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在过去的2019年,区块链获得了全社会的极大关注,大批企业和IT厂商都开始进入或开始研究区块链技术及其应用。继2018年的全球区块链泡沫后,2019年区块链创业潮大幅降温、公链大幅消退,但区块链技术本身却在企业级领域取得了实质性进展。

以HyperLedger为代表的开源企业级区块链技术在2019年取得了阶段性进展,不仅技术堆栈更为全面和走向成熟,还迎来了更多的HyperLedger基金会成员企业和用户——在Forbes区块链企业50强中,超过半数采用了HypLedger。而其它开源企业级区块链技术,包括EOSIO、FISCO BCOS等也在技术与用户方面都取得了阶段性进展。

2020一开年,各地政府都加码了区块链应用。据有关统计,截止2月底,已经有22个省把区块链列入了2020地方政府工作报告,其中电子政务成为区块链应用的最大需求。而近期的40万亿新基建,更为区块链的推广普及“加了一把火”,交通、能源、医药、环保、先进制造等一批新工程、新项目的IT基础设施,都可以用上区块链技术。种种迹象显示,2020将是企业级区块链的爆发之年。

HyperLedger重大进展

在2017年9月正式发布了HyperLedger Fabric V1.0后,HyperLedger Fabric已迅速成为最受欢迎的开源分布式账本(DLT)项目之一,在全球范围内进行了数百次部署,一直占据半数以上的Forbes区块链50强。由于广受欢迎,HyperLedger Fabric已被包括阿里巴巴、AWS、Azure、百度、谷歌、华为、IBM、Oracle、SAP和腾讯等在内的主要云服务所采用。

HyperLedger最早由IBM等公司发起,IBM贡献给了HyperLedger基金会超过4万行代码,在此基础上才有了后来的HyperLedger Fabric。HyperLedger项目的定位是面向企业级分布式账本,引入了权限管理支持,支持可插拔、可扩展,是首个面向联盟链场景的开源项目。Fabric支持Go、JavaScript、Java、Node.js等通用编程语言,包括所有子项目在内的V1.0版本包含了360万行代码,当时的HyperLedger基金会成员就超过250+家。

2020年1月,HyperLedger发布了里程碑版本V2.0,这次重大的版本更新提供了更高的生产级部署效率和安全性所需的许多新功能和增强功能。HyperLedger Fabric 2.0的许多工作都集中在管理链代码(或智能合约)生命周期的新方法上,以最大程度地提高灵活性、消除性能瓶颈并为分布式治理提供更多选项,安全性和数据隐私也是本次版本的重中之重。

HyperLedger Fabric 2.0引入了针对链码的去中心化治理,允许多个组织在链码可用于与账本交互之前就链码的参数达成一致,例如链码认可策略;同样的去中心化治理方式,还可以用于链码之上的企业应用,以确保各个组织在提交账本之前同意数据交易;2.0版本启用了用于处理和共享私有数据的新模式,可与链上的单个组织或及其审计机构进行数据共享;2.0版本还启用了新的对等缓存机制,以代替之前使用外部CouchDB状态数据库,因其造成了批准和验证阶段的读延迟瓶颈以及相应的高昂成本;从2.0版本开始,Fabric Docker image将使用Alpine Linux,这是一种面向安全的轻量级Linux版本,极大降低了安全漏洞的风险。

HyperLedger执行总监Brian Behlendor就V2.0版本表示:“ HyperLedger Fabric已成为流行且实用的分布式账本框架,推动了企业级区块链从概念化到商业化的极大进展。Fabric 2.0是面向企业级场景的新一代区块链框架,可以满足那些想要把分布式账本功能嵌入到核心业务的企业需要。新版本反映了Fabric社区的开发和部署经验,标志着企业区块链进入生产环境的新时代。”

成熟的HyperLedger技术生态

HyperLedger基金会提供了一个Greenhouse,用以描述一个结构化的技术框架生态,从而方便社区成员企业的参与。目前,在HyperLedger技术生态里共有15个子项目,与2015年到2017年早期HyperLedger相比,形成了更为丰富而完整的结构化技术体系。HyperLedger Greenhouse主要涉及分布式账本、库、工具和面向特定领域解决方案几个板块。

在分布式账本方面,HyperLedger基金会目前规划了6个子项目。其中,HyperLedger Besu是一个基于Java的以太坊客户端,可运行在基于以太坊的公链上,也可能运行在其它智能合约协议的私链上,还可以在Rinkeby、Ropsten和Görli等测试链上运行。HyperLedger Besu提供几种共识算法,包括PoW和PoA(IBFT、IBFT 2.0、Etherhash和Clique)等,专为联盟链而设计。

HypeLedger Burrow是一个完整的单二进制区块链发行版,主要提供了支持EVM以太坊虚拟机和WASM(WebAssembly,通过Web执行二进制算法)的智能合约平台,使用BFT(拜占庭容错算法)共识。简单理解,Burrow支持以太坊虚拟机和Web端两种技术底层,由于可执行二进制代码而具备强大的简单性、速度以及与开发语言的无关性。它具有复杂的事件系统,可用于维护链上数据的关系数据库映射,可用于公链、私链、联盟链。

大家熟悉的HyperLedger Fabric项目,旨在为开发者提供模块化体系结构的应用程序或解决方案基础平台。HyperLedger Fabric允许即插即用的组件(例如共识和成员服务),其模块化和通用设计满足了广泛的行业场景,它还提供了一种独特的共识方法,可在保持隐私的同时实现大规模性能扩展。HyperLedger Fabric主要面向私链和联盟链场景。

HyperLedger Indy为基于区块链生态的数字身份平台,包括工具、库和可重用组件,可在管理域、应用程序和任何其它独立应用上互操作。Indy可与其它区块链互操作,也可独立使用以推动身份去中心化。简单理解,Indy是一个分布式自身份解决方案,让身份所有者可以独立控制其个人数据和关系,从而避免过度共享个人身份信息而带来的风险隐患。

HyperLedger Iroha是一个易于使用的模块化分布式区块链平台,具有自己独特的共识算法,丰富的基于角色的权限模型以及多签名支持。Iroha主要是针对移动端,特别适合IoT项目,可以很容易地把区块链嵌入到基础设施中。Iroha采用领域驱动的C++设计,强调客户端应用开发能力,特别是提供了一个新的、系统崩溃容错的共识算法YAC。

HyperLedger Sawtooth提供了灵活的模块化体系结构,将核心系统与应用程序域分开,这样智能合约就可以为应用程序指定业务规则,而无需了解核心系统的底层设计。Sawtooth支持多种共识算法,包括实用的拜占庭容错(PBFT)和延时证明(PoET,一种英特尔的共识算法)算法。Sawtooth由英特尔向HyperLedger基金会贡献,主要是为了提升X86服务器等英特尔硬件设备在区块链生态中的地位。

在库方面,HyperLedger基金会目前规划了四种库。首先,HyperLedger Aries提供了一个共享的、可重用的、可互操作的工具包,该工具包专门用于创建、传输和存储可验证的数字身份。它是基于区块链的对等交互基础架构,该项目使用了HyperLedger Ursa加密支持,以提供安全的加密管理和分布式密钥管理功能。

其次,HyperLedger Quilt是Interledger跨链协议的Java实现,可在任何支付网络(法定或加密货币)上进行付款。Quilt提供了所有核心功能的实现,可以用与账本协议无关的方式发送和接收支付,允许开发人员一次性编写应用程序支付逻辑,就可以访问其它支持Interledger的支付系统。

第三,HyperLedger Transact提供可在分布式账本系统之外执行智能合约的标准接口,从而减少分布式账本软件的开发工作,该项目由英特尔贡献。简单理解,Transact支持离线的智能合约,这特别适合企业级计算场景。采用Transact编写的程序,可以在任何支持Transact的区块链网络中运行。

第四,HyperLedger Ursa是一个共享的密码库,它可以避免重复性加密工作,并有望提高安全性。该库是用于存放和使用加密货币的可选存储库(适用于HyperLedger和非HyperLedger项目)。HyperLedger Ursa由子项目组成,这些子项目是密码代码或密码代码接口的聚合实现。

在工具方面,HyperLedger基金会目前规划了四个工具。第一,HyperLedger Avalon是企业以太坊联盟EEA发布的基于可信计算规范的独立账本实现,旨在把区块链计算处理从主链安全转移到专用计算资源。第二,HyperLedger Caliper是一个区块链基准测试工具,它允许用户使用一组预定义的用例来衡量特定区块链部署的性能。第三,HyperLedger Cello旨在将按需的,所谓“即服务”部署模型引入区块链,以减少创建、管理和终止区块链所需的工作量。第四,HyperLedger Explorer浏览器可以查看、调用、部署或查询块、交易和关联数据、网络信息、链代码和事务族,以及存储在分类账中的任何其它相关信息。

面向行业领域,HyperLedger Grid提供以供应链为中心的数据类型、数据模型和基于智能合约的业务逻辑参考实现——所有这些都基于现有的开放标准和行业最佳实践。它以供应链为例,展示了如何将HyperLedger技术堆栈中的组件组合成一个有效的业务解决方案。

最后就是HyperLedger Labs,这是埃森哲推出的区块链合作项目,以解决不同链之间的互操作性,在不损害区块链去中心化原则的基础上,实现不同私链、联盟链等区块链网络之间跨链协作,特别是在全链上的交换数据和资产。

企业级区块链技术大发展

企业为什么需要区块链技术?在HyperLedger基金会的官方介绍中,开宗明义的指出了区块链对于企业的意义:共享数据库技术。在HyperLedger的长期愿景里,全球正在成为一个高度互连的世界,所有的企业和人都将更紧密的连接在一起,在大家开始分享更多数据、内容、沟通信息等的时候,这就需要更好的管理安全、隐私和信任。

HyperLedger基金会由此看到一个通用的痛点:很多人都希望在一个分布式数据库中分享数据,但没有一个数据拥有者可以被每一个用户所信任,解决方案就是分布式账本技术(DLT)。当然,分布式账本的大范围应用也不会那么容易,例如在增加区块链安全性与隐私的时候往往会牺牲性能,因此需要更多的能够互连互通的区块链技术,以满足所有应用的不同需求。这就导致了HyperLedger长期发展的两大要素:模块化架构与互操作性。

除了HyperLedger,其它可用的主要的企业级区块链技术生态还有EOSIO、Corda Enterprise和源自中国的BCOS。

EOSIO是由Block.one公司开发,EOSIO诞生的目的是与以太坊竞争,因此提供了公链版和私链版。2020年1月,Block.one推出了EOSIO 2.0版本,2.0版本强化了对于开发者的支持,特别是采用了WebAssembly(WASM)引擎以提升性能和开发速度。EOS VM是面向区块链的WASM引擎,比EOSIO 1.0版本的Binaryen提升了16倍的CPU执行速度。2.0版本还提供了EOSIO Quickstart Web IDE开发集成环境,可以让开发者在几分钟内就构建一个区块链应用。在增加安全和隐私方面,2.0中的WebAuthn Support是一个广泛应用于网络浏览器的安全验证授权标准,无需浏览器扩展插件或其它软件。

Corda是R3推出的区块链技术平台,主要聚焦于在金融行业中的区块链应用框架。2018年7月R3推出了Corda Enterprise 1.0,该版本特别是提供了Blockchain Application Firewall,该防火墙可让金融机构在自己数据中心内部署区块链节点,同时能够安全地与世界上其它地方的节点进行通信。Corda Enterprise支持Oracle数据库与SQL Server数据库,在高安全、高可用、灾备等方面都有解决方案,在实际测试环境中可处理每秒4万多笔交易。截止2020年初已经发布到了Corda Enterprise 4.3版本,新特性包括Business Network Operators(BNOs)可支持区块链网络管理员在单一节点上集中管理多个节点而无需每个节点一个管理员,新版本也强化对开发者的支持、可集成硬件安全模块(HSM)、网络健康检查工具等。

BCOS是国内金融区块链合作联盟(简称:金链盟)所开发的金融级区块链平台技术,2017年底开源为FISCO BCOS,2019年3月FISCO BCOS 2.0发布。2.0版本在可扩展性、性能、易用性、隐私隔离等方面均取得突破性进展,其新增的群组架构方案,可以让企业间像拉微信群一样快速组链,极大降低维护难度和管理成本。2.0版本从存储、网络、计算三个角度,围绕高可用性和高易用性进行持续升级,并基于模块化、分层、可插拔等设计原则,持续对核心模块进行升级,保证系统健壮性。

可以说2019年以来,企业级区块链技术取得了重大进展,HyperLedger Fabric、EOSIO、Corda Enterprise、FISCO BCOS等开源企业级区块链项目都实现了重大的版本更新,对安全、性能、互操作性和开发者生态等都提供了全新的支持,可以更好的满足企业区块链应用开发的需求。

集中落地企业级区块链应用

近期,随着各地重点工程的复工及下发了一批2020年省级重点项目名单,总计超过40万亿元的新型基础设施建设(“新基建”)投资浮出水面。与以前的投资相比,“新基建”更强调“科技端”的基础设施建设,包括5G基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等板块。

对于“新基建”来说,区块链都有哪些应用场景?一个可参照系的就是雄安。自2017年上线区块链资金管理平台开始,雄安新区大力建设全球第一座区块链城市。雄安特别把区块链用于城市各项资金的管理与支付:实现了建设者工资透明拨付,截至2019年10月该区块链资金管理平台累计已为11万人次建设者按时发放工资;在工程资金拨付方面,截止2019年10月已实现与十五家银行及金融机构的系统直连对接,对50余个项目开展项目管理运维和资金流监管,累计上链企业约1700家,管理资金近30亿元。此外,雄安区块链管理平台是国内首个基于区块链技术的项目集成管理平台,包括千年秀林工程、城市截洪渠工程、黄河污水库治理工程等,相关数千家企业全部已经上链。其它还有区块链+租房、区块链+金融、区块链+供应链等等,区块链已经进入到雄安的方方面面。

除了雄安,区块链还在电子政务领域取得了广泛应用。截止2020年2月底,据不完全统计,全国已有22个省(自治区、直辖市)将区块链写入2020年政府工作报告,不仅北上广,重庆、甘肃等中西部省份也已将区块链视为经济弯道超车的新赛道。例如2019年启动“政府上链”工程的福建省,在贸易融资、供应链金融、电子发票、医社保等领域推进区块链应用;山东济南高新区基于区块链的智能政务系统,实现了新开办企业1个工作日甚至半个工作日完成各种业务事项;北京市互联网法院“天平链”解决了互联网审判当中电子证据的取证难、存证难、认定难“三难”,截止2020年1月已经完成跨链存证数据上亿条;深圳市财政局联合深圳市医疗保障局成功上线深圳医保区块链电子票据服务平台,打通了医疗保障部门、财政部门、医疗机构之间的数据共享渠道。

在企业级市场,已经落地的区块链应用就更多了。特别是以IBM为代表的企业级技术公司,已经与全球数百家企业合作让区块链具备业务就绪性、创造真正的商业价值,推动金融服务、供应链、物联网、风险管理、数字版权管理及医疗卫生等行业利用区块链网络实现巨变。最典型的例子就是从2016年6月开始,IBM与全球最大集装箱海运公司马士基合作开发TradeLens平台,该技术将区块链应用到全球供应链中,实现更加安全高效的全球贸易,截止2019年7月已覆盖全球超过一半的远洋集装箱货轮,全球六大承运商中的五家以及全球三个主要船舶共用联盟中的主要承运商。

而在Forbes区块链50强中,还汇集了更多已经落地的企业级区块链应用实例:Honda、Ford、BMW等汽车厂商组成了Mobile Open Blockchain Initiative(MOBI),2019年7月发布了汽车行业的首个区块链汽车身份标准,可赋予每一辆汽车一个数字身份;Dole Food公司在所有蔬菜处理过程中应用了区块链技术,可让消费者追踪超市中销售的蔬菜来源于哪家农场,而Dole采用的是IBM Food Trust平台,截止2020年1月该平台每年处理230万或每天处理11300个交易;霍尼韦尔的GoDirect贸易平台主要收集飞机零部件生命周期中的所有信息以供采购方参考,而该平台可以跨多个竞争性信息源安全地汇集信息,在第一年就处理了500万美元的在线交易;建设银行的BCTrade将中国邮政储蓄银行、上海银行和交通银行等60家金融机构与3000家制造业企业和进出口公司相互连接,例如等待发货确认中的出口商需要现金,可以在区块链上分享未来应收账款的记录,在几分钟内即获得贷款。

总体来看,企业级区块链技术已经在全球范围内取得了阶段性进展,以HyperLedger和FISCO BCOS为代表的开源企业级区块链技术及生态已经走向成熟,以IBM、蚂蚁金服、腾讯等为代表的技术服务商已经在社会经济的各个领域集中落地了一批企业级区块链应用实例,而各地政府也在大力支持区块链等新技术在生产生活和社会经济管理中的作用。随着40万亿新基建的启动,相信企业级区块链技术将在中国市场大规模落地,推动中国率先走进数字经济新时代。(文/宁川)


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