为什么区块链的应用如此困难？出路在哪里？

作者魏宪华教授，中欧央行区块链特别委员会聘请专家，中国科学院大学经济与管理学院教授，博士生导师，中国科学院大学数字经济与区块链研究中心主任

（1）什么是区块链技术

比特币链技术是支持比特币的一系列技术和管理方法的比特币 。区块链技术是在比特币链技术的基础上促进和发展的，包括防篡改加密技术，去中心化和形成共识的机制以及促进充分参与的激励机制。

了解比特币支付的实施过程是学习比特币链技术的捷径。

传统电子支付的实现依赖于中心化机构的会计系统（如支付宝之后的蚂蚁金服的支付子公司和微信支付背后的腾讯的支付分支机构）来控制每个账户的余额来实现电子支付。账户系统是传统支付的关键。

让我们看看如何执行比特币支付？

如何防止篡改比特币支付系统

比特币付款在没有中心化**服务的前提下，使用所有已记录的所有比特币支付交易。实现方法是，每个参与者在进行电子签名和时间戳后，将所有相关交易发送给所有其他参与者。每个参与者接收到所有其他参与者发送的交易后，请验证其他参与者的电子签名，然后在此时间内按时间戳顺序链接所有交易，并以以下区块链方式链接每个交易：

每个参与者在此期间的所有交易都使用此区块链来组织数据。该哈希值是先前交易数据，时间戳和先前哈希值的哈希值，因为哈希函数的巧妙设计，如果交易数据和其他信息发生少许变化，则哈希值将有所不同，因此如果如果交易和其他数据被篡改，则通过比较期间的哈希值很容易找到，否则必须找到整个链中的数据被篡改。因此，交易数据越多，时间越长，篡改后未检测到的成本越高。

区块链技术使用此模来防止篡改。因此， 区块链技术的防篡改并不意味着它根本无法更改，而是在进行更改后不会被发现，并且您付出的成本很高，以至于您不想篡改。

比特币支付系统在没有中心化机构的情况下确保交易的信誉？

这样，每个参与者在此期间都有自己的账簿副本（所有交易数据），因为在Internet上，每个参与者的处理能力（计算机处理速度，网络速度和网络连接时间等）有所不同，这些分类帐的版本将非常不同。在没有中心的情况下，关键问题是在此期间使用哪种版本的分类帐作为可接受的分类帐，即筛选“簿记员”

此筛选簿记员过程的学名称为共识机制，即参与者如何在账簿上形成共识？ 比特币支付的实施过程使用以下规则：

首先，时间区间的长度是十分钟

即，每十分钟执行一次“每日结算”，这对应于传统会计中使用的每日结算。在银行系统中，日常结算通常在下班后进行，而计算机系统会在深夜自动进行日常结算。熟悉银行业务系统就知道这一点。

第二步是首先选择在这十分钟内计算并链接的区块链最长的参与者 。

第三是如果有很多相同长度区块链的参与者，系统会要求这些参与者完成一系列随机计算，直到这些随机计算的结果满足特定条件才能获胜。该模称为POW（工作量证明）。

由于参与者数量众多，因此可能有很多参与者同时链接了此时间段内的交易，并且由于此时间段内不同时间段内的交易数量可能相差很大，因此有必要保证大约十分钟完成选择簿记员的工作。 比特币支付系统使用随机选择的机制来筛选簿记员，无论谁被选为最幸运者。这种随机机制对于确保过程的公平性和使作弊变得非常重要。

比特币支付系统如何保证可持续性？

上述分类帐的信誉还取决于其他几个参数。参与者越多，信誉越高，参与者越活跃，信誉就越高。

为了吸引参与者积极参加簿记员竞赛，幸运地选择了该系统作为簿记员的参与者。该系统还给予了奖励。奖金是一个新的比特币 。 这种机制也是有效的，因为比特币本身的设计是“金钱”，参与者感到比特币 。

比特币支付系统还设计了一种激励机制，每四年将奖励数量减少一半，因此使比特币总数达到2100万固定数量，这种精巧的设计满足了极客对现实世界货币的不断贬值的批评。

另一个问题是，所有比特币发行后，激励措施会如何？幸运的是，可以对比特币支付系统中的支付交易进行支付（在数字货币世界中称为加油费），并且当所有比特币发行时，支付系统中的交易量应该非常大。加上此期间的交易费用，因此比特币支付的激励措施也包括此期间的所有支付费用。正是由于这种激励机制，将参加比赛的簿记员的过程称为“挖矿” ，而将参加比赛的参与者称为矿工。

这样，解决了比特币支付系统的所有问题。幸运的是，自2009年比特币支付问世以来，至今已近11年。 比特币支付的操作一直在向左比特币支付设计者期望的方向发展。它正在发展， 比特币本身的价值已如期上升。尽管在此期间它曾多次上涨和下跌，但现在已接近10,000美元。

为什么比特币付款成功？

尽管比特币支付仍然存在各种问题，但如果比特币支付成功，我相信没有人会反对。那么，什么使比特币成功呢？

有在三个重要因素比特币支付系统， 一个是安全比特币付款 ; 第二是挖矿生态系统 ; 第三是比特币本身的价值 ;这三个因素构成了流通系统，如果比特币支付系统不安全，必不可少，黑客将颠覆共识的形成，挖矿变得毫无意义， 比特币自身变得毫无价值。没有挖矿矿工的积极参与， 比特币支付系统将不安全， 比特币将比特币 。如果比特币没有价值，那么矿工的利润将毫无意义，将失去挖矿的动力， 比特币支付的安全性将不复存在。

但是当比特币支付**出现时，这三个因素并不存在。由于矿工数量少， 比特币支付不安全，而商业挖矿矿工， 比特币没有价值。那么，现在是如何达到良性循环的呢？

在第一阶段，怪胎参加了挖矿，并将其广泛地送给亲朋好友，从而使比特币支付顺利渡过了危险时期。

比特币支付的初始阶段是最危险的。如果有人在早期进行恶意篡改，成本不会太高 。但是在早期，技术极客们都出于“高贵”的理想而参与挖矿，并将比特币挖矿工作发给了他们的亲戚和朋友。他们挖矿的目的不是纯粹为了赚钱，也不是为了将来如此有价值的想法是创建理想的“货币”，因为美联储采取了量化宽松政策以应对次债危机。 ，使法定货币的价值越来越低，更不用说津巴布韦和其他国家。太。在2018年，我曾经邀请一个怪胎在学校演讲。早期，他给他的朋友超过10,000 比特币 。他还承认，他没想到比特币会那么有价值。当然，有些人赚了小钱。 2016年，当我与一个**的大人物在币圈 比特币 ，他说他的第一辆车是用办公室计算机挖出比特币制造的比特币 。

在第二阶段，黑市交易和非法交易使比特币找到“真实的”商业应用程序。

毒品交易和非法*支销售等非法交易者发现， 比特币支付对他们来说太理想了。 比特币的匿名性在这些非法交易者中非常流行，但实际上，随着人们对比特币 比特币交易者的了解和追踪仍然是可能的，而无法追踪的真正的加密货币就是门罗币。在此阶段之后，大多数非极客参与者逐渐接受了比特币的价值。

在第三阶段， 比特币投机者的广泛参与极大地增加了比特币的普及。

随着比特币非怪才逐渐接受，价格比特币也逐渐增加，财富效应吸引了越来越多的投机者参与。到这个时候，颠覆比特币几乎是不可能的，有能力的人也没有动机去颠覆比特币 。

（2）区块链技术的工业应用

如果我们推广比特币链技术，则比特币链技术包括三种类的技术：

一种是防篡改加密技术

二是支持去中心化共识形成机制

第三是去中心化后激励机制设计

第一种类的防篡改技术相对最容易实现 。只要将比特币链技术中的交易数据提升为更大范围的数据，如果该数据是有关资产的信息，则此类应用程序可以是资产注册系统，例如资产交换，股权交换，文化资产交换等。如果这些数据是一般信息，例如歌曲，小说，文物信息，产品来源等信息，则成为“书院”的一种应用。

关于第二类共识形成的机制，我们可以将充分参与比特币支付的共识形成机制作为一个全面的公投机制。每个参与者都是平等的，一个人，只有一票，并且参与者在学术语言上都是同质的。

到目前为止，还提出了许多其他形成共识的机制，例如POS（权益证明），DPOS（权益证明）和PBFT（实用拜占庭算法），它们都旨在围绕其不同目标达成共识。 ，在这里我们不会一一展开。

但是，采用何种机制达成共识取决于第三类中的可持续机制设计，这将在后面讨论。

在区块链应用中，实现可持续性的第三种机制设计是最困难的 。

在完全去中心化的设计中，每个参与者都需要在经济关系的指导下实现可持续运营。就像在比特币支付中一样， 比特币本身被设计成“货币”，而比特币已经成为这种角色。在其他业务应用程序中，需要引入另一个角色，通常称为“代币”（通常翻译为代币），此代币是此“系统”（参与者组）中的交易媒介，有时也称为“货币”

商业应用程序与现实世界之间的联系是通过传递实现的，因此加密货币交换已成为此类商业应用程序与现实世界之间的桥梁 。如果中央银行的DC / EP出现，它也可以直接使用DC / EP作为代币。这样做的优点是避免在商业应用系统上的加密货币交易所中代币价格波动的干扰。当然，这取决于特定商业应用的结构设计。

第三类是为什么可持续性设计特别重要。我们可以将这种商业应用程序与普通实体有限公司的运营进行比较 。以此类推，实物公司的代币应为法定货币。实体公司的可持续性取决于公司是否可以盈利。这家无利可图的公司从长远来看没有可持续性，最终将破产。区块链业务应用程序的可持续性具有两层含义：一是代币是否继续在交易所交易。另一个是业务是否在业务级别上继续。由于交易所目前未受到监管，因此即使它不在业务级别上运行，其代币仍可能在交易所上进行交易。基于人的弱点，业务运营经理可能将精力中心化在交易所的交易级别上，而不是业务运营上。

（3）区块链技术的无币应用

自中央银行和其他七个部门于2017年9月4日联合发布文件以打击ICO和交易所以来，数字货币ICO和数字货币交易所在中国已成为违法行为。

因此，在区块链的应用中，代币在中国已经失去了法律依据，在区块链的应用中有三个重要的组成部分：

缺少代币后，其余两部分中的加密技术没有更改，并且仍然可用。另一方面， 比特币 比特币链中的比特币共识形成机制发生了很大变化。没有代币作为媒介。对于可持续的共识机制，共识机制必须以另一种方式实施。联盟是达成共识的另一种方式。参与者组成联盟，联盟谈判成为协议。联盟签署的协议是共识。

（4）为什么很难应用无区块链货币？

我们现在分析由加密技术+联盟共识形成的区块链的商业应用，以及为什么这种无货币的应用很困难。

联盟协议共识本身并不稳定

以联盟形式存在的大多数组织都是不可持续的。

在中国有许多这样的价格联盟的例子。我们曾经经历过的彩电价格联盟最初希望以同行议价的形式共同提高彩电的零售价格，并迫使彩色显像管供应商降低价格。也有钢铁联盟希望与铁矿石供应商合作。还有一个经纪人工会，希望将佣金价格保持在一起。这个联盟无疑是一个例外，最终失败了，无法摆脱短暂的命运。

最近，即使特朗普退出了各个团体，每个人听到的最多。 2017年1月23日，美国退出了TPP协议。 2017年6月2日，美国退出了《巴黎气候协定》。 2017年9月21日，美国退出了《全球**协议》，2017年10月13日，美国退出了联合国教科文组织，2018年5月8日，美国退出了《伊朗核协议》，2018年6月20日，美国各国退出联合国人权理事会，2018年2015年10月3日，美国退出了《维也纳外交关系公约》。 2018年12月3日，美国退出了北美自由贸易组织。 2019年10月15日，美国退出了万国邮政联盟，2019年8月2日。日本，美国退出了《中间条约指南》。最近，特朗普宣布他将中止与世界卫生组织的关系。

所有这些表明，联盟共识的可持续性很难得到保证。您加入的联盟成员越多，利益模式就越复杂，遵守起来就越困难。

区块链业务应用程序的大部分好处来自未来的成本降低

区块链技术应用的特点决定了区块链的应用是涉及多个法律实体的业务，如农产品的可追溯性，版权业务等。这些企业没有直接的收入来源。收入主要是通过消除信息不对称来增加对质量的信任，并最终增加产品所有者的收入。这个过程比较长，即使是销售增长，也不容易区分增长。来源是区块链技术的应用还是其他措施。

如果我们使用区块链实施危险化学品管理，我们可以从生产，销售，使用，销毁和其他链接中追踪危险化学品，那么使用这种管理可能带来的好处将使未来的危险率上升。化学事故已大大减少。收入来自处理未来事故的成本。这是无形的好处。它可能是政府用于处理事故的成本，也可能是保险公司对事故保险的赔偿。

这种利益的特征削弱了区块链应用主要盈利者的动机。因为如果没有长期收入，一旦初始投资用完并且融资不能继续进行，则区块链应用程序的运行将是不可持续的。

来自区块链业务应用的收入分配不平衡削弱了参与者的参与动机

比特币链的参与者之间没有区别，他们都是比特币不同持有者。商业应用程序区块链中参与者的状态可能不同，并且他们对整体的贡献也不同。不适当的机制可能会严重影响参与者的热情。并且如果此时有经济激励措施，代币就是人民币，这与普通实物公司的激励措施类似。收入需要在不同的参与者之间分配。普通公司有董事会和管理层来制定激励措施。区块链应用程序需要以联盟协议的形式确定分配方法或原则。无疑，更新联盟协议比更新普通公司董事会或管理层的管理方法更困难。

例如，在区块链在供应链金融中的应用中，参与者包括核心企业，n级供应商，资金提供者以及可能的资本合同受让人。由于采用了区块链技术，各级供应商通过供应链联系在一起，从而获得了核心公司的信用等级，从而可以提高各级供应商的信用等级，降低其资本成本。收益，但核心企业的利润率要小得多，否则也会损害核心企业的利益，因此在这种类的应用程序中，如何协调各个参与者的利益已成为应用程序可持续性的关键。

（未完待续）