近日，我购买了一本区块链书籍《以太坊技术详解与实战》（闫莺、郑凯、郭众鑫编著，机械工业出版社出版）。这本书主要介绍以太坊架构、智能合约、数据查询与分析、隐私保护等以太坊相关知识。干货比较多，有很多体会。
购买链接：
https://item.jd.com/12331051.html

  此处对这本书的1.3小节“应用场景”部分进行摘要和分析。

概述

  之所以介绍这部分内容，是因为我对区块链技术落地应用很感兴趣。我是从2016年开始学习区块链技术，从那时起，每一年都被称为区块链元年，似乎区块链技术马上就要取代原有技术，颠覆一切行业。但是，实际上区块链技术落地并不顺利。直到2018年底，虽然已经有阿里、腾讯等公司推出了落地应用（阿里的跨境支付、腾讯的区块链发票），但是依然处于初步实验阶段，还没有在市场中占据主导地位，更没有产生革命性应用。
  更糟糕的是，从2016年开始涌现的大批区块链创业公司目前陷入了倒闭潮，区块链媒体、公链、智能合约、区块链游戏，各个在之前看似前途无限的区块链行业似乎都陷入萧条倒闭困境。
  在这种情况下，我尤其想了解区块链技术到底有什么用？到底在哪些应用场景能发挥它的优势？
  《以太坊技术详解与实战》的1.3小节介绍了作者对区块链应用场景的看法，我认为写的不错，有参考意义。

摘要分析

“不是所有的应用场景都必须用区块链解决，那么什么样的应用适用以太坊区块链呢？区块脸上的应用需要是跨越组织边界的，也就是说，在区块脸上存储流通的资产（数据）的所有权是属于多个机构的。那么用区块链可解决机构间信任问题，减少摩擦，进而减少成本”

  这段话写的很好。区块链技术不是万能的，不能生搬硬套到任意行业，一定是看准区块链技术的核心优势，然后根据场景真实需求，决定是否采用区块链技术。
  那么什么是区块链技术的核心优势了？通常所说的数据不可窜改、不可伪造不能算核心优势。首先，传统技术体系中能够实现数据不可窜改、不可伪造的技术很多（例如数据库中的完整性约束机制，网页防窜改技术等）；其次，区块链技术中用于实现数据完整性的散列算法、数字签名算法也都是已经广泛使用的传统技术。
  书籍作者给出了一个较为合理的说明：“区块链技术的核心优势在于能够在跨越组织边界的条件下，解决机构间信任问题，减少摩擦、减少成本”。在单一机构内部，利用传统的中心化架构实现信任交互、保证数据安全已经有大量成熟方案和经过实践检验的机制（例如，银行、军事机构等安全敏感机构采用的信息安全方案）。然而在跨组织边界的场景下，如何实现去中介的低成本信任交互，这是传统技术方案不能解决的痛点。

  书籍作者针对区块链应用提出了3个典型场景：
  （1）时间戳和溯源
  （2）数字资产的发行和流通
  （3）跨组织的数据共享

（1）时间戳和溯源

"由于区块链上数据区块是持续增长且不可篡改的，所以历史上某个时间发生的事情可以从区块链上得到证明"

  时间戳的意义在于将可以随意复制的电子数据赋予“独一无二”的时间属性，提升数据的独特性。在版权保护应用中，如何区分哪一份文档是原版？哪一份是抄袭，很大程度上就是看那篇文章先发表（即时间戳排序靠前）。
  然而，难点在于怎么保证“时间戳的可靠性”。时间戳由谁签发？时间戳存储在何地？是否会被窜改？这些都直接影响“时间戳的可靠性”。图1是今日头条关于版权保护的说明，图中标红部分体现了时间戳可靠性的问题。

图1 头条号关于版权保护的说明

  区块链的做法是利用“块链”结构，保证每一个“区块”（区块链中最小的数据存储单位）都有一个被全体用户认可（通过共识机制实现）的时间戳。而且，由于“块链”结构采用基于散列的“迭代验证”机制（每一个新区块都建立在对历史区块的确认基础上），能够保证区块链上的时间戳很难被篡改。

  区块链在时间戳上的优势导致其可以应用在溯源领域、版权保护、证书认证等应用上。

图2 溯源例子（此图参考了书籍中对应的图）

  如图2所示，通过将溯源信息（例如，食品在处理、加工、运输流程等各个阶段的操作过程信息）记录在区块链上，能够保证数据的可靠性和高公信力。
  这里需要注意：即使在溯源行业，区块链技术也不是都适用的，一定要考虑“跨组织边界”这个条件。如果溯源场景比较简单，只涉及一个或少数几个机构，则不需要区块链技术也能够实现有效溯源业务。
  例如，双飞燕牌鼠标是一个知名的鼠标产品，提供了依靠防伪码查询真伪的功能。用户只需要在双飞燕官网的防伪页面输入鼠标上的防伪码，即可查询鼠标真伪。这本质上就是一个最简单的溯源应用。由于用户只关心鼠标是否是由官方生产（不关心鼠标的组装过程、销售过程和快递过程），所以只需要官方维护一个中心化数据库（存储合法的防伪编码），就能够实现有效溯源。

图3 双飞燕官网的防伪页面

  在上述的场景中，由于现实业务没有跨组织的需求，所以从成本上考虑，完全不需要使用区块链技术。类似的溯源那场景还有很多，包括生鲜超市中蔬菜、肉类食品的溯源；各种家电的防伪功能等。
  所以，区块链技术能够实现溯源需求（即利用可靠时间戳保证数据真实性），但是是否采用区块链技术，需要考虑现实业务是否需要跨越组织边界的溯源。一个简单的例子：对于疫苗等高价值、高重要性产品，消费者不仅需要了解疫苗的生产厂家，还需要知道疫苗在销售、检验、运输等整个过程中的溯源信息。而对于一棵白菜等低价值、低重要性产品，消费者可能只需要关心产地即可。

（2）数字资产的发行和流通

"区块链使得组织、个体、数字资产间的流动性变得可行和可靠"
"如在腾讯平台上可以用Q币买东西、玩游戏，Q币也可以在腾讯的用户之间流通，但是Q币无法与支付宝进行流通，因为这两家机构没有建立流通渠道"

  “数字资产”、“加密资产”、“数字货币”、“代币”、“通证“，由于技术层面和监管层面的原因，基于区块链的资产有多种多样的名字。本质上区块链数字资产是一种由个体发行，而由全网（区块链网络）用户共同维护的价值媒介物。这种资产最大的优势是在跨越组织边界的场景中，具有较高的公信力，能够实现自由流通。
  区块链技术被称为“价值互联网”，就是由于区块链技术能够在无需中介的情况下实现可信、可靠地价值转换。一方面，这将显著降低交易成本，另一方面这将为价值转换需求开阔新的应用场景。首先，区块链技术支持低成本、跨组织、高可信的价值转换，这能够改革现有的积分系统，解决积分使用范围有限、使用条件苛刻的痛点；其次，将游戏装备映射到区块链资产，能够解决游戏装备这类虚拟资产的交易、确权难题。
  当然，区块链技术提供了一种便捷、低成本的价值转移方式，但是在实际应用中是否采用区块链技术是另外一个问题。例如，商家采用积分的目的就是为了吸引客户群体，他们可能根本没有意愿实现全网流通的积分。游戏厂商可能更愿意无限制造装备进行牟利，而不是限制自己对游戏的控制能力。

（3）跨组织的数据共享

图4 冷链物流（此图来源于书籍）

  图4描述了一个跨越组织架构的数据共享场景。牛奶在运输过程中需要保证"温度小于8摄氏度，湿度大于60%"，违法这个标准，就要受到惩罚。由于运输过程中存在两个物流公司，如何可靠存储数据，并使数据具备较高的公信力，是一个实际场景中的难题。

“由于有两家物流公司合作运输，数据库放在哪一家公司都难以实现数据的可靠性和公信力，各自分别记录数据又将面临数据一致性的问题”

  如摘要所述，由于可能作为惩罚依据，物流公司在交货时货物的温度数据就非常重要（惩罚和结算并不是现场进行，而是在事后统一结算），存储在任何一方都很难具备较高的公信力。
  一种直观的办法是将此数据存储在第三方可信机构，例如牛奶牧场、或者第三方监管机构。这种做法也是目前大多数类似场景实际使用的模式。然而，这种模式面临两个弊端：首先，引入中介机构将增加直接成本，而且成本将随着中介层级的增多不断提升；其次，由于面临实际利益（惩罚导致的经济损失和声誉损失），第三方中介机构是否公正可信，也是需要支付的间接成本。
  如果采用区块链技术，各个物流公司以及其他相关方（牛奶牧场、食品物理场、仓库、零售商）都作为区块链网络中的节点，共同维护存储物流信息的账本，就能够在所有组织之间形成公开透明、可靠可信的物流信息，保证物流的各个环节有序进行。

“可以把牛奶温度和湿度的要求定义在智能合约中，IOT设备定时将温度和湿度数据以交易的形式发送到区块链的合约中，交易的签名有IOT设备完成，防止人为伪造。当温度超过8摄氏度时，合约对物流公司2的扣款（事先把押金付给合约）将自动完成，没有纠纷”

  这段内容反映了区块链技术的另外一项优势：区块链技术体系中的智能合约技术能够实现公正、可靠的价值自动转移，这将减少纠纷、提高效率。“区块链1.0”的核心贡献是提供了一个分布式的可信账本，这是信息溯源、数据共享应用的基础；“区块链2.0”的核心贡献是提供了一个分布式的可信“操作系统”（由区块链网络所有节点共同维护的程序执行平台），可以让事先约定的规则（牛奶超过标准参数就扣钱）以智能合约的形式部署在区块链商，并在满足适当条件之后自动执行价值转换。

  通过结合“分布式可信数据存储”和“分布式协作程序执行”的优点，区块链技术将解决跨组织数据共享领域存在的“数据公信力低”、“数据伪造和抵赖”、“缺乏共享激励”等诸多核心痛点。目前火热的区块链医疗、区块链信用管理、区块链保险等应用领域都是基于这种需求。

总结

  《以太坊技术详解与实战》1.3小节的内容比较深入的介绍了区块链技术适用的场景，触及了区块链技术的核心优势，读完很有启发。
  但是，仔细分析提到的3个场景，本质上都属于“跨越组织边界的数据共享”。溯源场景中，如果溯源需求不需要跨组织，那么就没有必要使用区块链技术；数字资产场景中，如果积分不需要跨组织，那么Q币就是运行良好的数字资产。这两类区块链应用场景都属于第三类应用场景“跨组织的数据共享”的一个分支。
  书籍中第3个场景提到的区块链具备的“分布式协作程序执行”特征可以单独拎出来作为一个独立的应用场景。区块链智能合约能够实现公开透明、公正可信的程序自动执行，将解决传统合约（法律条文、合同协议）存在的执行难度高、执行成本高的痛点。当前区块链应用中一个普遍看好的行业“区块链供应链金融”就是基于这种需求。