區塊鏈(數據結構):含義,架構模型,核心技術,發展歷程,分類,公有區塊鏈,聯合（行

區塊鏈是分散式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型套用模式。

區塊鏈（Blockchain），是比特幣的一個重要概念，它本質上是一個去中心化的資料庫，同時作為比特幣的底層技術，是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊，每一個數據塊中包含了一批次比特幣網路交易的信息，用於驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區塊。

比特幣白皮書英文原版其實並未出現 blockchain 一詞，而是使用的 chain of blocks。最早的比特幣白皮書中文翻譯版中，將 chain of blocks 翻譯成了區塊鏈。這是“區塊鏈”這一中文詞最早的出現時間。

國家網際網路信息辦公室2019年1月10日發布《區塊鏈信息服務管理規定》，自2019年2月15日起施行。

基本介紹

中文名：區塊鏈
外文名：Blockchain
特點：數字資產的另外一種權益
目的：用於驗證其信息的有效性（防偽）

含義,架構模型,核心技術,發展歷程,分類,公有區塊鏈,聯合（行業）區塊鏈,私有區塊鏈,具體特徵,套用場景,藝術行業,法律行業,開發行業,房地產行業,物聯網,保險行業,

含義

狹義來講，區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構，並以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分散式賬本。

廣義來講，區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分散式節點共識算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智慧型契約來編程和運算元據的一種全新的分散式基礎架構與計算方式。

架構模型

一般說來，區塊鏈系統由數據層、網路層、共識層、激勵層、契約層和套用層組成。其中，數據層封裝了底層數據區塊以及相關的數據加密和時間戳等基礎數據和基本算法；網路層則包括分散式組網機制、數據傳播機制和數據驗證機制等；共識層主要封裝網路節點的各類共識算法；激勵層將經濟因素集成到區塊鏈技術體系中來，主要包括經濟激勵的發行機制和分配機制等；契約層主要封裝各類腳本、算法和智慧型契約，是區塊鏈可程式特性的基礎；套用層則封裝了區塊鏈的各種套用場景和案例。該模型中，基於時間戳的鏈式區塊結構、分散式節點的共識機制、基於共識算力的經濟激勵和靈活可程式的智慧型契約是區塊鏈技術最具代表性的創新點。

核心技術

區塊鏈主要解決交易的信任和安全問題，因此它針對這個問題提出了四個技術創新：

第一個叫分散式賬本，就是交易記賬由分布在不同地方的多個節點共同完成，而且每一個節點都記錄的是完整的賬目，因此它們都可以參與監督交易合法性，同時也可以共同為其作證。

跟傳統的分散式存儲有所不同，區塊鏈的分散式存儲的獨特性主要體現在兩個方面：一是區塊鏈每個節點都按照塊鏈式結構存儲完整的數據，傳統分散式存儲一般是將數據按照一定的規則分成多份進行存儲。二是區塊鏈每個節點存儲都是獨立的、地位等同的，依靠共識機制保證存儲的一致性，而傳統分散式存儲一般是通過中心節點往其他備份節點同步數據。

沒有任何一個節點可以單獨記錄賬本數據，從而避免了單一記賬人被控制或者被賄賂而記假賬的可能性。也由於記賬節點足夠多，理論上講除非所有的節點被破壞，否則賬目就不會丟失，從而保證了賬目數據的安全性。

第二個叫做非對稱加密和授權技術，存儲在區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，只有在數據擁有者授權的情況下才能訪問到，從而保證了數據的安全和個人的隱私。

第三個叫做共識機制，就是所有記賬節點之間怎么達成共識，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。區塊鏈提出了四種不同的共識機制，適用於不同的套用場景，在效率和安全性之間取得平衡。

區塊鏈的共識機制具備“少數服從多數”以及“人人平等”的特點，其中“少數服從多數”並不完全指節點個數，也可以是計算能力、股權數或者其他的計算機可以比較的特徵量。“人人平等”是當節點滿足條件時，所有節點都有權優先提出共識結果、直接被其他節點認同後並最後有可能成為最終共識結果。

以比特幣為例，採用的是工作量證明，只有在控制了全網超過51%的記賬節點的情況下，才有可能偽造出一條不存在的記錄。當加入區塊鏈的節點足夠多的時候，這基本上不可能，從而杜絕了造假的可能。

最後一個技術特點叫智慧型契約，智慧型契約是基於這些可信的不可篡改的數據，可以自動化的執行一些預先定義好的規則和條款。以保險為例，如果說每個人的信息（包括醫療信息和風險發生的信息）都是真實可信的，那就很容易的在一些標準化的保險產品中，去進行自動化的理賠。

在保險公司的日常業務中，雖然交易不像銀行和證券行業那樣頻繁，但是對可信數據的依賴是有增無減。因此，筆者認為利用區塊鏈技術，從數據管理的角度切入，能夠有效地幫助保險公司提高風險管理能力。具體來講主要分投保人風險管理和保險公司的風險監督。

發展歷程

區塊鏈 – 原始區塊鏈，是一種去中心化的資料庫，它包含一張被稱為區塊的列表，有著持續增長並且排列整齊的記錄。每個區塊都包含一個時間戳和一個與前一區塊的連結：設計區塊鏈使得數據不可篡改 — 一旦記錄下來，在一個區塊中的數據將不可逆。

區塊鏈的設計是一種保護措施，比如（套用於）高容錯的分散式計算系統。區塊鏈使混合一致性成為可能。這使區塊鏈適合記錄事件、標題、醫療記錄和其他需要收錄數據的活動、身份識別管理，交易流程管理和出處證明管理。區塊鏈對於金融脫媒有巨大的潛能，對於引導全球貿易有著巨大的影響。

2008年由中本聰第一次提出了區塊鏈的概念，在隨後的幾年中，成為了電子貨幣比特幣的核心組成部分：作為所有交易的公共賬簿。通過利用點對點網路和分散式時間戳伺服器，區塊鏈資料庫能夠進行自主管理。為比特幣而發明的區塊鏈使它成為第一個解決重複消費問題的數字貨幣。比特幣的設計已經成為其他應用程式的靈感來源。

1991年，由Stuart Haber和W. Scott Stornetta第一次提出關於區塊的加密保護鏈產品，隨後分別由Ross J. Anderson與Bruce Schneier&John Kelsey分別在在1996年和1998年發表。與此同時，Nick Szabo在1998年進行了電子貨幣分散化的機制研究，他稱此為比特金。2000年，Stefan Konst發表了加密保護鏈的統一理論，並提出了一整套實施方案。

區塊鏈格式作為一種使資料庫安全而不需要行政機構的授信的解決方案首先被套用於比特幣。2008年10月，在中本聰的原始論文中，“區塊”和“鏈”這兩個字是被分開使用的，而在被廣泛使用時被合稱為區塊-鏈，到2016年才被變成一個詞：“區塊鏈”。在2014年8月，比特幣的區塊鏈檔案大小達到了20千兆位元組。

到2014年，“區塊鏈2.0”成為一個關於去中心化區塊鏈資料庫的術語。對這個第二代可程式區塊鏈，經濟學家們認為它的成就是“它是一種程式語言，可以允許用戶寫出更精密和智慧型的協定，因此，當利潤達到一定程度的時候，就能夠從完成的貨運訂單或者共享證書的分紅中獲得收益”。區塊鏈2.0技術跳過了交易和“價值交換中擔任金錢和信息仲裁的中介機構”。它們被用來使人們遠離全球化經濟，使隱私得到保護，使人們“將掌握的信息兌換成貨幣”，並且有能力保證智慧財產權的所有者得到收益。第二代區塊鏈技術使存儲個人的“永久數字ID和形象”成為可能，並且對“潛在的社會財富分配”不平等提供解決方案。14 -15截至2016年，區塊鏈2.0鏈下交易仍舊需要通過Oracle，使任何“基於時間或市場條件[確實需要]的外部數據或事件與區塊鏈互動”。

在2016年，俄羅斯聯邦中央證券所（NSD）宣布了一個基於區塊鏈技術的試點項目。許多在音樂產業中具有監管權的機構開始利用區塊鏈技術建立測試模型，用來徵收版稅和世界範圍內的著作權管理。2016年7月，IBM在新加坡開設了一個區塊鏈創新研究中心。2016年11月，世界經濟論壇的一個工作組舉行會議，討論了關於區塊鏈政府治理模式的發展。據Accenture的一份關於創新理論發展的調查中顯示，2016年區塊鏈在經濟領域獲得的13.5%使用率，使其達到了早期開發階段。在2016年，行業貿易組織共創了全球區塊鏈論壇，這就是電子商業商會的前身。

該概念在中本聰的白皮書中提出，中本聰創造第一個區塊，即“創世區塊”。

2009年1月3日，比特幣的創始人中本聰在創世區塊里留下一句永不可修改的話：

“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks（2009年1月3日，財政大臣正處於實施第二輪銀行緊急援助的邊緣）。”

當時正是英國的財政大臣達林被迫考慮第二次出手紓解銀行危機的時刻，這句話是泰晤士報當天的頭版文章標題。

區塊鏈的時間戳服務和存在證明，第一個區塊鏈產生的時間和當時正發生的事件被永久性的保留了下來。

比特幣公司BTCC於2015年推出了一項服務“千年之鏈”即區塊鏈刻字服務，就是採用的以上原理。用戶可以將通過這項服務將文字刻在區塊鏈上，永久保存。

數字貨幣的現狀是百花齊放，列出一些常見的：bitcoin、litecoin、dogecoin、dashcoin，除了貨幣的套用之外，還有各種衍生套用，如Ethereum、Asch等底層套用開發平台以及NXT，SIA，比特股，MaidSafe，Ripple等行業套用。

2016年1月20日，中國人民銀行數字貨幣研討會宣布對數字貨幣研究取得階段性成果。會議肯定了數字貨幣在降低傳統貨幣發行等方面的價值，並表示央行在探索發行數字貨幣。中國人民銀行數字貨幣研討會的表達大大增強了數字貨幣行業信心。這是繼2013年12月5日央行五部委發布關於防範比特幣風險的通知之後，第一次對數字貨幣表示明確的態度。

2016年12月20日，數字貨幣聯盟——中國FinTech數字貨幣聯盟及FinTech研究院正式籌建，火幣是聯合發起單位之一。

我們可以把區塊鏈的發展類比網際網路本身的發展，未來會在internet上形成一個比如叫做finance-internet的東西，而這個東西就是基於區塊鏈，它的前驅就是bitcoin，即傳統金融從私有鏈、行業鏈出發（區域網路），bitcoin系列從公有鏈（廣域網）出發，都表達了同一種概念——數字資產（Digital Asset），最終向一個中間平衡點收斂。

區塊鏈的進化方式是：

▪ 區塊鏈1.0——數字貨幣

▪ 區塊鏈2.0——智慧型契約

▪ 區塊鏈3.0——分散式社會

具體特徵

1.去中心化。由於使用分散式核算和存儲，體系不存在中心化的硬體或管理機構，任意節點的權利和義務都是均等的，系統中的數據塊由整個系統中具有維護功能的節點來共同維護。

2.開放性。系統是開放的，除了交易各方的私有信息被加密外，區塊鏈的數據對所有人公開，任何人都可以通過公開的接口查詢區塊鏈數據和開發相關套用，因此整個系統信息高度透明。

3.自治性。區塊鏈採用基於協商一致的規範和協定（比如一套公開透明的算法）使得整個系統中的所有節點能夠在去信任的環境自由安全的交換數據，使得對“人”的信任改成了對機器的信任，任何人為的干預不起作用。

4.信息不可篡改。一旦信息經過驗證並添加至區塊鏈，就會永久的存儲起來，除非能夠同時控制住系統中超過51%的節點，否則單個節點上對資料庫的修改是無效的，因此區塊鏈的數據穩定性和可靠性極高。

5.匿名性。由於節點之間的交換遵循固定的算法，其數據互動是無需信任的（區塊鏈中的程式規則會自行判斷活動是否有效），因此交易對手無須通過公開身份的方式讓對方對自己產生信任，對信用的累積非常有幫助。

套用場景

藝術行業

Ascribe讓藝術家們可以在使用區塊鏈技術來聲明所有權，發行可編號，限量版的作品，可以針對任何類型藝術品的數字形式。它甚至還包括了一個交易市場，藝術家們可以通過他們的網站進行買賣，而無需任何中介服務。

法律行業

BitProof是近些年來湧現的眾多文檔時間戳套用中最為先進的，將會讓傳統的公證方式成為過去。相對於包括Blocksgin和OriginStaemp這樣的免費版本，BitProof提供更多的服務，包括有一個是針對智慧財產權的。有趣的是，BitProof最近和一家舊金山的IT學校進行合作，把他們學生的學歷證書都放在區塊鏈上，完全重新定義了如何讓文憑和學生證書的處理和使用方式。

開發行業

Colu是首個允許其它企業發行數字資產的企業，他們可以將各種資產來“代幣化”讓許多人印象深刻。儘管免費的比特幣錢包Counerparty也允許發行簡單的代幣，並且在其他錢包持有者之間進行交易，Colu的代幣可以設定有各種狀態和類型，能夠脫離或者重新回到這個系統，並且當在區塊鏈上存儲數據過大的時候能夠將數據存儲在BitTorrent的網路上。

房地產行業

他們計畫能夠讓整個產業鏈流程變得更加現代化，解決每個人在參與房地產面臨的各種問題，包括命名過程，土地登記，代理中介等。

金融角度看待區塊鏈

貨幣的本質：貨幣只是一種廣泛價值共識，本身不具有價值沉澱。

資產與貨幣的關係：貨幣描述資產。

什麼是數字資產：資產數位化，可細分，可交易，價格由供需市場決定，而不是價值中介——貨幣決定。

物聯網

套用場景分析

一種可能的套用場景為：通過 Transaction 產生對應的行為，為每一個設備分配地址 Address，給該地址注入一定的費用，可以執行相關動作，從而達到物聯網的套用。類似於：PM2.5監測點數據獲取，伺服器租賃，網路攝像頭數據調用，DNS伺服器等。

另外，隨著物聯網設備的增多，Edge 計算需求的增強，大量設備之間需要通過分散式自組織的管理模式，並且對容錯性要求很高。區塊鏈自身分散式和抗攻擊的特點可以很好地試用到這一場景中。

IBM 在物聯網領域已經持續投入了幾十年的研發，正在探索使用區塊鏈技術來降低物聯網套用的成本。

2015 年初，IBM 與三星宣布合作研發 ADEPT 系統。

物流供應鏈

供應鏈行業往往涉及到諸多實體，包括物流、資金流、信息流等，這些實體之間存在大量複雜的協作和溝通。傳統模式下，不同實體各自保存各自的供應鏈信息，嚴重缺乏透明度，造成了較高的時間成本和金錢成本，而且一旦出現問題（冒領、貨物假冒等）難以追查和處理。

通過區塊鏈各方可以獲得一個透明可靠的統一信息平台，可以實時查看狀態，降低物流成本，追溯物品的生產和運送整個過程，從而提高供應鏈管理的效率。當發生糾紛時，舉證和追查也變得更加清晰和容易。

該領域被認為是區塊鏈一個很有前景的套用方向。

例如運送方通過掃描二維碼來證明貨物到達指定區域，並自動收取提前約定的費用，可以參考區塊鏈如何變革供應鏈金融和區塊鏈給供應鏈帶來透明。

Skuchain 創建基於區塊鏈的新型供應鏈解決方案，實現商品流與資金流的同步，同時緩解假貨問題。

公共網路服務

現有的網際網路能正常運行，離不開很多近乎免費的網路服務，例如域名服務（DNS）。任何人都可以免費查詢到域名，沒有 DNS，各種網站基本就無法訪問了。因此，對於網路系統來說，類似的基礎服務必須要能做到安全可靠，並且低成本。

區塊鏈技術恰好具備這些特點，基於區塊鏈打造的 DNS 系統，將不再會出現各種錯誤的查詢結果，並且可以穩定可靠的提供服務。

保險行業

在過去兩年里，說起科技領域最炙手可熱話題的必然離不開區塊鏈技術。這一脫胎於比特幣的底層技術，以7年多的穩定運行證明了其高度安全可靠的架構和算法設計，同時憑藉分散式賬本和智慧型契約等創新性的技術，為多個行業的產業升級打開了巨大的想像空間。甚至有業內專家預言區塊鏈技術將掀起第二次網際網路革命。

金融行業歷來對先進技術最為敏感。傳統的銀行和證券業巨頭從2014年就紛紛投身於如火如荼的區塊鏈創業投資中，兩年內全球投資總額高達 10億美金，其中更不乏像DAH的6千萬美元、Blockstream的5千萬美元這樣的巨額A輪融資。除了資金投入，各大公司更是親自參與和推動具體的業務套用當中：例如美國納斯達克證券交易所推出的Linq區塊鏈股權交易所已經與2015年底開始發行測試；而全球43家跨國銀行結成的R3 CEV聯盟也是一直在測試和改進銀行間的跨行清算聯盟鏈，動作之快，參與度之高都是前所未有。

保險行業雖然對於區塊鏈技術的參與相對比較保守，但在學術領域一直在進行積極的探索和研究。2014年底，由英國著名的Z/YEN Group諮詢集團發起的歐美保險業論壇推出的長達50頁的《終身之鏈》專項研究報告從多個方面討論的區塊鏈將會給保險業帶來的創新和變革。

在研究區塊鏈技術的同時，和國內眾多保險行業的專家學者交流，從業務流程、公司管理等多個角度深入探討了區塊鏈在保險業務的具體落腳點，現筆者與讀者分享對於信用風險管理的一些思考。

投保人風險管理

在保險經營中，保險公司和投保人的糾紛時有發生，要么是投保人提供虛假的個人信息騙保，要么是理賠的時候對於免責條款的認定發生分歧。而這些問題的關鍵都在於對投保人的個人信息缺乏一個真實可信的數據採集和存儲手段。

而隨著諸如醫療信息數位化、個人徵信體系等國家系統性工程的推進，越來越多的數據源出現，如果能夠將這些數據引入並存儲在區塊鏈上，將成為伴隨每一個人的數字身份，這上面的數據真實可信，無法篡改，實時同步，終身有效，對於投保人的風險管理將帶來莫大的益處。

第一，是將不同公司之間的數據打通，相互參考，從而及時發現重複投保、歷史理賠等信息，及時發現高風險用戶。以3月份4000萬意外傷害險騙保為例，揚州的周某在十餘家壽險公司投保，直到人工核保時才查出來。如果在區塊鏈記錄了他每一次投保信息，很快就可以發現並及時採取措施。

第二，是將不同行業的數據引入區塊鏈，可以提高核保、核賠的準確性和效率。舉一個重疾險的例子，如果能在區塊鏈上查詢到投保人所有的就診記錄，甚至直系親屬的就診記錄，對於投保人當前的身體狀況、患病史、家族病史就有了一手的資料，有效地杜絕帶病投保。

保險公司風險監督

在保險公司運營過程中，由於各種原因導致的風險時有發生，監管機構只能採取事前審核或者事後約束的措施。但隨著保險業務的前端日益開放，參與保險市場的企業越來越多元化，事中監督的需求日益凸顯。而筆者看來，區塊鏈技術正是進行事中監督的有效技術手段之一。只要保險公司將日常運營流程搬到區塊鏈上，並向監管機構開發一個記賬節點（即使是一個唯讀的記賬節點），監管機構就可以實時的觀察到保險公司的全部業務動向。例如資金流向和投資構成、產品的承保和賠付數據、主要的人事和管理操作等，無需等到保險公司事後申報，從而及時發現可能存在的業務風險和違規操作。

在此基礎上，監管機構還可以利用大數據技術，對全國的保險市場進行分析和預測，及時發現和預防可能存在的系統性風險，或是發現潛在的保障需求和趨勢，從而更好地為老百姓提供保障。

除了通過改變數據存儲方式來減少保險公司在承保和監督方面的風險，區塊鏈技術還激活了很多傳統的保障模式，例如相互保險，以及很多新的保障需求，例如臨時動態保單。隨著科技和保險行業的交流和碰撞日益加深，相信還會有更多新的套用和公司出現。

金融行業套用

區塊鏈技術將套用於金融行業的徵信，交易安全和信息安全。金融的數據安全、信息的隱私以及網路的安全正適合分散式區域塊技術、區塊鏈在金融方面可以形成點對點的數字價值轉移，從而提升傳輸和交易的安全性。

區塊鏈(數據結構)