0.典型应用场景 科技创新，应用为王。 一项新技术能否最终落地普及，有很多影响因素。其中很关键的一点便是能否找到合适的应用场景。 以比特币网络为代表的大规模数字货币系统，长时间自治运行，支持了传统金融系统都难以实现的全球范围即时可靠交易。这为区块链技术的应用潜力引发了无限遐想。如果未来基于区块链技术构造的商业价值网络成为现实，所有的交易都将高效完成且无法伪造；所有签署的合同都能按照约定严格执行。这将极大降低整个商业体系运转的成本，同时大大提高社会沟通协作的效率。从这个意义上讲，基于区块链技术构建的未来商业网络，将可能引发继互联网之后又一次巨大的产业变革。 目前，金融交易系统已经开始验证和使用区块链系统。包括征信管理、跨国交易、跨组织合作、资源共享和物联网等诸多领域，也涌现出大量有趣的应用案例。本文将通过剖析这些典型的应用场景，展现区块链技术为不同行业带来的创新潜力。 1.应用场景概览 区块链技术已经从单纯的技术探讨走向了应用落地的阶段。国内外已经出现大量与之相关的企业和团队。有些企业已经结合自身业务摸索出了颇具特色的应用场景，更多的企业还处于不断探索和验证的阶段。 实际上，要找到合适的应用场景，还是要从区块链技术自身的特性出发进行分析。 区块链在不引入第三方中介机构的前提下，可以提供去中心化、不可篡改、安全可靠等特性保证。因此，所有直接或间接依赖于第三方担保机构的活动，均可能从区块链技术中获益。 区块链自身维护着一个按时间顺序持续增长、不可篡改的数据记录，当现实或数字世界中的资产可以生成数字摘要时，区块链便成为确权类应用的完美载体，提供包含所属权和时间戳的数字证据。 可编程的智能合约使得在区块链上登记的资产可以获得在现实世界中难以提供的流动性，并能够保证合约规则的透明和不可篡改。这就为区块链上诞生更多创新的经济活动提供了土壤，为社会资源价值提供更加高效且安全的流动渠道。 此外，还需要思考区块链解决方案的合理边界。面向大众消费者的区块链应用需要做到公开、透明、可审计，既可以部署在无边界的公有链，也可以部署在应用生态内多中心节点共同维护的区块链；面向企业内部或多个企业间的商业区块链场景，则可将区块链的维护节点和可见性限制在联盟内部，并用智能合约重点解决联盟成员间信任或信息不对等问题，以提高经济活动效率。 笔者认为，未来几年内，可能深入应用区块链技术的场景将包括： 金融服务：区块链带来的潜在优势包括降低交易成本、减少跨组织交易风险等。该领域的区块链应用目前最受关注，全球不少银行和金融交易机构都是主力推动者。部分投资机构也在应用区块链技术降低管理成本和管控风险。从另一方面，要注意可能引发的问题和风险。例如，DAO（Decentralized Autonomous Organization 是史上最大的一次众筹活动，基于区块链技术确保资金的管理和投放）这样的众筹实验，提醒应用者在业务和运营层面都要谨慎处理。 征信和权属管理：征信和权属的数字化管理是大型社交平台和保险公司都梦寐以求的。目前该领域的主要技术问题包括缺乏足够的数据和分析能力；缺乏可靠的平台支持以及有效的数据整合管理等。区块链被认为可以促进数据交易和流动，提供安全可靠的支持。征信行业的门槛比较高，需要多方资源共同推动。 资源共享：以 Airbnb 为代表的分享经济公司将欢迎去中心化应用，可以降低管理成本。该领域主题相对集中，设计空间大，受到大量的投资关注。 贸易管理：区块链技术可以帮助自动化国际贸易和物流供应链领域中繁琐的手续和流程。基于区块链设计的贸易管理方案会为参与的多方企业带来极大的便利。另外，贸易中销售和法律合同的数字化、货物监控与检测、实时支付等方向都可能成为创业公司的突破口。 物联网：物联网也是很适合应用区块链技术的一个领域，预计未来几年内会有大量应用出现，特别是租赁、物流等特定场景，都是很合适结合区块链技术的场景。但目前阶段，物联网自身的技术局限将造成短期内不会出现大规模应用。 这些行业各有不同的特点，但或多或少都需要第三方担保机构的参与，因此都可能从区块链技术中获得益处。 当然，对于商业系统来说，技术支持只是一种手段，根本上需要满足业务需求。区块链作为一个底层的平台技术，要利用好它，需要根据行业特性进行综合考量设计，对其上的业务系统和商业体系提供合理的支持。 有理由相信，区块链技术落地的案例会越来越多。这也会进一步促进新技术在传统行业中的应用，带来更多的创新业务和场景。 2.金融服务 自有人类社会以来，金融交易就是必不可少的经济活动，涉及货币、证券、保险、抵押、捐赠等诸多行业。交易角色和交易功能的不同，反映出不同的生产关系。通过金融交易，可以优化社会运转效率，实现资源价值的最大化。可以说，人类社会的文明发展，离不开交易形式的演变。 传统交易本质上交换的是物品价值的所属权。为了完成一些贵重商品的交易（例如房屋、车辆的所属权），往往需要十分繁琐的中间环节，同时需要中介和担保机构参与其中。这是因为，交易双方往往存在着不能充分互信的情况。一方面，要证实合法的价值所属权并不简单，往往需要开具各种证明材料，存在造假的可能；另一方面，价值不能直接进行交换，同样需要繁琐的手续，在这个过程中存在较多的篡改风险。 为了确保金融交易的可靠完成，出现了中介和担保机构这样的经济角色。它们通过提供信任保障服务，提高了社会经济活动的效率。但现有的第三方中介机制往往存在成本高、时间周期长、流程复杂、容易出错等缺点。金融领域长期存在提高交易效率的迫切需求。 区块链技术可以为金融服务提供有效、可信的所属权证明，以及相当可靠的合约确保机制。 银行业金融管理 银行从角色上，一般分为中央银行（央行）和普通银行。 中央银行的两大职能是“促进宏观经济稳定”和“维护金融稳定”（《金融的本质》，伯南克，中信出版社，2014 年出版），主要手段就是管理各种证券和利率。央行的存在，为整个社会的金融体系提供了最终的信用担保。 普通银行业则往往基于央行的信用，作为中介和担保方，来协助完成多方的金融交易。 银行活动主要包括发行货币、完成存贷款等功能。银行必须确保交易的确定性，必须确立自身的可靠信用地位。传统的金融系统为了完成上述功能，采用了极为复杂的软件和硬件方案，建设和维护成本都十分昂贵。即便如此，这些系统仍然存在诸多缺陷，例如某些场景下交易时延过大；难以避免利用系统漏洞进行的攻击和金融欺诈等。 此外，在目前金融系统流程中，商家为了完成交易，还常常需要经由额外的支付企业进行处理。这些实际上都极大增加了现有金融交易的成本。 区块链技术的出现，被认为是有可能促使这一行业发生革命性变化的“奇点”。除了众所周知的比特币等数字货币实验之外，还有诸多金融机构进行了有意义的尝试。 欧洲央行评估区块链在证券交易后结算的应用 目前，全球证券交易后的处理过程十分复杂，清算行为成本约 50-100 亿美元，交易后分析、对账和处理费用超过 200 亿美金。 来自欧洲央行的一份报告显示，区块链作为分布式账本技术，可以很好地节约对账的成本，同时简化交易过程。相对原先的交易过程，可以近乎实时的变更证券的所有权。 来源：欧洲央行报告：《Distributed ledger technologies in securities post-trading》，https://www.ecb.europa.eu/pub/pdf/scpops/ecbop172.en.pdf 中国人民银行投入区块链研究 2016 年，中国人民银行对外发布消息，称深入研究了数字货币涉及的相关技术，包括区块链技术、移动支付、可信可控云计算、密码算法、安全芯片等，被认为积极关注区块链技术的发展。 实际上，央行对于区块链技术的研究很早便已开展。 2014 年，央行成立发行数字货币的专门研究小组对基于区块链的数字货币进行研究，次年形成研究报告。 2016 年 1 月 20 日，央行专门组织了“数字货币研讨会”，邀请了业内的区块链技术专家就数字货币发行的总体框架、演进、以及国家加密货币等话题进行了研讨。会后，发布对我国银行业数字货币的战略性发展思路，提出要早日发行数字货币，并利用数字货币相关技术来打击金融犯罪活动。 2016 年 12 月，央行成立数字货币研究所。初步公开设计为“由央行主导，在保持实物现金发行的同时发行以加密算法为基础的数字货币，M0（流通中的现金）的一部分由数字货币构成。为充分保障数字货币的安全性，发行者可采用安全芯片为载体来保护密钥和算法运算过程的安全”。 加拿大银行提出新的数字货币 2016 年 6 月，加拿大央行公开正在开发基于区块链技术的数字版加拿大元（名称为 CAD 币），以允许用户使用加元来兑换该数字货币。经过验证的对手方将会处理货币交易；另外，如果需要，银行将保留销毁 CAD 币的权利。 发行 CAD 币是更大的一个探索型科技项目 Jasper 的一部分。除了加拿大央行外，据悉，蒙特利尔银行、加拿大帝国商业银行、加拿大皇家银行、加拿大丰业银行、多伦多道明银行等多家机构也都参与了该项目。 来源：金融时报- Canada experiments with digital dollar on blockchain，2016-06-16。 英国央行实现 RSCoin 英国央行在数字化货币方面进展十分突出，已经实现了基于分布式账本平台的数字化货币系统，RSCoin。旨在强化本国经济及国际贸易。 RSCoin 目标是提供一个由中央银行控制的数字货币，采用了双层链架构、改进版的两阶段提交（Two Phase Commitment），以及多链之间的交叉验证机制。该货币具备防篡改和防伪造的特性。 因为该系统主要是央行和下属银行之间使用，通过提前建立一定的信任基础，可以提供较好的处理性能。 英国央行对 RSCoin…

这一次我们介绍的区块链项目就是 IOTA，它的团队将 IOTA 定义为『次时代的无许可』分布式账本，无论是次时代（Next-Generation）还是无许可（Permissionless）在作者看来都没有什么意义，我们还是先来看一下它解决了什么问题，再来讨论它的价值。 IOTA 使用了基于 有向无环图（DAG） 设计的 Tangle，有别于传统的区块链项目，在 IOTA 或者说 Tangle 中，没有区块和链的概念，同时也没有矿工和用户之间的转账并且交易也不收取手续费；IOTA 使用的 Tangle 是我们今天想要介绍的主要内容。 Tangle Tangle 本质上就是一个有向无环图，所有由节点发出的交易最后都会成为图的一部分，也就是用于存储交易的分布式账本。所有的交易在发送时，都需要确认两笔之前的交易，交易的确认是通过『边』来表示的。 也就是说每一笔交易都为整个网络中交易的确认做出了贡献，新的交易能够降低历史交易被篡改的几率，这也是 IOTA 与其他区块链之间的主要区别之一。 在 DAG 中，分叉是无时无刻不在出现的；然而在其他区块链网络中，例如 Bitcoin，分叉只是整个网络中的节点暂时没有达成共识，网络中的节点最终会确定一条唯一的主链，IOTA 的 DAG 却没有单一主链的限制，这能够在理论上增加网络的吞吐量并降低响应时间。 Tip Selection 为了将交易加入到 Tangle 中，新的交易必须选择同意两个之前的交易；在通常情况下，它都会选择两个最近没有被同意的交易，也就是 tips，选择 tips 的方法叫做 tip selection algorithm。 尖端的选择过程就是从创世交易向尖端的随机遍历，只是不同的交易会拥有不同的权重，拥有较多权重或者较多交易索引的 tips 会被优先选择，也就是说新创建的交易会比老的交易更容易被选择。 然而所有的节点不是一定需要遵循上述推荐的尖端选择算法，但是该算法的设计就是让绝大多数的节点都遵循的，在这个前提下，其他的节点也会被激励地使用这种方式选择需要同意的交易。 共识 到目前为止我们简单介绍了 Tangle 网络以及交易是如何发出的，但是对于交易的确认以及 共识 是我们还没有解决的；在 Bitcoin 中，由于所有的交易都是附着在 Block 上的，所以区块的确认就代表区块中交易的确认： 存在的最长链就是网络中的主链，某个区块到主链末尾之间区块的个数就是确认数，这钟实现方式非常容易理解，也很简单高效；但是 IOTA 由于使用了 DAG 作为数据结构并且没有区块的概念，整个网络中的情况就变得非常复杂。 Tangle 为我们提供了两种不同的共识策略，一种是中心化的，另一种是去中心的方式；前者是使用一个 IOTA 基金会控制的节点，也就是调节者（Coordinator），它每两分钟会发出一个不包含任何价值的交易，我们称之为里程碑（milestone），这种中心化的策略非常简单，所有被里程碑链接的交易都是被确认的，反之就是未被确认的交易： 另一种分布式的方式并没有一定确认或者未确认的状态，与 Bitcoin 一样，它会给出某个交易在某个时刻被确认的概率，我们经常说 Bitcoin 需要等待 6 个区块确认，这是因为在 6 个区块确认后，支出方想要进行双重支付（double-spend）必须控制非常强大的算力，这种攻击在理论上是有一定概率会发生的，只是概率非常小并且代价会比较大而已，所以攻击者出于收益小于支出的原因不会去做。 在 Tangle 中，如果我们想要确认一个交易被确认的概率，可以通过执行 100 次尖端选择算法，这 100 次执行的过程中，有多少次引用了该交易，当前交易就有百分之多少的概率被确认，这个概率会随着时间的增加和网络的运行不断提高，但是在作者看来这种方式听起来非常的不靠谱，还有点可笑，不过确实是一种在 DAG 中计算某交易被确认的『可行』方法。 交易 作为一个区块链项目，交易应该是不可或缺的一部分，但是 IOTA 中的『交易』有一些不一样，一个 Transaction 既可以表示一次交易的一次 Input，也可以表示 Output，其实 Transaction 比较像 Bitcoin 中的 UTXO，而真正的交易在 IOTA 中名字叫做 Bundle，我们可以得到如下的对应关系： 在这篇文章中我们会分别使用 IOTA 中的术语，Transaction…