区块链应用

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区块链应用
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第7章 区块链应用#


一、考点速览#

序号考点重要程度所在节
1公有链应用的问题与联盟链的定位(性能不足、泄密、难监管)★★★★★7.1.1
2Hyperledger Fabric 五大特性(权限管理/隐私保护/模块化/高效处理/链码)★★★★★7.1.2
3通道(Channel)技术的隐私隔离原理 — 私有”子网”★★★★★7.1.2
4MSP(成员服务提供商)与 Policy(策略)的权限管理机制★★★★7.1.2
5Fabric 节点角色分离(执行/排序/广播三段式)★★★★7.1.2
6企业以太坊联盟(EEA)与 Quorum 平台(公有/私有交易、投票共识)★★★★7.1.3
7供应链金融痛点(融资成本高、监管难)与区块链解决方案(信用穿透)★★★★★7.2
8资产交易痛点(信息孤岛、确权难、监管难)与”交易即结算”★★★★★7.3
9ERC20(同质化代币/可分割)vs ERC721(非同质化代币/不可分割)★★★★★7.3.2
10司法存证痛点(取证成本高、校验难)与《规定》第11条法律效力★★★★★7.4
11杭州互联网法院司法区块链(2018年上线,四方联盟)★★★★7.4.2
12北京互联网法院天平链(2018.9.9上线,19家节点,11个一级共识节点)★★★★7.4.2
13物流溯源痛点(信息中心化造假成本低、多点对账效率低)★★★★7.5
14一物一码全流程正品追溯 + 物联网/防伪标签结合★★★7.5.2
15票据流通痛点(易篡改伪造复制、校验成本高、监管难)★★★★7.6
16区块链电子发票(2018年深圳试点,全流程追溯/不可篡改)★★★★★7.6.2
17课后选择题五道核心考点★★★★★7.7
18简答题(公有链vs联盟链、司法存证、ERC20/ERC721、联盟链系统、应用设计)★★★★★7.7

二、详细笔记#

7.1 联盟链平台#

7.1.1 背景#

区块链的本质:解决”多方协同记账”问题#
  • 文字和货币同时出现在公元前3000年的中东地区
  • 文字是信息传输的载体,货币是价值传输的工具
  • 信息传输通过互联网可以非常高效地实现
  • 价值传输(如移动支付)底层设施仍是信息网络,依赖高度可信的第三方信息中介(如银行数据中心)
  • 互联网时代价值传输的不足:高度依赖可信中心、易被篡改、费用较高
公有链应用的问题#
问题说明
性能不足难以支持大规模商业应用
泄露商业秘密无准入机制,数据全网公开
难以监管去中心化和匿名性与可监管性存在天然冲突
开发测试阶段大多公有链应用离大规模应用仍有一段距离
联盟链的解决方案#
  • Hyperledger Fabric 为代表,节点加入和退出具有准入机制
  • 保护联盟中各方商业秘密,提高交易效率
  • 因监管的可操作性,在各行业均有众多试点

典型案例:雄安新区通过雄安集团与银行等机构之间的联盟链,解决基建项目分包商的融资难题。在供应链金融中,企业与银行间搭建联盟链,通过信息流、物流、资金流的上链,增加银行对上下游企业的信任,降低融资成本,实现区块链技术服务实体经济


7.1.2 Hyperledger Fabric#

背景#
  • 2015年,由 Linux基金会 牵头,多家企业合作,共同成立 Hyperledger 项目
  • Hyperledger Fabric 最早由 IBM 等企业创建
  • 面向企业的高度可扩展的区块链平台
  • 特点:模块化架构、权限管理、多通道设计
  • 满足企业级要求:安全性、保密性、可扩展和高性能
  • 已广泛应用于:供应链、金融、医疗保健等行业
Fabric 五大特性#

1. 权限管理

  • 所有参与者身份信息都经过验证,不同参与者具有不同的权限
  • MSP(Membership Services Providers,成员服务提供商):管理和验证用户身份
  • Policy(定制化策略):为不同用户在指定场景下授予不同的权限
  • 不同场景中,有不同的被允许的指定类型的操作

2. 隐私保护

  • 通道(Channel)技术实现数据的隔离和保密
  • 通道是为进行秘密交易而建立的私有”子网”
  • 每个通道对应着一条用于记录通道内交易的区块链
  • 每个用户允许加入多个通道
  • 只有加入通道内的用户才允许访问该通道的交易数据
  • 使得商业竞争方与合作方能在同一个网络上共存,提供灵活、开放、安全的区块链平台

3. 高度模块化

  • 提供可插拔的组件:
    • 交易排序服务
    • 背书和验证策略
    • 身份管理协议
    • 密钥管理协议
  • 在一个通用的区块链平台下实现按需定制,满足不同行业、不同业务的多样性需求

4. 高效处理

  • 将交易过程三段分离:交易执行 → 交易排序 → 交易广播
  • 按照节点在交易过程中承担的功能,将节点划分为多种网络角色
  • 不同阶段由不同角色的节点参与,不需要全网的节点参与
  • 支持并发交易的处理,实现交易的高吞吐和关键任务的可靠执行

5. 链码功能

  • 类似于以太坊的智能合约,分为用户链码系统链码
类型编写者功能特点
用户链码应用开发者实现应用的逻辑处理支持 Go、JavaScript、Java 等主流高级语言;运行在隔离的链码容器中;升级时不需要迁移账本数据,实现逻辑与数据的分离
系统链码系统层面通道配置、交易验证处理等嵌入在 Fabric 节点进程中

7.1.3 企业以太坊#

企业以太坊联盟(EEA)#
  • 2017年成立,基于以太坊的区块链联盟
  • 联盟成员包括:摩根大通、英特尔、埃森哲等多个区块链、互联网、金融科技行业企业
  • 成立初衷:面向企业用例,基于以太坊合作开发全球性企业级标准
企业以太坊 vs 传统以太坊#
  • 针对企业用途的优化版以太坊
  • 更注重:隐私保护、权限管理、灵活配置、处理性能
  • 长远目标:发展为模块化的区块链平台,可动态迎合所有用例(公链或私有链)
Quorum 平台(摩根大通推出)#
特性说明
两种交易概念公有交易(全网可见)和私有交易(仅指定成员可访问),提供交易和合约私有化功能
共识机制基于投票的共识机制代替以太坊原有的工作量证明机制,具有更高的出块效率
权限管理增加网络节点的权限管理功能,控制节点在 P2P 网络层可以和哪些节点进行通信
定位为高吞吐处理、支持交易和合约的隐私性提供解决方案

补充:许多没有加入企业以太坊联盟的公司,在开发自己的联盟链底层平台时,也纷纷集成**以太坊虚拟机(EVM)**作为其智能合约的运行环境,以提升区块链产品的易用性。


7.2 供应链金融#

7.2.1 应用背景#

供应链中的账期问题#
  • 由于货物生产时间、运输时间、零售时间的不同,供应链上下游各方往往存在一定的账款赊欠
  • 处于弱势的中小企业往往成为被赊欠方,导致现金流较为紧张
两大痛点#

1. 融资成本高

  • 金融信贷的利率与借款人的风险评估挂钩
  • 银行对中小企业融资风险评估需要依据企业本身的业务数据
  • 中小企业提供的业务数据往往难以获得银行信任
  • 银行出于风险控制考虑,通常收取高额利率或拒绝授信
  • 因此:中小企业面临融资成本高、融资难的问题

2. 监管难

  • 中小企业融资难问题催生了**“影子银行”**
  • 即:为中小企业提供在大型商业银行中无法得到的授信服务的金融机构
  • 这些机构的风控、授信过程存在较大的不确定性
  • 为政府的金融监管带来较大困难

7.2.2 应用案例#

区块链解决方案#
  • 将供应链上的每一笔交易和应收账款单据上链
  • 引入第三方可信机构(如银行、物流公司等)确认这些信息
  • 确保交易和单据的真实性,实现物流、信息流、资金流的真实上链
  • 支持应收账款的转让、融资、清算
  • 让核心企业的信用传递到供应链的上下游企业
  • 减小中小企业的融资难度,同时解决机构的监管问题
典型联盟链架构#
参与方角色
核心企业进行应收账款的确认
中间供应商对自身的应收账款进行拆分转让、保理融资请求
金融机构提供风控和贷款

如有特殊的业务安全和企业隐私需要,还可以采用硬件隐私保护技术,确保多方参与的安全性、隔离性。

本质:这一供应链金融联盟,通过区块链打通了各个环节的数据孤岛,使得核心企业的信用能够通过区块链的可信记录传递给需要融资的中间供应商。

效果#
  • 大大缩短企业的融资时间
  • 降低融资成本

7.3 资产交易#

7.3.1 应用背景#

数字资产范围#

各类商品、文化艺术品、版权、知识产权、电子仓单等都可能成为数字资产,在特定交易所中交易,如期货交易、版权交易等。

三大痛点#
痛点具体说明
交易所信息孤岛当前数字资产交易依赖单一交易所或机构,若要在不同机构间流转,涉及烦琐的对账过程,清算成本较高
资产确权难数字资产的权属难以得到证明,确权效率较低;资产确权在不同机构间难以取得共识,难以定价
全过程监管难政府机构对交易所往往采取备案制等管理,定期审查,信息不透明,难以做到全流程实时监管

7.3.2 应用案例#

区块链解决方案#
  • 链下资产登记上链,转换为区块链上的标准化数字资产
  • 不仅能对交易进行存证,还能做到交易即结算
  • 提高交易效率,降低机构间通信协作成本
  • 监管机构加入联盟链中,可实时监控区块链上的数字资产交易
  • 提升监管效率,在必要时进行可信的仲裁追责
以太坊代币标准#

广义上,数字资产既可以是公有链中的数字代币,也可以是联盟链中确权上链的数字资产。

ERC20 与 ERC721 对比

标准类型可分割性别名
ERC20同质化代币(Fungible Token)可分割标准代币
ERC721非同质化代币(Non-Fungible Token)不可分割NFT
  • 均为以太坊官方支持的智能合约规范
  • 允许任何人在以太坊上发行代币,且具有较好的互操作性
  • Solidity 中同样的函数名及参数将被编译为同样的函数标识符,具有同样的调用接口
  • 只要合约采用了官方推荐的代币标准,该合约即可很好地被交易所、用户钱包软件等识别,具有较好的流通性
联盟链应用场景#

多个企业间对客户积分的共享、互通,可在联盟区块链上对客户积分等服务权益进行对账核对,有效提升不同机构的对账效率,进而提升客户的用户体验。


7.4 司法存证#

7.4.1 应用背景#

两大痛点#

1. 取证成本高

  • 当前司法取证依赖于具有司法机制的存证机构
  • 特点:取证周期长、费用高
  • 人力投入大,操作成本较高

2. 取证难校验、公信力可能不足

  • 由于电子证据本身易篡改、难溯源的特点
  • 电子取证的权威性依赖于取证机构的资质与公信力
  • 取证后难以校验、追责

7.4.2 应用案例#

法律依据#
  • 2018年,我国公布《最高人民法院关于互联网法院审理案件若干问题的规定》(简称《规定》)
  • 第11条明确规定:当事人提交的电子数据,通过电子签名、可信时间戳、哈希值校验、区块链等证据收集、固定和防篡改的技术手段或者通过电子取证存证平台认证,能够证明其真实性的,互联网法院应当确认
  • 因此:区块链记录的电子证据可被认为是具有司法效力的证据
司法链架构#
  • 参与方:法院、公证机关、司法鉴定机关、取证机构等
  • 将司法证据的取证、固定、验证的全过程记录在多个权威机关共同维护的区块链系统中
  • 提升证据的真实性、权威性
  • 提高证据验证的效率
案例一:杭州互联网法院司法区块链#
项目详情
上线时间2018年
联盟方杭州互联网法院、钱塘公证处、上海市计算机行业协会、司法鉴定中心
核心能力解决互联网上电子数据全生命周期的生成、存储、传播、使用的全流程可信问题
四大可信时间可信、环境可信、机器可信,以及全流程真实可信
机制通过多方权威节点的证据存储,提升电子证据的权威性
案例二:北京互联网法院天平链#
项目详情
上线时间2018年9月9日
节点规模联合19家单位作为节点
一级共识节点11个:北京市高级人民法院、北京互联网法院、北京市方圆公证处、北京中海义信司法鉴定所、北京市长安公证处、标新科技(北京)有限公司司法鉴定所、国家工业信息安全发展研究中心司法鉴定所、中国信息通信研究院、中央企业电子商务联盟、北京国创鼎诚司法鉴定所、北京市国信公证处
应用接入来自技术服务、应用服务、知识产权、金融交易等9类25家应用单位接入
效果实现电子证据的可信存证、高效验证,降低当事人维权成本,提升法官采信电子证据的效率

7.5 物流溯源#

7.5.1 应用背景#

两大痛点#

1. 信息存储中心化、造假成本低

  • 当前溯源系统的信息存储往往采用单一数据库进行存储
  • 造假一方可以对数据库进行篡改,达到增加、减少商品的目的
  • 即使采用冗余的数据库备份,造假者也可以通过篡改冗余数据库达到目的
  • 难以解决假数据鉴别的问题

2. 多点生产记录对账效率低

  • 当商品从一点递送到另一点(如厂家到快递方)时,双方均有各自的生产记录
  • 厂家有生产记录,快递方有投递记录
  • 这些记录需要进行对账、分别录入等操作
  • 溯源信息出现错误时需要进行大量人工追溯,效率较低

7.5.2 应用案例#

区块链解决方案#
  • 将商品的物流过程记录到多个参与方维护的区块链上
  • 保证溯源信息存储的安全性
  • 通过区块链提升各个物流参与方的对账效率
溯源联盟链架构#
参与方上链信息
生产商原材料过程、生产过程
渠道商流通过程
零售商流通过程、营销过程
  • 消费者或监管部门可以从区块链上查阅和验证商品流转的全过程信息
  • 实现精细到一物一码的全流程正品追溯
技术结合#
  • 区块链还可以结合物联网防伪标签等技术手段
  • 通过防伪标签或芯片等手段对商品进行唯一标识
  • 借助区块链技术,实现品牌商、渠道商、零售商、消费者、监管部门、第三方检测机构之间的数据协同
  • 提升对账效率,增强商品溯源的权威性

7.6 票据流通#

7.6.1 应用背景#

票据(如发票、承兑汇票等)流通于不同企事业机构的业务协作中,这些带有金融属性的票据存在以下痛点:

三大痛点#

1. 易篡改伪造复制

  • 电子或纸质票据在开票、流通、清算的过程中,票据的可靠性往往取决于开票机构的权威性
  • 存在一定的被篡改可能
  • 票据还容易被复制,使得票据流通单位的利益受到侵害
  • 典型问题:纸质发票流通过程中存在的重复报销问题

2. 校验成本高

  • 票据在流通中易被篡改,需要机构在对账时付出较大的人力、物力进行核对
  • 也提高了票据的防伪成本

3. 流通过程难以监管

  • 监管机构为监管票据的流通过程,往往也要付出较大的人力成本
  • 即使是电子票据,由于各个机构信息系统的差异,也难以完成统一的流通和监管

7.6.2 应用案例#

区块链电子发票#
  • 2018年,国家税务总局授权深圳市税务局试行区块链电子发票
  • 特性:全流程完整追溯、信息不可篡改
  • 能有效规避假发票,完善发票监管流程
各参与方功能#
角色功能
经营者在区块链上实现发票申领、开具、查验、入账
消费者链上存储、流转、报销
税务监管方(税务局)全流程监管,实现无纸化智能税务管理
解决的问题#
  • 发票流转过程中一票多报、虚报虚抵、真假难验等难题
  • 连通每一个发票干系人,可追溯发票的来源、真伪和入账等信息
优势#
  • 降低成本
  • 简化流程
  • 保障数据安全和隐私
更多联盟链票据平台#
  • 区块链让不同机构间的票据流通可以增强票据的安全性
  • 提升票据的流通性
  • 降低票据流通过程中的开票、结算成本
  • 提升业务的自动化水平
  • 监管机构作为监管节点加入区块链网络后,可以监管票据的所有流通环节,提升监管效率

三、名词解释#

名词释义
联盟链(Consortium Blockchain)节点加入和退出具有准入机制的区块链,兼顾安全、隐私与效率,是当前行业落地的主要形态
Hyperledger Fabric2015年由Linux基金会发起、IBM创建的企业级联盟链平台,具有权限管理、通道隐私、模块化、高效处理、链码五大特性
MSPMembership Services Providers,成员服务提供商,Fabric 中负责管理和验证用户身份的组件
PolicyFabric 中的定制化访问控制策略,为不同用户在指定场景下授予不同的权限
Channel(通道)Fabric 中用于隐私保护的私有”子网”,每个通道对应一条独立的区块链,仅加入通道的用户可访问其数据
Chaincode(链码)Fabric 中的智能合约,分为用户链码(Go/JS/Java)和系统链码,运行在隔离的链码容器中
EEAEnterprise Ethereum Alliance,2017年成立的基于以太坊的区块链联盟,成员包括摩根大通、英特尔、埃森哲等
Quorum摩根大通推出的企业以太坊平台,支持公有/私有交易、基于投票的共识机制、节点权限管理
ERC20以太坊官方支持的同质化代币标准(可分割代币),具有较好的互操作性
ERC721以太坊官方支持的非同质化代币标准(不可分割代币/NFT),具有较好的互操作性
影子银行为中小企业提供在大型商业银行中无法得到的授信服务的非正规金融机构,风控和授信过程不确定性大
一物一码物流溯源中的精细化追溯方法,为每个商品赋予唯一标识,实现全流程正品追溯
交易即结算区块链资产交易的核心优势,将交易记录和结算合二为一,无需传统的对账清算过程
硬件隐私保护技术在供应链金融等场景中用于确保多方参与的安全性和隔离性的隐私技术

四、对比表格#

4.1 公有链 vs 联盟链核心对比#

对比维度公有链联盟链
准入机制无(完全开放)有(节点加入和退出需许可)
性能较低(全网共识)较高(部分节点参与)
隐私保护弱(数据全网公开)强(通道/私有交易)
监管可行性难(去中心化与匿名性天然冲突)易(可操作性监管)
代表性平台比特币、以太坊Hyperledger Fabric、Quorum
典型应用代币发行、DeFi、去中心化博彩供应链金融、司法存证、票据流通
商业秘密难以保护有效保护
交易效率较低较高

4.2 ERC20 vs ERC721 对比#

对比维度ERC20ERC721
代币类型同质化代币(Fungible Token)非同质化代币(NFT)
可分割性可分割不可分割
唯一性每个代币完全相同每个代币独一无二
典型应用加密货币、积分数字艺术品、收藏品、游戏道具

4.3 Fabric 交易处理三段式#

阶段操作参与节点
交易执行背书节点执行链码,生成读写集背书节点
交易排序排序节点对交易排序,生成区块排序节点
交易广播记账节点验证并写入账本记账节点

4.4 五大应用场景痛点与解决方案总结#

应用场景核心痛点区块链解决方案关键效果
供应链金融融资成本高、监管难交易和单据上链 + 第三方可信机构确认 + 信用传递缩短融资时间、降低融资成本
资产交易信息孤岛、确权难、监管难链下资产登记上链 → 标准化数字资产 + 交易即结算提升交易效率、降低对账成本
司法存证取证成本高、校验难、公信力不足多方权威机构共同维护司法链,全流程存证提升证据权威性、提高验证效率
物流溯源信息中心化造假、对账效率低多方维护溯源链 + 一物一码 + 物联网/防伪标签全流程正品追溯、提升对账效率
票据流通易篡改伪造复制、校验成本高、监管难区块链电子发票 + 全流程追溯 + 监管节点规避假发票、无纸化智能税务

五、可能考题#

一、选择题#

1. 在我国,现阶段区块链与金融行业结合主要采用的是( )。

A. 比特币 B. 公有链 C. 联盟链 D. 私有链

答案:C。 现阶段公有链存在难以监管等问题,联盟链因其监管的可操作性在金融等行业有众多试点。

2. Hyperledger Fabric 属于( )。

A. 联盟链 B. 公有链 C. 私有链 D. 以上都不是

答案:A。 Fabric 是由 Linux 基金会牵头的企业级联盟链平台,节点加入和退出具有准入机制。

3. 以下( )不是使用区块链进行商品溯源的优势。

A. 商品信息全程实时溯源 B. 商品信息不可篡改 C. 降低物流成本 D. 降低存储消耗

答案:D。 区块链溯源可以做到信息全程实时溯源和不可篡改,也能通过提升对账效率间接降低成本,但”降低存储消耗”不是其优势——区块链本质上是冗余存储,反而增加了存储消耗。

4. Hyperledger Fabric 的特点不包括( )。

A. 支持万级节点 B. 引入权限管理 C. 是私有的而且是被许可的 D. 提供了创建通道的能力

答案:A。 Fabric 的特点包括权限管理(B)、许可制(C)、通道设计(D),但作为联盟链并不支持万级节点(万级节点属于公有链场景)。

5. ( )不是区块链的典型应用场景。

A. 供应链金融 B. 即时通信 C. 物流溯源 D. 司法存证

答案:B。 即时通信属于传统中心化信息服务,不是区块链的典型应用场景。供应链金融、物流溯源、司法存证均为本章介绍的核心应用领域。


二、简答题#

1. 公有链与联盟链应用的主要区别是什么?

区别维度公有链联盟链
准入无准入机制,任意节点可自由加入退出具有准入机制,节点需要经过许可
性能全网节点参与共识,性能较低部分节点分工参与,支持并发处理,性能较高
隐私数据全网公开,商业秘密难以保护通过通道/私有交易等机制保护隐私
监管去中心化和匿名性与可监管性存在天然冲突监管可操作性强,支持监管节点接入
应用集中在代币发行、DeFi、博彩等领域供应链金融、资产交易、司法存证、物流溯源、票据流通等实体产业

2. 区块链对于司法存证的作用是什么?

  • 将司法证据的取证、固定、验证全过程记录在多方权威机关共同维护的区块链中
  • 提升证据的真实性(不可篡改)
  • 提升证据的权威性(多方权威节点背书)
  • 提高证据验证的效率(链上可查可验)
  • 法律依据:2018年《最高人民法院关于互联网法院审理案件若干问题的规定》第11条明确,通过区块链等技术手段固定和防篡改的电子数据,能够证明其真实性的,互联网法院应当确认
  • 典型实践:杭州互联网法院司法区块链(2018)、北京互联网法院天平链(2018.9.9)

3. 什么是 ERC20 和 ERC721?

  • ERC20:以太坊官方支持的同质化代币(Fungible Token)标准,可分割,每个代币完全相同,如各类加密货币
  • ERC721:以太坊官方支持的非同质化代币(NFT)标准,不可分割,每个代币独一无二,如数字艺术品、游戏道具
  • 两者均具有良好的互操作性,只要采用官方推荐标准,即可被交易所、钱包等识别和交易
  • 技术上,Solidity 中同样的函数名及参数将被编译为同样的函数标识符,具有同样的调用接口

4. 常见的联盟链系统有哪些?

  • Hyperledger Fabric:Linux 基金会(2015),IBM 创建,企业级模块化联盟链平台
  • Quorum:摩根大通推出,基于以太坊的企业级平台(企业以太坊)
  • **企业以太坊联盟(EEA)**下的各平台
  • 许多公司自研的集成以太坊虚拟机(EVM)的联盟链底层平台

5. 请设计一个适用于身边现实生活的区块链应用。

答题要点:明确应用场景 → 分析现有痛点 → 说明区块链如何解决 → 设计参与角色和上链数据。

示例方向:

  • 学历证书存证:学校、学生、用人单位、教育监管部门组成联盟链,学历信息上链,防止学历造假,实现可信验证
  • 食品溯源:农户、加工厂、物流方、零售商、消费者、监管部门组成联盟链,结合物联网和防伪标签,实现食品从田间到餐桌的全程溯源
  • 共享经济积分:多个商家组成联盟,消费者在不同商家获得的积分上链统一管理、互通兑换

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lingluoa
发布于
2026-07-13
许可协议
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