第6章 區(qū)塊鏈的應用

第6章區(qū)塊鏈的應用區(qū)塊鏈概論高等職業(yè)教育科普教育系列教材本章節(jié)內容區(qū)塊鏈應用的基本邏輯6.16.2區(qū)塊鏈與金融6.3區(qū)塊鏈與信息安全區(qū)塊鏈與生態(tài)環(huán)境6.46.5區(qū)塊鏈與智能交通6.6大型區(qū)塊鏈項目6.1區(qū)塊鏈應用的基本邏輯區(qū)塊鏈的應用區(qū)塊鏈應用的基本邏輯去中心化技術數(shù)據(jù)的安全性和可靠性

數(shù)據(jù)的完成性和一致性安全交易環(huán)境數(shù)據(jù)加密存儲和傳輸

無法篡改或刪除擴展性和透明度節(jié)點增加、網(wǎng)絡難度提升，提高安全性交易信息公開透明6.2區(qū)塊鏈與金融技術特性高可靠、節(jié)約成本流程簡化交易可追蹤改善數(shù)據(jù)質量金融業(yè)務痛點跨境支付成本高、效率低在傳統(tǒng)跨境支付過程中，存在外匯交易價格不透明、支付傭金成本高、支付到賬慢、無法全額到賬、不確定性高等痛點供應鏈金融發(fā)揮作用有限應收賬款依托企業(yè)間的交易產生，常常比較封閉，真實性缺乏權威認證與背書，很難進行確權，導致融資受阻，這成為供應鏈金融市場規(guī)模巨大卻一直很難突破的重要阻礙虛假倉單、多重質押阻礙融資創(chuàng)新虛假倉單、多重質押等問題頻發(fā)，作為資金提供方的金融機構屢遭重創(chuàng)，不得不收緊放貸，倉單融資變得愈發(fā)困難構建一種點對點式的數(shù)據(jù)傳輸方式，極大改善了交易速率和成本，簡化了相應的業(yè)務流程區(qū)塊鏈技術具有數(shù)據(jù)不可篡改和可追溯特性，以利于實施精準、及時和更多維度的監(jiān)管。區(qū)塊鏈技術能直接創(chuàng)建支付流，可以跨國跨境實現(xiàn)超低費率的瞬時支付基于區(qū)塊鏈的解決思路簡化業(yè)務流程數(shù)據(jù)安全性提高效率6.2.1數(shù)字貨幣-溯源社會認知困難需要復合型人才15年產生發(fā)展，時間有限，社會認知不足數(shù)字貨幣最早可追溯至1983年美國計算機科學家大衛(wèi)·喬姆（DavidChaum）所提出的E-Cash（電子現(xiàn)金）系統(tǒng)，但直到2008年中本聰?shù)恼撐摹侗忍貛牛阂环N點對點的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》發(fā)表，數(shù)字貨幣才逐漸得到重視。6.2.1數(shù)字貨幣-定義數(shù)字貨幣又稱加密貨幣（Cryptocurrency）或虛擬貨幣（VirtualCurrency）。數(shù)字貨幣是一種不受管制的、數(shù)字化的貨幣，通常由開發(fā)者發(fā)行和管理，被特定虛擬社區(qū)的成員所接受和使用。6.2.1數(shù)字貨幣-分類社會認知困難需要復合型人才15年產生發(fā)展，時間有限，社會認知不足央行數(shù)字貨幣央行數(shù)字貨幣（CentralBankDigitalCurrency，CBDC）在一些情況下也被稱為數(shù)字化法定貨幣（DigitalizedFiat）或者數(shù)字法定貨幣（DigitalFiatCurrency），特指央行借鑒區(qū)塊鏈技術，采用密碼學、分布式賬本等技術，以數(shù)字化形態(tài)發(fā)行和交易的法定貨幣。其本質上仍然是法定貨幣，與央行發(fā)行的紙幣、硬幣具有同等的法定清償?shù)匚?。發(fā)行模式批發(fā)式在商業(yè)銀行和某些金融機構之間進行大額清算（目前，結算仍然需要定期通過中央銀行進行）。由于批發(fā)式央行數(shù)字貨幣不面向普通使用者，僅用于金融機構之間的清結算，而現(xiàn)有金融體系中金融機構也通過在央行的電子形態(tài)準備金進行電子化清算，因此，批發(fā)式央行數(shù)字貨幣至多可以理解為金融機構之間清算方式的技術變革。零售型零售型央行數(shù)字貨幣面向普通公眾，發(fā)行后直接記載在中央銀行的電子賬簿上和分布式的商業(yè)銀行賬簿上，由央行的數(shù)字簽名聲明其價值背書，是擁有者對貨幣權利的證明。數(shù)字人民幣定義數(shù)字人民幣是我國的央行數(shù)字貨幣。數(shù)字人民幣屬于法定貨幣，由央行中心化發(fā)行和管理，定位于M0，作為現(xiàn)鈔的數(shù)字化形式，價值、功能屬性都和現(xiàn)鈔類似。支持銀行截至2022年8月30日，支持數(shù)字人民幣錢包的運營機構有10家，包括中國銀行、工商銀行、農業(yè)銀行、建設銀行、交通銀行、郵儲銀行、微眾銀行、網(wǎng)商銀行、招商銀行、興業(yè)銀行私人數(shù)字貨幣社會認知困難需要復合型人才15年產生發(fā)展，時間有限，社會認知不足私人數(shù)字貨幣在我國被稱為“虛擬貨幣”，是針對“法定貨幣”而提出的。亦如前所述，在比特幣誕生后，“虛擬貨幣”的“虛擬”一詞對應的是“真實”，“虛擬貨幣”對應的是“真實貨幣”，也即“法定貨幣”?！凹用堋备嗍羌夹g視角，而“虛擬”則是信用本質視角。私人數(shù)字貨幣-市值現(xiàn)狀社會認知困難需要復合型人才15年產生發(fā)展，時間有限，社會認知不足/比特幣定義比特幣為一種典型的私人數(shù)字貨幣，是區(qū)塊鏈技術在全球的首個實際應用案例.自2009年問世至今，比特幣價格由0美元漲至2017年年底的1.3萬美元，最高價位為2021年11月10日的6.88萬美元。6.2.2支付清算-定義社會認知困難需要復合型人才15年產生發(fā)展，時間有限，社會認知不足支付清算是指在支付系統(tǒng)中，支付服務提供商和支付接收方之間的資金轉移過程。它是一種金融服務，可以幫助支付服務提供商和支付接收方安全地進行資金轉移。在支付清算過程中，支付服務提供商會收取一定的手續(xù)費，以確保資金的安全轉移?；趨^(qū)塊鏈技術構建分布式金融交易協(xié)議，為用戶提供跨境、任意幣種實時支付清算服務，則跨境支付將會變得便捷和成本低廉。支付清算的區(qū)塊鏈發(fā)展現(xiàn)狀

國外發(fā)展情況國內發(fā)展情況區(qū)塊鏈技術對清算領域的影響對中央銀行支付清算的影響目前支付清算體系主要以中央銀行為中心進行集中清算與支付，雖然信息技術愈發(fā)成熟，大額支付系統(tǒng)、小額支付系統(tǒng)等逐漸完善，但不可避免地會出現(xiàn)信任中介以及中心化等弊端對

SWIFT

系統(tǒng)的影響區(qū)塊鏈的出現(xiàn)能夠實現(xiàn)7×24h的運行方式，而且通過數(shù)據(jù)庫的分析，可以對銀行的支付進行更快速的清算，縮短了支付清算的時間，避免了信任中介的問題，提高了支付清算的準確性與客觀性，因此區(qū)塊鏈對SWIFT造成了一定程度的沖擊區(qū)塊鏈技術在清算領域的應用在跨境支付中的應用區(qū)塊鏈在跨境清算支付時的典型例子是瑞波的分布式賬本清算，銀行可以通過瑞波直接進行資金的轉移，在資金轉移的過程中銀行客戶不會受到任何影響。在個人轉賬中的應用區(qū)塊鏈在個人轉賬中的應用主要通過瑞波實現(xiàn)。在個人轉賬時首先要注冊瑞波錢包，設置賬戶信息以及支付密碼，在注冊的過程中錢包會生成私鑰，不需要實名制認證。然后，設置信任網(wǎng)關，網(wǎng)關的主要作用是保障資金在轉賬過程中的安全性，目前國內有RippleChina、RippleCN等安全性較高的網(wǎng)關可以選擇6.2.3數(shù)字票據(jù)-定義社會認知困難需要復合型人才15年產生發(fā)展，時間有限，社會認知不足狹義的數(shù)字票據(jù)通過區(qū)塊鏈技術手段實現(xiàn)的數(shù)字票據(jù)產品。廣義的數(shù)字票據(jù)通過大數(shù)據(jù)知識和信息的識別，選擇、過濾、存儲、確權、計價、使用、引導和實現(xiàn)票據(jù)資源的優(yōu)化配置與創(chuàng)新，實現(xiàn)更好地服務經濟金融的票據(jù)形態(tài)。數(shù)字票據(jù)的運行架構流轉承兌托收票據(jù)交易業(yè)務的三步私鑰和公鑰交易信息透明算法匹配信息區(qū)塊鏈技術在數(shù)字票據(jù)的應用在支付清算中的應用校驗交易的真?zhèn)谓档推睋?jù)清算的成本偽造難度提升票據(jù)透明度在智能合約中的應用利用智能合約來促進區(qū)塊鏈的安全性和穩(wěn)定性，利用智能合約來加速區(qū)塊鏈應用的開發(fā)，利用智能合約來減少中心化對實體經濟的影響在數(shù)字身份驗證中的應用去中心化：無須信任第三方，有效保障用戶的隱私和安全；不可篡改：安全性更高；高效：可以實現(xiàn)實時認證；可擴展性更強：可以滿足大規(guī)模用戶的需求。6.3區(qū)塊鏈與信息安全區(qū)塊鏈在信息安全的核心問題一方面，區(qū)塊鏈技術可以提升傳統(tǒng)的安全協(xié)議效率，提供更加有效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)安全機制。另一方面，由于區(qū)塊鏈技術對信息進行加密存儲，只有特定用戶可以訪問，為用戶的隱私信息安全提供更多的保護。6.3.1軟件或設備的交互認證區(qū)塊鏈技術可以提供一種去中心化的、可靠的機制，它可以幫助雙方確認身份和記錄交互細節(jié)，以達到安全和穩(wěn)定的認證目的。零信任安全模型這意味著用戶、設備和連接在默認情況下永遠不受信任，即使他們在連接到公司網(wǎng)絡之前已經通過身份驗證。零信任最初是ForresterResearch分析師JohnKindervag于2010年提出，他認為所有的網(wǎng)絡流量都必須是不可信的。6.3.2個人身份認證認證技術是信息系統(tǒng)確認用戶身份的一種手段，所有現(xiàn)實世界中的物理實體都將進行數(shù)字化，形成信息世界中一串數(shù)字符號，用戶身份同樣也是這樣，用戶授權動作針對的對象也是用戶數(shù)字身份常見的身份認證技術按照判定條件數(shù)量可將現(xiàn)有的身份認證技術分為單因子認證和雙因子認證。按照是否依賴物理介質，可分為軟件認證和硬件認證。區(qū)塊鏈進行身份認證的技術原理區(qū)塊鏈技術是通過去中心化來集體維護一個可靠數(shù)據(jù)庫的技術。該技術將一段時間內的兩兩配對數(shù)據(jù)（比特幣中指交易）打包成數(shù)據(jù)塊，然后利用具有激勵性質的共識算法讓P2P網(wǎng)絡中的所有節(jié)點產生的數(shù)據(jù)塊保持一致，并生成數(shù)據(jù)指紋驗證其有效性，然后鏈接下一個數(shù)據(jù)塊。在這個過程中，所有節(jié)點的地位都是對等的，沒有所謂的服務器和客戶端之分，這很好地解決了數(shù)據(jù)在存儲和共享環(huán)節(jié)中存在的安全和信任問題。應用現(xiàn)狀國外應用現(xiàn)狀2015年7月，區(qū)塊鏈初創(chuàng)公司ShoCard獲150萬美元投資，用于將實體身份證件的數(shù)據(jù)指紋保存在區(qū)塊鏈上。國內應用現(xiàn)狀2018年，公安部第三研究所就打造了“eID數(shù)字身份鏈”2016年6月，美國國家安全局向區(qū)塊鏈初創(chuàng)公司Factom撥款19.9萬美元，用于物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)字身份安全性開發(fā)。2022年，國家重點研發(fā)計劃啟動“長安鏈”賦能數(shù)字身份應用美國Certchain為文檔建立數(shù)據(jù)指紋，提供去中心化的文件所有權證明6.3.3所有權認證所有權證明是指驗證和確認資產所有權的過程，如不動產、知識產權和其他貴重物品。它可以應用于各種行業(yè)，包括房地產、金融和知識產權。應用前景學生、教師和專業(yè)人士可以擁有自己的證書，而不受司法管轄區(qū)的限制，從而減少假冒證書制造商可以將NFT附加到他們的商品上以驗證是否為正品業(yè)主可以證明他們的所有權和委托權創(chuàng)作者可以保留對其媒體的全部權利，從而推進版權保護的實現(xiàn)6.4區(qū)塊鏈與生態(tài)環(huán)境環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質量區(qū)塊鏈技術具有不可篡改的特點，確保了環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的“真”區(qū)塊鏈形成共識機制，確保環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的“準”區(qū)塊鏈實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通互聯(lián)共享，確保環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的“全”6.4.1供應鏈管理-優(yōu)勢使用分散的分類賬，供應鏈中的所有參與者都可以共享交易視圖，從而降低欺詐和錯誤的風險通過將供應鏈管理中涉及的許多人工流程自動化，可以減少管理供應鏈所需的時間和資源區(qū)塊鏈技術的加密技術，增強的安全性有助于保護敏感的供應鏈信息提高透明度提高效率增強安全6.4.1供應鏈管理-挑戰(zhàn)需要高水平的技術專長需要供應鏈所有參與者都同意采用6.4.2垃圾分類及回收區(qū)塊鏈+垃圾分類及回收還處于探索階段，在可追溯性和問責制方面存在局限性。利用區(qū)塊鏈公共賬本的溯源功能，建立統(tǒng)一的分類標準和回收流程體系。第一，塑料銀行的項目提高了發(fā)展中地區(qū)居民的環(huán)保參與度，并使他們獲得更多收入來源第二，塑料銀行積極地在應用程序中開發(fā)了一個區(qū)塊鏈技術支持的、透明的、去中心化的賬簿，為使用者帶來極大便利塑料銀行環(huán)保項目第三，塑料銀行將收集的垃圾進行再加工，出售給合作的國際企業(yè)，加快了垃圾的回收利用智慧垃圾收集器市民通過應用程序掃碼后完成垃圾分類傾倒，垃圾箱會自動識別垃圾種類與重量，并給予垃圾投遞者積分獎勵，積分可用于兌換生活用品等。這是典型的基于區(qū)塊鏈技術的互聯(lián)網(wǎng)+智能回收的解決方案，在社區(qū)內放置智能垃圾分類回收設備，居民使用手機掃描登陸，根據(jù)垃圾投放量獲得積分激勵，積分可在社區(qū)線下實體店或者線上商城中兌換相應商品。通過激勵機制，實現(xiàn)共贏。雄安新區(qū)實現(xiàn)垃圾處理智能化6.4.3能源管理基于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)，能源公司可以跟蹤能源的生產和分配，以及監(jiān)控消費者的消費模式。這有助于優(yōu)化能源生產過程，減少浪費，降低能源成本清潔能源使用區(qū)塊鏈技術構建的激勵模型能夠完成能源的微交易，有效推廣清潔能源的使用。比如在社區(qū)中，用戶可以通過將使用光伏電池產生的電能輸入網(wǎng)絡系統(tǒng)中，獲得積分獎勵。同時在系統(tǒng)中其他需要用電的用戶要花費積分購買電力，交易可以通過智能合約自動執(zhí)行，無中間商參與。微電網(wǎng)微電網(wǎng)的主要問題之一是缺乏安全高效的系統(tǒng)來管理多個實體之間的能源交易。借助區(qū)塊鏈，微電網(wǎng)公司可以創(chuàng)建智能合約，根據(jù)預定義的條件（例如能源可用性、定價和需求）自動執(zhí)行交易。6.4.4環(huán)境條約區(qū)塊鏈技術有助于促進環(huán)境條約的實施。通過使用基于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)，各國可以跟蹤其在實現(xiàn)環(huán)境目標（如減少碳排放）方面的進展。6.5區(qū)塊鏈與智能交通智能交通理念智能交通運輸系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystem，ITS），綜合運用了信息處理和計算機等技術提高交通運輸服務成效的實時綜合管理系統(tǒng)·助力網(wǎng)絡安全和隱私保護助力實現(xiàn)快捷交通體驗助力聯(lián)通數(shù)據(jù)孤島6.5.1平臺信息安全交通數(shù)據(jù)安全不僅關系著用戶個人隱私安全、資金安全，也關系到海量用戶對交通系統(tǒng)的信任，這就更需要政府和企業(yè)在不同的網(wǎng)絡節(jié)點上部署安全防護產品與解決方案。用戶數(shù)據(jù)泄露事件在交通實名制中，區(qū)塊鏈技術可以用于存儲和驗證乘客的身份信息。乘客的個人信息可以存儲在區(qū)塊鏈上，只有特定的驗證者能夠訪問這些信息。這就保證了用戶信息的安全性和隱私性。6.5.2交通違章管理截至2023年3月底，全國機動車保有量達4.2億輛，其中汽車達到3.2億輛，駕駛人達5.1億人，每年新登記機動車3400多萬輛，新領證駕駛人2900多萬人，總量和增量均居世界首位。將區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)難篡改和可追溯性的優(yōu)勢應用于車輛違章數(shù)據(jù)的傳輸與存儲，具有重要的價值意義，可打破傳統(tǒng)智能交通系統(tǒng)中心化的結構，能滿足交通數(shù)據(jù)訪問控制中對安全性和隱私性的要求。除此之外，采用聯(lián)盟區(qū)塊鏈技術可實現(xiàn)交通數(shù)據(jù)去中心化管理，使用密碼學中的非對稱加密算法可保證數(shù)據(jù)共享的安全性和機密性，交通服務部門根據(jù)屬性集和關鍵詞從區(qū)塊鏈上獲取相應的密文，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)細粒化的管理，也能為車載單元提供定制化服務。區(qū)塊鏈在交通違章管理中的優(yōu)勢6.5.3交通服務優(yōu)化流量監(jiān)測基于區(qū)塊鏈技術，形成監(jiān)測網(wǎng)絡，就能具有價格相對低廉、監(jiān)測區(qū)域廣、識別速度快、分析誤差率小的優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)準確的交通參數(shù)數(shù)據(jù)監(jiān)測功能指揮調度區(qū)塊鏈技術完善交通指揮調度系統(tǒng)，能夠促使系統(tǒng)前端采集技術與后端智能化分析技術整合，確保數(shù)據(jù)傳輸與處理的