區塊鏈應用解決方案2023/11/26122008年中本聰在論文“比特幣：一種點對點的電子支付系統”中正式提出了比特幣，支撐比特幣的區塊鏈技術是基于密碼學橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）和SHA256摘要算法來實現的去中心化的點對點分布式共享賬本。區塊鏈是實現加密數字貨幣的可選技術方案之一，但加密數字貨幣并不一定采用區塊鏈技術！比特幣底層區塊鏈技術有較高技術參考價值。非央行統一發行匿名性不可控交易性能差比特幣人行、工信部、銀監會、證監會、保監會比特幣不是由貨幣當局發行，不具有法償性與強制性等貨幣屬性，并不是真正意義的貨幣。比特幣是一種特定的虛擬商品，不具有與貨幣等同的法律地位，不能且不應作為貨幣在市場上流通使用。區塊鏈底層技術平臺安全、可控架構高性能、可擴展人民銀行：選擇在票據業務場景搭建區塊鏈技術應用原型系統，積極組織各方研究其技術成熟度和業務適配度，驗證其在金融行業規模應用的可行性。工信部：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，并以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。——《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書》1.區塊鏈與數字貨幣發展起源2023/11/263從數據的角度來看區塊鏈是一種幾乎不可能被更改的分布式數據庫。這里的“分布式”不僅體現為數據的分布式存儲，也體現為數據的分布式記錄（即由系統參與者共同維護）。從技術的角度來看區塊鏈并不是一種單一的技術，而是多種技術的整合，這些技術以新的結構組合在一起，形成了一種新的數據記錄、存儲和表達的方式。2.區塊鏈基本概念2023/11/2642.區塊鏈基本概念比特幣是區塊鏈的首個應用區塊鏈是支撐比特幣的底層技術區塊鏈不等于比特幣比特幣趨冷區塊鏈趨熱包括中國在內的很多國家政府并不支持甚至明令禁止代幣交易，比特幣等虛擬貨幣的價格波動劇烈，交易在逐漸降溫；而區塊鏈技術的價值正在不斷發掘，相關的研究、討論與應用研發日趨熱烈。2018年比特幣價格走勢2018年未來網絡與區塊鏈論壇在深圳召開中國銀聯柴洪峰院士就區塊鏈技術的金融應用做主題報告2023/11/265第一代互聯網——信息互聯網TCP/IP協議讓我們進入了信息自由傳遞的時代，利用互聯網技術來更快更好地進行信息傳輸。區塊鏈則將把我們帶入價值高速公路時代，人們能夠在互聯網上，像傳遞信息一樣方便、快捷、低成本地傳遞價值。第二代互聯網——價值互聯網區塊鏈技術促進互聯網的變革3.區塊鏈的深遠影響2023/11/266區塊鏈技術是使用多中心化共識維護的一個完整、分布式的、不可篡改的賬本數據庫技術。“兩種結構、兩種算法、一個合約”五大要素構成區塊鏈。鏈式賬本結構驗證與存儲數據P2P組網結構多對多活網絡兩種結構共識算法維護節點間數據一致性密碼算法保證數據傳輸和訪問安全兩種算法編程和操作數據智能合約一個合約4.區塊鏈的特征2023/11/267區塊鏈一般采用的是基于互聯網的P2P（PeertoPeer）架構。所有的節點地位均等，且以扁平式拓撲結構相互連通和交互，每個節點都需要承擔數據存儲、網絡路由、驗證區塊數據、傳播區塊數據等功能。4.區塊鏈的特征4.1P2P組網結構2023/11/268第50塊本區塊摘要值：00005E38上一塊摘要值：00006EB0本區塊填充數：3D98FEA0交易1交易2……交易3415交易3416第51塊本區塊摘要值：00001FBA上一塊摘要值：00005E38本區塊填充數：45E38A91交易1交易2……交易124交易125第52塊本區塊摘要值：00007641上一塊摘要值：00001FBA本區塊填充數：FE45810F交易1交易2……交易945交易946數據記載在區塊文件上，前后區塊間通過哈希函數產生關聯性4.區塊鏈的特征4.2鏈式賬本結構2023/11/269區塊鏈大量使用密碼學算法，如哈希算法,數字簽名

,對稱/非對稱加密算法等。密碼學主要有兩個功能，一是防止數據被不該知道的人知道，二是讓別人可以驗證數據是真實的，為區塊鏈數據不可偽造，不可篡改，可公開驗證和隱私保護提供了基礎保障，是區塊鏈的信任之源，價值之泉。SHA-256RSAAESSM2ECC4.區塊鏈的特征4.3密碼算法2023/11/2610共識機制需要挖礦需要代幣安全性資源消耗去中心化程度交易確認時間可承載交易量典型應用情況使用場景POW（工作量證明機制）是是高大完全長少比特幣、萊特幣、以太坊公有鏈POS（股權證明機制）是是高一般完全短少點點幣、未來幣（NXT）公有鏈DPOS（授權股權證明機制）否是高小完全秒級多比特幣（BitShares）聯盟鏈RippleConsensus（瑞波共識協議）否是高小不完全實時多Ripple網絡私有鏈PooL（驗證池）否否非常高小不完全實時多各類私有鏈私有鏈共識機制是選取記賬者的規則，作用是為確認區塊鏈上交易的有效性。共識機制的特性及典型性將其劃分為三大類：POW、非POW以及側鏈。五種常見共識機制的對比4.區塊鏈的特征2023/11/2611智能合約由尼克·薩博提出并定義為“智能合約是一套以數學形式定義的承諾，包括合約參與方可以在上面執行這些承諾的協議。”智能合約是運行在區塊鏈上的模塊化、自動執行的腳本，能夠實現數據處理、價值轉移、資產管理等一系列功能。智能合約共享賬本值狀態交易向合約傳入值事件向合約傳入信息交易從合約傳出值事件從合約傳出信息4.區塊鏈的特征4.5智能合約2023/11/2612鏈式賬本結構P2P組網結構智能合約數據不可篡改數據集體維護多中心化決策密碼算法共識算法區塊鏈上的數據由于經過密碼算法、鏈式結構的保護，使得對數據的改動可以通過數學算法迅速甄別，能有效防止對數據信息的篡改，同時分布式存儲和共識算法保證對單點的修改無效。區塊鏈上的數據、狀態信息以及智能合約的執行均是由各記賬節點共同參與的。區塊鏈是多方共同參與數據的維護。區塊鏈不是去中心，而是多中心運作。采用區塊鏈技術構建業務網絡后，記賬協議與賬本存儲均不再依賴于中心處理方，所有商業行為的業務參與方均可參與協議制定，掌握自己的數據，并基于既定協議平等決策。區塊鏈的五大要素集成后，體現出創新的三大特征4.區塊鏈的特征2023/11/2613區塊鏈可分為公有鏈、聯盟鏈、私有鏈三類，公有鏈作為基礎層服務促進技術進步，而聯盟鏈、私有鏈則重在商業應用。公有鏈（無邊界）：任何人都可以參與，容易部署應用程序，全球范圍可以訪問。聯盟鏈（有限跨主體）：有準入門檻，行業內不同主體間完成清算、結算等業務流程，可設定控制權限，具有較高的可擴展性。私有鏈（主體內）：主要權限集中運營組織者手中，對企業、政府的內部審計與測試有用。公有鏈聯盟鏈私有鏈代表案例比特幣、以太坊Fabric、Corda、EEA（以太坊聯盟）公有鏈、聯盟鏈私有部署準入控制無有有節點個數幾百到幾千4到幾十一般十個以下中心化程度去中心化多中心化中心化交易速度極其慢略好非常快共識算法PoW、PoS、DPoS拜占庭算法（Raft、Paxos、PBFT）Ripple5.區塊鏈的分類2023/11/2614現有市場上的區塊鏈技術方案可分為四類：開源項目、商業解決方案、區塊鏈云服務、現有區塊鏈。6.區塊鏈技術方案2023/11/2615區塊鏈的發展主要經過三代階段，目前處于第二代向第三代邁進的過程交易速度逐步上升，功能越來越齊全，合規性逐步提升第1代第2代第3代分布式賬簿部分功能，只處理加密貨幣全功能,可處理加密貨幣以外的簡單交易系統全功能,可處理法定數字貨幣以及復雜資產交易系統交易速度極其慢略好非常快，上萬的吞吐量交易開放全世界全世界參與方和監管方及時系統不支持不支持支持實例比特幣以太坊、Linq尚在開發網絡監管P2P網絡很難P2P網絡很難高速網絡符合監管7.區塊鏈的發展史區塊鏈發展的三代階段2023/11/2616摩根士丹利的區塊鏈預測曲線2014-2016:區塊鏈價值的評估階段：

銀行以及其他金融基礎設施中介機構，共同探討區塊鏈的機會并評估其對于金融行業的價值。

期間，R3和LinuxHyperledger基金會成立。2016-2018:原型驗證（POC）階段：

金融業用特定的資產/業務，如跨境匯款等進行區塊鏈試點2017-2020:共享基礎設施（網絡）形成階段：POC原型得到驗證，提供開放接口和賬本API給外部用戶。

通過人工的減少以及基礎設施成本分攤降低成本。2021-2025:擴張階段：

更多的金融資產/業務轉移到區塊鏈上。2014-2016評估階段2017-2020共享基礎設施形成階段2018-2020擴張階段2016-2018原型驗證7.區塊鏈的發展史2023/11/2617行業應用區塊鏈技術底層應用教育區塊鏈制造業身份認證信息共享數據交易科技電力金融醫療環保交通公共管理文體娛樂公共設施…農業區塊鏈技術應用廣泛，而在新技術融合下區塊鏈的主要應用場景涵蓋金融保險、智能制造、智慧環保、能源電力、醫療衛生、文娛教育、智慧城市、社會公益、農業等眾多領域。8.區塊鏈應用場景概覽2023/11/268.1金融保險188.1.1行業現狀與痛點支付結算效率低、成本高：金融機構間對賬、清算、結算的成本較高，涉及眾多的手工流程，不僅導致用戶端和金融機構中后臺業務端等產生的支付業務費用高昂，也使得小額支付業務難以開展。123資產憑證偽造問題：股權、債券、票據、收益憑證、倉單等資產由不同的中介機構托管，提高了資產的交易成本，也容易帶來憑證被偽造等問題。保險標的“唯一性”問題：保險標的“唯一性”是保險管理的基礎和重點，也是保險承保和理賠定損的難點所在。每年全球藝術品和收藏品的偽造和詐騙行為給保險業帶來20多億美元的損失，傳統技術手段難以防范。2023/11/268.1金融保險198.1.2新技術融合下區塊鏈帶來的改變降低金融機構間的對賬成本及爭議解決的成本，顯著提高支付業務的處理速度及效率。從全球范圍看，未來銀行與銀行之間對賬將不再依賴第三方，而是通過區塊鏈技術實現點對點的支付。123將資產整合進區塊鏈中，成為鏈上數字資產，確保資產的真實性與合規性。此外，資產發行可根據需要靈活采用保密或公開的方式進行。借助區塊鏈和物聯網技術，可以為解決身份“唯一性”困境提供解決框架和實現路徑，確保數據和信息真實可靠，有效溯源，為防范保險欺詐提供有力技術保障。2023/11/268.2智能制造208.2.1行業現狀與痛點實時獲得制造環節中所有信息的難度大：由于制造設備和信息系統涉及多個廠家，加之中心化的系統主要采用人工或中央電腦控制的方式，信息收集難度大。12信息互聯互通效率低：由于存儲訂單需求、產能情況、庫存水平變化以及突發故障等信息的系統相互獨立，且各系統的技術架構、通訊協議、數據存儲格式等各不相同，嚴重影響了互聯互通的效率，也制約了智能制造在實際生產制造過程中的應用。實施智能制造，重點任務就是要實現制造企業內部信息系統的縱向集成，以及不同制造企業間基于價值鏈和信息流的橫向集成，從而實現制造的數字化和網絡化。2023/11/268.2智能制造218.2.2新技術融合下區塊鏈帶來的改變利用區塊鏈和物聯網技術，采集和分析在原本孤立的系統中存在的所有傳感器和其他部件所產生的信息，并借助大數據分析對后期制造進行預期分析，幫助企業快速有效地建立更為安全的運營機制、更為高效的工作流程和更為優秀的服務。123有助于提高價值鏈的透明度、靈活性，并能夠更敏捷地應對生產、物流、倉儲、營銷、銷售、售后等環節存在的問題。數據透明化使研發審計、生產制造和流通更為有效，同時也為制造企業降低運營成本、提升良品率和降低制造成本，使企業具有更高的競爭優勢。2023/11/268.3智慧環保228.3.1行業現狀與痛點廢品回收缺乏激勵：目前的回收項目，民眾往往沒有獲得合理恰當的激勵和獎勵，參與積極性普遍較低，推廣難度大。123篡改、偽造環境監測數據時有發生：數據質量是環境監測工作的生命線，環保數據的真實性、綜合性、長期性是環境監測最基本的要求。污染排放難以量化：在目前的系統中，每個產品的環境影響都難以確定，其生態足跡也沒有被納入價格考量，消費者缺乏購買綠色產品的動機，企業也沒有動力出售這類產品。4環境公益腐敗現象普遍：環境公益機構接受的捐款難以追蹤資金流向，官僚、腐敗和低效率在慈善領域中普遍存在。2023/11/268.3智慧環保238.3.2新技術融合下區塊鏈帶來的改變區塊鏈上的回收項目可以鼓勵民眾參與，運行回收計劃的機構可以選擇以加密代幣的形式提供經濟獎勵，換取可回收物品。123借助區塊鏈和物聯網技術追蹤和記錄重要的環境數據，可以防止公司和政府背棄其環境承諾或誤報其進展，減少欺詐和數據偽造現象發生。使用區塊鏈跟蹤生產過程中的“三廢”和碳排放情況，可以避免數據篡改，并可確定應該收取的排污稅和碳稅金額。4區塊鏈技術可以確保環保資金不會在官僚迷宮中消失。融合大數據和人工智能技術，基于區塊鏈的環保公益款項甚至可以根據具體的環境目標自動發布到正確的機構。2023/11/268.4能源電力248.4.1行業現狀與痛點能源損耗大：建設大量輸配電基礎設施的成本和送電的損耗巨大，中心化電站和終端消費者之間的電力傳輸損耗占比9%以上。123穩定、可靠性低：現有電網等基礎設施存在由于可靠性問題而導致大量人口斷電的風險，維護中心化電網的安全運行也需要相當的成本。負載平衡問題：傳統中心化電網的用電負載存在明顯的峰谷效應，對發電、輸電、配電、儲電等環節都提出了很高的要求。中心化的供電體系需要為負載平衡付出很多額外的努力。4能源交易問題：我國已有很多分布式的可再生能源，但面臨一些消納和高效發展問題。例如，安裝了太陽能的用戶多余的發電無法轉讓給其他用戶，造成能源浪費。2023/11/268.4能源電力258.4.2新技術融合下區塊鏈帶來的改變減少損耗，更加安全高效：區塊鏈融合物聯網、大數據技術，構建去中心化的實時能源市場連接本地生產者和消費者，減少長程傳輸需求。以自產能源為基礎、以電網調節為補充的去中心化用電模式，不僅更加綠色環保，而且有更高的安全可靠性。123去中心化的能源交易模式為整個電網的負載平衡提供了更多解決方案：電網方面可以通過經濟激勵的方式（如：凈計量電價機制）調動不同消費者自產能源的總量，從而更好地實現負載平衡。推動電力行業變革：區塊鏈技術會驅動更多分布式電網基礎設施。電網越是分布式的，就越是能更可靠、高效地匹配能源供需，包括但不限于發送實時報價信息和減少昂貴的輸配電基礎設施開支。2023/11/268.5醫療衛生268.5.1行業現狀與痛點數據分散，真實性無法保障：不同醫療機構、不同的信息系統形成數據孤島，難以實現以居民為中心的統一視圖；123數據不完整：如對高血壓，糖尿病等常見慢性病人和高危人群的膳食、行為習慣、心理健康等多方面管理和干預的日常健康數據都尚未被數字化，或是零散的分布在智能終端、可穿戴設備廠商的系統中；數據共享難：缺乏數據安全保障、隱私保護以及數據所有權等規范機制，個人和數據擁有者不愿主動開放共享；近年，為解決“看病難、看病貴”難題，各級政府與醫療機構大力提倡醫療信息化與分級診療，如電子健康記錄和電子病歷（EHR/EMR）、其他醫療IT系統（HIT）或基礎設施。盡管有這些數字化項目，目前實踐中存在三大問題：2023/11/268.5醫療衛生27去中心化及時間戳，能夠加強醫療信息系統的糾錯和容錯能力，實現數據防偽溯源。區塊鏈智能合約，有效保護病人隱私。通過代碼的開源和非開源結合聯盟鏈、公有鏈、私有鏈的選擇維護用戶數據安全，并生成基于區塊鏈的電子病歷、檢驗報告等。弱中心化的特質將降低中心化架構的高額運維成本。分布式架構等特點有助于醫療信息共享，打破信息孤島現象。促進各級醫院信息交流和醫療協作，推動分級診療發展。

區塊鏈在衛生醫療物聯網的作用8.5.2

新技術融合下區塊鏈帶來的改變2023/11/268.5醫療衛生28

8.5.3典型應用分析—基于區塊鏈+物聯網的藥品防偽2023/11/268.5醫療衛生29

8.5.3典型應用分析—基于區塊鏈+物聯網的食品安全2023/11/268.6文娛教育308.6.1行業現狀與痛點123信用體系不完整：版權及學歷等未建立歷史數據信息鏈、數據維度有限，導致政府、企業無法獲得完整有效信息，這直接導致創作者及學生等無法便捷、公平地享受應有的服務；個性化服務能力不足：重視約大多數客人的普遍需求，而對個別客人的特殊要求重視不夠或估計不足，或個性化服務市場價格較高。版權及所有權糾紛：一些學術性實驗、跨校公開課、網絡著作權，在網絡上往往存在版權糾紛，對學者及創作者缺乏相應的知識產權保護。知識產權、教育水平已成為知識經濟市場競爭力的核心要素。伴隨著中國消費升級背景，文娛教育成為中產階級崛起后的天然需求，中國文娛