区块链跨境支付理论

什么是区块链技术？区块链技术的核心构成是什么？

从技术的角度，架构的角度，用通俗的语言来跟大家讲讲，我对区块链的一些理解。

究竟啥是区块链？Blockchain，一句话来说，区块链是一个存储系统，存储系统更细一点，区块链是一个没有管理员，每个节点都拥有全部数据的分布式存储系统。

那常见的存储系统，是什么样子的呢？

如上图所示，底部是数据，上面可以写入数据。一个空间存储数据，一个软件管理数据，提供接口写入数据，这就是存储系统。比如MySQL就是最常见的存储系统。

普通的存储系统，容易存在什么问题呢？至少有两个常见的问题

第一个是非高可用的问题，数据存在一个地方很危险。用技术的话说，就是数据不高可用。

第二个问题是，它存在写入的单点，写入点只有一个。用技术的话说，就是它是一个单点控制。

那普通的存储系统通常是如何解决这两个问题的呢？

首先看一下如何保证高可用？

普通的存储系统通常是用“冗余”的方式来解决高可用问题的。图上图所示如果能够把数据复制成几份，冗余到多个地方，就能够保证高可用。一个地方的数据挂了，另外的地方还存有数据，例如MySQL的主从集群就是这个原理，磁盘的RAID也是这个原理。

这个地方需要强调的两点是：数据冗余，往往会引发一致性的问题

1、例如MySQL的主从集群中中其实读写会有延时的，它其实就是有一个短的时间内读写不一致。这个是数据冗余，带来的一个副作用。

2、第二个点是数据冗余往往会降低写入的效率，因为数据同步也是需要消耗资源的。你看单点写入，如果加了两个从库之后，其实写入的效率会受影响。普通的存储系统，就是采用冗余的方式，保证数据的高可用的。

那么第二个问题，普通的存储系统，能否多点写入呢？

答案是可以的，比如说以这个图为例：

其实MySQL的话可以做一个双主的主从同步，双主的主从同步，两个节点，同时可以写入。如果要做多机房多活的数据中心，其实多机房多活也是进行数据同步的。这里要强调的是多点写入，往往会引发写写冲突的一致性问题，以MySQl为例，假设有一个表的属性是自增ID，那么现在数据库中的数据是1234，那么其中一个节点写入，插入了一条数据，那它可能变成5了，然后这5条数据，向另外一个主节点进行数据同步，同步完成之前，如果另外一个写入节点，也插入了一条数据，也生成了一条这个自增id为5的数据。那么，生成之后，往另外一个节点同步，然后同步数据到达之后会与本地的这两条5冲突，就会同步失败，会引发写写的一致性冲突问题。这个多点写入的话都会出现这个问题。

多点写入，如何保证一致？

维新“天鹅大咖课”给你更多的技术干活

自比特币诞生以来，目前全球已陆续出现了1600多种虚拟货币，围绕着虚拟货币的生成、存储、交易等形成了庞大的产业链生态。但整体而言，行业尚处于初创期，离真正的价值应用区域还有很大距离。

区块链经济的核心在于商业逻辑和组织形态的重构，因此需要在多个行业获得应用落地的实例来表明其价值。本文将从区块链与行业需求相结合的角度，探讨区块链在各行业应用的商业模式。

首先，区块链的核心是解决了信用的问题：

信用是一切商业活动与金融的基础。美国自2011年起实行可信身份识别，而中国则通过实名制实现可监管的信息传播。区块链的意义在于第一次从技术层面建立了去中心化的信任，实现了完全分布式的信用体系。

其次，区块链解决了价值交换的问题：

传统网络可以实现信息的点到点传递，但无法实现价值的点到点传递。因为信息是允许复制的，而价值必须确权且具有唯—性，因此必须依赖一个中心化机构才能做到价值传递。区块链完美地解决了此问题，提供了一个实现价值点到点传递的方法，在价值传递过程中，由网络来实现记帐而不依赖某个中心化的机构。所以区块链有望成为构建新型金融的基础设施，成为未来价值互联网的基石。

区块链的应用

目前区块链的应用，主要有两种模式：

1）原生型的区块链应用：直接基于去中心化的区块链技术，实现价值传递和交易等应用，例如数字货币；

2）“区块链+”模式：将传统的场景和区块链底层协议相结合，以便提高效率，降低成本。预计区块链在各行业的应用，将以第二种模式为主。

区块链具有五大核心属性，即：交易属性（价值属性)、存证属性、信任属性、智能属性、溯源属性。如上核心属性与行业的需求相结合，解决行业痛点问题，成为了区块链在各行业应用的商业模式。

区块链+银行

1、跨境支付

跨境支付是长期以来困扰银行业的痛点问题。传统跨境支付手段包括两大类：一是网上支付，包括电子账户支付和国际信用卡支付，适用于零售小金额；二是银行汇款模式，适用于大金额的交易；二者均存在到账周期长、费用高、交易透明度低等问题。尤其是近年来随着跨境电商的兴起，方便、快捷、安全、低成本的跨境支付更成为行业的迫切需求。

区块链的作用：

区块链去中介化、交易公开透明的特点，没有第三方支付机构加入，缩短了支付周期、降低费用、增加了交易透明度。例如，2017年12月，招商银行联手永隆银行、永隆深圳分行，成功实现了三方之间使用区块链技术的跨境人民币汇款。其清算流程安全、高效、快速，大幅提升客户体验。

2、供应链金融

该领域的痛点在于融资周期长、费用高。以供应链核心企业系统为中心，第三方增信机构很难鉴定供应链上各种相关凭证的真伪，造成人工审核的时间长、融资费用高。

区块链的作用：

区块链将共识机制、存在性证明、不可篡改、可追溯等特性引入供应链金融，不需要第三方增信机构鉴定供应链上各种相关凭证的真实性，从而降低融资成本、缩短融资周期。例如，2017年4月，上市公司易见股份与IBM中国研究院联合发布了区块链供应链金融服务系统“易见区块”，该系统主推医药场景，目前己有30余家医药流通企业在“易见区块”注册成功，截至7月底交易数量己接近8000笔，投放总金额超过一亿元。

3、数字票据

数字票据行业的痛点在于长期存在“虚假票据”、“一票多卖”等问题，为银行业的票据融资业务带来了风险。

区块链的作用：

区块链的存在性证明、不可篡改的特性，有效解决了虚假数字票据的问题；同时，区块链解决了双花问题，可避免"一票多卖"。例如，深圳区块链金融服务有限公司发行票链产品，基于区块链提供票据的融资服务，解决中小微企业的票据融资需求。合作银行包括赣州银行、贵阳银行、苏州银行、石嘴山银行、廊坊银行、乌海银行、吉林九台农商银行、尧都农商银行、深圳农村行业银行、潍坊银行、中原银行等。此外，浙商银行、京东金融、恒生电子、海航等也在验证区块链数字票据服务。

区块链+证券

1、资产证券化

资产证券化是以未来的收入作为保证，以获得现在的融资。该领域的痛点在于：参与主体多，操作环节多，交易透明度低，信息不对称，底层资产真伪无法保证。

区块链的作用：

区块链为资产证券化引入了存在性证明、不可篡改、共识机制等属性，能够实时监控资产的真实情况，解决了交易链条各方机构对底层资产的信任问题。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，提升资产流转效率，降低成本。例如，2017年5月，网络金融与佰仟租赁、华能信托等在内的合作方联合发行区块链技术支持的资产证券化ABS项目，发行规模达4.24亿元。

区块链+保险

1、保险业务

保险行业存在着信息不对称，客户与保险机构之间缺乏信任等问题：用户难以选择适合自己的保险产品，而保险机构则面临骗保的风险。

区块链的作用：

区块链的去中心化、开放透明、可追溯的特点，为保险机构和用户间建立良好的沟通渠道；保险标的信息在区块链上统一管理，不可篡改，帮助保险机构规避骗保风险；同时，通过智能合约可提升工作效率，降低成本。例如，法国保险巨头安盛保险（AXA）正在使用以太坊公有区块链为航空旅客提供自动航班延迟赔偿。如果航班延迟超过2小时，“智能合约”保险产品将会向乘客进行自动理赔。

2、征信管理

该领域的痛点在于征信机构的数据采集渠道有限，数据缺乏共享，导致难以准确表征个人或机构的信用情况；此外，数据收集过程中也存在如何保障用户隐私的问题。

区块链的作用：

区块链具有去信任、共识、不可篡改的特征，在技术层面保证了可以在有效保护用户隐私的基础上实现有限度、可管控的信用数据共享和验证。例如，目前中国平安的区块链征信业务已上线运行，此外国内的创业公司如上海矩真、LinkEye、布比区块链等也在进行联合征信、安全存证等方面的探索。

作为一种基础性技术，区块链在众多具有分布式处理、点对点交易、快速建立信任关系等需求的行业领域具有极大的应用价值，其核心是解决了信用的问题,实现了价值的点到点传递。因此被认为是未来价值互联网的基石。

区块链商业模式的核心在于，利用区块链引入的创新属性，与传统行业应用相结合，实现商业逻辑的重构，以便创造新的应用场景，或提升效率，降低成本。

区块链也将延伸到社会生活的各个领域：区块链解决了数字化资产的管理、交易、转移等问题，因此将在资产数字化的浪潮中发挥重要作用，如供应链管理、数据服务、资产管理、公共服务、物联网等应用正在各个领域逐步落地，“区块链+”正在成为现实。

简单来说，区块链是一个提供了拜占庭容错、并保证了最终一致性的分布式数据库；从数据结构上看，它是基于时间序列的链式数据块结构；从节点拓扑上看，它所有的节点互为冗余备份；从操作上看，它提供了基于密码学的公私钥管理体系来管理账户。

或许以上概念过于抽象，我来举个例子，你就好理解了。

你可以想象有100台计算机分布在世界各地，这100台机器之间的网络是广域网，并且，这100台机器的拥有者互相不信任。

那么，我们采用什么样的算法（共识机制）才能够为它提供一个可信任的环境，并且使得：

节点之间的数据交换过程不可篡改，并且已生成的历史记录不可被篡改；

每个节点的数据会同步到最新数据，并且会验证最新数据的有效性；

基于少数服从多数的原则，整体节点维护的数据可以客观反映交换历史。

区块链就是为了解决上述问题而产生的技术方案。

二、区块链的核心技术组成

无论是公链还是联盟链，至少需要四个模块组成：P2P网络协议、分布式一致性算法（共识机制）、加密签名算法、账户与存储模型。

1、P2P网络协议

P2P网络协议是所有区块链的最底层模块，负责交易数据的网络传输和广播、节点发现和维护。

通常我们所用的都是比特币P2P网络协议模块，它遵循一定的交互原则。比如：初次连接到其他节点会被要求按照握手协议来确认状态，在握手之后开始请求Peer节点的地址数据以及区块数据。

这套P2P交互协议也具有自己的指令集合，指令体现在在消息头（MessageHeader)的命令（command）域中，这些命令为上层提供了节点发现、节点获取、区块头获取、区块获取等功能，这些功能都是非常底层、非常基础的功能。如果你想要深入了解，可以参考比特币开发者指南中的PeerDiscovery的章节。

2、分布式一致性算法

在经典分布式计算领域，我们有Raft和Paxos算法家族代表的非拜占庭容错算法，以及具有拜占庭容错特性的PBFT共识算法。

如果从技术演化的角度来看，我们可以得出一个图，其中，区块链技术把原来的分布式算法进行了经济学上的拓展。

在图中我们可以看到，计算机应用在最开始多为单点应用，高可用方便采用的是冷灾备，后来发展到异地多活，这些异地多活可能采用的是负载均衡和路由技术，随着分布式系统技术的发展，我们过渡到了Paxos和Raft为主的分布式系统。

而在区块链领域，多采用PoW工作量证明算法、PoS权益证明算法，以及DPoS代理权益证明算法，以上三种是业界主流的共识算法，这些算法与经典分布式一致性算法不同的是，它们融入了经济学博弈的概念，下面我分别简单介绍这三种共识算法。

PoW：通常是指在给定的约束下，求解一个特定难度的数学问题，谁解的速度快，谁就能获得记账权（出块）权利。这个求解过程往往会转换成计算问题，所以在比拼速度的情况下，也就变成了谁的计算方法更优，以及谁的设备性能更好。

PoS：这是一种股权证明机制，它的基本概念是你产生区块的难度应该与你在网络里所占的股权（所有权占比）成比例，它实现的核心思路是：使用你所锁定代币的币龄（CoinAge）以及一个小的工作量证明，去计算一个目标值，当满足目标值时，你将可能获取记账权。

DPoS：简单来理解就是将PoS共识算法中的记账者转换为指定节点数组成的小圈子，而不是所有人都可以参与记账。这个圈子可能是21个节点，也有可能是101个节点，这一点取决于设计，只有这个圈子中的节点才能获得记账权。这将会极大地提高系统的吞吐量，因为更少的节点也就意味着网络和节点的可控。

3、加密签名算法

在区块链领域，应用得最多的是哈希算法。哈希算法具有抗碰撞性、原像不可逆、难题友好性等特征。

其中，难题友好性正是众多PoW币种赖以存在的基础，在比特币中，SHA256算法被用作工作量证明的计算方法，也就是我们所说的挖矿算法。

而在莱特币身上，我们也会看到Scrypt算法，该算法与SHA256不同的是，需要大内存支持。而在其他一些币种身上，我们也能看到基于SHA3算法的挖矿算法。以太坊使用了Dagger-Hashimoto算法的改良版本，并命名为Ethash，这是一个IO难解性的算法。

当然，除了挖矿算法，我们还会使用到RIPEMD160算法，主要用于生成地址，众多的比特币衍生代码中，绝大部分都采用了比特币的地址设计。

除了地址，我们还会使用到最核心的，也是区块链Token系统的基石：公私钥密码算法。

在比特币大类的代码中，基本上使用的都是ECDSA。ECDSA是ECC与DSA的结合，整个签名过程与DSA类似，所不一样的是签名中采取的算法为ECC（椭圆曲线函数）。

从技术上看，我们先从生成私钥开始，其次从私钥生成公钥，最后从公钥生成地址，以上每一步都是不可逆过程，也就是说无法从地址推导出公钥，从公钥推导到私钥。

4、账户与交易模型

从一开始的定义我们知道，仅从技术角度可以认为区块链是一种分布式数据库，那么，多数区块链到底使用了什么类型的数据库呢？

我在设计元界区块链时，参考了多种数据库，有NoSQL的BerkelyDB、LevelDB，也有一些币种采用基于SQL的SQLite。这些作为底层的存储设施，多以轻量级嵌入式数据库为主，由于并不涉及区块链的账本特性，这些存储技术与其他场合下的使用并没有什么不同。

区块链的账本特性，通常分为UTXO结构以及基于Accout-Balance结构的账本结构，我们也称为账本模型。UTXO是“unspenttransactioninput/output”的缩写，翻译过来就是指“未花费的交易输入输出”。

这个区块链中Token转移的一种记账模式，每次转移均以输入输出的形式出现；而在Balance结构中，是没有这个模式的。

区块链有两个含义：

1、区块链(Blockchain)是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法。

2、区块链是比特币的底层技术，像一个数据库账本，记载所有的交易记录。这项技术也因其安全、便捷的特性逐渐得到了银行与金融业的关注。

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与计算方式。

概念：区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。

区块链的本质是一个分布式的公共账本，任何人都可以对这个账本进行核查，但不存在的单一用户可以对它进行控制。在区块链系统中的参与者共同维护账本的封信：它只能按照严格的规则和共识进行修改。

区块链发展经历了三个阶段：

1、酝酿期：2009-2012年，经济形态以比特币及其产业生态为主。

2、萌芽期：时期为2012-2015年，区块链随着比特币进入公众视野，新生的钱包支付和汇款公司出现，区块链经济扩散到金融领域。区块链底层技术创新不断。区块链技术从比特币系统中剥离出来。

3、发展期：2016年开始探索行业应用，出现了大量区块链创业公司。2017年ICO的火热让区块链受到前所未有的关注。

(2)区块链跨境支付理论扩展阅读：

三区块链的三个特点：

1、区块链的核心思想是去中心化：在区块链系统中，任意节点之间的权利和义务都是均等的，所有的节点都有能力去用计算能力投票，从而保证了得到承认的结果是过半数节点公认的结果。即使遭受严重的黑客攻击，只要黑客控制的节点数不超过全球节点总数的一半，系统就依然能正常运行，数据也不会被篡改。

2、区块链最大的颠覆性在于信用的建立：理论上说，区块链技术可以让微信支付和支付宝不再有存在价值。《经济学人》对区块链做了一个形象的比喻:简单地说，它是“一台创造信任的机器”。区块链让人们在互不信任并没有中立中央机构的情况下，能够做到互相协作。打击假币和金融诈骗未来都不需要了。

3、区块链的集体维护可以降低成本：在中心化网络体系下，系统的维护和经营依赖于数据中心等平台的运维和经营，成本不可省略。区块链的节点是任何人都可以参与的，每一个节点在参与记录的同时也来验证其他节点记录结果的正确性，维护效率提高，成本降低。

一句话概括，区块链触动的是钱、信任和权力，这些人类赖以生存的根本性基础。