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深入区块链技术典型应用场景,什么是区块链应用场景概览
2018-12-04 08:55:32 来源: 作者: 【 】 浏览:402次 评论:0

深入区块链技术典型应用场景,什么是区块链应用场景概览,一项新技术能否最终落地普及,取决于很多影响因素。其中很关键的一点便是能否找到合适的应用场景。以比特币网络为代表的大规模数字货币系统,长时间自治运行,支持了传统金融系统都难以实现的全球范围即时可靠交易。这为区块链技术的应用潜力引发了无限遐想。如果未来基于区块链技术构造的商业价值网络成为现实,所有的交易都将高效完成且无法伪造;所有签署的合同都能按照约定严格执行。这将极大降低整个商业体系运转的成本,同时大大提高社会沟通协作的效率。从这个意义上讲,基于区块链技术构建的未来商业网络,将可能引发继互联网之后又一次巨大的产业变革。

 

区块链技术典型应用场景

 

目前,金融交易系统已经开始验证和使用区块链系统。包括征信管理、跨国交易、跨组织合作、资源共享和物联网等诸多领域,也涌现出大量有趣的应用案例。本章将通过剖析这些典型的应用场景,展现区块链技术为不同行业带来的创新潜力。

 

3 . 1 应用场景概览

 

区块链技术已经从单纯的技术探讨走向了应用落地的阶段。国内外已经出现大量与之相关的企业和团队。有些企业已经结合自身业务摸索出了颇具特色的应用场景,更多的企业还处于不断探索和验证的阶段。

 

实际上,要找到合适的应用场景,还是要从区块链技术自身的特性出发进行分析。区块链在不引入第三方中介机构的前提下,可以提供去中心化、不可篡改、安全可靠等特性保证。因此,所有直接或间接依赖于第三方担保机构的活动,均可能从区块链技术中获益。

 

区块链自身维护着一个按时间顺序持续增长、不可篡改的数据记录,当现实或数字世界中的资产可以生成数字摘要时,区块链便成为确权类应用的完美载体,提供包含所属权和时间戳的数字证据。

 

可编程的智能合约使得在区块链上登记的资产可以获得在现实世界中难以提供的流动性,并能够保证合约规则的透明和不可篡改。这就为区块链上诞生更多创新的经济活动提供了土壤,为社会资源价值提供更加高效且安全的流动渠道。

 

此外,还需要思考区块链解决方案的合理边界。面向大众消费者的区块链应用需要做到公开、透明、可审计,既可以部署在无边界的公有链,也可以部署在应用生态内多中心节点共同维护的区块链;面向企业内部或多个企业间的商业区块链场景,则可将区块链的维护节点和可见性限制在联盟内部,并用智能合约重点解决联盟成员间的信任或信息不对等问题,以提高经济活动效率。

 

未来几年内,可能深入应用区块链技术的场景将包括:

 

□金融服务:区块链带来的潜在优势包括降低交易成本、减少跨组织交易风险等。该领域的区块链应用目前最受关注,全球不少银行和金融交易机构都是主力推动者。部分投资机构也在应用区块链技术降低管理成本和管控风险。从另一方面,要注意可能引发的问题和风险。例如,DAOe这样的众筹实验,提醒应用者在业务和运营层面都要谨慎处理;

 

□征信和权属管理:征信和权属的数字化管理是大型社交平台和保险公司都梦寐以求的。目前该领域的主要技术问题包括缺乏足够的数据和分析能力;缺乏可靠的平台支持以及有效的数据整合管理等。区块链被认为可以促进数据交易和流动,提供安全可靠的支持。征信行业的门槛比较高,需要多方资源共同推动;

 

□资源共享:以 Airbnb为代表的分享经济公司将欢迎去中心化应用,可以降低管理成本。该领域主题相对集中,设计空间大,受到大量的投资关注;

 

□贸易管理:区块链技术可以帮助自动化国际贸易和物流供应链领域中繁琐的手续和流程。基于区块链设计的贸易管理方案会为参与的多方企业带来极大的便利。另外,贸易中销售和法律合同的数字化、货物监控与检测、实时支付等方向都可能成为创业公司的突破口;

 

□物联网:物联网也是很适合应用区块链技术的一个领域,预计未来几年内会有大量应用出现,特别是租赁、物流等特定场景,都是很合适结合区块链技术的场景。但目前阶段,物联网自身的技术局限将造成短期内不会出现大规模应用。这些行业各有不同的特点,但或多或少都需要第三方担保机构的参与,因此都可能从区块链技术中获得益处。

 

当然,对于商业系统来说,技术支持只是一种手段,根本上需要满足业务需求。区块链作为一个底层的平台技术,要利用好它,需要根据行业特性进行综合考量设计,对其上的业务系统和商业体系提供合理的支持。有理由相信,区块链技术落地的案例会越来越多。这也会进一步促进新技术在传统行业中的应用,带来更多的创新业务和场景。

 

3 . 2 金融服务

 

自有人类社会以来,金融交易就是必不可少的经济活动,涉及货币、证券、保险、抵押 、捐赠等诸多行业。交易角色和交易功能的不同,反映出不同的生产关系。通过金融交易,可以优化社会运转效率,实现资源价值的最大化。可以说,人类社会的文明发展,离不开交易形式的演变。

 

传统交易本质上交换的是物品价值的所属权。为了完成一些贵重商品的交易(例如房屋、车辆的所属权),往往需要十分繁琐的中间环节,同时需要中介和担保机构参与其中。

 

这是因为,交易双方往往存在着不能充分互信的情况。一方面,要证实合法的价值所属权并不简单,往往需要开具各种证明材料,存在造假的可能;另一方面,价值不能直接进行交换 ,同样需要繁琐的手续,在这个过程中存在较多的篡改风险。

 

为了确保金融交易可靠完成,出现了中介和担保机构这样的经济角色。它们通过提供信任保障服务,提高了社会经济活动的效率。但现有的第三方中介机制往往存在成本高、时间周期长、流程复杂、容易出错等缺点。金融领域长期存在提高交易效率的迫切需求。区块链技术可以为金融服务提供有效、可信的所属权证明,以及相当可靠的合约确保机制。

 

3 . 2 . 1银行业金融管理

 

银行从角色上一般可分为中央银行(央行)和普通银行。

 

中央银行的两大职能是“促进宏观经济稳定”和 “维护金融稳定” e,主要手段就是管理各种证券和利率。中央银行,为整个社会的金融体系提供了最终的信用担保。普通银行业则往往基于央行的信用,作为中介和担保方,来协助完成多方的金融交易。

 

银行活动主要包括发行货币、完成存贷款等功能。银行必须确保交易的确定性,必须确立自身的可靠信用地位。传统的金融系统为了完成上述功能,采用了极为复杂的软件和硬件方案,建设和维护成本都十分昂贵。即便如此,这些系统仍然存在诸多缺陷,例如某些场景下交易时延过大;难以避免利用系统漏洞进行的攻击和金融欺诈等。

 

此外,在目前金融系统流程中,商家为了完成交易,还常常需要经由额外的支付企业进行处理。这些实际上都极大增加了现有金融交易的成本。区块链技术的出现,被认为是有可能促使这一行业发生革命性变化的“奇点”。除了众所周知的比特币等数字货币实验之外,还有诸多金融机构进行了有意义的尝试。

 

1. 欧洲央行评估区块链在证券交易后结算的应用

 

目前,全球证券交易后的处理过程十分复杂,清算行为成本约50亿 ~ 1 0 0亿美元,交易后分析、对账和处理费用超过2 0 0亿美元。来自欧洲央行的一份报告显示0,区块链作为分布式账本技术,可以很好地节约对账的成本,同时简化交易过程。相对原先的交易过程,可以近乎实时地变更证券的所有权。

 

2 . 中国人民银行投入区块链研究

 

前不久,中国人民银行对外发布消息,称深人研究了数字货币涉及的相关技术,包括区块链技术、移动支付、可信可控云计算、密码算法、安全芯片等,是积极关注区块链技术的发展的。实际上,央行对于区块链技术的研究很早便已开展。

 

2 0 1 4年,央行成立发行数字货币的专门研究小组对基于区块链的数字货币进行研究,次年形成研究报告。

 

2 0 1 6年 1 月 2 0 日,央行专门组织了“数字货币研讨会”,邀请了业内的区块链技术专家就数字货币发行的总体框架、演进以及国家加密货币等话题进行了研讨。会后,发布对我国银行业数字货币的战略性发展思路,提出要早日发行数字货币,并利用数字货币相关技术来打击金融犯罪活动。

 

2016年 1 2月,央行成立数字货币研究所。初步公开设计为由央行主导,在保持实物现金发行的同时发行以加密算法为基础的数字货币,M0 (流通中的现金)的一部分由数字货币构成。为充分保障数字货币的安全性,发行者可采用安全芯片为载体来保护密钥和算法运算过程的安全。

 

3. 加拿大银行提出新的数字货币

 

2 0 1 6年 6 月,加拿大央行公开了正在开发基于区块链技术的数字版加拿大元(名称为CAD币),以允许用户使用加元来兑换该数字货币。经过验证的对手方将会处理货币交易;

 

另外,如果需要,银行将保留销毁CAD币的权利。发行CAD币是更大的一个探索型科技项目Jasper的一部分。除了加拿大央行外,蒙特利尔银行、加拿大帝国商业银行、加拿大皇家银行、加拿大丰业银行、多伦多道明银行等多家机构也都参与了该项目。

 

4. 英国央行实现RSCoin

 

英国央行在数字化货币方面进展十分突出,已经实现了基于分布式账本平台的数字化货币系统,RSCoin。旨在强化本国经济及国际贸易。RSCoin目标是提供一个由中央银行控制的数字货币,采用了双层链架构、改进版的两阶 段 提 交 ( Two Phase Commitment, 2PC) 提交,以及多链之间的交叉验证机制。该货币具备防篡改和伪造的特性。

 

因为该系统主要是央行和下属银行之间使用,通过提前建立一定的信任基础,可以提供较好的处理性能。

 

英国 央 行 对 RSCoin进行了推广,希望能尽快普及该数字货币,以带来节约经济成本、促进经济发展的效果。同时,英国央行认为,数字货币相对于传统货币更适合国际贸易等场景。

 

5 . 曰本政府取消比特币消费税2000 年 3 月 27 日,日本国会通过《2017税务改革法案》,该法案将比特币等数字货币定义为货币等价物,可以用于数字支付和转账。法 案 于 2 0 1 7年 7 月 1 日生效,销售数字货币不必再缴纳8 % 的消费税。

 

6 . 中国邮储银行将区块链技术应用到核心业务系统2 0 1 6年 1 0 月 ,中国邮储银行宣布携手IBM 推出基于区块链技术的资产托管系统,是中国银行业首次将区块链技术成功应用于核心业务系统。新的业务系统免去了重复的信用校验过程,将原有业务环节缩短了约6 0 % ~ 8 0 % 的时间,提高了信用交易的效率。

 

7. 各种新型支付业务

 

基于区块链技术,出现了大量的创新支付企业,这些支付企业展示了利用区块链技术带来的巨大商业优势。

 

□ A bra: 区块链数字钱包,以近乎实时的速度进行跨境支付,无需银行账户和手续费,融资超过千万美元;

 

□ Bitwage: 基于比特币区块链的跨境工资支付平台,可以实现每小时的工资支付,方便跨国企业进行工资管理;

 

□ BitPOS: 澳大利亚创业企业,提供基于比特币的低成本的快捷线上支付;

 

□ Circle: 由区块链充当支付网络,允许用户进行跨币种、跨境的快速汇款。C i r d e获得了来自IDG、百度的超过60 0 0万美元的D 轮投资;

 

□ Ripple: 实现跨境的多币种、低成本、实时交易,引 入 了 网 关 概 念 (类似于银行),结构偏中心化。

 

3 . 2 . 2证券交易

 

证券交易包括交易执行环节和交易后处理环节。交易环节本身相对简单,主要是由交易系统(高性能实时处理系统)完成电子数据库中内容的变更。中心化的验证系统往往极为复杂和昂贵。交易指令执行后的结算和清算环节也十分复杂,需要大量的人力成本和时间成本,并且容易出错。

 

目前来看,基于区块链的处理系统还难以实现海量交易系统所需要的性能(典型性能为每秒一万笔以上成交,日处理能力超过五千万笔委托、三千万笔成交)。但在交易的审核和清算环节,区块链技术存在诸多的优势,可以极大降低处理时间,同时减少人工的参与。

 

咨询公司Oliver Wyman在 给 SWIFT (环球同业银行金融电讯协会)提供的研究报告中预计,全球清算行为成本约5 0亿 ~ 1 0 0亿美元,结算成本、托管成本和担保物管理成本4 0 0亿 ~ 4 5 0亿美元(3 9 0亿美元为托管链的市场主体成本),而交易后流程数据及分析花费200亿 ~ 2 5 0亿美元。

 

2 0 1 5年 1 0 月,美国纳斯达克(Nasdaq) 证券交易所推出区块链平台Nasdaq Linq, 实现主要面向一级市场的股票交易流程。通过该平台进行股票发行的发行者将享有“数字化”的所有权。

 

其他相关案例还包括:

 

□ BitShare推出基于区块链的证券发行平台,号称每秒达到1 0万笔交易;

 

□ DAH为金融市场交易提供基于区块链的交易系统。获得澳洲证交所项目;

 

□ Sym biont帮助金融企业创建存储于区块链的智能债券,当条件符合时,清算立即执行;

 

□ Overstock.com推出基于区块链的私有和公开股权交易“T0”平台,提 出 “交易即结算” ( The trade is the settlement) 的理念,主要目标是建立证券交易实时清算结算的全新系统;

 

□高盛为一种叫做“SETLcoin”的新虚拟货币申请专利,用于为股票和债券等资产交易 提 供 “近乎立即执行和结算”的服务。

 

3_2.3众筹投资

 

作为去中心化的众筹管理的代表’ DAO (Decentralized Autonomous Organization) 曾创下历史最髙的融资记录,数额超过1.6亿美元。值得一提的是,D AO的组织形式十分创新,也造成其在受到攻击后的应对缺乏经验。

 

项目于2 0 1 6年 4 月 3 0 日开始正式上线。6 月 1 2 日,有技术人员报告合约执行过程中存在软件漏洞,但很遗憾并未得到组织的重视和及时修复。四天后,黑客利用漏洞转移了360万枚以太币,当时价值超过5 0 0 0万美元。

 

虽然,最后相关组织采用了一些技术手段来挽回损失,但该事件毫无疑问给以太币带来了负面影响,也给新兴技术在新模式下的业务流程管理敲响了警钟。

 

除了 DAO这种创新组织形式之外,传统风投基金也开始尝试用区块链募集资金。Blockchain Capital在 2 0 1 7年发行的一支基金创新地采用了传统方式加ICO (Initial CoinOffering) 方式进行募资,其中传统部分规模4 0 0 0万美元, IC O 部分规模1 0 0 0万美元。4月 1 0 日,IC O部 分 1 0 0 0万美元的募集目标在启动后六小时内全部完成。

 

用 IC O 方式进行众筹可以降低普通投资者对早期项目的参与门槛,并提高项目资产流动性。目前对于IC O 的众筹模式缺少明确的法律法规,对项目的商业模式也很难按照传统方法进行估值与代币定价。但随着项目发起人开始重视对底层技术、资金使用和项目发展的信息披露,大众投资者开始加深理解区块链技术及其可行的应用场景,将有助于促进这种新兴模式的健康发展。

 

3 . 3 征信和权属管理

 

1.征信管理

 

征信管理是一个巨大的潜在市场,据称超过千亿规模e , 也是目前大数据应用领域最有前途的方向之一。

 

目前,与征信相关的大量有效数据集中在少数机构手中。由于这些数据太过敏感,并且具备极高的商业价值,往往会被严密保护起来,形成很高的行业门槛。

 

虽然现在大量的互联网企业(包括各类社交网站)尝试从各种维度获取了海量的用户信息,但从征信角度看,这些数据仍然存在若干问题。这些问题主要包括:

 

□数据量不足:数据量越大,能获得的价值自然越高,数据量过少则无法产生有效价值;

 

□相关度较差:最核心的数据也往往是最敏感的。在隐私高度敏感的今天,用户都不希望暴露过多数据给第三方,因此企业获取到数据中有效成分往往很少;

 

□时效性不足:企业可以从明面上获取到的用户数据往往是过时的,甚至存在虚假信息,对相关分析的可信度造成严重干扰。

 

区块链天然存在着无法篡改、不可抵赖的特性。同时,区块链平台将可能提供前所未有规模的相关性极高的数据,这些数据可以在时空中准确定位,并严格关联到用户。

 

因此,基于区块链提供数据进行征信管理,将大大提高信用评估的准确率,同时降低评估成本。

 

另外,跟传统依靠人工的审核过程不同,区块链中交易处理完全遵循约定自动化执行。

 

基于区块链的信用机制将天然具备稳定性和中立性。

 

目前,包 括 IDG、腾讯、安永、普华永道等都已投资或进人基于区块链的征信管理领域,特别是跟保险和互助经济相关的应用场景。

 

2 0 1 6年 7 月,德勤、Stratumn和 LemonWay共同推出一个为共享经济场景设计的“微保险”概念平台,称 为 LenderBot。针对共享经济活动中临时交换资产可能产生的风险,LenderBot允许用户在区块链上注册定制的微保险,并为共享的资产(如相机、手机、电脑)投保。区块链在其中扮演了可信第三方的角色。

 

2. 权属管理

 

区块链技术可以用于产权、版权等所有权的管理和追踪。其中包括汽车、房屋、艺术品等各种贵重物品的交易等,也包括数字出版物,以及可以标记的数字资源。

 

目前权属管理领域存在的几个难题是:

 

□所有权的确认和管理;

 

□交易的安全性和可靠性保障;

 

□必要的隐私保护机制。

 

以房屋交易为例。买卖双方往往需要依托中介机构来确保交易的进行,并通过纸质的材料证明房屋所有权。但实际上,很多时候中介机构也无法确保交易的正常进行。

 

而利用区块链技术,物品的所有权是写在数字链上的,谁都无法修改。并且一旦出现合同中约定情况,区块链技术将确保合同能得到准确执行。这能有效减少传统情况下纠纷仲裁环节的人工干预和执行成本。

 

例如,公正通(Factom) 尝试使用区块链技术来革新商业社会和政府部门的数据管理和数据记录方式。包括审计系统、医疗信息记录、供应链管理、投票系统、财产契据、法律应用 、金融系统等。它将待确权数据的指纹存放到基于区块链的分布式账本中,可以提供资产所有权的追踪服务。

 

区块链账本共享、信息可追踪溯源且不可篡改的特性同样可用于打击造假和防范欺诈。

 

Everledger自 2 0 1 6年起就研究基于区块链技术实现贵重资产检测系统,将钻石或者艺术品等的权属信息记录在区块链上,并于2017年宣布与IBM合作,实现生产商、加工商、运送方、零售商等多方之间的可信高效协作。

 

3. 其他项目

 

在人力资源和教育领域,M IT研究员朱莉安娜?纳扎雷( Juliana NazaM) 和学术创新部主管菲利普. 施 密 特 ( Philipp Schmidt) 发 表 了 文 章 《 MIT Media Lab Uses theBitcoinBlockchain for Digital Certificates》,介绍基于区块链的学历认证系统。基于该系统,用人单位可以确认求职者的学历信息是否真实可靠。

 

此外,还包括一些其他相关的应用项目:

 

□ Chronicled: 基于区块链的球鞋鉴定方案,为正品球鞋添加电子标签,记录在区块链上;

 

□ Mediachain: 通过metadata协议,将内容创造者与作品唯一对应。

 

□ Monegraph: 通过区块链保障图片版权的透明交易;

 

□ Mycelia: 区块链产权保护项目,为音乐人实现音乐的自由交易;

 

□ Tierion: 将用户数据锚定在比特币区块链上,并 生 成 “区块链收据”。

 

3 . 4 资源共享

 

当前,以 Uber、Airbnb为代表的共享经济模式正在多个垂直领域冲击传统行业。这一模式鼓励人们通过互联网的方式共享闲置资源。资源共享目前面临的问题主要包括:

 

□共享过程成本过高;

 

□用户行为评价难;

 

□共享服务管理难。

 

区块链技术为解决上述问题提供了更多的可能性。相比于依赖于中间方的资源共享模式 ,基于区块链的模式有潜力更直接地连接资源的供给方和需求方,其透明、不可篡改的特性有助于减小摩擦。

 

有人认为区块链技术会成为新一代共享经济的基石。笔者认为,区块链在资源共享领域是否存在价值,还要看能否比传统的专业供应者或中间方形式实现更高的效率和更低的成本 ,同时不能损害用户体验。

 

1. 短租共享

 

大量提供短租服务的公司已经开始尝试用区块链来解决共享中的难题。高盛在报告《Blockchain:Putting Theory into Practice》中宣称:

 

Airbnb等 P2P 住宿平台已经开始通过利用私人住所打造公开市场来变革住宿行业,但是这种服务的接受程度可能会因人们对人身安全以及财产损失的担忧而受到限制。而如果通过引入安全且无法篡改的数字化资质和信用管理系统,我们认为区块链就能有助于提升P2P住宿的接受程度。

 

该报告还指出,可能采用区块链技术的企业包括Airbnb、 HomeAway以 及 OneFineStay等 ,市场规模为3 0 亿 ~ 9 0 亿美元。

 

2 . 社区能源共享

 

在纽约布鲁克林的一个k f区,已有项目尝试将家庭太阳能发的电通过社区的电力网络直接进行买卖。具体的交易不再经过电网公司,而是通过区块链执行。与之类似,ConsenSys和微电网开发商L0 3 提出共建光伏发电交易网络,实现点对点的能源交易。

 

这些方案的主要难题包括:

 

□太阳能电池管理;

 

□社区电网构建;

 

□电力储备系统搭建;

 

□低成本交易系统支持。

 

现在已经有大量创业团队在解决这些问题,特别是硬件部分已经有了不少解决方案。而通过区块链技术打造的平台可以解决最后一个问题,即低成本地实现社区内的可靠交易系统。

 

3 . 电商平台

 

传统情况下,电商平台起到了中介的作用。一旦买卖双方发生纠纷,电商平台会作为第三方机构进行仲裁。这种模式存在着周期长、缺乏公证、成本高等缺点。OpenBazaar试图在无中介的情形下,实现安全电商交易。OpenBazaai?提供的分布式电商平台,通过多方签名机制和信誉评分机制,让众多参与者合作进行评估,实现零成本解决纠纷问题。

 

4. 大数据共享

 

大数据时代里,价值来自于对数据的挖掘,数据维度越多,体积越大,潜在价值也就越高。一直以来,比较让人头疼的问题是如何评估数据的价值,如何利用数据进行交换和交易,以及如何避免宝贵的数据在未经许可的情况下泄露出去。

 

区块链技术为解决这些问题提供了潜在的可能。利用共同记录的共享账本,数据在多方之间的流动将得到实时的追踪和管理。通过对敏感信息的脱敏处理和访问权限的设定,区块链可以对大数据的共享授权进行精细化管控、规范,促进大数据的交易与流通。

 

5. 减小共享风险

 

传统的资源共享平台在遇到经济纠纷时会充当调解和仲裁者的角色。对于区块链共享平台,目前还存在线下复杂交易难以数字化等问题。除了引人信誉评分、多方评估等机制,也有方案提出引人保险机制来对冲风险。

 

2 0 1 6年 7 月,德勤、Stratumn和 LemonWay共同推出一个为共享经济场景设计的“微保险”概念平台,称 为 LenderBot。针对共享经济活动中临时交换资产可能产生的风险LenderBot允许用户在区块链上注册定制的微保险,并为共享的资产(如相机、手机、电脑)投保。区块链在其中扮演了可信第三方和条款执行者的角色。

 

3 . 5 贸易管理

 

1 跨境贸易

 

在国际贸易活动中,买卖双方可能互不信任。因此需要银行作为买卖双方的保证又,代为收款交单,并以银行信用代替商业信用。

 

区块链可以为信用证交易参与方提供共同账本,允许银行和其他参与方拥有经过确认的共同交易记录并据此履约,从而降低风险和成本。

 

巴克莱银行用区块链进行国际贸易结算一一2 0 1 6年 9 月,英国巴克莱银行用区块链技术完成了一笔国际贸易的结算,贸易金额1 0万美元,出口商品是爱尔兰农场出产的芝士和黄油,进口商是位于离岸群岛塞舌尔的一家贸易商。结算用时不到4 小时,而传统采用信用证方式做此类结算需要7 到 1 0天。

 

在这笔贸易背后,区块链提供了记账和交易处理系统,替代了传统信用证结算过程中占用大量人力和时间的审单、制单、电报或邮寄等流程。

 

2. 物流供应链

 

物流供应链是区块链一个很有前景的应用方向。供应链行业往往涉及诸多实体,包括物流、资金流、信息流等,这些实体之间存在大量复杂的协作和沟通。传统模式下,不同实体各自保存各自的供应链信息,严重缺乏透明度,造成了较高的时间成本和金钱成本,而且一旦出现问题(冒领、货物假冒等),难以追查和处理。

 

通过区块链,各方可以获得一个透明可靠的统一信息平台,可以实时査看状态,降低物流成本,追溯物品的生产和运送整个过程,从而提高供应链管理的效率。当发生纠纷时,举证和追查也变得更加清晰和容易。

 

例如,运送方通过扫描二维码来证明货物到达指定区域,并自动收取提前约定的费用;冷链运输过程中通过温度传感器实时检测货物的温度信息并记录在链等。来自美国加州的Skuchain公司创建基于区块链的新型供应链解决方案,实现商品流与资金流的同步,同时缓解假货问题。

 

马士基推出基于区块链的跨境供应链解决方案— 2 0 1 7年 3 月,马士基和ffiM宣布,计划与由货运公司、货运代理商、海运承运商、港口和海关当局构成的物流网络合作构建一个新型全球贸易数字化解决方案。该方案利用区块链技术在各方之间实现信息透明性,降低贸易成本和复杂性,旨在帮助企业减少欺诈和错误,缩短产品在运输和海运过程中所花的时间,改善库存管理,最终减少浪费并降低成本。马士基在2 0 1 4年发现,仅仅是将冷冻货物从东非运到欧洲,就需要经过近3 0 个人员和组织进行超过2 0 0次的沟通和交流。类似这样的问题都有望借助区块链进行解决。

 

3. —带一路

 

类 似 “一带一路”这样创新的投资建设模式,会碰到来自地域、货币、信任等各方面的挑战。

 

现在已经有一些参与到一带一路中的部门,对区块链技术进行探索应用。区块链技术可以让原先无法交易的双方(例如,不存在多方都认可的国际货币储备的情况下)顺利完成交易,并且降低贸易风险、减少流程管控的成本。

 

3 . 6 物联网

 

曾经有人认为,物联网是大数据时代的基础。笔者认为,区块链技术是物联网时代的基础。

 

1.典型应用场景分析

 

一种可能的应用场景为:物联网络中每一个设备分配地址,给该地址关联一个账户,用户通过向账户中支付费用可以租借设备,以执行相关动作,从而达到租借物联网的应用。典型的应用包括PM2.5监测点的数据获取、温度检测服务、服务器租赁、网络摄像头数据调用,等等。

 

另外,随着物联网设备的增多、边沿计算需求的增强,大量设备之间形成分布式自组织的管理模式,并且对容错性要求很高。区块链技术所具备的分布式和抗攻击特点可以很好地融合到这一场景中。

 

2. IBM

 

IBM在物联网领域已经持续投人了几十年的研发,目前正在探索使用区块链技术来降低物联网应用的成本。2 0 1 5年的年初,IBM 与三星宣布合作研发“去中心化的P2P 自动遥测系统” ( Autonomous Decentralized Peer-to-Peer Telemetry) 系统,使用区块链作为物联网设备的共享账本,打造去中心化的物联网。

 

3. Filam ent

 

美国的Filament公司以区块链为基础提出了一套去中心化的物联网软件堆栈。通过创建一个智能设备目录,Filament的物联网设备可以进行安全沟通、执行智能合约以及发送小额交易。

 

基于上述技术,Filament能够通过远程无线网络将辽阔范围内的工业基础设备沟通起来,其应用包括追踪自动售货机的存货和机器状态、检测铁轨的损耗、基于安全帽或救生衣的应急情况监测等。

 

4. N euroM esh

 

2017年 2 月,源自M IT的 NeuroMesh物联网安全平台获得了 MIT 100K Accelerate竞赛的亚军。该平台致力于成为“物联网疫苗”,能够检测和消除物联网中的有害程序,并将攻击源打人黑名单。

 

所有运行NeuroMesh软件的物联网设备都通过访问区块链账本来识别其他节点和辨认潜在威胁。如果一个设备借助深度学习功能检测出可能的威胁,可通过发起投票的形式告知全网,由网络进一步对该威胁进行检测并做出处理。

 

5 . 公共网络服务

 

现有的互联网能正常运行,离不开很多近乎免费的网络服务,例如域名服务(DNS)。任何人都可以免费查询到域名,没 有 DNS,现在的各种网站将无法访问。因此,对于网络系统来说,类似的基础服务必须要能做到安全可靠,并且低成本。

 

区块链技术恰好具备这些特点,基于区块链打造的分布式D N S系统,将减少错误的记录和查询,并且可以更加稳定可靠地提供服务。

 

3 . 7 其他场景

 

区块链还有一些很有趣的应用场景,包括但不限于云存储、医疗、社交、游戏等多个方面。

 

1_云存储

 

Storj项目提供了基于区块链的安全分布式云存储服务。服务保证只有用户自己能看到自己的数据,并号称提供高速的下载速度和99.99999%的高可用性。用 户 还 可 以 “出租”自己的额外硬盘空间来获得报酬。

 

协议设计上,Storj网络中的节点可以传递数据、验证远端数据的完整性和可用性、复原数据,以及商议合约和向其他节点付费。数据的安全性由数据分片( data sharding) 和端到端加密提供,数据的完整性由可复原性证明(proofofretrievability) 提供。

 

2 . 医疗

 

医院与医保医药公司,不同医院之间,甚至医院里不同部门之间的数据流动性往往很差。考虑到医疗健康数据的敏感性,笔者认为,如果能够满足数据访问权、使用权等规定的基础上促进医疗数据的提取和流动,区块链将在医疗行业获得一定的用武之地。

 

GemHealth项目由区块链公司G em于 2 0 1 6年 4 月提出,其目标除了用区块链存储医疗记录或数据,还包括借助区块链增强医疗健康数据在不同机构不同部门间的安全可转移性 、促进全球病人身份识别、医疗设备数据安全收集与验证等。项目已与医疗行业多家公司签订了合作协议。

 

3. 通信和社交

 

BitMessage是一套去中心化通信系统,在点对点通信的基础上保护用户的匿名性和信息的隐私。BitMessage协议在设计上充分参考了比特币,二者拥有相似的地址编码机制和消息传递机制。BitMessage也 用 “工作量证明”机制防止通信网络受到大量垃圾信息的冲击。类似的,Twister是一套去中心化的“微博”系统,Dot-Bit是一套去中心化的DNS系统。

 

4.投票

 

Follow My Vote项目致力于提供一个安全、透明的在线投票系统。通过使用该系统进行选举投票,投票者可以随时检查自己选票的存在和正确性,看到实时记票结果,并在改变主意时修改选票。

 

该项目使用区块链进行记票,并开源其软件代码供社区用户审核。项目也为投票人身份认证、防止重复投票、投票隐私等难点问题提供了解决方案。

 

5.预测

 

Augur是一个运行在以太坊上的预测市场平台。使 用 Augur, 来自全球不同地方的任何人都可发起自己的预测话题市场,或随意加入其他市场,来预测一些事件的发展结果。预测结果和奖金结算由智能合约严格控制,使得在平台上博弈的用户不用为安全性产生担忧。

 

6 .电子游戏

 

2 0 1 7年 3 月 ,来自马来西亚的电子游戏工作室Xhai Studios宣布将区块链技术引人其电子游戏平台。工作室旗下的一些游戏将支持与N EM 区块链的代币XEM整合。通过这一平台,游戏开发者可以在游戏架构中直接调用支付功能,消除对第三方支付的依赖;玩家则可以自由地将XEM和游戏内货币、点数等进行双向兑换。

 

ZooKeeper的典型应用场景

 

ZooKeeper是一个典型的发布/订阅模式的分布式数据管理与协调框架,开发人员可以使用它来进行分布式数据的发布与订阅。另一方面,通过对ZooKeeper中丰富的数据节点类型进行交叉使用,配合Watcher事件通知机制,可以非常方便的构建一系列分布式应用中都会涉及的核心功能,如数据发布/订阅、负载均衡、命名服务、分布式协调/通知、集群管理、Master选举、分布式锁和分布式队列等。

 

一、典型应用场景及实现

 

1.1 数据发布/订阅

 

数据发布/订阅(Publish/Subscribe)系统,即所谓的配置中心,顾名思义就是发布者jiang将数据发布到ZooKeeper的一个或一系列节点上,供订阅者进行数据订阅,进而达到动态获取数据的目的,实现配置信息的集中式管理和数据的动态更新。

 

发布/订阅系统一般有两种设计模式,分别是推(Push)模式和拉(Pull)模式。

 

推模式

 

服务端主动将数据更新发送给所有订阅的客户端。

 

拉模式

 

客户端通过采用定时轮询拉取。

 

ZooKeeper采用的是推拉相结合的方式:客户端向服务端注册自己需要关注的节点,一旦该节点的数据发生变更,那么服务端就会向相应的客户端发送Watcher事件通知,客户端接收到这个消息通知之后,需要主动到服务端获取最新的数据。

 

1.2 负载均衡

 

根据维基百科的定义,负载均衡(Load Balance)是一种相当常见的计算机网络技术,用来对多个计算机(计算机集群)、网络连接、CPU、硬盘驱动器或其他资源进行分配负载,以达到优化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间和避免过载的目的。通常,负载均衡可以分为硬件和软件负载均衡两类。

 

1.3 命名服务

 

命名服务(Name Service)也是分布式系统中比较常见的一类场景。在《Java网络高级编程》一书中提到,命名服务是分布式系统最基本的公共服务之一。在分布式系统中,被命名的实体通常是集群中的机器、提供的服务地址或远程对象等--这些我们都可以统称他们为名字,其中比较常见的就是一些分布式服务框架(RPC、RMI)中的服务地址列表,通过使用命名服务,客户端应用能够根据指定名字来获取资源的实体、服务地址和提供者信息等。

 

Java语言中的JNDI便是一种典型的命名服务。JNDI是Java命名和目录接口(Java Naming and Directory Interface)的缩写,是J2EE体系中重要的规范之一,标准的J2EE容器都提供了对JNDI规范的实现。因此,在实际开发中,开发人员常常使用应用服务器自带的JNDI实现来完成数据源的配置与管理--使用JNDI方式后,开发人员可以完全不需要关心与数据库相关的任何信息,包括数据库类型、JDBC驱动类型以及数据库账户等。

 

ZooKeeper提供的命名服务功能与JNDI技术有类似的地方,都能够帮助应用系统通过一个资源引用的方式来实现对资源的定位与使用。另外,广义上命名服务的资源定位都不是真正意义的实体资源--在分布式环境中,上层应用仅仅需要一个全局唯一的名字,类似于数据库的唯一主键。下面我们看看如何使用ZooKeeper来实现一套分布式全局唯一ID的分配机制。

 

所谓ID,就是一个能唯一标识某个对象的标识符。一说起全局唯一ID,相信读者都会联想到UUID。UUID是通用唯一标识码(Universally Unique Identifier)的简称,是一种在分布式系统中广泛使用的用于唯一标识元素的标准,最典型的实现是GUID(Globally Unique Identifier,全局唯一标识符),主流ORM框架Hibernate有对UUID的直接支持。

 

一个标准的UUID是一个包含32位字符和4各短线的字符串。他的优势自然不必多说,我们来看看他的缺陷。

 

长度过长

 

和数据库中的INT类型相比,存储一个UUID需要花费更多的空间。

 

含义不明

 

根据字面完全看不出任何含义,这会大大影响问题排查和开发调试的效率。

 

接下来我们来讲解使用ZooKeeper生成唯一ID的基本步骤。

 

所有客户端都会根据自己的任务类型,在指定类型的任务下面通过调用create()接口来创建一个顺序节点,例如创建“job-”节点。

 

节点创建完毕后,create()接口会返回一个完整的节点名,例如“job-0000000003”。

 

客户端拿到这个返回值后,拼接上type类型,例如“type2-job-0000000003”,这样就可以作为一个全局唯一的ID了。

 

1.4 分布式协调/通知

 

分布式协调/通知是将不同的分布式组件有机结合起来的关键所在。对于一个在多台机器上部署运行的应用而言,通常需要一个协调者(Coordinator)来控制整个系统的运行流程,例如分布式事务的处理、机器间的相互协调等。同时,引入这样一个协调者,便于将分布式协调的职责从应用中分离出来,从而大大减少系统之家的耦合性,而且能够显著提高系统的可扩展性。

 

ZooKeeper中特有的Watcher注册于异步通知机制,能够很好地实现分布式环境下不同机器,甚至是不同系统之间的协调与通知,从而实现对数据变更的实时处理。基于ZooKeeper实现分布式协调与通知功能,通常的做法是不同的客户端都对ZooKeeper上同一数据节点进行Watcher注册,监听数据节点的变化(包括数据节点本身及其子节点),如果数据节点发生变化,那么所有订阅的客户端都能接收到相应的Watcher通知,并作出相应的处理。

 

一种通用的分布式系统机器间通信方式

 

心跳检测

 

机器间的心跳检测机制是指在分布式环境中,不同机器之间需要检测到彼此是否在正常运行。在传统的开发中,我们通常是通过主机之间是否可以相互PING通来判断,更复杂一点的话,则会通过在机器之间建立长连接,通过TCP连接固有的心跳检测机制来实现上层机器的心跳检测。

 

下面看看如何使用ZooKeeper来实现分布式机器间的心跳检测。基于ZooKeeper的临时节点特性,可以让不同的机器都在ZooKeeper的一个指定节点下创建临时子节点,不同的机器之间可以根据这个临时节点来判断对应的客户端机器是否存活。通过这种方式,检测系统和被检测系统间并不需要直接相关联,而是通过ZooKeeper上的某个节点进行关联,大大减少了系统耦合。

 

工作进度汇报

 

系统调度

 

后台管理人员操作控制台,实际上修改ZooKeeper某些节点的数据,然后ZooKeeper把这些数据变更以事件通知的形式发送给了对应的订阅客户端。

 

1.5 集群管理

 

1.6 Master选举

 

1.7 分布式锁

 

1.8 分布式队列

 

二、ZooKeeper在大型分布式系统中的应用

 

2.1 Hadoop

 

在Hadoop中,ZooKeeper主要用于实现HA(High Availability),这部分逻辑主要集中在Hadoop Common的HA模块中,HDFS的NameNode与YARN的ResouceManager都是基于此HA模块来实现自己的HA功能的。同时,在YARN中又特别提供了ZooKeeper来存储应用的运行状态。

 

2.2 HBase

 

HBase,全程Hadoop Database,是Google Bigtable的开源实现,是一个基于Hadoop文件系统设计的面向海量数据的高可靠性、高性能、面向列、可伸缩的分布式存储系统,利用HBase技术可以在廉价的PC服务器上搭建起大规模结构化的存储集群。

 

HBase在实现上严格遵守了Google BigTable论文的设计思想。BigTable使用Chubby来负责分布式状态的协调,这是Google实现的一种基于Paxos算法的分布式锁服务,而HBase则采用了开源的ZooKeeper服务来完成对整个系统的分布式协调工作。

 

2.3 Kafka

 

Kafka是一个吞吐量极高的分布式消息系统,其整体设计师典型的发布与订阅模式系统。在Kafka集群中,没有“中心主节点”的概念,集群中所有的服务器都是对等的,因此可以在不做任何配置更改的情况下实现服务器的添加和删除,同样,消息的生产者和消费者也能做到随意重启和机器的上下线。在Kafka的设计中,选择使用ZooKeeper来进行所有Broker的管理。

 

Kafka使用ZooKeeper作为其分布式协调框架,很好地将消息生成、消息存储和消息消费有机结合起来,同时借助ZooKeeper,Kafka能在保持包括生产者、消费者和Broker在内的所有组件无状态的情况下,建立起生产者和消费者之间的订阅关系,并实现了生产者和消费者的负载均衡。

 

3 . 8 小结

 

本章介绍了大量基于区块链技术的应用案例和场景,展现了区块链以及基于区块链的分布式账本技术所具有的巨大市场潜力。

 

当然,任何事物的发展都不是一帆风顺的。目前来看,制约区块链技术进一步落地的因素有很多。比如如何来为区块链上的合同担保?特别在金融、法律等领域,实际执行的时候往往还需要线下机制来配合;另外就是基于区块链系统的价值交易,必须要实现物品价值的数字化,非数字化的物品很难直接放到数字世界中进行管理。

 

这些问题看起来都不容易很快得到解决。但笔者相信,一门新的技术能否站住脚,根本在于它能否最终提高生产力,而区块链技术已经证明了这一点。随着生态的进一步成熟,区块链技术必将在更多领域获得用武之地。

 

文章来自转载 前沿资讯网:http://www.whw999.com/view-42-1053.html

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