區(qū)塊鏈2.0的分類與特點

區(qū)塊鏈2.0的典型代表是以太坊（Ethereum）和超級賬本（Hyperledger），分別代表了區(qū)塊鏈的兩個重要的發(fā)展方向：應(yīng)用于公眾的公有鏈和應(yīng)用于企業(yè)的聯(lián)盟鏈。

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公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈

公有鏈?zhǔn)侵笇λ腥碎_放，任何人都可以參與的區(qū)塊鏈；聯(lián)盟鏈?zhǔn)潜欢鄠€組織構(gòu)成的聯(lián)盟控制，進(jìn)入和退出需要授權(quán)的區(qū)塊鏈；私有鏈?zhǔn)峭耆粏为毜膫€人或某個組織控制的區(qū)塊鏈。公有鏈不適合大部分企業(yè)應(yīng)用場景，未來企業(yè)應(yīng)用的重點是聯(lián)盟鏈，但現(xiàn)階段關(guān)注的重點是公有鏈，公有鏈?zhǔn)菂^(qū)塊鏈技術(shù)的試驗田，會遇到各種復(fù)雜的情況和問題，是對新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的測試，這對企業(yè)應(yīng)用提供很好的借鑒。

對于區(qū)塊鏈的去中心化、安全、高效這三個特性，符合蒙代爾不可能三角關(guān)系，即不可能同時滿足三個條件。公有鏈實現(xiàn)了完全的去中心化和安全，因此在性能上就很低，聯(lián)盟鏈為了企業(yè)應(yīng)用，提高了性能和安全，就不得不在去中心化上進(jìn)行妥協(xié)，通過一個中心化的授權(quán)方式來管理節(jié)點，實現(xiàn)了半中心化。

區(qū)塊鏈2.0的優(yōu)勢

區(qū)塊鏈1.0被稱之為“全球賬簿”。相應(yīng)的，區(qū)塊鏈2.0可以被看作一臺“全球計算機(jī)”：實現(xiàn)了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的圖靈完備，可以在區(qū)塊鏈上傳和執(zhí)行應(yīng)用程序，并且程序的有效執(zhí)行能得到保證，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了智能合約的功能。相對于區(qū)塊鏈1.0，區(qū)塊鏈2.0有如下優(yōu)勢：

1. 支持智能合約

區(qū)塊鏈2.0定位于應(yīng)用平臺，在這個平臺上，可以發(fā)布各種智能合約，并能與其它外部IT系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和處理，從而實現(xiàn)各種行業(yè)應(yīng)用。

2. 適應(yīng)大部分應(yīng)用場景的交易速度

通過采用PBFT、POS、DPOS等新的共識算法，區(qū)塊鏈2.0的交易速度有了很大的提高，峰值速度已經(jīng)超過了3000TPS（每秒處理交易數(shù)量），遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于比特幣的5TPS，已經(jīng)能夠滿足大部分的金融應(yīng)用場景。

3. 支持信息加密

區(qū)塊鏈2.0因為支持完整的程序運(yùn)行，可以通過智能合約對發(fā)送和接收的信息進(jìn)行自定義加密和解密，從而達(dá)到保護(hù)企業(yè)和用戶隱私的目的，同時零知識證明等先進(jìn)密碼學(xué)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步推動了其隱私性的發(fā)展。

4. 無資源消耗

為了維護(hù)網(wǎng)絡(luò)共識，比特幣使用的算力超122029 TH/s，相當(dāng)于5000臺天河2號A運(yùn)算速度，每天耗電超過2000MWh，約合幾十萬人民幣（估測數(shù)據(jù)）。區(qū)塊鏈2.0采用PBFT、DPOS、POS等新的共識算法，不再需要通過消耗算力達(dá)成共識，從而實現(xiàn)對資源的零消耗，使其能綠色安全的部署于企業(yè)信息中心。

技術(shù)架構(gòu)

區(qū)塊鏈2.0采用五層架構(gòu)，從下到上分別是數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵層、智能合約層，如圖1所示。

圖1 五層架構(gòu)

數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層最底層的技術(shù)，是一切的基礎(chǔ)，主要實現(xiàn)了兩個功能，一個是相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲，另一個是賬戶和交易的實現(xiàn)與安全。數(shù)據(jù)存儲主要基于Merkle樹，通過區(qū)塊的方式和鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)，大多以KV數(shù)據(jù)庫的方式實現(xiàn)持久化，比如以太坊采用leveldb。帳號和交易的實現(xiàn)基于數(shù)字簽名、哈希函數(shù)和非對稱加密技術(shù)等多種密碼學(xué)算法和技術(shù)，保證了交易在去中心化的情況下能夠安全的進(jìn)行。

網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層主要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的連接和通訊，又稱點對點技術(shù)，是沒有中心服務(wù)器、依靠用戶群交換信息的互聯(lián)網(wǎng)體系。與有中心服務(wù)器的中央網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不同，對等網(wǎng)絡(luò)的每個用戶端既是一個節(jié)點，也有服務(wù)器的功能，其具有去中心化與健壯性等特點。

共識層

共識層主要實現(xiàn)全網(wǎng)所有節(jié)點對交易和數(shù)據(jù)達(dá)成一致，防范拜占庭攻擊、女巫攻擊、51%攻擊等共識攻擊，其算法稱為共識機(jī)制，因為其應(yīng)用場景不同，區(qū)塊鏈2.0出現(xiàn)了多種富有特色的共識機(jī)制。

1. PoS：Proof of Stake，權(quán)益證明

原理：節(jié)點獲得區(qū)塊獎勵的概率與該節(jié)點持有的代幣數(shù)量和時間成正比，在獲取區(qū)塊獎勵后，該節(jié)點的代幣持有時間清零，重新計算。但由于代幣在初期分配時人為因素過高，容易導(dǎo)致后期貧富差距過大。

2. DPoS：Delegate Proof of Stake，股份授權(quán)證明

原理：所有的節(jié)點投票選出100個（或其他數(shù)量）委托節(jié)點，區(qū)塊完全由這100個委托節(jié)點按照一定算法生成，類似于美國的議會制。

3. Casper：投注共識

原理：以太坊下一代的共識機(jī)制，每個參與共識的節(jié)點都要支付一定的押金，節(jié)點獲取獎勵的概率和押金成正比，如果有節(jié)點作惡押金則要被扣掉。

4. PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance，拜占庭容錯算法

原理：與一般公有鏈的共識機(jī)制主要基于經(jīng)濟(jì)博弈原理不同，PBFT基于異步網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的狀態(tài)機(jī)副本復(fù)制協(xié)議，本質(zhì)上是由數(shù)學(xué)算法實現(xiàn)了共識，因此區(qū)塊的確認(rèn)不需要像公有鏈一樣在若干區(qū)塊之后才安全，可以實現(xiàn)出塊即確認(rèn)。

5. PoET：Proof of Elapsed Time，消逝時間量證明

原理：該共識機(jī)制由intel提出，核心是用Intel支持SGX技術(shù)的CPU硬件，在受控安全環(huán)境（TEE）下隨機(jī)產(chǎn)生一些延時，同時CPU從硬件級別證明延時的可信性，類似于彩票算法，誰的延時最低，誰將獲取記賬權(quán)。這樣，增加記賬權(quán)的唯一方法就是多增加CPU的數(shù)量，具備了當(dāng)初中本聰設(shè)想的一個CPU一票的可能，同時增加的CPU會提升整個系統(tǒng)的資源，變相實現(xiàn)了記賬權(quán)與提供資源之間的正比例關(guān)系。

共識機(jī)制有各自的優(yōu)缺點，適應(yīng)不同的場景，進(jìn)行對比，如表1所示。

表1 不同共識算法對比

激勵層

激勵層主要實現(xiàn)區(qū)塊鏈代幣的發(fā)行和分配機(jī)制，比如以太坊，定位以太幣為平臺運(yùn)行的燃料，可以通過挖礦獲得，每挖到一個區(qū)塊固定獎勵5個以太幣，同時運(yùn)行智能合約和發(fā)送交易都需要向礦工支付一定的以太幣。

智能合約層

智能合約賦予賬本可編程的特性，區(qū)塊鏈2.0通過虛擬機(jī)的方式運(yùn)行代碼實現(xiàn)智能合約的功能，比如以太坊的以太坊虛擬機(jī)（EVM）。同時，這一層通過在智能合約上添加能夠與用戶交互的前臺界面，形成去中心化的應(yīng)用（DAPP）。當(dāng)然，在某些技術(shù)文檔中認(rèn)為DAPP應(yīng)該在智能合約層之上單獨為應(yīng)用層，也是有一定道理，只要不影響讀者理解即可。

智能合約

智能合約簡介

智能合約又稱智能合同，是由事件驅(qū)動的、具有狀態(tài)的、獲得多方承認(rèn)的、運(yùn)行在區(qū)塊鏈之上的、且能夠根據(jù)預(yù)設(shè)條件自動處理資產(chǎn)的程序，智能合約最大的優(yōu)勢是利用程序算法替代人仲裁和執(zhí)行合同。

本質(zhì)上講，智能合約也是一段程序，但是與傳統(tǒng)的IT系統(tǒng)不同，智能合約繼承了區(qū)塊鏈的三個特性：數(shù)據(jù)透明、不可篡改、永久運(yùn)行。

1. 數(shù)據(jù)透明

區(qū)塊鏈上所有的數(shù)據(jù)都是公開透明的，因此智能合約的數(shù)據(jù)處理也是公開透明的，運(yùn)行時任何一方都可以查看其代碼和數(shù)據(jù)。

2. 不可篡改

區(qū)塊鏈本身的所有數(shù)據(jù)不可篡改，因此部署在區(qū)塊鏈上的智能合約代碼以及運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸出也是不可篡改的，運(yùn)行智能合約的節(jié)點不必?fù)?dān)心其他節(jié)點惡意修改代碼與數(shù)據(jù)。

3. 永久運(yùn)行

支撐區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點往往達(dá)到數(shù)百甚至上千，部分節(jié)點的失效并不會導(dǎo)致智能合約的停止，其可靠性理論上接近于永久運(yùn)行，這樣就保證了智能合約能像紙質(zhì)合同一樣每時每刻都有效。

智能合約運(yùn)行原理

本文通過最典型的以太坊為例簡述智能合約運(yùn)行的原理。

1. 以太坊虛擬機(jī)（EVM）

以太坊虛擬機(jī)（EVM）是以太坊中智能合約的運(yùn)行環(huán)境。如果做比喻的話智能合約更像是Java程序，Java程序通過Java虛擬機(jī)（JVM）將代碼解釋字節(jié)進(jìn)行執(zhí)行，以太坊的智能合約通過以太坊虛擬機(jī)（EVM）解釋成字節(jié)碼進(jìn)行執(zhí)行。EVM被沙箱封裝起來，也就是說運(yùn)行在EVM內(nèi)部的代碼不能接觸到網(wǎng)絡(luò)、文件系統(tǒng)或者其他進(jìn)程，甚至智能合約之間也只有有限的調(diào)用。

2. RPC接口

RPC接口是以太坊與其他IT系統(tǒng)交互的接口，以太坊節(jié)點在8545端口提供了JSON RPC API接口，數(shù)據(jù)傳輸采用JSON格式，可以執(zhí)行Web3庫的各種命令，可以向前端，比如Mist等圖形化客戶端提供區(qū)塊鏈的信息。

智能合約是部署在區(qū)塊鏈的代碼，區(qū)塊鏈本身不能執(zhí)行代碼，代碼的執(zhí)行是每個節(jié)點在本地通過太坊虛擬機(jī)（EVM）實現(xiàn), 智能合約的運(yùn)行原理如圖2所示。

圖2 以太坊智能合約運(yùn)行原理圖

從圖2可以看出，部署在區(qū)塊鏈上的智能合約是一段能夠在本地產(chǎn)生原智能合約代碼的數(shù)據(jù)串，可以理解區(qū)塊鏈為一個數(shù)據(jù)庫，首先客戶端通過發(fā)起一筆交易，告訴以太坊節(jié)點需要調(diào)用的函數(shù)及相關(guān)參數(shù)，然后所有的以太坊節(jié)點都會接收到這筆交易，從區(qū)塊鏈這個數(shù)據(jù)庫中讀取了存儲的智能合約運(yùn)行代碼，在本地EVM運(yùn)行出結(jié)果，最后為避免節(jié)點作惡，節(jié)點運(yùn)行智能合約的結(jié)果將與其他以太坊節(jié)點進(jìn)行對比，確認(rèn)無誤后才將結(jié)果寫入到了區(qū)塊鏈中，從而實現(xiàn)智能合約的正確執(zhí)行。

區(qū)塊鏈保險業(yè)應(yīng)用展望

綜合來說，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N可以制造信用的技術(shù)，它能夠讓毫無任何關(guān)系的節(jié)點互相信任，并達(dá)成共識，而不需要任何權(quán)威機(jī)構(gòu)作為中介進(jìn)行背書，通過智能合約處理各種事務(wù)，減少了人為干預(yù)的風(fēng)險，這種新的技術(shù)特點，可以應(yīng)用于很多金融領(lǐng)域，比如：

1. 跨境支付與結(jié)算：實現(xiàn)點到點交易，減少中間費(fèi)用；

2. 證券發(fā)行與交易：實現(xiàn)準(zhǔn)實時資產(chǎn)轉(zhuǎn)移，加速交易清算速度；

3. 客戶征信與反欺詐：降低法律合規(guī)成本，防止金融犯罪。

本文嘗試性的提出一些可能的保險業(yè)應(yīng)用場景進(jìn)行探討。

互助保險

互助保險又叫相互保險，指具有同樣風(fēng)險保障需求的人所組成的，不以牟利為目的，以互相幫助為原則，實行“共享收益，共攤風(fēng)險”的保險形式。相互保險與商業(yè)保險最大的不同是商業(yè)保險的承保人是公司，其利益與客戶對立，而互助保險的承保人是每個參與者，實現(xiàn)了保險人和被保險人的身份合一。

互助保險已經(jīng)存在很長的歷史，從全球互助保險的實踐來看，大多數(shù)都是從互助的初衷出發(fā)，但因為缺乏一個可操作的信任體系，落入了公司陷阱，導(dǎo)致互助保險組織越做越像一家保險公司，甚至很多最終轉(zhuǎn)為公司。

區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)成了一個信息對稱、透明、不可篡改的信任網(wǎng)絡(luò)，使得點對點的區(qū)塊鏈互助保險能夠建立信息安全和參與者之間的互信體系，并通過智能合約實現(xiàn)民主決策和組織規(guī)則準(zhǔn)確無誤的執(zhí)行，最終實現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)扁平化，降低運(yùn)營成本，降低互助保障成本，真正形成一個人人為我，我為人人的保險互助形式。

在互助保險的應(yīng)用中，尤其需要注意合規(guī)問題，為了保障參與者的權(quán)益，防止再次出現(xiàn)P2P行業(yè)的亂象，中國保監(jiān)會已于2015年1月印發(fā)了《相互保險組織監(jiān)管試行辦法》，明確規(guī)定相互保險組織應(yīng)當(dāng)經(jīng)中國保監(jiān)會批準(zhǔn)設(shè)立，并接受其監(jiān)管，截至發(fā)稿日，全國僅有三家獲批。

積分通兌

積分本質(zhì)上就是一種數(shù)字資產(chǎn)，是以商家自己的服務(wù)或者產(chǎn)品作為價值背書發(fā)行的數(shù)字資產(chǎn)。保險企業(yè)一直存在積分難于兌換，客戶活躍度不高的問題。借助區(qū)塊鏈技術(shù)，不同行業(yè)的幾個企業(yè)構(gòu)成一個聯(lián)盟鏈，在鏈上完成積分的發(fā)行，后續(xù)積分就可以自由的在鏈上流通，實現(xiàn)積分流通從單中心控制變成社會化傳播，任何有資源的渠道都可以成為資產(chǎn)流通的催化劑，極大地提升流通效率?？蛻艨梢垣@取更好的消費(fèi)體驗，保險企業(yè)可以有效增加客戶粘度并擴(kuò)展獲客渠道。

圖3 一種可能的區(qū)塊鏈積分通兌架構(gòu)

集團(tuán)內(nèi)子公司間支付網(wǎng)絡(luò)

近年來金融企業(yè)集團(tuán)化趨勢越來越明顯，保險企業(yè)集團(tuán)化不但有利于集中統(tǒng)一管理各項資金，實現(xiàn)投資專業(yè)化管理，取得投資規(guī)模效益，還有利于增強(qiáng)專業(yè)子公司的抗風(fēng)險能力，提高規(guī)模競爭的優(yōu)勢。使用如圖4所示的區(qū)塊鏈點對點支付技術(shù)作為各個子公司之間的支付網(wǎng)絡(luò)，一方面省去了銀行作為中介，可以提高集團(tuán)內(nèi)資金流動的效率，實現(xiàn)跨子公司的業(yè)務(wù)部門對業(yè)務(wù)部門、業(yè)務(wù)部門對銷售人員之間的快速支付清算，確保業(yè)務(wù)行為的真實性與合法性，強(qiáng)化信息對稱與交易安全；另一方面集團(tuán)總部和各級管理機(jī)構(gòu)作為網(wǎng)絡(luò)中的實時驗證和監(jiān)控節(jié)點，既作為業(yè)務(wù)流程中的一環(huán)直接接觸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，又不會對業(yè)務(wù)流程產(chǎn)生任何干擾，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的有效跟蹤、監(jiān)控和預(yù)警，促使公司治理從制度管理向技術(shù)管理轉(zhuǎn)變。

圖4 區(qū)塊鏈點對點的支付方式