免费智能真题库 > 历年试卷 > 系统集成项目管理工程师 > 2018年上半年 系统集成项目管理工程师 上午试卷 综合知识
第3题      
知识点   信息化   国家信息化   区块链
关键词   国家信息化体系   区块链   信息化      分类   信息化概念       

 
开展区块链技术的商业试探性应用,属于国家信息化体系中的( )要素。
 
 
  A.  信息技术应用
 
  B.  信息网络
 
  C.  信息资源
 
  D.  信息技术和产业
 
 
 

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  第2题    2019年下半年  
   52%
在实际的生产环境中,( )能使底层物理硬件透明化,实现高性能物理硬件和老旧物理硬件的重组重用。
  第2题    2015年下半年  
   43%
国家信息化体系包括信息技术应用,信息资源等六个要素,其中(2)是国家信息化成功之本,对其他各要素的发展速度和质量有着决定性..
  第2题    2016年下半年  
   37%
以下关于信息化的叙述中,不正确的是:(2)。
 


   知识点讲解    
   · 信息化    · 国家信息化    · 区块链
 
       信息化
        信息化是人类社会发展的一个高级进程,它的核心是通过全体社会成员的共同努力,在经济和社会各个领域充分应用基于现代信息技术的先进社会生产工具(表现为各种信息系统或软硬件产品),创建信息时代社会生产力,推动生产关系和上层建筑的改革(表现为法律、法规、制度、规范、标准、组织结构等),使国家的综合实力、社会的文明素质和人民的生活质量全面提升。
        信息化的基本内涵:
        .主体:全体社会成员,包括政府、企业、事业、团体和个人。
        .时域:一个长期的过程。
        .空域:政治、经济、文化、军事和社会的一切领域。
        .手段:基于现代信息技术的先进社会生产工具。
        .途径:创建信息时代的社会生产力,推动社会生产关系及社会上层建筑的改革。
        .目标:使国家的综合实力、社会的文明素质和人民的生活质量全面提升。
        信息化从“小”到“大”可分为五个层次:
        .产品信息化:是信息化的基础,一方面指传统产品中越来越多地融合了智能化器件,使产品具有处理信息的能力,另一方面指产品携带了更多的信息,这些信息是数字化的,便于计算机设备识别或由信息系统管理。
        .企业信息化:指企业在产品的设计、开发、管理、经营等多个环节中广泛利用信息技术,辅助生产制造,优化工作流程,管理客户关系,建设企业信息管理系统,培养信息化人才并建设完善信息化管理制度的过程。
        .产业信息化:指农业、工业、交通运输业、生产制造业、服务业等传统产业广泛利用信息技术来完成工艺、产品的信息化,进一步提高生产力水平;建立各种类型的数据库和网络,大力开发和利用信息资源,实现产业内各种资源、要素的优化与重组,从而实现产业的升级。
        .国民经济信息化:指在经济大系统内实现统一的信息大流动,使金融、贸易、投资、计划、通关、营销等组成一个信息大系统,使生产、流通、分配、消费等经济环节通过信息进一步联成一个整体。
        .社会生活信息化:指包括商务、教育、政务、公共服务、交通、日常生活等在内的整个社会体系采用先进的信息技术,融合各种信息网络,大力开发有关人们日常生活的信息服务,丰富人们的物质、精神生活,拓展人们的活动空间,提升人们生活、工作的质量。
 
       国家信息化
        国家信息化就是在国家统一规划和组织下,在农业、工业、科学技术、国防和社会生活各个方面应用现代信息技术,深入开发、广泛利用信息资源,发展信息产业,加速实现国家现代化的进程。这个定义包含4层含义:一是实现四个现代化离不开信息化,信息化要服务于现代化;二是国家要统一规划、统一组织;三是各个领域要广泛应用现代信息技术,开发利用信息资源;四是信息化是一个不断发展的过程。
        国家信息化体系包括6个要素,即:信息资源、国家信息网络、信息技术应用、信息技术和产业、信息化人才、信息化政策、法规和标准。这个体系是根据中国国情确定的,与国外提出的国家信息基础有所不同。
        信息资源,是国民经济和社会发展的战略资源,它的开发和利用是国家信息化体系的核心内容,是国家信息化建设取得实效的关键。信息资源开发和利用的程度是衡量国家信息化水平的一个重要标志。
        国家信息网络,是信息资源开发利用和信息技术应用的基础,是信息传输、交换和资源共享的重要手段。只有建设先进的国家信息资源,才能充分发挥信息化的整体效益。
        信息技术应用,是指要把信息技术广泛应用于经济和社会各个领域。信息技术应用工作量大、涉及面广,直接关系到国民经济整体素质、效益和人民生活质量的提高,是国家信息化建设的重要任务。
        信息技术和产业,是指要发展自己的信息技术和产业,这是我国进行信息化建设的基础。信息化建设要立足于自主技术和国产装备,这不仅是国家经济发展的需要,也是国家安全的需要。
        信息化人才,是指建立一支结构合理、高素质的研究、开发、生产、应用队伍,以适应国家信息化建设的需要。人才队伍对其他各个要素的发展速度和质量,有着决定性的影响,是信息化建设的关键。
        信息化政策、法规和标准,是指建立一个促进信息化建设的政策、法规环境和标准体系,规范和协调各要素之间的关系,以保障国家信息化的快速、有序、健康发展。
        我国信息化建设的指导方针是:坚持以邓小平建设有中国特色社会主义理论为指导,全面贯彻邓小平和江泽民同志关于信息化工作的重要指示,认真贯彻信息化建设的“统筹规划、国家主导,统一标准、联合建设,互联互通、资源共享”24字方针,进一步加快国家信息基础设施和信息产业的发展,积极推进“两个根本性转变”,提高对外合作水平,为促进国民经济持续、快速、健康发展和社会全面进步发挥更大的作用。
        我国信息化的总体目标是:坚持以信息化带动工业化的思路,加快信息化建设步伐,在“十五”期间,我国信息化建设要迈上一个新台阶,初步建成国家信息化体系。“十五”期间具体目标如下:
        .大力发展IP宽带网建设。
        .以国内和国际两个市场为目标。
        .继续高速发展信息产业。
        .继续发展有线电话和有线电视。
        .电子商务将有一个较大的发展。
        .电子政务将有很大进展。
        .大力推进社区信息化以及领域信息化。
        .继续推进电信体制改革。
        .促进整个信息产业的稳定发展。
        .加快信息化急需人才的培养和教育。
        信息化的发展有力地促进了我国经济增长质量的提高和产业结构的优化,主要表现在:促进国民经济结构(产业结构、就业结构、消费结构、投资结构、贸易结构)软化;促进国民经济生产要素(劳动者+劳动对象+劳动工具+信息要素)配置优化;对国民经济基本资源(能源、物资、人力和资金)的替代作用;对国民经济增长的倍增作用(乘数效应);对国民财富的增值作用,等等。
 
       区块链
               区块链的概念和特征
                      区块链概念
                      区块链(Blockchain)是一种由多方共同维护,使用密码学保证传输和访问安全,能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术,也称为分布式账本技术(Distributed Ledger Technology)。典型的区块链以块-链结构存储数据。作为一种在不可信的竞争环境中低成本建立信任的新型计算范式和协作模式,区块链凭借其独有的信任建立机制,正在改变诸多行业的应用场景和运行规则,是未来发展数字经济、构建新型信任体系不可或缺的技术之一。
                      典型的区块链系统中,各参与方按照事先约定的规则共同存储信息并达成共识。为了防止共识信息被篡改,系统以区块(Block)为单位存储数据,区块之间按照时间顺序、结合密码学算法构成链式(Chain)数据结构,通过共识机制选出记录节点,由该节点决定最新区块的数据,其他节点共同参与最新区块数据的验证、存储和维护,数据一经确认,就难以删除和更改,只能进行授权查询操作。按照系统是否具有节点准入机制,区块链可分类为许可链和非许可链。许可链中节点的加入退出需要区块链系统的许可,根据拥有控制权限的主体是否集中可分为联盟链(根据一定特征所设定的节点能参与、交易,共识过程受预选节点控制的区块链)和私有链(写入权限在一个组织手里,读取权限可能会被限制的区块链);非许可链则是完全开放的,可称为公有链(任何人都能读取区块链信息,发送交易并能被确认,参与共识过程,是真正意义上的去中心化区块链,比特币区块链即是公有链最好的代表),节点可以随时自由加入和退出。
                      区块链的特征
                      相对于传统的分布式数据库,区块链体现了以下几个对比特征:
                      (1)从复式记账演进到分布式记账。传统的信息系统,每位会计各自记录,每次对账时存在多个不同账本。区块链打破了原有的复式记账,变成“全网共享”的分布式账本,参与记账的各方之间通过同步协调机制,保证数据的防篡改和一致性,规避了复杂的多方对账过程。
                      (2)从“增删改查”变为仅“增查”两个操作。传统的数据库具有增加、删除、修改和查询四个经典操作。对于全网账本而言,区块链技术相当于放弃了删除和修改两个选项(用户可以对本地数据进行删除和修改,但不影响全网共识后的数据一致性),只留下增加和查询两个操作,通过区块和链表这样的“块链式”结构,加上相应的时间戳进行凭证固化,形成环环相扣、难以篡改的可信数据集合。
                      (3)从单方维护变成多方维护。针对各个主体而言,传统的数据库是一种单方维护的信息系统,不论是分布式架构,还是集中式架构,都对数据记录具有高度控制权。区块链引入了分布式账本,是一种多方共同维护、不存在单点故障的分布式信息系统,数据的写入和同步不仅仅局限在一个主体范围之内,需要通过多方验证数据、形成共识,再决定哪些数据可以写入。
                      (4)从外挂合约发展为内置合约。传统上,财务的资金流和商务的信息流是两个截然不同的业务流程,商务合作签订的合约,在人工审核、鉴定成果后,再通知财务进行打款,形成相应的资金流。智能合约的出现,基于事先约定的规则,通过代码运行来独立执行、协同写入,通过算法代码形成了一种将信息流和资金流整合到一起的“内置合约”。
                      区块链适用的场景条件
                      作为一项新兴技术,区块链具有在诸多领域开展应用的潜力。然而,区块链不是万能的,技术上去中心化、难以篡改的鲜明特点,使其在限定场景中具有较高的应用价值,可以总结为“新型数据库、多业务主体、彼此不互信、业务强相关”。
                      (1)源自于应用场景对数据库的需要。区块链本质上是一种带时间戳的新型数据库,从对数据真实、有效、不可伪造、难以篡改的组织需求角度出发,相对于传统的数据库来说,可谓是一个新的起点和新的要求。
                      (2)需要是一个跨主体、多方写入的应用场景。多个主体各自维护账本,往往因为数据信息不共享、业务逻辑不统一等原因,导致“账对不齐”的现象。与之相反,区块链中每个主体都可以拥有一个完整的账本副本,通过即时清结算的模式,保证多个主体之间数据的一致性,规避了复杂的对账过程。
                      (3)适合于在不可信的环境中建立基于数学的信任。区块链在技术层面保证了系统的数据可信(密码学算法、数字签名、时间戳)、结果可信(智能合约、公式算法)和历史可信(链式结构、时间戳),因此区块链提供了一种“机器中介”,尤其适用于协作方不可信、利益不一致或缺乏权威第三方介入的行业应用。
                      (4)根据系统控制权和交易信息公开与否进行归类。公有链允许任一节点的加入,不对信息的传播加以限制,信息对整个系统公开;联盟链只允许认证后的机构参与共识,交易信息根据共识机制进行局部公开;相比而言,私有链范围最窄,只适用于限定的机构之内。
               区块链关键技术架构和发展趋势
                      区块链的技术架构
                      各类区块链虽然在具体实现上各有不同,其整体架构却存在共性,如下图所示,可划分为基础设施、基础组件、账本、共识、智能合约、接口、应用、操作运维和系统管理9部分的架构。
                      
                      区块链技术架构图
                             基础设施(Infrastructure)
                             基础设施层提供区块链系统正常运行所需的操作环境和硬件设施(物理机、云等),具体包括网络资源(网卡、交换机、路由器等)、存储资源(硬盘和云盘等)和计算资源(CPU、GPU、ASIC等芯片)。基础设施层为上层提供物理资源和驱动,是区块链系统的基础支持。
                             基础组件(Utility)
                             基础组件层可以实现区块链系统网络中信息的记录、验证和传播。在基础组件层之中,区块链是建立在传播机制、验证机制和存储机制基础上的一个分布式系统,整个网络没有中心化的硬件或管理机构,任何节点都有机会参与总账的记录和验证,将计算结果广播发送给其他节点,且任一节点的损坏或者退出都不会影响整个系统的运作。具体而言,主要包含网络发现、数据收发、密码库、数据存储和消息通知五类模块。
                             (1)网络发现。区块链系统由众多节点通过网络连接构成。特别是在公有链系统中,节点数量往往很大。每个节点需要通过网络发现协议发现邻居节点,并与邻居节点建立链路。对于联盟链而言,网络发现协议还需要验证节点身份,以防止各种网络攻击。
                             (2)数据收发。节点通过网络通讯协议连接到邻居节点后,数据收发模块完成与其他节点的数据交换。事务广播、消息共识以及数据同步等都由该模块执行。根据不同区块链的架构,数据收发器的设计需考虑节点数量、密码学算法等因素。
                             (3)密码库。区块链中多个环节使用密码学算法。密码库为上层组件提供基本的密码学算法支持,包括各种常用的编码算法、哈希算法、签名算法、隐私保护算法等。与此同时,密码库还涉及诸如密钥的维护和存储之类的功能。
                             (4)数据存储。根据数据类型和系统结构设计,区块链系统中的数据使用不同的数据存储模式。存储模式包括关系型数据库(如MySQL)和非关系型数据库(如LevelDB)。通常,需要保存的数据包括公共数据(例如,交易数据、事务数据、状态数据等)和本地的私有数据等。
                             (5)消息通知。消息通知模块为区块链中不同组件之间以及不同节点之间提供消息通知服务。交易成功之后,客户通常需要跟踪交易执行期间的记录和获取交易执行的结果。消息通知模块可以完成消息的生成、分发、存储和其他功能,以满足区块链系统的需要。
                             账本(Ledger)
                             账本层负责区块链系统的信息存储,包括收集交易数据,生成数据区块,对本地数据进行合法性校验,以及将校验通过的区块加到链上。账本层将上一个区块的签名嵌入到下一个区块中组成块链式数据结构,使数据完整性和真实性得到保障,这正是区块链系统防篡改、可追溯特性的来源。典型的区块链系统数据账本设计,采用了一种按时间顺序存储的块链式数据结构。
                             账本层有两种数据记录方式,分别是基于资产和基于账户。基于资产的模型中,首先以资产为核心进行建模,然后记录资产的所有权,即所有权是资产的一个字段。基于账户的模型中,建立账户作为资产和交易的对象,资产是账户下的一个字段。相比而言,基于账户的数据模型可以更方便的记录、查询账户相关信息,基于资产的数据模型可以更好地适应并发环境。为了获取高并发的处理性能,且及时查询到账户的状态信息,多个区块链平台正向两种数据模型的混合模式发展。
                             共识(Consensus)
                             共识层负责协调保证全网各节点数据记录一致性。区块链系统中的数据由所有节点独立存储,在共识机制的协调下,共识层同步各节点的账本,从而实现节点选举、数据一致性验证和数据同步控制等功能。数据同步和一致性协调使区块链系统具有信息透明、数据共享的特性。
                             区块链有两类现行的共识机制,根据数据写入的先后顺序判定,从业务应用的需求看,共识算法的实现应综合考虑应用环境、性能等诸多要求。一般来说,许可链采用节点投票的共识机制,以降低安全为代价,提升系统性能。非许可链采用基于工作量、权益证明等的共识机制,主要强调系统安全性,但性能较差。为了鼓励各节点共同参与进来,维护区块链系统的安全运行,非许可链采用发行Token的方式,作为参与方的酬劳和激励机制,即通过经济平衡的手段,来防止对总账本内容进行篡改。因此,根据运行环境和信任分级,选择适用的共识机制是区块链应用落地应当考虑的重要因素之一。
                             智能合约(Smart Contract)
                             智能合约层负责将区块链系统的业务逻辑以代码的形式实现、编译并部署,完成既定规则的条件触发和自动执行,最大限度的减少人工干预。智能合约的操作对象大多为数字资产,数据上链后难以修改、触发条件强等特性决定了智能合约的使用具有高价值和高风险,如何规避风险并发挥价值是当前智能合约大范围应用的难点。
                             智能合约根据图灵完备与否可以分为两类,即图灵完备和非图灵完备。影响实现图灵完备的常见原因包括:循环或递归受限、无法实现数组或更复杂的数据结构等。图灵完备的智能合约有较强适应性,可以对逻辑较复杂的业务操作进行编程,但有陷入死循环的可能。对比而言,图灵不完备的智能合约虽然不能进行复杂逻辑操作,但更加简单、高效和安全。
                             当前智能合约的应用仍处于比较初级的阶段,智能合约成为区块链安全的“重灾区”。从历次智能合约漏洞引发的安全事件看,合约编写存在较多安全漏洞,对其安全性带来了巨大挑战。目前,提升智能合约安全性一般有几个思路:一是形式化验证(Formal Verification)。通过严密的数学证明来确保合约代码所表达的逻辑符合意图。此法逻辑严密,但难度较大,一般需要委托第三方专业机构进行审计。二是智能合约加密。智能合约不能被第三方明文读取,以此减少智能合约因逻辑上的安全漏洞而被攻击。此法成本较低,但无法用于开源应用。三是严格规范合约语言的语法格式。总结智能合约优秀模式,开发标准智能合约模板,以一定标准规范智能合约的编写可以提高智能合约质量,提高智能合约安全性。
                             系统管理(System Management)
                             系统管理层负责对区块链体系结构中其他部分进行管理,主要包含权限管理和节点管理两类功能。权限管理是区块链技术的关键部分,尤其对于对数据访问有更多要求的许可链而言。权限管理可以通过以下几种方式实现:①将权限列表提交给账本层,并实现分散权限控制;②使用访问控制列表实现访问控制;③使用权限控制,例如评分/子区域。通过权限管理,可以确保数据和函数调用只能由相应的操作员操作。
                             节点管理的核心是节点标识的识别,通常使用以下技术实现:①CA7认证:集中式颁发CA证书给系统中的各种应用程序,身份和权限管理由这些证书进行认证和确认;②PKI8认证:身份由基于PKI的地址确认;③第三方身份验证:身份由第三方提供的认证信息确认。由于各种区块链具有不同的应用场景,因此节点管理具有更多差异。现有的业务扩展可以与现有的身份验证和权限管理进行交互。
                             接口(Interface)
                             接口层主要用于完成功能模块的封装,为应用层提供简洁的调用方式。应用层通过调用RPC接口与其他节点进行通信,通过调用SDK工具包对本地账本数据进行访问、写入等操作。同时,RPC和SDK应遵守以下规则:一是功能齐全,能够完成交易和维护分布式账本,有完善的干预策略和权限管理机制。二是可移植性好,可以用于多种环境中的多种应用,而不仅限于某些绝对的软件或硬件平台。三是可扩展和兼容,应尽可能向前和向后兼容,并在设计中考虑可扩展性。四是易于使用,应使用结构化设计和良好的命名方法方便开发人员使用。常见的实现技术包括调用控制和序列化对象等。
                             应用(Application)
                             应用层作为最终呈现给用户的部分,主要作用是调用智能合约层的接口,适配区块链的各类应用场景,为用户提供各种服务和应用。由于区块链具有数据确权属性以及价值网络特征,目前产品应用中很多工作都可以交由底层的区块链平台处理。在开发区块链应用的过程中,前期工作须非常慎重,应当合理选择去中心化的公有链、高效的联盟链或安全的私有链作为底层架构,以确保在设计阶段核心算法无致命错误问题。因此,合理封装底层区块链技术,并提供一站式区块链开发平台将是应用层发展的必然趋势。同时,跨链技术的成熟可以让应用层选择系统架构时增加一定的灵活性。
                             根据实现方式和作用目的的不同,当前基于区块链技术的应用可以划分为三类场景,如下表所示:①价值转移类,数字资产在不同账户之间转移,如跨境支付;②存证类,将信息记录到区块链上,但无资产转移,如电子合同;③授权管理类,利用智能合约控制数据访问,如数据共享。此外,随着应用需求的不断升级,还存在多类型融合的场景,如下表所示。
                             
                             区块链应用场景分类
                             操作运维(Operation and Maintenance)
                             操作运维层负责区块链系统的日常运维工作,包含日志库、监视库、管理库和扩展库等。在统一的架构之下,各主流平台根据自身需求及定位不同,其区块链体系中存储模块、数据模型、数据结构、编辑语言、沙盒环境的选择亦存在差异,详见下表,给区块链平台的操作运维带来较大的挑战。
                             
                             主流平台区块链技术体系架构对比
                             
                      区块链的技术发展趋势
                             架构方面,公有链和联盟链融合持续演进
                             联盟链是区块链现阶段的重要落地方式,但联盟链不具备公有链的可扩展性、匿名性和社区激励。随着应用场景日趋复杂,公有链和联盟链的架构模式开始融合,开始出现公有链在底层面向大众、联盟链在上层面向企业的混合架构模式,结合钱包、交易所等入口,形成一种新的技术生态。例如,在公有链中选取验证节点时,共识算法层面存在PoS不确定性高、PoW资源消耗严重、PBFT无法支持大量节点进行共识等问题,Algorand算法9通过密码学的方法,从大量节点中选出少量节点,再用PBFT算法在少量节点之间达成共识的方式,为公有链和联盟链的混合架构提供了可能。
                             部署方面,区块链即服务加速应用落地
                             区块链与云计算结合,将有效降低区块链部署成本。一方面,预配置的网络、通用的分布式账本架构、相似的身份管理、分布式商业监控系统底层逻辑、相似的节点连接逻辑等被模块化、抽象成区块链服务,向外支撑起不同客户的上层应用。用云计算快速搭建的区块链服务,可快速验证概念和模型可行性。另一方面,云计算按使用量收费,利用已有基础服务设施或根据实际需求做适应性调整,可实现应用开发流程加速,部署成本降低,满足未来区块链生态系统中初创企业、学术机构、开源组织、联盟和金融机构等对区块链应用的服务需求。
                             在云计算当前主要提供的3种类型服务(IaaS、PaaS、SaaS)基础之上,区块链与云计算结合发展出BaaS(Blockchain as a Service,区块链即服务)。BaaS服务供应商旨在为用户提供更好的区块链服务,因此BaaS服务商比区块链底层技术提供商更注重与垂直行业的对接,提供合理的智能合约模板、良好的账户体系管理、良好的资源管理工具和定制化的数据分析和报表系统。
                             现阶段,在后台数据存储、应用数据分析、移动终端、应用发布、信息识别等方面都有BaaS服务供应商支撑。以云计算平台为依托,区块链开发者可以专注于将区块链技术应用到不同的业务场景,帮助用户更低门槛、更高效地构建区块链服务,同时推动自有产业转型升级,为客户创造全新的产品、业务和商业模式。
                             性能方面,跨链及高性能的需求日益凸显
                             让价值跨过链和链之间的障碍进行直接的流通是区块链越来越凸显的需求之一。跨链技术使区块链适合应用于场景复杂的行业,以实现多个区块链之间的数字资产转移,如金融质押、资产证券化等。目前主流的跨链技术包括:公证人机制(Notary schemes)、侧链/中继(Sidechains/relays)和哈希锁定(Hash-locking)。
                             为了提高区块链系统的吞吐量,区块链技术和学术专家提出多种高性能方案。第一类高性能方案是改变块链式拓扑结构为基于交易的有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)。在这种拓扑结构下,交易请求发起后,广播全网确认,形成交易网络,无打包流程,交易可以从网络中剥离出来或者合并回去。基于DAG的设计没有区块的概念,扩容不受区块大小的限制,其可伸缩性取决于网络带宽、CPU处理速度和存储容量的限制10。这种拓扑结构可以应对安全问题、高并发问题、可扩展性问题和数据增长问题,以及适应小额支付场景。第二类高性能方案是改变共识策略,通过减少一次参与共识的节点数量以提高吞吐量。这类方案中,为了提高性能,尽量在不影响安全的前提下减少参与共识的节点数,用算法控制一次参与共识的节点不被提前预知。虽然这种方案可以提高性能,但保证安全性的策略实现起来难度较大。第三类高性能方案是通过提高系统横向扩展能力来提高系统整体吞吐量,代表有分片、子链、多通道等技术。对于这类技术,片区内、子链内、通道内需保持数据同步,片区间、子链间、通道间则是异步的。分片技术(Sharding)是把整个P2P网络中的节点分为若干相对独立的片区,以实现系统水平扩展。分片的情况下,通过把交易导引至不同节点,多个网络片区并行分担验证交易的工作。目前的分片策略包括网络分片(Network Sharding)、交易分片(Transaction Sharding)和计算分片(Computational Sharding)。子链技术是在主链上派生出来的具有独立功能的区块链,子链依赖主链而存在,并且可以定义自己的共识方式和执行模块。通过定义不同的子链,系统的可扩展性、可用性和性能均得到提高。多通道技术是系统中多个节点组成一个通道,每个节点也可以加入不同的通道中,通道之间互相隔离,通过锚节点互相通信。多通道技术可以消除网络瓶颈,提高系统可扩展性。
                             共识方面,共识机制从单一向混合方式演变
                             共识机制在区块链中扮演着核心的地位,决定了谁有记账的权利,以及记账权利的选择过程和理由,因此一直是区块链技术研究的重点。常见的共识机制包括PoW、PoS、DPoS、拜占庭容错等,根据适用场景的不同,也呈现出不同的优势和劣势。单一共识机制,各自有其缺陷,例如PoS依赖代币且安全性脆弱,PoW非终局且能耗较高。为提升效率,需在安全性、可靠性、开放性等方面进行取舍。区块链正呈现出根据场景切换共识机制的趋势,并且将从单一的共识机制向多类混合的共识机制演进,运行过程中支持共识机制动态可配置,或系统根据当前需要自动选择相符的共识机制。
                             合约方面,可插拔、易用性、安全性成为发展重点
                             智能合约应用是否丰富,取决于智能合约自身及其所在区块链对于智能合约应用的支撑能力,而智能合约的开发和执行效率则取决于开发语言和执行虚拟机。在目前的生态系统中,智能合约的开发语言不够规范,为了适应智能合约,需要创造新的合约语言或为现有语言增加形式更为严格的规范和校验。智能合约在轻量级的执行环境中将实现快速的启动时间和较高的执行效率。
                             智能合约的发展方向包括如下几点:①可插拔的执行环境架构:默认的执行环境应该不提供持久化存储,让合约默认是一种类似于微服务的无状态函数,从而直接进行并发处理;②明示化的调用关系:即只提供静态调用的功能,从而使得程序的调用关系可以在运行它之前就整理清楚;③可链外存储的合约代码:通过链上存储散列值、链外存储合约代码实现存储空间的扩展性;④低耦合度的设计:降低合约语言、执行环境、区块链之间的耦合度,提高智能合约系统的通用性;⑤完整安全的防护体系:代码定型与发布时的验证与检查,节点在执行合约中的动态验证,合约执行完毕的合理性判断,相关利益方的申诉机制与自动判决技术。
               区块链产业体系
               区块链产业链包括上游的硬件制造、平台服务、安全服务,下游的产业技术应用服务,保障产业发展的行业投融资、媒体、人才服务各领域,各细分领域共同形成完整的产业生态,如下图所示。
               
               区块链产业生态图
                      平台建设
                             底层平台
                             在区块链产业,平台级的机会是目前很多公司关注的方向。无论是创业公司还是大公司,纷纷在布局区块链底层平台,希望能抢占下一波红利。但是,由于区块链还处于非常早期的阶段,因此各家对于平台的理解和实践路径并不一样。目前,公有链、联盟链和BaaS是三种比较主流的平台模式。
                             (1)公有链。公有链是指向全世界所有人开放,每个人都能成为系统中的一个节点参与记账的区块链,它们通常将激励机制和加密数字验证相结合,来实现对交易的共识。目前,公有链被看作是区块链领域最有前景的方向,因为它更符合区块链的本质,很可能成为下一个系统级的平台。
                             (2)联盟链。联盟链是指若干个机构共同参与记账的区块链,即联盟成员之间通过对多中心的互信来达成共识。联盟链的数据只允许系统内的成员节点进行读写和发送交易,并且共同记录交易数据。联盟链作为支持分布式商业的基础组件,更能满足分布式商业中的多方对等合作与合规有序发展要求。联盟链和公链相比,在高可用、高性能、可编程,隐私保护上更有优势,它被认为是“部分去中心”或者是“多中心”的区块链。
                             (3)BaaS。BaaS通常是一个基于云服务的企业级的区块链开放平台,可一键式快速部署接入、拥有去中心化信任机制、支持私有链、联盟链或多链,拥有私有化部署与丰富的运维管理等特色能力。BaaS目前可广泛应用于金融、医疗、零售、电商、游戏、物联网、物流供应链、公益慈善等行业中,重塑商业模式,提升客户在行业内的影响力。
                             公有链与联盟链/BaaS虽然采取了不同的策略和发展路径,但是两者依然会长期共存,甚至有些平台最后可能会殊途同归,或者通过跨链技术将分散的联盟链系统与公链相连接,形成更大范围的价值互联网产业生态。
                             数字资产存储
                             区块链产业的发展需要有新型的数字资产存储方式,这就催生了数字钱包的诞生。数字钱包提供钱包地址的创建、数字加密资产的转账、钱包地址的历史交易查询等功能。数字钱包按照密码学原理,可以创建一个或多个钱包地址,每个钱包地址对应一个密钥对:私钥和公钥。在数字加密资产的世界里,私钥是最重要的,它是数字加密资产所有权的唯一凭证,因为公钥和地址均能通过私钥推导出来。因此,私钥的生成和存储方式决定了数字加密资产的安全性,而数字钱包的主要作用就是帮助用户管理和使用私钥。安全是数字钱包的根基,一个安全的数字钱包应该能在任何时候都让用户的私钥/助记词处于安全保护之下。目前,数字钱包类型主要分为冷钱包和热钱包等。冷钱包就是不联网的钱包,也叫离线钱包;热钱包就是保持联网上线的钱包,也就是在线钱包。冷钱包不联网会比热钱包更安全,因为它能保证私钥不接触网络,从而防止私钥被黑客窃取。
                             此外,去中心化也是区块链领域数字钱包发展的一大特点。中心化钱包和去中心化钱包的最根本区别就是,私钥是否自持。去中心化钱包的特点包括:①私钥是用户自持,当然密码也是用户自持;②资产是存储在区块链上,而不是托管在中心化的服务器上,并且目前也无需实名认证,即可生成钱包;③无法实现“账户冻结”“交易回滚”等操作。因此,去中心化钱包很难遭受黑客的集中攻击,用户也不用担心钱包服务商出现监守自盗的情况。
                             区块链技术解决方案
                             区块链解决方案主要是指在底层平台的基础上进行扩展,目的是便于开发者基于区块链技术开发出产品和应用,或者是服务商直接为客户提供针对具体业务场景的解决方案。
                      区块链硬件制造和基础设施
                      区块链硬件制造和基础设施起源于区块链的共识机制之一POW(Proof of Work,工作量证明机制),即全网计算节点通过算力竞争记账权,来获取经济奖励。此外,分布式记账是区块链的核心特征之一,而区块链硬件设备充当了记账节点的功能。随着区块链的价值体现,参与竞争记账的人数越来越多,造成全网算力的难度呈现出指数级上升,这对区块链硬件设备的产量和性能都提出了更高的要求。
                      (1)算力难度上升和记账节点增加推动区块链硬件制造产业蓬勃发展。区块链硬件制造的核心在于芯片的计算能力,因此在算力难度提升的情况下,竞争记账也经历了最早从个人计算机上的CPU(中央处理器)记账,到GPU(独立显卡)记账,再到专业矿机的诞生,以及专业矿机又从FPGA(可编程门阵列)过渡到ASIC(专用集成电路)等。区块链硬件制造在算力难度不断增加的驱动下蓬勃发展,芯片计算能力不断提升,它是整个区块链产业发展的基石。同时,计算力的提高也推动了其他领域的发展。
                      (2)区块链计算中心成为主流,共享计算模式落地应用。由于全网算力难度的上升,个人充当记账节点的时代也早已在算力竞争愈演愈烈中宣告结束,区块链计算中心开始成为主流,它为整个区块链产业的发展提供算力资源。区块链计算中心主要由矿池组成,其最基本职能就是将个人的算力聚集起来参与竞争记账。在经历了激烈的竞争以后,矿池的垄断效应越来越明显,很多小的矿池已经在这场游戏中被淘汰。
                      另外,共享计算的新型云计算概念被提出,它是一种以区块链技术为基础,通过已授权的智能硬件设备记录、汇总社会普通家庭中闲置的带宽、存储、计算等资源,并通过跨平台、低功耗的虚拟化技术,以及节点就近点对点访问的智能调度技术,提供实现更快、更易扩展、更环保的计算资源。通过基于此类智能硬件作为桥梁,可以把个体用户的闲置带宽、存储、算力等资源汇聚成能够为企业使用的优质资源,将企业和个人连接在一起,让个体用户的资源可以为企业所用。
                      区块链安全防护
                      针对目前区块链存在的底层代码、密码算法、共识机制、智能合约、数字钱包等安全问题,出现了一些提供安全服务的公司,它们主要通过技术手段、代码审计帮助客户解决各种区块链安全问题。
                      区块链行业服务机构
                      区块链行业服务机构包括区块链媒体及社区、投资机构和行业组织和行业研究机构等。目前,区块链媒体及社区领域的创业,主要还是以行业新闻、快讯、深度报道、行情、数据、社区、社群等形式为主,与其他的媒体形式并没有本质差异。从商业模式来看,该领域的公司基本上还是以广告收入为主,另外会衍生出一些相关的培训、活动会务、评级、数据等增值服务,盈利模式也没有超出传统范畴。
               区块链对电子商务的发展影响
                      区块链在电子商务应用中的优势
                             减少支付程序,降低支付成本
                             区块链技术拥有去中心化避免第三方介入、去信任化实现数据透明背后的匿名性以及去风险化保证信息的安全性和不可篡改性等特点,区块链作为一项正引领全球产业变革的突破性技术,基于区块链的电子支付结合区块链去中心化的特点,直接以客户、商家、银行三方各自为区块链上的一个节点,从而构成一个绕过第三方中心机构的体系。基于区块链技术的电子支付能够剔除第三方平台,实现客户与商家之间的直接交易,交易后直接将资金划转到商家账户,避免了资金短期利息损失。基于区块链的电子支付中,只有在激励机制中对每笔交易收取1%的交易费用而且随着用户群体的扩大交易费用还可以逐渐缩小,支付流程不存在任何其他的费用损失,促使交易价格更加公平合理。以区块链为基础的新型互联网金融体系,买方和卖方可以直接交易,交易基于密码学原理而不基于信任,使得任何达成一致的双方,能够直接支付交易,无需第三方参与,节省了买家和卖家的费用。
                             完善供应链体系
                             基于区块链技术的供应链应用能够获得海量的数据,记录商品的信息,在实现溯源、存证、互信、信息沟通等的基础上有效满足供应链金融需求。区块链与供应链结合的管理遵循去中心化理念,整个供应链中的企业平等的进行信息互换与存储,基于区块链技术应链信息平台能够将相关企业进行有效的连接,使得商品流、物流、资金流、信息流四流合一,从而构建互信共赢的供应链生态系统。基于区块链技术,供应链上所有企业比较容易快速建立互相之间的信任,且由于基于区块链技术的信息不可篡改性,信息不对称的情况大幅降低,企业可以大幅减少互相沟通的成本。利用共识机制,供应链上的企业可以制定一套协作流程用于企业经营,加之已经建立的信任关系,这套流程能够有效指导各企业经营,并形成供应链中的动态企业联盟,产生吸引优质企业、剔除劣质企业的效果。区块链技术综合了物联网、人工智能以及大数据等技术,能够处理复杂多变的海量数据和信息,提高供应链上企业应对经营中不确定性的柔性能力。区块链在一开始就解决了这个问题,因为每个人都可以在任何时候在供应链中查询到库存的情况。事实上,这些功能已经被很多公司应用了。这样会带来更高的效率,并且应用在电子商务上可以提高库存和实现的可能性。区块链技术可作为一种大规模协同工具,适配供应链管理。在电子商务供应链中,许多类型的数据可以通过区块链传输,包括保险、发票、托运和运输以及提货单。
                             提高网络数据安全
                             区块链作为完全去中心化的信息维护技术,使得以某个核心点为重点的处理方式得到削弱,使得加密技术的优势得到发挥。区块链由于拥有去中心化结构技术,其技术特有的安全性已经被国外金融、网络等各大公司利用,并且能够为各大公司提供安全保障。区块链技术拥有其去中心化的特点,其安全性能得到保障,因此区块链技术在用户认证数据、数据网络安全以及组织网络攻击等领域都发挥着不可替代的作用。区块链技术能够从分发挥其信息交互、数据存储等安全特性,为网络安全以及电子商务提供崭新的安全防护模式,在网络安全方面具有极大的运用潜力。
                             提高交易透明度
                             电商的多样性、包容性和网络性为交易带来了便利,同时也为假货、次品的泛滥提供了温床,从而导致了电商行业的信任危机。这一问题的产生主要是由于交易过程的不透明,消费者在电商平台的购买行为主要依据商家的信用等级、用户评论等信息,即电商平台为商家提供的信用背书,但这些信息可能并非基于真实情况。区块链将历史交易都记录在共享的分布式账单中,不被任何人篡改,保障了信息高度的安全性,极尽的可视性,更快的处理速度以及完善的可追溯性。因此,在电商交易中,区块链能够使所有的销售流程和流转渠道都透明可控,从而使交易摆脱了电商平台制定的规则,也杜绝了被人为操控的可能性,进而促进整个电商生态体系的良性竞争。区块链是分布式的账本,只要商品被记录就难以篡改,那么运用在电商中,就只需要将商品供应链的每一步,记录在区块链上,从出产到流通,那么每一个环节都是可追溯的,不可更改的。区块链可以提高交易的透明度,从而促进信任。每笔交易都记录在共享分类账中,不能被任何人修改。共享分布式账本提供安全性,透明度,以及可追溯性。
                      电子商务应用区块链技术的未来趋势
                             区块链技术将重塑电子商务的新模式
                             传统的电商子商务模式中,为保证交易双方的权益,引入了第三方支付平台,使用的是中心化流程,其中有许多漏洞。而基于区块链技术的电子商务共享信任体系,所有参与者共享并共同维护这个信任体,所有环节都有记录可以查询。参与者的参与面会更广,所有买方也会部分参与到从生产到采购的各个环节。新模式的电子商务还降低了商家建立信任的成本。区块链技术使用的是分布式账本模型,所以每一笔交易都不可篡改,并且在全球的网络上保持着信息的真实性。
                             利用区块链技术可以打造一个优质、优价、品质可鉴的电商平台。区块链的智能合约可以使所有商户实现无缝跨界联合。区块链技术可以形成一个去中心化、高度自治的分布式网络平台,使电子商务市场的交易完全透明、真实并可以追溯。有了区块链技术,政府对电子商务市场的监管会更加有效。
                             区块链技术将重新打造电商供应链生态圈
                             传统电商供应链目前面临许多问题,如供应链管理理念问题、库存问题、供应链整合问题、供应链各方的信任问题、中间环节和成本问题等。而区块链加供应链将重新打造供应链生态圈,有效解决以上问题。
                             区块链技术可以建立供应链上各方之间的信任,并使供应链更加透明。透明的供应链是采购环节的理想状态,通过产品溯源可以有效解决假冒伪劣问题。在区块链技术打造的电商网络上进行交易,可以有效降低交易成本低,还可以对整个价值链的品质保证进行跟踪。随着各行业的发展,区块链技术将会逐步应用到供应链系统。客户和政府对交易透明度、可跟踪性和速度的要求也会越来越高,而区块链技术正是打造电商供应链生态圈消除供应链盲点的关键。
                             区块链支付为跨境电商提供完美的支付解决方案
                             利用区块链技术建立的分布式网络,可以实现跨境汇款低费用甚至是零费用,并且能以极快的速度完成跨境转账。区块链技术除拥有方便快捷、记账速度快、成本较低等优点外,还可以去中心化,安全性高并可以溯源。区块链技术可应用于优化跨境业务,打造新的跨境支付方式。传统跨境支付方式清算时间较长、手续费较高且跨境支付诈骗行为频频出现,加大了跨境资金的风险。
                             区块链技术的点对点支付方式去除了第三方金融机构中心,不但可以全天候支付、瞬间到账、提现容易及没有隐形成本,也有助降低跨境电商资金风险及满足跨境电商对支付清算服务的便捷性需求。


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