20160230联动技术大讲堂xx（刘胜）区块链应用研究1初探v1.2.0305

1. 北京市海淀区学院南路12号京师科技大厦A#8层（100082）
Version 1.1.20150225
区块链应用研究——1.初探
刘胜 liusheng@umpay.com
『 联 动 技 术 大 讲 堂 』

2. 2
大纲
 区块链概念和应用
 支付技术概览
 比特币、区块链、技术栈
 定义、特征、不足、演化
 区块链落地的讨论
 问题 0..4
 区块链的技术细节
 …

3. 3
支付技术概览
支
付
技
术
传统支付
电子支付
法定货币
信用卡
票据（汇票/本票/支票）
电子货币
虚拟信用卡
电子支票/电子汇款EFT/电子化款等
电子支付 = 媒介电子化 + 流通网络化
支
付
模
式
中心化
中介|网关
去中心
电子化法定货币
闭环型虚拟货币
开环型虚拟货币

4. 4
比特币@2009-2016
2009.1.3 第一枚比特币诞生。
2013.6 德国政府将比特币归类为“货币单位”和“私人资金”，可购买实物。
2013.7 泰国禁止使用比特币。
2013.11 美国召开比特币听证会，称比特币不是非法货币，能够给金融系统带来好处。
2013.12 比特币月涨521%，价格首次超越1盎司黄金价格。
2013.12 中国央行等五部委印发《关于防范比特币风险的通知》 比特币非货币；禁止金融及支付机构涉足；
截至2014底，人民币占全球比特币交易量约77%，其次美元占19%，其余的是欧元和日元。（高盛）
2014.5 央行《中国金融稳定报告》
比特币有很强可替代性
20160120 中国人民银行数字货币
研讨会在北京召开。比特币价格应
声上涨，一天涨幅最高14.5%。
已有1524万
上限2100万

5. 5
区块链@2015
•没听过区块链？你可能对互联网金融知之有限——《福布斯（2015.8）》
•高盛认为区块链技术可以彻底改变传统的支付体系，可用于发行证券、智能合同等；
•与区块链公司R3合作的大型金融机构已扩张至30家，包括花旗、汇丰、美国银行、摩根士丹利等
•从国际货币基金组织IMF到英国央行，中国央行正开始将数字货币作为管理资金的手段；
•摩根大通的董事总经理，华尔街女皇Blythe Masters辞职担任区块链初创公司DAH的董事长；
•苹果联合创始人沃兹加入区块链公司Planet Capital
•纳斯达克测试区块链技术，欲改变私营公司股份交易方式。
•美联储打算发布自己的加密货币，已发布白皮书
•IBM Delivers Blockchain-As-A-Service for Developers.
•Microsoft’s cloud-based blockchain service Azure.
•阿里金融云或提供基于区块链的云服务平台（2016.1.20云栖大会上海峰会）
A.2008.11 中本聪发表《
比特币：一种点对点的电子现
金系统》白皮书。白皮书并没
直接提到BlockChain概念。
B.2015.8 比特币区块链上
共372016个区块，数据总容量
40+GB，算力400P（天河二
号33P）。
C.2016.2 比特币总市值约
66亿美元，经受住了无数黑客
攻击，其安全性得到了验证。

6. 6
区块链@金融服务领域

7. 7
比特币区块链的副本
注：每个亮点都是比特币系统中的终端，每个终端都保持一个账本(副本)
区块链已成为一种标准协议和基础设施！

8. 8
货币互联网层级体系
应用层
合约层
探路层
支付和交换层
总帐层
TCP/IP协议组
区块链是互联网世界里的一个价值传输协议，它和文本传输协议
HTTP一起，构成互联网发展史上最重要的两大应用协议（肖风）

9. 9
区块链技术堆栈
基础设施——区块链
去中心化的、公开透明的交易记录总帐
用户/软件
————
比特币钱包客户端，服务，库，…
https://github.com/bitpay/bitcore
https://github.com/bitcoin/bitcoin
https://github.com/vbuterin
…
产品/应用
————
加密数字货币（100+），智能合约，…
协议（BIP#）
标准协议、信息补充协议、开发指导协议

10. 10
定义1：去中心的数据库
『区块链是指通过去中心化和去信任的方式集
体维护一个可靠数据库的技术方案。』
——2008.11 Satoshi Nakamoto 《BitCoin: A
Peer-to-Peer Electronic Cash System》
（龚鸣/暴走恭亲王）

11. 11
定义2：信任的机器
『一个区块链就是一个任何人都
可以上传程序并使其自己执行的
神奇电脑，每个程序的当前和所
有过去状态都是公共可见的，强
大的密码经济学保证程序能够按
照该区块链协议所定义的方式持
续执行。』
——2015.10 Vitalik Buterin 《
Visions, Part 1: The Value of
Blockchain Technology》
俄裔的加拿大人
Bitcoin Magazine 共同创始人
区块链2.0“以太坊”的创始人
万向区块链实验室发起人&首席科学家
2014年IT软件类世界技术奖
（自我限制+安全加密+机器执行） 智能合约

12. 12
定义3：帐薄应用体系
『区块链不是什么新技术，而是一个开放式自治账簿应用体
系。区块链应用体系降低了全球"信用"的建立成本，通过点对
点的验证将产生一种“基础协议”。区块链要解决的就是资
金和数字化资产在互联网上交换与转移，其所触及的领域是
商业最本质的内容：信任、争议、仲裁、合约。 』——谌力
『过往所有的互联网公司基本上都是建立在信息互联网的技
术基础上的，而区块链技术实际上是价值互联网的核心。区
块链技术宣告了互联网从传递信息的信息互联网向转移价值
的价值互联网进化。』——肖风
金融三大领域：一是点对点支付与结算。二是确权与资产交
易。三是智能金融。

13. 13
区块链的特征和用途
 要点
 全网记账、全网监督；链式存储、不可篡改
 特征
 去中心化 （Decentralized）
 去信任 （Trustless）
 集体维护 （Collectively maintain）
 可靠数据库 （Reliable Database）
 匿名性 （Anonymity）
 开源 （Open Source）
 应用（共识协议）
 PoW （Proof-of-Work，工作量证明）
 PoS （Proof-of-Stake，权益证明）
 DPoS （Delegate-Proof-of-Stake，股份授权证明机制）

14. 14
区块链的4个性质
 点对点对等网络  去中心化
 网格网络
 权限对等&数据公开
 数据分布&高冗余存储
 共识机制  分布式一致性
 实现分布式一致，解决拜占庭将军问题  PoW，PoS，DPoS
 实现“价值互联网”，防止“重复支付”  交易撮合，跨境支付
 数据可验证  密码学
 PKI体系
 不可变数据（只添加/不编辑，不可变数据+时间戳）
 奖励合作的制度设计  博弈论
 非合作博弈均衡（纳什均衡），不基于信任和权威
 少数服从多数（ 51%攻击）

15. 15
区块链的不足
 51%攻击
 平衡算力分布
 攻击成功概率
 处理能力
 单机处理速度
 数据传输速度
 广播风暴
2～10
14,000
85,900
7,500
0 50,000 100,000
联动*
支付宝
Visa
比特币
交易/秒

16. 16
区块链的10大应用方向
 支付 【跨境支付】
 证券交易 【交易撮合】
 大交易量区块链确认技术 【电子证据】
 去中心化云存储
 去中心化域名服务器 【DNS】
 身份验证与管理 【个人信用/识别】
 数字资产管理 【资产数字化】
 物联网 【区块链2.0】
 供应链 【智能合约】
 数字货币的波动性解决方案

17. 17
区块链将改变12大行业
 1.银行业
 2.支付和转账
 3.网络安全
 4.学术记录和学术界
 5.选举
 6.汽车租赁和销售
 7.网络通信和物联网
 8.智能合同
 9.预测
 10.在线音乐
 11.行程分享
 12.股票交易

18. 18
区块链演化4阶段
 区块链1.0——虚拟货币
 比特币——金钱的互联网
 …
 区块链2.0——智能合约
 自我限制 + 安全加密 + 机器执行
 …
 区块链3.0——超越货币、经济、市场的公正应用
 去中心化的争议解决方案
 去中心化的投票选举机制
 …
 区块链4.0——超越货币、经济、市场的效率和协作
 通过奖励回馈机制和智能合约等功能，区块链能够为科学研究提供一个
前所未有的全球化协作社区。

19. 19
区块链发展3阶段
 1.0 货币
 货币的发行机制
 货币的分配机制
 货币的币值调节机制
 2.0 合约
 股权、债券
 证券和金融合约
 互助保险
 权利的登记、转让
 博彩，防伪，物联网，智能合约
 3.0 治理
 身份认证，公证/见证，司法仲裁，投票
 健康管理，人工智能，去中心化自治组织

20. 20
区块链在金融领域
 点对点支付与结算
 如基于点对点的跨境支付、汇款、结算；
 确权与资产交易
 例如股票、期货、金融衍生品合约等在内的所有权交易，以及
包括资产所有权、使用权在内的财产的真实性验证和转移等；
 智能金融（智能合约）
 即运用基于区块链的“智能合约”来控制自己的资产和对接收
到的外界信息或者资产进行回应，“智能合约”是一段可以自
动执行的计算机程序，能够自动检测是否具备生效的各种环境
，一旦满足了预先设定的程序，合同会得到自动处理，比如自
动付息、分红等。

21. 21
讨论——
 问题0：杀手级应用何在？
 问题1：选哪个落地应用？
 问题2：有哪些资源支持？
 问题3：选哪种区块链条？
 问题4：区块中存放什么？
 …

22. 22
问题0：杀手级应用何在？
『比特币和区块链出现已经不是一天二天了，到目
前都没有出现对于用户来说必不可少的杀手级应用
，这表明区块链技术的价值不在于解决大部分人的
生活所必需的问题，而是属于长尾部分。』
——Vitalik Buterin（维维）
规模决定效果！

23. 23
问题1：选哪个应用落地？
去中心化
共
享
公
开
帐
薄
集中式
账户库
非
公
开
帐
薄
中心化
分布式
账户库
电子货币
&
清算支付
红包
慈善
交易
安全域
名服务
P2P交易所
(票据，外汇)
身份认证
证据保留
智能合同
业务上公开总帐，技术上去中心化

24. 24
问题2：有哪些资源支持？*
技术发展中心（18，8，4，3.5，1）
成熟技术
区块链
————
？/？
新技术
新
业
务
安全防御
————
加密学/JS
跨境支付
网络爬虫
————
分布式/PY
分布式
账户库
数据库自
动化运维
数据库
复制中心
成
熟
业
务
— 其他 —
质量+容器
测试+安全
官网，一卡通
大数据
双活改造
服务
配置中心

25. 25
问题3：选哪个区块链条？
 公有链
 如：彩色币/ColoredCoins，Factom
 缺点：费用较高
 公有链的交易费用约0.01美元/笔（？？？）
 私有链（竞争链）
 如：比特股/BitShares
 缺点：可信度差
 联盟链（侧链/SideChain）
 如：BlockStream，R3
 缺点：尚无标准和成功案例（BIP#？）
 公有（云）
 私有（云）
 混合（云）

26. 26
问题4：区块中存放什么？
 存原始数据于块中
 优点：容易实现
 缺点：一致性问题
 控制内容的大小
 限定副本的数量
 将数据降维哈希
 优点：一致性得到保障
 缺点：依赖哈希算法
 违背内容共识的机制
 降低了系统的安全性
“不可篡改性” 仅仅指区块链上存储的内容。

27. 27
Q&AQ & A
参考——
• 『比特币白皮书：一种点对点的电子现金系统』（中本聪）
• 《精通比特币》（Andreas M Antonopoulos）
• 《区块链：新经济蓝图及导读》（美，梅兰妮·斯万）
• 『区块链：公有链、私有链与联盟链有何不同』（Vitalik Buterin）
• 『区块链技术（比特币）——通往未来的虫洞』（达鸿飞）
• 『区块链：信任的机器』（陶荣祺）
• 『PoX的战争-区块链技术在金融工具中的应用』（谢文杰）
• 『货币的一种互联网体系架构』（初夏虎）
• 『比特币从入门到精通』
• http://coinmarketcap.com/ 加密货币总市值
• https://blockr.io/ 比特币指数
问题——
 原理：挖矿机制？比特币分割？
 应用：P2P网贷信息？
 资源：外部合作？

28. 28
附0：区块链示意图
第101块
本区块摘要：00001FBA
父区块摘要：00005E3B
本区块填充：45E38A91
交易1
交易2
…
交易123
交易124
第100块
本区块摘要：00005E3B
父区块摘要：00006EB0
本区块填充：4D98FEA0
交易1
交易2
…
交易2415
交易2416
第102块
本区块摘要：00007641
父区块摘要：00001FBA
本区块填充：FE45810F
交易1
交易2
…
交易1091
交易1092
MerKle树
MerKle树
MerKle树

29. 29
附1：区块链的结构
 表7-1 区块结构
 表7-2 区块头结构
大小/B 字段 描述
4 区块大小 用字节表示的该字段之后的区块大小
80 区块头 组成区块头的几个字段
1-9（可变） 交易计数器 交易的数量
大小/B 字段 描述
4 版本 版本号，用于跟踪软件/协议的更新
32 父区块哈希值 引用区块链中父区块的哈希值
32 Merkle根 该区块中交易的merkle树根的哈希值
4 时间戳 该区块产生的近似时间（精确到秒的Unix时间戳）
4 难度目标 该区块工作量证明算法的难度目标
4 Nonce 用于工作量证明算法的计数器

30. 30
附2：比特币交易脚本概览
 表A-1 入栈操作
 表A-2 有条件的流量控制操作
 表A-3 堆栈操作
 表A-4 字符串接操作
 表A-5 二进制算术和条件
 表A-6 数值操作
 表A-7 加密和散列操作
 表A-8 非操作
 表A-9 仅供内部使用的保留关键字

31. 31
附3：比特币改进协议（BIP#）
 标准协议 （Standard BIP）
 信息补充协议 （Informational BIP）
 开发指导协议 （Process BIP）
 表B-1 BIP一览表
 BIP#1 BIP Purpose and Guidelines
 BIP#10 Multi-Sig Transaction Distribution
 BIP#11 M-of-N Standard Transactions
 BIP#16 Pay To Script Hash
 BIP#19 M-of-N Standard Transactions (Low SigOp)
 BIP#33 Stratized Nodes
 BIP#34 Block v2, Height in coinbase
 BIP#70 Payment protocol
 BIP#71 Payment protocol MIME types
 BIP#72 Payment protocol URIs
 …

32. 32
附4：比特币交易费*
 公有链的交易费用——约0.01美元/笔？？？
 比特币价格指数/0304
 美元 422.87
 欧元 387.92
 人民币 48,191.01
 比特币最新区块
Height Block time Transactions Block Fee Size Days destroyed
401039 2016-03-04 09:38:13 800 0.23220668 BTC 676.98 kB 4,204.37
401038 2016-03-04 09:32:46 2032 0.34653416 BTC 965.98 kB 30,536.83
401037 2016-03-04 09:23:49 2600 0.55850309 BTC 976.55 kB 42,844.01
401036 2016-03-04 09:06:18 2753 0.69463539 BTC 974.66 kB 17,849.15
401035 2016-03-04 08:35:21 2237 0.72009707 BTC 974.65 kB 252,357.07
401034 2016-03-04 08:06:53 2268 0.67221497 BTC 965.89 kB 121,958.12
401033 2016-03-04 07:41:10 839 0.15393266 BTC 909.34 kB 9,167.63
0.55850309*422.87/2600 = 0.09$ 0.55850309*48191.01/2600 = 10.35￥
0.72009707*422.87/2237 = 0.14$ 0.72009707*48191.01/2237 = 15.51￥