第6章 區(qū)塊鏈的應(yīng)用

第6章區(qū)塊鏈的應(yīng)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(nèi)容區(qū)塊鏈應(yīng)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(xiàng)目6.1區(qū)塊鏈應(yīng)用的基本邏輯區(qū)塊鏈的應(yīng)用區(qū)塊鏈應(yīng)用的基本邏輯去中心化技術(shù)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(kuò)展性和透明度節(jié)點(diǎn)增加、網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(zhì)量金融業(yè)務(wù)痛點(diǎn)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(jià)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(diǎn)供應(yīng)鏈金融發(fā)揮作用有限應(yīng)收賬款依托企業(yè)間的交易產(chǎn)生，常常比較封閉，真實(shí)性缺乏權(quán)威認(rèn)證與背書，很難進(jìn)行確權(quán)，導(dǎo)致融資受阻，這成為供應(yīng)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(zhì)押阻礙融資創(chuàng)新虛假倉單、多重質(zhì)押等問題頻發(fā)，作為資金提供方的金融機(jī)構(gòu)屢遭重創(chuàng)，不得不收緊放貸，倉單融資變得愈發(fā)困難構(gòu)建一種點(diǎn)對點(diǎn)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(yīng)的業(yè)務(wù)流程區(qū)塊鏈技術(shù)具有數(shù)據(jù)不可篡改和可追溯特性，以利于實(shí)施精準(zhǔn)、及時(shí)和更多維度的監(jiān)管。區(qū)塊鏈技術(shù)能直接創(chuàng)建支付流，可以跨國跨境實(shí)現(xiàn)超低費(fèi)率的瞬時(shí)支付基于區(qū)塊鏈的解決思路簡化業(yè)務(wù)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(rèn)知困難需要復(fù)合型人才15年產(chǎn)生發(fā)展，時(shí)間有限，社會認(rèn)知不足數(shù)字貨幣最早可追溯至1983年美國計(jì)算機(jī)科學(xué)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(diǎn)對點(diǎn)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(rèn)知困難需要復(fù)合型人才15年產(chǎn)生發(fā)展，時(shí)間有限，社會認(rèn)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(shù)，采用密碼學(xué)、分布式賬本等技術(shù)，以數(shù)字化形態(tài)發(fā)行和交易的法定貨幣。其本質(zhì)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)匚弧０l(fā)行模式批發(fā)式在商業(yè)銀行和某些金融機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行大額清算（目前，結(jié)算仍然需要定期通過中央銀行進(jìn)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(jī)構(gòu)之間的清結(jié)算，而現(xiàn)有金融體系中金融機(jī)構(gòu)也通過在央行的電子形態(tài)準(zhǔn)備金進(jìn)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(jī)構(gòu)之間清算方式的技術(shù)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(jià)值背書，是擁有者對貨幣權(quán)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(jià)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?jǐn)?shù)字人民幣錢包的運(yùn)營機(jī)構(gòu)有10家，包括中國銀行、工商銀行、農(nóng)業(yè)銀行、建設(shè)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(rèn)知困難需要復(fù)合型人才15年產(chǎn)生發(fā)展，時(shí)間有限，社會認(rèn)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(yīng)的是“真實(shí)”，“虛擬貨幣”對應(yīng)的是“真實(shí)貨幣”，也即“法定貨幣”?！凹用堋备嗍羌夹g(shù)視角，而“虛擬”則是信用本質(zhì)視角。私人數(shù)字貨幣-市值現(xiàn)狀社會認(rèn)知困難需要復(fù)合型人才15年產(chǎn)生發(fā)展，時(shí)間有限，社會認(rèn)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(shù)在全球的首個(gè)實(shí)際應(yīng)用案例.自2009年問世至今，比特幣價(jià)格由0美元漲至2017年年底的1.3萬美元，最高價(jià)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(rèn)知困難需要復(fù)合型人才15年產(chǎn)生發(fā)展，時(shí)間有限，社會認(rèn)知不足支付清算是指在支付系統(tǒng)中，支付服務(wù)提供商和支付接收方之間的資金轉(zhuǎn)移過程。它是一種金融服務(wù)，可以幫助支付服務(wù)提供商和支付接收方安全地進(jìn)行資金轉(zhuǎn)移。在支付清算過程中，支付服務(wù)提供商會收取一定的手續(xù)費(fèi)，以確保資金的安全轉(zhuǎn)移?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建分布式金融交易協(xié)議，為用戶提供跨境、任意幣種實(shí)時(shí)支付清算服務(wù)，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(nèi)發(fā)展情況區(qū)塊鏈技術(shù)對清算領(lǐng)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(jìn)行集中清算與支付，雖然信息技術(shù)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?qū)崿F(xiàn)7×24h的運(yùn)行方式，而且通過數(shù)據(jù)庫的分析，可以對銀行的支付進(jìn)行更快速的清算，縮短了支付清算的時(shí)間，避免了信任中介的問題，提高了支付清算的準(zhǔn)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(shù)在清算領(lǐng)域的應(yīng)用在跨境支付中的應(yīng)用區(qū)塊鏈在跨境清算支付時(shí)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(jìn)行資金的轉(zhuǎn)移，在資金轉(zhuǎn)移的過程中銀行客戶不會受到任何影響。在個(gè)人轉(zhuǎn)賬中的應(yīng)用區(qū)塊鏈在個(gè)人轉(zhuǎn)賬中的應(yīng)用主要通過瑞波實(shí)現(xiàn)。在個(gè)人轉(zhuǎn)賬時(shí)首先要注冊瑞波錢包，設(shè)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(shí)名制認(rèn)證。然后，設(shè)置信任網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)的主要作用是保障資金在轉(zhuǎn)賬過程中的安全性，目前國內(nèi)有RippleChina、RippleCN等安全性較高的網(wǎng)關(guān)可以選擇6.2.3數(shù)字票據(jù)-定義社會認(rèn)知困難需要復(fù)合型人才15年產(chǎn)生發(fā)展，時(shí)間有限，社會認(rèn)知不足狹義的數(shù)字票據(jù)通過區(qū)塊鏈技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的數(shù)字票據(jù)產(chǎn)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(quán)、計(jì)價(jià)、使用、引導(dǎo)和實(shí)現(xiàn)票據(jù)資源的優(yōu)化配置與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)更好地服務(wù)經(jīng)濟(jì)金融的票據(jù)形態(tài)。數(shù)字票據(jù)的運(yùn)行架構(gòu)流轉(zhuǎn)承兌托收票據(jù)交易業(yè)務(wù)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(shù)在數(shù)字票據(jù)的應(yīng)用在支付清算中的應(yīng)用校驗(yàn)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(yīng)用利用智能合約來促進(jìn)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(yīng)用的開發(fā)，利用智能合約來減少中心化對實(shí)體經(jīng)濟(jì)的影響在數(shù)字身份驗(yàn)證中的應(yīng)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)認(rèn)證；可擴(kuò)展性更強(qiáng)：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(shù)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(jī)制。另一方面，由于區(qū)塊鏈技術(shù)對信息進(jìn)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(hù)。6.3.1軟件或設(shè)備的交互認(rèn)證區(qū)塊鏈技術(shù)可以提供一種去中心化的、可靠的機(jī)制，它可以幫助雙方確認(rèn)身份和記錄交互細(xì)節(jié)，以達(dá)到安全和穩(wěn)定的認(rèn)證目的。零信任安全模型這意味著用戶、設(shè)備和連接在默認(rèn)情況下永遠(yuǎn)不受信任，即使他們在連接到公司網(wǎng)絡(luò)之前已經(jīng)通過身份驗(yàn)證。零信任最初是ForresterResearch分析師JohnKindervag于2010年提出，他認(rèn)為所有的網(wǎng)絡(luò)流量都必須是不可信的。6.3.2個(gè)人身份認(rèn)證認(rèn)證技術(shù)是信息系統(tǒng)確認(rèn)用戶身份的一種手段，所有現(xiàn)實(shí)世界中的物理實(shí)體都將進(jìn)行數(shù)字化，形成信息世界中一串?dāng)?shù)字符號，用戶身份同樣也是這樣，用戶授權(quán)動(dòng)作針對的對象也是用戶數(shù)字身份常見的身份認(rèn)證技術(shù)按照判定條件數(shù)量可將現(xiàn)有的身份認(rèn)證技術(shù)分為單因子認(rèn)證和雙因子認(rèn)證。按照是否依賴物理介質(zhì)，可分為軟件認(rèn)證和硬件認(rèn)證。區(qū)塊鏈進(jìn)行身份認(rèn)證的技術(shù)原理區(qū)塊鏈技術(shù)是通過去中心化來集體維護(hù)一個(gè)可靠數(shù)據(jù)庫的技術(shù)。該技術(shù)將一段時(shí)間內(nèi)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(lì)性質(zhì)的共識算法讓P2P網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊保持一致，并生成數(shù)據(jù)指紋驗(yàn)證其有效性，然后鏈接下一個(gè)數(shù)據(jù)塊。在這個(gè)過程中，所有節(jié)點(diǎn)的地位都是對等的，沒有所謂的服務(wù)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(yīng)用現(xiàn)狀國外應(yīng)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(shí)體身份證件的數(shù)據(jù)指紋保存在區(qū)塊鏈上。國內(nèi)應(yīng)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(shè)備數(shù)字身份安全性開發(fā)。2022年，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃啟動(dòng)“長安鏈”賦能數(shù)字身份應(yīng)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(quán)證明6.3.3所有權(quán)認(rèn)證所有權(quán)證明是指驗(yàn)證和確認(rèn)資產(chǎn)所有權(quán)的過程，如不動(dòng)產(chǎn)、知識產(chǎn)權(quán)和其他貴重物品。它可以應(yīng)用于各種行業(yè)，包括房地產(chǎn)、金融和知識產(chǎn)權(quán)。應(yīng)用前景學(xué)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(yàn)證是否為正品業(yè)主可以證明他們的所有權(quán)和委托權(quán)創(chuàng)作者可以保留對其媒體的全部權(quán)利，從而推進(jìn)版權(quán)保護(hù)的實(shí)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(zhì)量區(qū)塊鏈技術(shù)具有不可篡改的特點(diǎn)，確保了環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的“真”區(qū)塊鏈形成共識機(jī)制，確保環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的“準(zhǔn)”區(qū)塊鏈實(shí)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(yīng)鏈管理-優(yōu)勢使用分散的分類賬，供應(yīng)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(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)通過將供應(yīng)鏈管理中涉及的許多人工流程自動(dòng)化，可以減少管理供應(yīng)鏈所需的時(shí)間和資源區(qū)塊鏈技術(shù)的加密技術(shù)，增強(qiáng)的安全性有助于保護(hù)敏感的供應(yīng)鏈信息提高透明度提高效率增強(qiáng)安全6.4.1供應(yīng)鏈管理-挑戰(zhàn)需要高水平的技術(shù)專長需要供應(yīng)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(zé)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(biāo)準(zhǔn)和回收流程體系。第一，塑料銀行的項(xiàng)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(yīng)用程序中開發(fā)了一個(gè)區(qū)塊鏈技術(shù)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(xiàng)目第三，塑料銀行將收集的垃圾進(jìn)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(yīng)用程序掃碼后完成垃圾分類傾倒，垃圾箱會自動(dòng)識別垃圾種類與重量，并給予垃圾投遞者積分獎(jiǎng)勵(lì)，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(shù)的互聯(lián)網(wǎng)+智能回收的解決方案，在社區(qū)內(nèi)放置智能垃圾分類回收設(shè)備，居民使用手機(jī)掃描登陸，根據(jù)垃圾投放量獲得積分激勵(lì)，積分可在社區(qū)線下實(shí)體店或者線上商城中兌換相應(yīng)商品。通過激勵(lì)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)共贏。雄安新區(qū)實(shí)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(chǎn)和分配，以及監(jiān)控消費(fèi)者的消費(fèi)模式。這有助于優(yōu)化能源生產(chǎn)過程，減少浪費(fèi)，降低能源成本清潔能源使用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的激勵(lì)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(chǎn)生的電能輸入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，獲得積分獎(jiǎng)勵(lì)。同時(shí)在系統(tǒng)中其他需要用電的用戶要花費(fèi)積分購買電力，交易可以通過智能合約自動(dòng)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(gè)實(shí)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(yù)定義的條件（例如能源可用性、定價(jià)和需求）自動(dòng)執(zhí)行交易。6.4.4環(huán)境條約區(qū)塊鏈技術(shù)有助于促進(jìn)環(huán)境條約的實(shí)施。通過使用基于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)，各國可以跟蹤其在實(shí)現(xiàn)環(huán)境目標(biāo)（如減少碳排放）方面的進(jìn)展。6.5區(qū)塊鏈與智能交通智能交通理念智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystem，ITS），綜合運(yùn)用了信息處理和計(jì)算機(jī)等技術(shù)提高交通運(yùn)輸服務(wù)成效的實(shí)時(shí)綜合管理系統(tǒng)·助力網(wǎng)絡(luò)安全和隱私保護(hù)助力實(shí)現(xiàn)快捷交通體驗(yàn)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(guān)系著用戶個(gè)人隱私安全、資金安全，也關(guān)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(luò)節(jié)點(diǎn)上部署安全防護(hù)產(chǎn)品與解決方案。用戶數(shù)據(jù)泄露事件在交通實(shí)名制中，區(qū)塊鏈技術(shù)可以用于存儲和驗(yàn)證乘客的身份信息。乘客的個(gè)人信息可以存儲在區(qū)塊鏈上，只有特定的驗(yàn)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(jī)動(dòng)車保有量達(dá)4.2億輛，其中汽車達(dá)到3.2億輛，駕駛?cè)诉_(dá)5.1億人，每年新登記機(jī)動(dòng)車3400多萬輛，新領(lǐng)證駕駛?cè)?900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(yīng)用于車輛違章數(shù)據(jù)的傳輸與存儲，具有重要的價(jià)值意義，可打破傳統(tǒng)智能交通系統(tǒng)中心化的結(jié)構(gòu)，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(shù)可實(shí)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)去中心化管理，使用密碼學(xué)中的非對稱加密算法可保證數(shù)據(jù)共享的安全性和機(jī)密性，交通服務(wù)部門根據(jù)屬性集和關(guān)鍵詞從區(qū)塊鏈上獲取相應(yīng)的密文，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)細(xì)?；墓芾?，也能為車載單元提供定制化服務(wù)。區(qū)塊鏈在交通違章管理中的優(yōu)勢6.5.3交通服務(wù)優(yōu)化流量監(jiān)測基于區(qū)塊鏈技術(shù)，形成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，就能具有價(jià)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?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的交通參數(shù)數(shù)據(jù)監(jiān)測功能指揮調(diào)度區(qū)塊鏈技術(shù)完善交通指揮調(diào)度系統(tǒng)，能夠促使系統(tǒng)前端采集技術(shù)與后端智能化分析技術(shù)整合，確保數(shù)據(jù)傳輸與處理的