1.1 区块链本质特征

区块链（Blockchain）是一个整合词。“区块”（Block）与“链”（Chain）本是两个不同的概念，后来随着互联网金融技术的发展，两者涉及的方面开始重合，而且重合的方面越来越多，于是它们便被整合成了一个专业术语。

区块链的主要作用是验证网络交易信息的有效性，如比特币交易。那么区块链又是如何验证网络交易信息有效性的呢？这就是我们接下来要探讨的区块链的运行机制，类似于追溯化学现象产生的原因。

对于区块链来说，这个原因就是它独特的本质特征，而网络交易信息的有效性能够通过区块链来验证，也正得益于区块链所拥有的本质特征。具体来讲，区块链的本质特征分别是去中心化、不信任机制、不可篡改和可追溯性，这些本质特征决定了区块链的可用性与安全性。

1.1.1 去中心化

在区块链技术出现之前，数字货币具有可以被无限复制的特征，并且由银行等具有信任度的第三方金融机构来充当中心化媒介一角，为交易双方的资产交易提供查询服务。

在区块链技术出现之后，“去中心化”得以实现，这得益于区块链独有的以公钥和私钥为基础的加密技术。通过这种加密技术，区块链可以把数据以一个公共总账的形式记录下来，交易双方也可以直接查看资产交易，不需要借助第三方中心化金融机构的帮助。

去中心化是理解区块链的一个核心点。以生物学中的细胞分化为例：细胞分化会形成不同的器官，从而在一个总的控制机制下实现复杂的功能，但是细胞不断分化就会降低器官的功能。节点是构成区块链的基本要素，一个节点相当于一个个体，个体的独立性会随着个体的不断分化而下降，去中心化就是保证每个节点的独立性。

在比特币系统中，所有的节点均对等，并且每一个节点的运行逻辑也相同，这便是去中心化的体现。然而这还不是完全的去中心化，因为一旦某一部分节点和其他节点失去了原本的关联，那么这一部分节点便会如细胞分化那样持续分化，直至变成比特币系统中一个新的分叉，这也就意味着比特币将会变成两种不同的币种。

因此，对于企业来说，为了避免上述问题的发生，在保证区块链去中心化的同时也可适当在节点上做分工。例如Fabric1.0就是在节点上做分工，从而有效地提升了区块链的运行速度和处理速度。

区块链相当于一个分布式账本，依据时间顺序把数据区块组成链式数据结构，并且通过密码学确保信息不可篡改。在区块链中，不存在任何负责管理与控制的中心化的机构和硬件，因为它使用的是分布式核算型的存储方式。

去中心化并非一个绝对的概念，区块链会根据去中心化的程度采用不同的共识机制，例如比特币的共识机制被称为“工作量证明（Proof of Work）”。

除了“工作量证明”, “权益证明机制（POS）”也是区块链共识机制中的一种。在比特币区块链系统中，所有的节点均遵照一个共识算法，从而保证节点数据的一致性，而去中心化的特征则通过使用共识算法确定数据信任源的方式表现出来。

与中心化系统相比，去中心化系统的特点在于没有已经指定好的数据信任源，它所有的信任源都是通过一种共识算法选择出来的。比特币的这种数据信任源选择机制就如同竞争一般，共识算法则是在竞争中必须要遵循的规则，比特币系统中的节点根据这一规则参与竞争成为比特币中的“块”。这种数据信任源选择机制是判断一个系统是否为去中心化系统的一种可行方式。

尽管由共识算法选择出来的数据信任源并不能被某一主体轻易控制，但这也不是那么绝对，例如，当一个人拥有超过该比特币区块链系统51%的计算力时，那么该比特币区块链系统的主体便由此人担当，并且去中心化程度可通过区块链被单个主体控制的难易程度来确定。

区块链依据节点的分布情况可划分为公有链（Public Blockchain）、联盟链（Consortium Blockchain）、私有链（Private Blockchain）三种类型。下面简单分析一下它们的去中心化。

（1）公有链的节点只需要遵守一个共同的协议便可获得区块链上的所有数据，并且不需要任何身份验证，最显著的特征就是任何一个人都可以随时随地地发送交易信息。比特币就是一种最典型的公有链，也是公有链最成熟的一个应用。鉴于比特币作为公有链的独特性，它获得了“黑市交易中可信度最高的货币”的称号。与联盟链和私有链相比，公有链的节点被某一个主体控制的难度最大。

（2）联盟链主要面向某些特定的组织机构。因为这种特定性，联盟链的运行只允许一些特定的节点与区块链系统连接，这就不可避免地使区块链产生了一个潜在中心。

例如那些以数字证书认证节点的区块链，它们的潜在中心就是CA中心——证书授权中心（Certificate Authority）；那些以IP地址认证节点的区块链，它们的潜在中心就是网络管理员。正如“擒贼先擒王”一样，只要控制住这些区块链的中心，就有可能控制住整个区块链系统。相比于公有链，联盟链被控制的难度要低得多，所以联盟链的去中心化程度并没有公有链那么高。

（3）私有链的应用场景通常是企业组织的内部。从“私有链”这一名字便不难理解，其特点之一就在于“私”——具有个人私密性。私有链只在内部环境运行，不对外开放，而且只有少数用户可以使用，所有的账本记录和认证的访问权限只由某一个机构组织单独控制。因此，私有链相较于公有链和联盟链，并不具有明显的去中心化特征，只是拥有一个天然的中心化基因。

不同于公有链的广泛流行和使用，业界对私有链的存在价值具有颇多争议。有人认为私有链并无任何存在意义，因为它仅仅是一个分布式的数据库，并且易被主体控制；也有人认为只要把私有链的应用建立在共识机制的基础上，其仍然具有存在的意义。

得益于去中心化的区块链，OTC市场（Over the Counter，场外交易市场，也可称为柜台交易市场）的运行和交易方式也将得到革新。首先我们来看一下什么是OTC市场，以及OTC市场的交易方式是怎样的。

OTC市场起源于20世纪初的美国证券市场，由于证券投资者通过券商或银行的柜台进行证券的买卖交易，所以OTC市场获得了“柜台交易市场”的称号。

OTC交易和电子交易不同。电子交易是在公开的市场集中进行交易，而OTC交易则是在交易所场外的、未经公开的市场上进行交易，这也是“场外交易市场”名称的由来。“一对一地在非公开市场交易”是OTC交易的典型模式。

所谓的“一对一”就是在OTC交易中，场外交易经纪商（IDB, Inter Dealer Broker）作为交易的中间人，通过电话等即时通信工具对各方客户进行报盘和价格询问，各方客户协调一致并同意后，交易就完成了，场外交易经纪商会在交易完成后收到买卖双方支付的报酬。OTC交易模式的显著优点就是整个交易过程都非常灵活，有利于提高双方一次性达成交易的概率。

但灵活这一优点并不能掩盖在 OTC 交易中存在的数据信息不对称、不透明问题。OTC交易的合约不同于交易所交易所具有的标准化合约，在大多数情况下，OTC交易的合约是不具备标准化特性的，这就导致了OTC交易透明度不高。

然而，OTC交易面临的一切问题都将在引入去中心化的区块链技术后迎刃而解。区块链的去中心化特征会使 OTC 交易模式发生关键性变革。在区块链去中心化的加密技术下，OTC 市场中的第三方机构将会被消除，OTC市场将具有更透明的数据信息记录，同时交易的安全性也将大幅提升。

除了OTC交易，还有一些金融交易，以及由金融行业衍生出来的产品，如股票、债券、基金、期货产品等，都能通过区块链实现更好的运营和交易。借助“去中心化”的区块链技术，不需要任何第三方中心化机构，交易各方便可注册、确认和转移多种类型的合约或资产。

1.1.2 不信任机制

区块链的去中心化是不信任机制的产物。在区块链中，不信任才是最大的信任，这要追溯到区块链的诞生。2008年年末，区块链的概念在中本聪发表的论文Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic CashSystem中被提出。尽管在该篇论文中并没有明确地出现英文单词“Blockchain”，但大家仍然认为这是首次提出了区块链的概念。

中本聪认为，对于构建比特币数据结构及价目交易信息来说，区块链技术是作为一种基础技术存在的。区块链技术让比特币的挖矿和交易往来得以实现，中本聪创建比特币就建立在区块链技术这个基础之上。而他要创建比特币则是源于以下三点原因。

1．交易成本增加

中介机构的存在导致交易成本增加，令原本实际可行的最小交易规模受到了约束。

2．传统交易存在弊端

通过第三方机构处理交易信息的传统模式存在点与点之间缺乏信任感的问题。例如，买方为了提防卖方，会向卖方索取一些本不需要的信息，然而这种做法依旧不能避免欺诈行为的发生。

3．数字货币优势明显

电子货币身份的问题依靠数字签名就能够解决，如果仍需第三方的帮助才能阻止双重消费，那么数字签名系统就失去了存在的价值。

不难发现，在这三点原因中，信任才是交易中最值得关注的问题。而区块链正是一个基于不信任机制运行的系统，或者说，区块链技术正是被用来解决交易过程中存在的信任问题的。

例如，甲和乙两人以一场篮球赛设赌，甲赌洛杉矶湖人队赢，乙赌费城队赢，赢的那个人可以获得500元（自己的250元加上对方的250元）。然而甲乙两人均担心对方不兑现承诺，于是找来彼此都信得过的第三个人丙来做公证，甲乙两人各自拿出250元交给丙保管，委托他在球赛结束的时候将这500元钱交给赌赢的那个人，可令人始料未及的是，丙居然卷款跑了，甲乙两人谁也没拿到那500元，反而让丙坐收了渔翁之利。

于是，为了避免上述事件再次发生，甲乙两人用区块链技术解决赌金的判定问题。他们将各自拿出250元发送到一个智能合约的共同账户中，然后由该智能合约根据球赛结果来判定到底谁才能拿走这500元。

在该智能合约的账户里，只有球赛出结果时这500元才会变动，否则没有人能预先拿到或修改赌金，更不会出现公证人携款逃跑的情况。甲乙两人采用的这种方式便是区块链技术的一种简单体现。

在现实生活中，人与人交往所需的信任区块链系统并不需要，因为区块链只需要按照代码规则运行，这便是它的一个本质特征——以不信任机制保障交易各方的资产安全。虽然区块链以一种不信任机制运行，但正是这种“不信任机制”使得区块链成了一个“信任制造机”。简单来说，区块链因不信任而诞生，又为不信任产生信任。

关于不信任机制，以基于区块链开发的众筹平台为例。众筹平台一般先通过发出支持公司创建数字货币的号召来筹措资金，然后向公司的投资者分发这笔资金。在这一过程中，数字货币作为支持公司获股的信用凭证，保证了公司和投资方可得的合法收益。

区块链系统会生成一个数据库，这个数据库可以记录交易发生的时间，并且不能被篡改。得益于区块链的互不信任机制，那些并不具备借助第三方机构能力的交易方之间也能进行相关的交易。

如今，区块链技术已经不仅仅包括一个单一化的数字货币应用，其应用领域变得越来越广泛，涉及物联网、电子商务、社交通信等众多领域。

智能合约也是区块链互不信任机制的一个重要应用。智能合约以数字代码的形式为区块链交易保驾护航，因为在智能合约中，信任并不是交易双方所需要的，一切交易都通过代码执行。智能合约的出现表明区块链的交易已经超出了货币买卖的层次，未来还会不断发展。

1.1.3 不可篡改

区块链中的数据不可篡改，验证无误的数据会被节点储存，每个节点都有完全一样的数据账本，只有同时控制超过51%的节点才能篡改区块链系统中的数据，如果对单个节点上的数据进行篡改，只是做无用功而已。所以，区块链拥有的不可篡改特征为区块链中的数据提供了极高的安全性与稳定性。

区块链并非从一开始就被完全接受，因为区块链技术曾被质疑会瓦解传统的中心化货币交易所。但随着区块链技术迅速发展，其解决当前信息架构中存在的信任问题和中心化问题的能力令人们逐渐信服。

区块链通过先进的加密技术确保账本上的任何信息（不管是旧的信息还是新添加的信息）都不可篡改。这种不可篡改的特性来源于密码学中哈希（Hash）函数的单向性：哈希(x)=y，通过y找到x具有相当大的难度。

区块链采用的加密技术是一种类似于“哈希链”形式的数据结构，比特币就是“哈希链”的一个变种。而且由于区块链具有去中心化的特征，所以区块链具有良好的承受能力，能够对外界高强度的攻击做出及时的防御反应。

传统互联网行业一般利用关系型数据库存储数据，如MySQL数据库和Oracle数据库等，就是先用关系型数据库建立数据记录，再将各种相关的属性值录入其中。然而这种方式容易带来风险，若他人捕捉到了数据库中的漏洞便可以随意对其中的数据进行篡改。

例如，如果在关系型数据库程序中存在漏洞，那么某些人破解该程序后便可在这段程序中输入代码，直接对数据库中的数据进行篡改，而不需要用户本人或管理员的账号，用户的账户资产便极有可能被用来进行非法的余额提现或商品交易。再比如，一家公司的某位员工拥有该公司关系型数据库的权限，然而他却利用这种权限直接对其他同事的数据进行篡改，以此获取非法利益。

区块链拥有的不可篡改性特征使其被广泛应用于多种行业。应用最广泛的三个行业如下。

1．银行业

区块链不可篡改的特征能够帮助银行解决业务核心问题。例如，Visa和Chain进行合作，试图借助区块链技术提高信用卡的交易效率和安全性。具体而言，通过使用区块链技术，Visa 希望能将目前支付平台每秒最快能承受的六万五千笔的交易效率再翻一倍，同时又希望能开发出新的Visa业务应用，在给予客户新体验的同时，增强用户使用信用卡进行交易时的安全性。

不难看出，解决信用卡交易的安全性问题与区块链所具有的不可篡改特征紧密相关，因为在区块链上生成的交易信息不可被篡改，所以用户使用信用卡进行交易时的安全性才能被保证。

如果可以借助区块链技术将金融业务的数字化应用开发出来并推广使用，那么银行用户便能实现自动化交易，与此同时，交易的安全性也能被进一步保证。对于银行来说，这不仅可以使其用户受益，还可以避免大量的在资金交易业务中出现的欺诈案件，从而降低自身损失巨额资金的风险。

2．保险业

保险业与银行业相似，对于保险业而言，身份的认证尤其重要，这便凸显了区块链不可篡改性的重要作用。例如，Everledger 是一家区块链初创公司，它曾经和安联法国分公司（Allianz France）合作研发了一个保险风险记录项目。在这一次合作中，Everledger 负责向保险公司提供一个可信任的风险记录系统。

另外，伦敦再保险公司也曾尝试应用区块链技术开发索赔记录系统，主要目的就是保证客户的索赔信息被永久记录，并且不能被任意篡改。

3．军事领域

区块链的不可篡改性不仅被银行业和保险业利用，也在军事领域大显身手。区块链技术将军事数据的存储与加密进行了有机结合，使军事数据的安全性进一步增强。具体而言，区块链的不可篡改性在军事领域的应用主要体现在以下三个方面。

（1）武器装备管理方面。武器装备从研发生产到报废的整个过程，都需要进行一个全面的武器寿命周期的备案记录，包括武器的设计方案、技术检验等数据资料内容。然而，从目前的情况来看，这些备案记录大多是以纸质媒介或电子媒介的形式存储的，这种方式存在安全性难以保障等问题。

为了解决上述问题，武器装备管理便引进了区块链技术。利用区块链技术建立一个记录武器装备寿命周期内容全过程的网络，提高武器装备管理的安全性和便利性。

（2）战场信息保护方面。战场信息具有高度的机密性，在现代军事体系已经十分完善的情况下引进区块链技术，例如利用区块链技术不可篡改的特征，建立一个具有相当安全性的数据平台，为具有高度严密性和敏感性的战场数据提供加密服务。

（3）智能军用物流方面。区块链技术能够为解决数据存储、系统维护及通信方面的难题提供帮助，从而使智能军用物流系统的运转效率大幅提高，在保证通信信息自由交互的同时还能确保信息的安全性。

“区块链+大数据”是当前具有广阔发展前景的创新模式。以区块链技术为基础建立起来的网络，不仅可以储存大量的数据，还能进行实时数据信息处理。

风险控制向来是金融机构的一个重要关注点，区块链的不可篡改性为大数据提供了重要作用：不可篡改性保证了数据的安全性，而且能够快速识别数据信息中存在的风险，避免出现数据泄露的问题，大大提高了金融机构有效控制风险的能力。

“区块链+征信”也拥有非常广阔的经济市场，是一个以大数据分析为基础，由区块链技术为其提供可共享数据功能，以此来挖掘数据价值的模式。而且区块链技术的加入使传统征信行业面临的“数据孤岛”问题有了解决的办法，因为在征信过程中，区块链的不可篡改性确保了整个过程的公信力——数据是凭借区块链的能力最终实现自由交互的。

如今，区块链已经进阶到3.0阶段，人工智能也在如火如荼地发展，未来经济发展的下一个方向可能就是“区块链+人工智能”。譬如金融机构可以利用区块链技术搭建一个链状平台，同时再将人工智能引入其中，大幅提高金融机构的工作效率。

1.1.4 可追溯性

区块链上的资金往来信息均可被追溯和查看，也就是说，区块链具有可追溯的特征，而这一特征也是区块链的本质特征之一。在应用方面，区块链技术的可追溯性使区块链成为追踪领域的一把好手。

以比特币为例，在比特币系统中，每隔十分钟便会有一个区块被创建起来，该区块包含了这十分钟内发生的全部交易信息。

除此之外，新创建的区块还会包含前一个区块的ID，这就使得比特币系统中的每一个区块都能对前一个区块有迹可循，这种“有迹可循”将系统中的所有区块连接了起来，形成一条完整且不会丢失的信息交易链。

由于这种特性，比特币自诞生起便形成了唯一的一条主链，所有交易信息都会被记录在这条主链当中。与此同时，这条主链每十分钟就会创建一个新节点向全网传播交易信息，这便使得每台已经参与或正在参与比特币交易的计算机都拥有一份关于比特币所有交易信息的备份。

与银行记录每一笔非现金交易的传统模式相比，因为每一台参与比特币交易的计算机都有交易信息的备份，所以即使出现网络崩溃的情况，只要有一台参与过比特币交易的计算机能正常工作，比特币的这条交易信息主链就能被完好地读取出来，不会丢失。而银行系统却无法做到这一点，只要银行的网络系统崩溃，那么其交易信息就会全部丢失。

区块链的可追溯性不仅可以保证信息不丢失，还可以被用在案件追踪上。

例如，比特币作为一种热门的数字货币，其迅猛的发展也使得Ran-somware 勒索病毒兴起。黑客以存储在计算机中的信息为砝码，威胁那些受到攻击的人交出比特币。

虽然比特币提供了一种新型的犯罪方式，但是由于比特币的每一笔交易都被记录在区块链上，任何一台参与了比特币交易的计算机均可查看。即使罪犯逃脱了，由于交易信息被记录在案且向全网公开，侦查人员追捕罪犯依然有迹可循。

与传统货币不同，每个数字货币都具有唯一的编码，编码就相当于它们的身份证。区块链上所有关于数字货币的交易行为与交易信息都清楚可见，并且不需要第三方的介入就可直接对交易资金的去向进行分析。

Chainalysis的联合创始人Jonathan Levin根据区块链的可追溯性开发出了一个专门用于分析区块链信息的软件工具，这一工具可以帮助调查人员推断罪犯使用数字货币进行犯罪的方式。

Chainalysis公司从2015年起就一直依靠这一技术协助美国国税局、美国联邦调查局、欧洲刑警组织等机构进行案件调查。该区块链分析工具通过区块链上的数字字符串识别用户，因为这些数字字符串具有唯一性，与用户一一对应。另外，这一区块链分析工具还会向调查人员展示罪犯们移动资金的方式、资金的移动地点等重要信息。

BlockSeer的创始人丹尼·杨（Danny Yang）也曾表示政府有意对区块链上的资金流动进行追踪。为此，他们特意开发了区块链分析工具，协助政府调查区块链资金流动。

由此可知，建立在可追溯性基础上的区块链分析工具对案件调查十分重要，因为区块链给予了案件调查人员追溯数据信息的机会与途径。另外，不仅仅是案件调查组和政府，比特币等数字货币交易所也应用区块链分析工具追踪资金流动。

世界经济论坛的首席技术官布莱恩·贝伦多夫（Brian Behlendorf）在2016年时加入了一个超级账本项目（Hyperledger Project）。该项目致力于开发和推进区块链应用技术。

关于区块链技术的应用，贝伦多夫表示，区块链技术可用于追踪产品的一切数据。比如，用区块链来记录房地产的相关信息，那么交易双方便能清楚地知道房产交易的全过程及所有的交易信息，包括旧房主、现房主、该房曾发生过几次转手交易等。由于这种记录不可以被篡改，所以在追踪时这些被记录在区块链上的信息就可以成为有效的交易凭证。

再如钻石交易。钻石行业曾创建过一个项目以避免血钻流进市场，应用区块链技术后，除血钻外的每一颗钻石，从被开采出来到每一次运输、每一次交易的相关信息都会被记录在区块链上，钻石行业便凭借此技术有效阻止了血钻流入市场。因此，如果不能在区块链上追溯到顾客购买到的钻石的信息记录，那么该钻石便极有可能是血钻。

然而，区块链也并非一个没有任何漏洞的完美系统，贝伦多夫认为区块链也具有一些潜在危险。众所周知，区块链因为不可篡改所以可追溯，但是如果区块链中出现漏洞，那便极有可能导致信息永久性泄露，所以他向区块链的开发者提出一条建议：要尤其关注区块链中新创建出来的节点。由此可见，区块链技术的发展仍任重而道远。

目前，可追溯性的本质特征也使得区块链被应用在公共生活中的一些领域当中，如公益领域。应用了区块链技术的公益账户不同于一般的公益账户，区块链公益账户上的信息对每个公益活动参与者都可见，每个参与者所拥有的公益账户信息都是同步的，这有助于公益账本的统计和监管。

于2016年7月30日上线的“听障儿童重获新声”公益项目是支付宝旗下的爱心捐赠平台，它和传统的爱心捐赠平台不同的是：该项目增设了一个“爱心传递记录”，即捐赠者完成捐赠后可以看到自己捐款的流向，能清楚地看到捐款从自己的账号到受捐者账号的全过程，这正得益于区块链的可追溯性。

“听障儿童重获新声”项目通过后台的数据推演形成平台上的公开信息，这样既确保了公益数据的真实性，又帮助发起方节省了公开所有信息所需的成本。

“听障儿童重获新声”项目是支付宝在公益领域引入区块链技术的第一次尝试。这一应用不仅改善了用户体验，也大幅提高了公益资金往来的透明度。在区块链技术的帮助下，捐赠者、支付宝爱心捐赠平台及受捐者就可以形成一条可追溯的闭环链。

原本低透明度的公益活动总会让公众对捐款是否被真正用在受捐者身上存在疑惑，一些被爆出的“假公益”也给公众支持公益活动的热情浇了一盆冷水。因此，把区块链技术引入公益领域后，捐款的去向就变得可追溯、可追踪，这不仅有利于提升公众对公益活动的信任感，还为解决公益活动中的“信任问题”提供了一条可行途径。

随着区块链技术的快速发展，全球可能会建立起一个统一的账本，实时同步，使每一笔交易都可被追溯。除此之外，在区块链的帮助下，全世界居民的信用档案也可被追溯，从而有利于建立起一个完善的全球信用体系。