區塊鏈雲起，產業變革的新風尚
——深度解讀肖風與蔣國飛在《尋找區塊鏈力量》第三集中的術語和分析框架
邱明1，許蘭蘭2
在8月20日的《尋找區塊鏈力量》第三集中，在區塊鏈投資界和產業界的兩位傳說中的人物：一位是創造了50萬美元變成上億美元投資神話的中國萬向股份有限公司副董事長肖風；另一位是最大的區塊鏈應用平臺背後的一號位，螞蟻集團副總裁蔣國飛，進行了關於數字資產投資的底層邏輯以及區塊鏈技術與產業發展趨勢的巔峰對話。
有一種說法是，要對一個行業具備初級的專業水平，需要掌握100個專業術語和認真掌握數個專家的邏輯思路。本文就來幫助大家深度解讀《尋找區塊鏈力量》第三集中提到的五個主要的概念：區塊+鏈、可信分布式帳本、預言機、跨鏈技術、分布式商業。在掌握了這些術語和概念後，再來讀兩位高手的對話，就更能看出他們的思路和邏輯。
一、區塊鏈=區塊+鏈？
1.哈希計算是一個壓縮任意輸入字符串到固定長度輸出字符串的數學計算，但卻是不可逆的函數
1)哈希函數是一個數學函數，具有以下三個特性：
a)其輸入可為任意大小的字符串；
b)它產生固定大小的輸出，假設輸出值為256位；
c)它能進行有效計算。簡單來說就是對於特定的輸入字符串，在合理的時間內，我們可以算出哈希函數的輸出。更準確地說，對應n位的字符串，其哈希值計算的複雜度為O(n)3。
2)哈希計算的三個特徵保證了在當前的計算能力下不可逆
a)特徵1是碰撞阻力。碰撞指對於兩個不同的輸入，產生相同的輸出。如果對於哈希函數H（.），沒有人能夠找到碰撞，我們稱該函數具有碰撞阻力。沒人能找到碰撞，不表示不存在碰撞。對於256位輸出哈希函數，最壞的情況是2^256+1 次哈希函數計算，平均2^128次哈希函數計算，來用碰撞檢測算法來發現碰撞。
b)特徵2是隱秘性保證。如果我們僅僅知道哈希函數的輸出y=H(x),我們沒有可行的辦法算出輸入值x。
c)特徵3是謎題友好。如果有一個人想找到y值所對應的輸入，假定在輸入集合中，有一部分來自於隨機數，那麼他將非常難以求得另一部分，使得兩部分串聯起來正好是y值對應的輸入。
3)哈希與加密計算的不同方面在於固定輸出和不可逆
a)哈希算法往往被設計成生成具有相同長度的文本，而加密算法生成的文本長度與明文本身的長度有關。
b)哈希算法是不可逆的，而加密算法是可逆的。這裡的不可逆有兩層含義，一是「給定一個哈希結果R，沒有方法將R轉換成原目標文本S」，二是「給定哈希結果R，即使知道一段文本S的哈希結果為R，也不能斷言當初的目標文本就是S」。加密則不同，給定加密後的密文R，存在一種方法可以將R確定的轉換為加密前的明文S。
2.SHA256是一個被比特幣採用的哈希函數，把768bits壓縮到512bits
SHA-256採用MD（Merkle-Damgard）變換，用一個壓縮函數（固定長度，具備碰撞阻力的哈希函數）把768位的輸入壓縮成256位的輸出，每一個區塊的大小是512位（圖1）。
圖1 SHA256生成512bit區塊的原理
3.鏈式結構指的是前一個區塊的哈希值放到當前區塊的頂部256 bits
哈希指針是一種數據結構，指向數據存儲位置及其位置數據的哈希值的指針。哈希指針不但告訴數據存儲的位置，還給出一種方式，驗證數據是否被篡改過。通過哈希指針構建一個鍊表，這個數據結構稱為區塊鏈。一系列區塊，既有數據也有一個指向上一個區塊的哈希指針。每個區塊不僅告訴上一個區塊的值，還包含了該值的摘要，使我們能驗證那個值是否改變(圖2)。
圖2 由哈希指針連接起來的鏈式結構
區塊鏈的一個功能是「防篡改日誌」。建立一個儲存很多數據的日誌數據結構，能將數據附加到日誌的末尾。如果有人篡改日誌前的數據，我們就可以檢測到。
4.蔣國飛對於區塊鏈的解讀是對區塊鏈功能的一種抽象描述
蔣國飛說：「所以在這個過程中，在各種產業中，區塊鏈作為一種技術始於區塊Block，其核心是Chain（連結）。BlockChain，Block就是技術，Chain就是連結，它與產業連結以後可以作價值的交換。」
我們可以看到，蔣國飛是把區塊鏈的底層技術比喻成區塊，其功能和價值總結成了連結。
二、可信的分布式帳本是怎麼構建的？
1.從CAP定理到區塊鏈不可能三角
比特幣是第一個實現的全球公鏈應用，但是由於分布式CAP定理依然對於公鏈系統成立（圖3），所以公鏈的性能受到了極大的限制。也就是在Availability：可用性、即時響應（）；Consistency：一致性、數據正確；Partition Tolerance：分區容錯，分布式一定存延遲，錯誤，斷網等三個緯度上不可能都滿足。
圖3 CAP定理
從CAP定理出發，經濟學家研究區塊鏈系統，提出了區塊鏈不可能三角的假設（圖4）。我們可以看到，為了獲得更好的區塊鏈的功能（可擴展性），最好的選擇是控制驗證節點的準入標準，從而在安全性得到保障的基礎上，減少去中心化的程度。也就是說聯盟鏈是區塊鏈落地的最優選擇。
圖4 區塊鏈不可能三角
2.聯盟鏈更適合於大規模的區塊鏈的落地應用需要
公有鏈，是指對全世界所有人開放的，任何人都可以讀取數據、發送交易且交易能夠獲得有效確認的共識區塊鏈。在公有鏈上，各個節點均可自由加入和退出網絡，並參加鏈上數據的讀寫，並且，網絡中不存在任何中心化的服務端節點。
私有鏈，也稱專有鏈。它是一條非公開的「鏈」，通常情況下，需要授權才能加入節點。而且私有鏈中各個節點的寫入權限皆被嚴格控制，讀取權限則可視需求有選擇性地對外開放。
聯盟鏈是指由多個機構共同參與管理的區塊鏈。每個組織或機構管理一個或多個節點，其數據只允許系統內不同的機構進行讀寫和發送。聯盟鏈的各個節點通常有與之對應的實體機構組織，通過授權後才能加入與退出網絡。各機構組織組成利益相關的聯盟，共同維護區塊鏈的健康運轉。聯盟鏈適合組織機構間的交易和結算（圖5）。
圖5 公有鏈和聯盟鏈
3.螞蟻鏈BAAS平臺適合於大規模的區塊鏈的落地應用需要
2019年6月上線的金融級區塊鏈引擎BaaS服務平臺，在一定程度上代表了螞蟻集團區塊鏈技術突破的成就（圖6）。BaaS服務平臺支持10億帳戶規模和每日10億交易量的「雙十億」級應用，具有6倍於業界標準的同態加密算法。2019年Gartner全球領先區塊鏈BaaS榜中，螞蟻集團（含螞蟻區塊鏈和阿里雲BaaS）是唯一上榜的亞洲公司，在6個維度中獲得高能力評級，綜合排名第二，僅次於微軟。
圖6 螞蟻鏈的架構
4.在聯盟鏈的平臺上可以購建可信的分布式帳本
在基礎的功能模塊上，可以結合不同的應用場景，來開發可信的分布式帳本（圖7）。
圖7 可信分布式帳本的概念示意圖
三、物理世界的信息向區塊鏈的映射是怎麼實現的？
區塊鏈上數據的真實透明，不可簒改指的是數據上鏈之後。區塊鏈無法保證上鏈的數據一定就是真實的。在很多應用場景中，區塊鏈系統都需要與鏈下世界進行各種交互，數據免不了上鏈下鏈，所以預言機( Oracle)是區塊鏈中非常重要的概念。預言機之所以重要，是因為它為區塊鏈提供區塊鏈以外的信息，滿足實用的智能合約在運行時的必要條件。
1.預言機是一種為區塊鏈獲得鏈外數據的機制或協議
需要用區塊鏈來解決的很多問題都離不開預言機將真實世界的數據反饋送到區塊鏈上。如果沒有預言機，區塊鏈就像是一個孤島，不會和外界產生交換，無法在現實世界創造真正的價值。現實世界面臨的很多可通過區塊鏈解決或提高效率的問題，都需要預言機的幫助。預言機能夠把現實世界的數據帶到區塊鏈上，觸發智能合約的執行，產生有價值的結果。預言機是區塊鏈實現商業化落地的關鍵。
預言機有多種應用場景，將會極大拓展區塊鏈在現實世界的應用範圍。所有需要與鏈外數據交互的非中心化應用都需要藉助預言機，例如非中心化的衍生品交易平臺、借貸平臺、穩定通證、保險應用、賭場應用、預測市場等。
2.預言機的一般工作流程
預言機的主要作用是為智能合約提供可靠的外部數據，其核心價值是在可信的基礎上，使區塊鏈與外部世界連接起來。理想狀態下預言機的工作流程是接受請求、獲取數據、返回數據。可供預言機查詢的數據源一般有網際網路的URL連結、搜尋引擎、其他區塊鏈的數據、星際文件系統IPFS的數據等。
理想狀態下預言機的工作流程如下4：
1）接受請求。預言機接收到用戶合約（USER-SC Contract）發送的請求Req=（Src，τ，q)，其中Src表示查詢指定的數據源，τ表示時間點或時間段，q表示查詢的內容。
2）獲取數據：將查詢內容q在時間τ發送到Src，進行查詢；
3）返回數據：一旦獲得答案a，將a返回給智能合約使用。
圖8 ChainLink白皮書裡理想狀態下預言機的工作流程
3.預言機的設計需要考慮信息保密性、完整性、可獲得性
實際應用設計預言機時，需要著重加以考慮信息保密性（Confidentiality）、完整性（Integrity）、可獲得性（Availability）等問題。保密性是指智能合約向預言機請求查詢的內容不會被洩露出去。例如非中心化的保險業務，用戶或許並不希望預言機透露自己的航班信息給全世界；再如非中心化的衍生品交易，用戶也並不願意透露自己的投資組合和操作策略。完整性是指信息完整準確可靠，沒有被有意無意地破壞、篡改。可獲得性是指通過預言機調取數據時，可以及時得到所需要的信息。
預言機有多種類型，可以按軟硬體進行分類、按中心化與否進行分類、按數據流向進行分類。目前市場上的預言機類項目主要為非中心化預言機，且多數都致力於支持多條主流公鏈。為了保障預言機信息的保密性、完整性和可獲得性，不同項目採取了不同的方案，如ChainLink的方案是結合聲譽合約、訂單匹配合約和聚合合約，Oraclize是利用真實性證明，DOS Network採用了可驗證隨機方程和閾值密碼學，而OracleChain採用了聲譽和抵押證明5。
四、區塊鏈的「區域網」是怎麼通過跨鏈技術實現聯通的？
各行業乃至行業中某個領域根據自身的產業結構構建不同區塊鏈網絡，每條鏈上都流轉著相應有價值的信息與資產。但通常情況下，任何一個行業的價值都不可能完全孤立，往往有跨行業協作的業務需求，這也催生了區塊鏈應用落地的一大挑戰——多鏈信息孤島。這也就是蔣國飛所說的區塊鏈應用的「小蘑菇」，需要連結起來。
1.跨鏈的信息交互要求在一定時間內原子事務狀態一致
舉一個資產跨鏈轉移例子：基於區塊鏈搭建的供應鏈金融平臺上，流轉著Alice的一筆應收帳款資產，當Alice有轉讓需求，但接收方Bob卻在另外一個區塊鏈資產平臺上，如果兩個平臺業務上相通且區塊鏈平臺具有跨鏈能力的話，就可以使Alice的資產在其鏈上銷毀或者永久凍結，同時Bob所在的區塊鏈平臺確認Alice資產已凍結後，創建對等的合法的應收帳款資產給Bob。這個過程的關鍵是要求Bob的區塊鏈能「看見」且「認證」Alice的資產狀態，進而誠實履行創建資產的任務6。
整個跨鏈過程可以看成一個原子事務，一旦Alice資產永久凍結後，Bob所在的區塊鏈就必須給Bob發行對等的資產。兩條鏈上的狀態需要在一定時間內達成一致，不能永久處在一個中間態，否則不能保障資產守恆以及不可雙花等基本要求。
2.跨鏈信息交互模型的設計
跨鏈需求的本質可以定義成這麼一個跨鏈信息交互模型：鏈A上面的信息經過共識確定，可以安全可信地流轉到鏈B中，鏈B可以認證信息，並且按照約定執行後續的跨鏈邏輯。
這就需要一種「可信連接技術」，能把一條鏈上的可信數據，真實可靠地告訴另外一條區塊鏈上，中途能像區塊鏈本身數據流轉一樣保證數據無法被篡改，那麼兩條鏈上的參與方就可以互信對方數據，就像是在一條鏈上一樣進行可信的業務協作了。
要實現這個跨鏈模型，首要解決的核心問題是跨鏈消息的認證，常用跨鏈技術裡可以使用「側鏈機制」直接認證的，或者使用「公證人機制」間接認證；區塊鏈間異構特性帶來的數據結構差異，需要設計相關數據協議約定和引入橋接組件等方式解決數據差異性的問題；最後是完成跨鏈事務的設計，使得兩條鏈上的狀態能夠安全達成業務的一致性，且該事務具有原子性。
在設計跨鏈的基礎設施時需要考慮到三個重要的性能：
a)跨鏈協議的安全性、適用性。異構區塊鏈帳本上的可信數據的數據格式、驗證邏輯、驗證信任根都是獨立的，其規格可以通過區塊鏈自身協議定義清楚，任意客戶端包括另外一條鏈上的單位，原理上都可以直接認證。在實際跨鏈中更多存在中繼者/公證人等角色做了一層「橋接」，橋接過程中完成原數據的安全認證、數據格式轉化、數據重新聲明等動作，本質上這些行為是一種「證明轉化」：在不改變原有數據語義的前提下，進行數據格式轉化、數據證明的轉化、信任根的轉化，以便於驗證者安全簡便地解析和認證跨鏈信息。
b)統一的分布式自治跨鏈身份。身份體系是通訊的基礎，目前很多跨鏈解決方案中並未重視區塊鏈身份體系的搭建，區塊鏈跨鏈標識往往只能在局部跨鏈使用，跨鏈作為面向萬鏈互聯的基礎設施，區塊鏈身份體系將會是重要基礎。
c)數據安全與隱私保護。隱私保護及數據安全是區塊鏈面向實際場景的重要問題，而跨鏈流程往往意味著鏈上數據要面臨隱私公開和數據要在安全域外不可靠流轉等安全敏感問題。隨著各類鏈上隱私保護方案的研究與落地應用，跨鏈要解決數據隱私安全問題也是面向實際生產場景的首要任務。
五、分布式商業在未來三到五年裡能發展成新物種嗎？
1.分布式商業是平臺經濟發展的新階段
平臺經濟（英文：Platform Economics）是一種基於數位技術，由數據驅動、平臺支撐、網絡協同的經濟活動單元所構成的新經濟系統，是基於數字平臺的各種經濟關係的總稱。在平臺經濟1.0階段，網際網路平臺的核心作用主要體現在連接雙邊市場、促進信息溝通、降低交易成本等方面。如電商網站連接了買家與賣家雙邊用戶，提高了雙方匹配效率。此時的網際網路平臺盈利模式較為單一，主要是廣告。在平臺經濟2.0階段，網際網路平臺的價值核心逐漸由搭建信息平臺轉向商業生態建設，孵化高價值商業生態業務成為平臺發展目標之一，商業分成等盈利模式不斷豐富7。
在平臺經濟3.0階段，隨著「網際網路+」行動計劃的出臺，網際網路平臺與傳統產業的融合加速，涉及領域和範圍更廣，包括協同製造、高效物流、智慧能源、現代農業等眾多工業、農業、生產性服務業領域。這一階段在金融、醫療、交通、住宿等垂直領域逐漸湧現出一批共享經濟平臺獨角獸企業。BAT 等傳統網際網路平臺企業已發展成為超級網際網路生態企業。
分布式商業有一種定義為「一種由多個具有對等地位的商業利益共同體所建立的新型生產關係，是通過預設的透明規則進行組織管理、職能分工、價值交換、共同提供商品與服務並分享收益的新型經濟活動行為。」8
分布式商業具備多方參與、共享資源、價值整合、智能協同、模式透明、跨越國界等特徵。首先，需要多個中小企業共同參與，提供資源，整合價值要素，共同開展業務；智能協同，意味需要實現完全的線上自動化，能通過條件就能自動觸動各個參與方的行為；模式透明，意味需要以技術破解信息屏障，確保收益的公平分配；同時，商業的地域邊界也會漸漸消除，使得跨地區、跨國界合作更加順暢。
2.鏈改與分布式商業模式仍然面對機制設計方面的挑戰
a)發行沒有內在價值的代幣是不合規的行為。不與法幣直接錨定的代幣沒有明確的內在價值，無法拉動數字經濟生態閉環，無法實現鏈改、幣改、生態激勵。
b)去中心化生產關係無法穩定確立。去中心化的生產關係仍然需要中心化的治理和拉動,利益相關方的博弈需要算法和治理機制的混合平衡。
分布式商業與協作，希望通過Token激勵來創造更有效的需求和供給匹配效率，其挑戰是Token價值需要通過激勵機制拉動的有效經濟增量來體現，然而有效經濟增量在目前的機制設計中並不明顯。而且基於智能合約的契約條款無法適應複雜的勞務關係合約。如圖9中的用Token拉動的分布式協作關係很難落地運轉。
完全去中心化的開發和運營協作幾乎不可能創建有競爭力的商業生態。如果分布式商業要在未來3到5年取得大的發展，需要簡化生產關係鏈路，用算法激勵和良性治理機制相結合的生產關係創新來構建商業生態。
圖9 用Token拉動的分布式商業生態
[1] 邱明是羅漢堂資深專家，前螞蟻金服研究院副院長
[2] 許蘭蘭是羅漢堂高級專家
[3] 計算執行時間隨著計算次數線性增加。
[4] 星球日報，《預言機：區塊鏈與外界溝通的橋梁》
[5] 星球日報，《預言機：區塊鏈與外界溝通的橋梁》
[6] 螞蟻區塊鏈，《揭秘區塊鏈間的連接橋梁——螞蟻跨鏈ODATS設計之道》
[7] 中國信息通信研究院《網際網路平臺治理白皮書（2017 年）》
[8] It經理世界，2018，《分布式經濟來襲》