

区块链系统的所有权验证机制是一种非对称加密算法，如RSA、Elgamal、DH、ECC等，在“加密”和“解密”过程中分别使用“公钥”和“私钥” . 对一条信息进行加密，保证信息的真实性； “私钥”是解密的密码，只有信息的所有者知道，保证了信息的安全。

这个算法程序为系统中互不认识的人建立了信任基础，只有信任算法才能建立相互信任。

可编程智能合约

将脚本引入区块链可以处理一些不可预见的交易模式，增加了技术的实用性。 Script是一个可编程的智能合约，本质上是一个包含大量指令的列表，记录了每一次交易活动，接收者（即价值的持有者）如何获得这些交易价值，并消费他所拥有的已收到。 需要满足什么条件才能获得留值。

脚本是可编程的，可以灵活的改变消费留存值的条件，比如同时需要两个或几个私钥，或者在发送值的时候灵活的增加一些价值转账的条件，比如限制发送的金额等使用的价值等

资料来源：（美国）Melanie Swan，《区块链：新经济蓝图与介绍》，Gunny金融研究院编译

区块链技术可以为互联网建立一个P2P（点对点）、去中心化、集体维护、可信的数据库。 它具有非常突出的特点。 概括起来有7个主要特点：

（1）去中心化结构，共享数据库中的信息透明，不存在传统的中心化信息中介（如政府的数据中心），系统中的每一个人都是信息保管人；

(2)建立基于技术的信任关系。 区块链技术的信任机制基于非对称密码学原理和工作量证明机制（简称POW机制）。 人们可以在彼此不了解的情况下相互信任。 价值交换，提高效率，降低交易成本；

(3) 信息完整、可信度高，记录在区块链中的数据不可篡改，任何交易活动都将被完整永久保存，为审计检查、操作记录、物流追踪提供了高度可靠的追踪手段， ETC。 ;

(4) 高容错性，即使数据库中的一个或几个节点出现故障、被黑、瘫痪等，也不会影响整个数据库的数据运行、存储和更新；

（5）包容性高，可以在全球范围内建立超大型数据库，任何可以产生或依赖数据的活动（不限于交易、支付、清算）都可以在数据库中完成；

(6) 智能合约的自动化和应用潜力无限。 以太坊创始人 Vitalik Buterin 认为，智能合约是区块链上的一个对象，包括（i）代码； (ii) 内置存储。 研究人员预测，智能合约将实现自动支付和自动化简单交易，不仅可以应用于物联网，还可以应用于很多行业、领域和场景；

(7) 保护隐私，人们利用区块链在互联网上共享信息，但公开透明的数据不绑定个人，不暴露真实身份，保护参与者的个人隐私。

区块链带来的不仅仅是基础设施的变革，更重要的是重构商业模式。 虽然目前比较成熟的应用是比特币的区块链，但金融、知识产权保护、公证、审计、医疗、选举、贸易、物联网等各个领域都在积极研究和应用区块链技术。 据CoinDesk统计，2015年基于区块链的交易额已达10亿美元，截至2015年底，全球累计投资区块链技术约10亿美元。 下面结合业界知名的两家公司Factom和Ethereum（中文名称为公证通和Ethereum）介绍区块链的一些应用。

公证使用区块链提供数据认证服务，对所有文件、文件或数据进行公证。 这种公证不依赖NotaryPass提供的信用，而是依赖区块链技术提供的解决方案，将相关数据信息、指纹等存储在分布式区块链上。 JustPass声称未来将把所有的互联网数据都放在区块链上。 以太坊是一个开源的通用计算平台，可以创建和发布去中心化应用程序（智能合约），最终实现去中心化的互联网。 它被认为是最有前途的去中心化智能合约协议之一。 2015 年 7 月，以太坊为专业用户推出了 Frontier 平台。 以太坊的目标是将互联网上的一切都标记为去中心化的。 下表2是部分区块链应用案例。

表2 部分区块链应用案例

案子

案例总结

提供解决方案的公司

洪都拉斯房屋产权公证

洪都拉斯房地产数据管理混乱，很多数据在官方管理机构查不到，导致大量房屋产权无据可查。 Factom 提供了一个解决方案。 通过区块链技术，将不动产认证数据通过Factom放在区块链上。 洪都拉斯政府接受了这种完全去中心化的解决方案。

工厂

鉴别

有一个名为 CryptID 的开源身份系统，它是一种低成本、极其灵活的身份发布和验证程序，可供任何规模的组织使用。 该程序使用 Factom 将加密的身份数据写入区块链，并允许多次使用和多次设置，甚至允许使用身份证。

工厂

股权交易

纳斯达克推出基于区块链技术的产品Nasdaq Linq，使股权交易能够以电子形式记录，提供不可篡改和永久存储的数据链，提高透明度和可审计性。

纳斯达克

安全自动化

业主通过区块链为租赁物（如汽车、房间）设置智能锁，提前开立押金账户，确定租赁物的价格。 承租人通过区块链交易进行支付。 当出租人的账户收到钱就可以激活锁，承租人使用租赁，整个交易不需要第三方监管。

斯洛克

家庭自动化

家里的传感器嵌入了区块链技术，当传感器检测到水分时，它们会向区块链报告，触发一系列警告命令，保费从保险公司转移到理赔账户，而业主却没有意识到出了问题.

边缘逻辑

付款结算

2014年5月，德国Fidor银行成为第一家接入Ripple协议的银行，利用这一创新的底层协议进行即时、免费的汇款业务。 10 月比特币区块头存放的数据包括，新泽西州的独立交易银行 Cross River Bank 和堪萨斯州的 CBW 银行加入了 Ripple 协议。 Ripple 是一种开源分布式支付协议，可在商家和客户之间实现几乎免费、即时和无退款的支付，并支持包括比特币在内的任何货币。

R3 CEV

审计

德勤推出了软件平台 Rubix，利用区块链加快审计流程，使审计更透明、成本更低。 截至 2015 年 7 月，已有 20 多个使用区块链技术的例子。 德勤还建立了由包括加拿大在内的12个国家组成的“德勤数字货币社区”，成员超过100家，利用区块链为用户建立一个全新的体系。

科鲁；

以太坊；

块流； 交易对手

病历数据认证或隐私保护

2015年10月，Tierion完成了与飞利浦医疗集团的第一个项目。 Tierio 有一个名为 Lumify 的应用程序，可以下载到智能设备上，用户只需将 Lumify 传感器与他的脚趾相连，就可以提供快速、高质量的成像服务，而无需去医疗中心。 据推测，飞利浦将受益于该应用程序对区块链技术的整合。

Tierion 和飞利浦医疗