区块链（Blockchain）技术已被视为继云计算、物联网、大数据之后的又一项颠覆世界的技术。本期奇璞研报《区块链技术在医疗健康领域的应用》将分为几个部分详细介绍，本文（一）将从区块链的技术原理、区块链技术特点及优势两个方面介绍区块链的概念，并介绍区块链技术在非医疗健康领域的应用。

前言

区块链（Blockchain）技术已被视为继云计算、物联网、大数据之后的又一项颠覆世界的技术。本期奇璞研报《区块链技术在医疗健康领域的应用》将分为几个部分详细介绍，本文（一）将从区块链的技术原理、区块链技术特点及优势两个方

面介绍区块链的概念，并介绍区块链技术在非医疗健康领域的应用。

 

 

一、区块链技术原理

1.1 区块链技术原理

化名“中本聪”的学者于2008年发表的一篇名为《比特币：一种点对点电子现金系统》（Bitcoin: A Peer-to-PeerElectronic Cash System）的论文，区块链技术即起源于此。为了解决电子货币的双重支付问题（Double Spending），作者

引入了一套使用工作量证明（Proofof Work）来记录完整的交易历史的点对点网络（Peer-to-Peer Network ）系统。通过比特币对这套系统的提炼，发展成为区块链技术。

区块链（Blockchain）技术已被视为继云计算、物联网、大数据之后的又一项颠覆世界的技术，国际上对区块链的研究发展迅速，国内政策也释放出积极信号。国务院在印发的《“十三五”国家信息化规划》中将区块链技术列入战略性发展规

划。2016年英国、美国、新西兰、韩国等发达国家也将区块链技术升高到国家战略的层面，区块链技术正受到国际越来越广泛的关注。

根据《中国区块链技术与应用发展白皮书》中的定义，狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链技术是利用

块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构和计算范式。

从区块链的广义定义中，我们可以发现区块链技术并不是单一信息技术，而是依托于现有技术，加以独创性的组合及创新，从而实现以前未实现的功能。

区块链通过特殊的数学函数和程序代码达到其安全性和可靠性，我们可以将区块链定义为一个系统，它让一组互联的电脑安全地共同维护一份帐本。在加密完成时会产生一个电子签名，它会被节点们用来确认交易信息的发送来源和真伪。电子

签名内容是一串由交易信息和私钥所组成的文字，如果更改交易信息中任何一个字节，电子签名也会跟着改变，所以其他人很难更改、知晓具体交易信息，区块链系统设计的一套机制让所有节点可以遵循一致的交易顺序，交易时将交易信息排

出顺序，所以将它们包成一组，称为区块（block），每个区块包含的若干个交易信息和一个连到前个区块的连接。随着时间，一个区块跟着另一个区块，形成一条时间链，这就是区块链。

 

 

其中数据层是区块链的基础，储存封装了底层数据区块的链式结构、相关非对称公私钥数据加密技术和时间戳技术的可追加、不可更改的分布式数据库系统，做为分布式账本的形式存在。网络层是建立在IP通信协议和P2P网络的基础上，包括

分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制。共识层封装网络节点的各类共识机制算法。激励层明确经济因素分配办法，主要在公有链中用到。合约层封装各类脚本、算法和智能合约，是可编程特性的基础。在以上框架基础上，开发者即

可以开发各类应用形成应用层，基于可编程环境，通过智能合约将业务规则转化成平台自动执行的合约。

1.2 智能合约技术原理

近期随着区块链技术的普及，智能合约借助这一技术开始普及开展。智能合约概念可以概括为: 一段代码 (智能合约)，被部署在分享的、复制的账本上，它可以维持自己的状态，控制自己的资产和对接收到的外界信息或者资产进行回应。可以

设想它是运行在可复制、共享的账本上的计算机程序，可以处理信息，接收、储存和发送价值。

智能合约程序不仅仅只是一个可以自动执行的计算机程序，它更像是一个系统的参与者，可以把它想象成一个绝对可信的人，他负责临时保管你的资产，并且严格按照事先商定好的规则执行操作。

以太坊是运行在一个计算机网络中的软件，它确保数据以及称为智能合约的小程序可以在没有中心协调者的情况下被所有网络中的计算机复制和处理。以太坊的愿景是创建一个无法停止，抗屏蔽（审查）和自我维持的去中心化世界计算机。官

方网址是Ethereum Project。

它延伸了比特币的区块链概念：在全球范围的多个计算机上验证，存储，和复制交易数据。以太坊（Ethereum）在这个概念上更进一步，使在全球范围的多个计算机上运行代码成为现实。

比特币用来分布式储存数据，以太坊用来分布式储存数据并且计算。这些小型的电脑运行程序叫做智能合约，合约由参与者在他们自己的机器上通过一种称为“以太坊虚拟机”的操作系统运行。当你激活一个智能合约的时候，你在要求整个网

络内的每个矿工个体分别执行里面的运算。这会花费他们的时间和精力，Gas 是你为这项服务向矿工们支付的机制。报酬是小额的以太币，想要运行智能合约的合约购买方需要支付报酬来使合约工作。每个矿工（可以理解为执行合约供给方）

会根据Gas的价格的高低来决定他们是否想作为区块的一部分去运行此合约，矿工运行此合约后，获得报酬即挖矿奖励。

基于区块链的智能合约的构建及执行分为如下步骤：1、智能合约的构建：由区块链内的多个用户共同参与制定一份智能合约；2、智能合约的存储：智能合约通过P2P网络扩散到每个节点，并存入区块链；3、智能合约的执行：智能合约定期

进行自动状态检查，将满足条件的事务进行验证，达成共识后自动执行并通知用户。

注：“gas”是以太坊使用的特殊单位的名称。它衡量一个动作或一系列动作需要执行多少“工作”。gas的重要性在于它有助于确保提交给网络的交易支付适当的费用。付款款项（单位以太币）＝ Gas数量（单位Gas） x Gas价格（单位以太

币／Gas），智能合约越复杂（计算步骤的数量和类型，占用的内存等），用来完成运行就需要越多Gas。

1.3 区块链技术特点及优势

区块链技术的核心价值包括：

1、去中心化，重新构建信用机制。在传统的交换体系中，总是由第三方的中心机构记录并审核交易，以防止双重支付，系统的信用中心在第三方机构。但是区块链本质上是一种分布式共享账本，让节点与节点之

间可以自由连接进行数据交换，无须通过第三方中心机构，避免了中心机构的脆弱和不透明。

2、共识机制，重新打造生态系统。要交换价值，就必须要对价值达成共识。而在分布式系统中，达成共识非常困难，有的节点有良好的行为，另外一些节点有不良行为。而区块链技术可以把经济行为加上随机的数学算法使网络达成共识，一

旦有了共识，新的合作机会就会产生。

3、不可篡改而可追溯，数据的真实性可信任性极大提高。区块链技术的块链式数据结构使每条记录都能够追溯到之前的任何一条记录。相应的，如果要对数据进行篡改，也必须重构之前的每一条记录，且篡改数据的算力还必须超过正确记录

数据的算力。但在这样的条件下，篡改数据的动机则会失效。

4、隐私保护，一种全新的安全体系。由于区块链采用的是非对称加密技术，即分别用公钥和私钥分别对数据存储和传输进行加密和解密。公钥可公开发布，用于发送方加密要发送的信息，私钥用于接收方解密接收到的加密内容 。所以，广播

的信息只能看到交易的内容和交易双方的加密编码，无法对应到具体的交易人，实现了对交易人隐私的保护。

 

 

二、区块链技术在非医疗健康领域的应用

区块链技术的主要优势是去中心化、共识机制上的信息共享、不可篡改和信息安全四个方面，可以发现如果在上述几个方面有任意一个需求的行业都有机会使用区块链技术。目前区块链技术已经广泛应用于金融领域、供应链管理领域、文化版

权领域、物联网领域等。这些应用领域都有如下几个特点：1、行业本身具备某种“中介”的特征，行业的价值链依托于行业网络，区块链技术可以大幅降低这类行业的交易成本，提高整体系统运作效率；2、行业本身的产品是无形的产品，

如某种信息，某种服务，某种知识性创新性产品，区块链技术可为这类产品征信，提供不可篡改的可信信息；3、某些政府监管类领域，主要用到区块链技术去中心化的特征，并扩展政府这类服务的应用范围。

 

图表3  区块链应用场景

 

 

 

图表来源：《中国区块链技术与应用发展白皮书》

2.1  区块链在金融领域的应用

金融服务是区块链技术的第一个应用领域。区块链技术具有数据不可篡改和可追溯特性，监管部门可以用区块链技术构建多种类型的的监管工具箱。在点对点应用方面，区块链技术能实现点对点的价值转移，可大幅度提升金融资金交易后清

算、结算流程效率和降低成本，并可在很大程度上解决支付所面临的现存问题。

数字货币 

数字货币属于非实物货币。非实物货币是区分于实物货币的一个概念，是指不存在于现实世界、不以物理介质为载体的货币形式。非实物货币又分为电子货币、虚拟货币和数字货币。根据巴塞尔银行监管委员会的定义，广义的电子货币是指通

过硬件设备或者电脑网络完成支付的储存价值或预先支付机制，也就是依靠电子设备网络实现储存和支付功能的货币，那么虚拟货币和数字货币也包含在电子货币的范畴中。而我们现在经常提及的电子货币，实质上是狭义的电子货币，也就是

国家银行系统支持的法定货币的电子化形式，与我们所拥有的现钞以及银行存款具有同样法律效力。虚拟货币，可以理解为虚拟货币是互联网游戏、互联网社区发展的产物。最典型的就是游戏币。数字货币是一种等同于加密数字货币，如比特

币。

截至2018年3月末，数字货币统计网站coinmarketcap.com公布的数字货币多达1587种，有市场价值的达921种，市场价值共计 3282.5亿美元，其中市值最大的是比特币共计1437.3亿美元，其次是Ethereum（以太坊）513.8亿美元。

图表4  以太坊市场价值走势

 

图表来源：奇璞研究

 

 

就发达国家而言，在金融领域，目前除美国纳斯达克证券交易所试用区块链技术处理私人证券市场的股票交易外，花旗集团、日本三菱日联金融集团、瑞士联合银行和德意志银行等二十余家全球大型金融机构也正尝试应用区块链技术，打造快

捷便利、成本低廉的新一代交易系统，以此构建新国际金融交易体系主导权。

2016年1月，区块链财团R3CEV发布了首个分布式账本实验，使用了以太坊和微软Azure的区块链即服务，并连接了巴克莱银行、BMO银行金融集团、瑞士信贷银行、澳大利亚联邦银行、汇丰银行、法国外贸银行、以及富国银行等十余家成

员银行，以通过分布式账本上的代币资产实现模拟交易。

表格1 国外金融机构在区块链技术的探索

 

金融机构	区块链领域的探索
CBW Bank	位于堪萨斯州的韦尔小型银行，已和Ripple Labs建立了合作伙伴关系，已推出实时支付系统one card，此技术和竞争者的区别，在于其可以为实施结算提供便利，使客户可以随时取回资金。
纽约梅隆银行	纽约梅隆银行已在尝试比特币技术，着重用于提高金融交易的效率，把比特币的去中心化、点对点模型集成到银行的客户服务器系统。
西太平洋银行	澳新，西太平洋，澳大利亚联邦银行，正实验Ripple Labs的区块链分类账户系统，在实验中，西太平洋银行的工作人员，已经完成了向两个国家进行小额国际支付的尝试。
UBS	瑞士联合银行，正打算在伦敦设立一个技术实验室，以探索区块链，而在金融服务中的应用，尤其对于区块链技术如何使金融交易变得更高效。
高盛	高盛联手其他投资公司，向Circle注资5000万美金，作为Circle的主要投资者，高盛认为区块链技术可能会改变现有的交易方式。

 

图表来源：巴比特，申万宏源

股权登记

各类资产，如股权、债券、票据、收益凭证、仓单等均可被整合进区块链中，成为链上数字资产，使得资产所有者无需通过各种中介机构就能直接发起交易。

国内已有若干公司在股权数字化方面进行尝试，如小蚁（AntShares）等。SHAREX号称是中国首家基于区块链的公司股权管理及交易平台。它为未上市公司股权交易提供一个基于区块链的转让交易平台，使得任何股权持有者均能方便快捷地

实现未上市公司股权的流通交易，通过降低投资门槛、提供可信的股权资产资源，帮助投资人以最低的资金门槛，在透明、有保障的交易所环境中，投资到未上市公司的优质资产。

图表5  SHAREX股权交易平台

 

图表来源：《SHAREX白皮书》

2.2 区块链在供应链管理的应用

供应链是一个由物流、信息流、资金流共同组成的，并将行业内的供应商、制造商、分销商、零售商、用户串联在一起的复杂结构。

整个供应链运行过程中产生的各类信息被离散地保存在各个环节各自的系统内，信息流缺乏透明度。这会带来两个方面的严重的问题：一是分割的信息链条导致的各参与主体难以准确了解相关事项的状况，从而降低整体供应链的效率；二是当

供应链各主体间出现纠纷时，举证和追责的耗时费力。

区块链技术可以理论上完美的解决以上问题，同时还从整体上为供应链各主体提供便利：（1）将融资企业每笔交易记录写入区块链，即做到信息的可追溯，又可以作为银行授信依据，有助于解决核心企业不愿提供信用背书的难题。（2）供

应链业务可以以区块链技术为基础，建立一个各方共享信息的联盟平台，解决信息在供应链内产生信息孤岛问题。（3）根据区块链上的历史纪录，可以智能调整剩余可用额度。（4）通过智能合约实现按时还款和清算，降低链条处理账务合

约成本。

图表6  区块链技术应用于供应链

 

图表来源：奇璞研究

图表7  供应链金融与区块链服务

 

图表来源：奇璞研究

可以发现，以区块链技术为基础的供应链服务，除了解决内部效率和征信问题外，对于供应链整体的金融和征信都有较大幅度影响。具体来看：利用区块链技术将商流、物流、信息流、资金流等数据整合上链，实现“四流”合一；充分发挥区

块链技术易分割、可追溯、不可篡改的特性，一级供应商可以根据结算需要，将核心企业在区块链上签发数字化付款承诺进行分拆和转移；利用区块链共识机制优势，多方交叉验证，可确保业务真实性，防范欺诈风险；基于区块链发行数字资

产，将应收账款权益数字化，通过加密手段保证债务主体真实表达，便于应收账款权益的分割、流转、确权，提高应收账款流动性等。

这方面知名度比较高的是OGYDocs公司。以色列的OGYDocs公司是致力于为国际贸易提供安全、高效工具的金融科技公司，其第1个区块链贸易金融平台Wave，利用分布式账本对文件和商品在运输过程中的所有权进行管理，以替代传统提

供载货信息的纸质提单的功能，从而提高国际贸易的交易效率和安全性，去除纠纷、伪造品和不必要的风险。

2.3 区块链在版权管理的应用

当下的互联网生态里知识产权侵权现象严重，网络著作权官司纠纷频发，侵蚀原创精神、行政保护力度较弱、举证困难、维权成本过高等问题成为内容产业的尖锐痛点。

使用区块链技术，可以通过加密算法对作品进行确权，证明一段文字、视频、音频等的存在性、真实性和唯一性。这就为后续交易、追溯、追踪等提供强大的司法证据。

另外，由于文化娱乐产品的特殊性，这类产品的起点多是创意、核心是内容，利用区块链技术，能将文化娱乐价值链的各个环节进行有效整合，并实现数字内容的价值转移，并保证转移过程的可信、可审计和透明。这样通过将文化娱乐产品全

周期上链，解决诸多目前产业内棘手问题。

 

图表8  文化娱乐产品周期

 

 

图表来源：奇璞研究

如德国的艺术家用于发布作品的网站Ascribe公司，他利用比特币区块链技术给知识产权进行时间标记，以及为艺术品和其他数字媒介创建可持续所有权结构。通过将艺术品数字化，利用区块链技术来声明所有权发行作品。同时可在该网站进

行交易，无需通过第三方，卖家和买家直接在基于区块链技术的网站上进行交易，确保交易作品和交易过程的真实性。

图表9  Ascribe for Artists andCreators

 

 

图表来源：Ascribe官网

2.4 区块链在物联网的应用

物联网在网络信用体系和价值体系建设方面仍缺乏有效手段，在设备安全和身份信用、数据隐私、数据开放利用等方面依旧存在诸多问题。区块链与物联网都具有去中心化和分布式的特点，区块链的身份认证、数据安全存储等安全特性具有解

决物联网设备认证、数据完整性等安全问题的潜力。

区块链技术提供了一种无需信任单个节点创建共识网络的方法。基于区块链技术，每个联网设备都能自我管理，无需人工维护。只要设备还存在，整个网络的生命周期就可以变得非常长，同时运行成本可以显著降低。比如，所有日常家居物件

都能自发、自动地与其他物件或外界世界进行互动，智能电表可以通过调节用电量和频率来促成更优惠的电费账单等。

物联网应用区块链技术可有如下几个方面：

（1）区块链用于物联网设备认证

区块链技术可以采用非对称加密算法和智能合约，利用P2P网络中的网络设备节点对物联网接入设备进行鉴权。待接入物联网设备需向物联网平台和网络设备节点发送接入和鉴权请求，区块链系统根据节点共识机制来对接入设备的身份标识进

行认证和管理。美国内华达州雷诺市的Filament公司已经通过分布式部署无线传感器节点，结合区块链技术对物联网设备的唯一身份标识进行认证和管理。

图表10  Filament公司的物联网区块链认证示意图

 

图表来源：公司官网

（2）区块链提供物联网设备数据保护

区块链系统可以通过部署适当的验证节点对物联网设备生成的数据按区块存储，并把数据作为区块链交易向整个网络广播等机制，从而保护区块中物联网数据的完整性。

（3）区块链用于物联网防DDOS 攻击

由于区块链采用节点共识机制，当小部分节点被攻击者控制时，剩余节点可以通过共识机制来区分恶意和正常节点，如果部分节点存在数据被篡改情况，则其他节点可标识该节点不可靠，将其移除区块链系统，从而防止DDOS攻击和大规模的

僵尸网络形成。

图表10  区块链应用于物联网示例

 

图表来源：奇璞研究

注：DDOS，Distributed Denial of Service的缩写，分布式拒绝服务

2.5 区块链在政府证件管理的应用

区块链系统中的附带特点“账本共享”“信息共享”可以改变公共服务中很多关键领域，如数据存储、共享与溯源，与政府日益公开化、透明化的目标高度一致，可以解决现代政府治理中面临的诸多棘手问题，包括腐败、政府信息公开、社会

福利、税收等问题。原则上，目前政府颁发的几乎所有认证性、评定性、追认性凭证大部分可以采用区块链技术。

表格2 区块链在政府管理方面的应用

政府部门	应用领域	简析
房管部门	产权登记	区块链技术在房屋产权保护上的应用，可以减少产权搜索时间，实现产权信息共享，避免房产交易过程中的欺诈行为，提高房地产行业的运行效率
文化部门	知识产权保护	加速流通，缩短价值创造周期；保证权属的真实、唯一性。作品在区块链上被确权，后续交易都会进行实时记录，实现文娱产业全生命周期管理，也可作为司法取证中的技术性保障
教育部门	学历学术成果	在区块链中记录跨地域、跨院校的学生信息，追踪学生在校园时期的行为记录，构建良性的信用生态体系。为学术成果提供不可篡改的数字化证明，可为学术纠纷提供举证依据
税务部门	纳税证明	适用于作为银行评估中小微企业贷款能力的一个指标与凭证。由贷款企业授权银行查询纳税数据后，银行根据内部风控模型给予企业授信额度，以此快速实现税、银、企三方数据对接
民政部门	公益慈善项目	在满足项目参与者隐私保护及其他相关法律法规要求的前提下，有条件地进行公开公示，方便公众和社会监督，助力社会公益的健康发展
食药监部门	产品溯源	根除供应链内产品流转过程中的假冒伪劣问题
规划资源部门	分布式能源管理	在能源及排放的计量认证、能量及其衍生产品的市场交易、多能源形式多主体的组织协同、能源融资等方面将发挥巨大作用

 

图表来源：奇璞研究