區(qū)塊鏈技術(shù)的幾個(gè)基礎(chǔ)必要層級(jí)介紹

區(qū)塊鏈目前已經(jīng)引發(fā)了世界性的關(guān)注，迅速地成為一場(chǎng)全球參與競(jìng)逐的“軍備”大賽。區(qū)塊鏈及相關(guān)行業(yè)正在加速發(fā)展，全球已經(jīng)加速進(jìn)入“區(qū)塊鏈經(jīng)濟(jì)時(shí)代”。

從技術(shù)角度來看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N由多方維護(hù)、以區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、使用密碼學(xué)保證傳輸和訪問安全，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲(chǔ)、無法篡改、無法抵賴的技術(shù)體系。這種技術(shù)給世界帶來無限的遐想空間，對(duì)區(qū)塊鏈的關(guān)注度持續(xù)升溫，借助區(qū)塊鏈技術(shù)打造供應(yīng)鏈信息平臺(tái)將會(huì)帶給我們什么樣的全新的視野。

區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)主要分為：應(yīng)用層、合約層、激勵(lì)層、共識(shí)層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施層。數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層屬于協(xié)議層，是構(gòu)成區(qū)塊鏈技術(shù)的必要層級(jí)，是實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)的基本保障，缺一不可，而合約層屬于擴(kuò)展層，區(qū)塊鏈的編程性質(zhì)主要通過該層實(shí)現(xiàn)。供應(yīng)鏈信息平臺(tái)的技術(shù)模型主要有三大模塊，應(yīng)用層的交互模塊；合約層、共識(shí)層及網(wǎng)絡(luò)層的核心模塊；數(shù)據(jù)層和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施層的基礎(chǔ)模塊。激勵(lì)層通常發(fā)生在公有鏈中，包括發(fā)行機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制兩個(gè)部分，在供應(yīng)鏈聯(lián)盟鏈中，共同維護(hù)平臺(tái)正常運(yùn)行是每個(gè)成員的責(zé)任，而產(chǎn)生的利益分配可以按照成員需求通過產(chǎn)品流或者資金流來實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用層

應(yīng)用層封裝了供應(yīng)鏈的應(yīng)用場(chǎng)景，是供應(yīng)鏈成員與信息平臺(tái)的交互媒介，也是用戶直接信息交互的載體。供應(yīng)鏈上的成員可以通過應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)物流、商流、資金流的全程記錄；金融機(jī)構(gòu)則可以圍繞供應(yīng)鏈三流為供應(yīng)鏈企業(yè)提供融資、保險(xiǎn)、審計(jì)等金融服務(wù)，形成供應(yīng)鏈金融信息流；監(jiān)管機(jī)構(gòu)通過智能合約智能監(jiān)管平臺(tái)中供應(yīng)鏈企業(yè)及金融機(jī)構(gòu)，保障供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的健康發(fā)展。區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)供應(yīng)鏈信息流、金融信息流及監(jiān)管信息流在應(yīng)用層上高效自主地流通。

合約層

合約層由各類腳本代碼、算法機(jī)制以及智能合約構(gòu)成。其中智能合約是合約層的核心，通過嵌入在區(qū)塊鏈的合約代碼來實(shí)現(xiàn)。參與方事先擬定合約內(nèi)容和觸發(fā)機(jī)制，以代碼的形式嵌入系統(tǒng)，一旦滿足觸發(fā)條件，合約自動(dòng)執(zhí)行，外界無法干擾。在供應(yīng)鏈管理中，如果以智能合約的形式執(zhí)行供應(yīng)鏈合約，可以節(jié)約大量的人力成本，提高處理效率。表2整理了適合嵌入系統(tǒng)的供應(yīng)鏈智能合約類型。

共識(shí)層

共識(shí)層封裝了整個(gè)系統(tǒng)的共識(shí)算法，是實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈去中心化特性、保證網(wǎng)絡(luò)不被惡意節(jié)點(diǎn)攻擊的關(guān)鍵。從比特幣初創(chuàng)至今，根據(jù)使用環(huán)境的不同，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)出了十余種共識(shí)機(jī)制，其中使用較為廣泛的共識(shí)機(jī)制如表3所示。

已有的共識(shí)機(jī)制有各自的特點(diǎn)及試用的應(yīng)用場(chǎng)景，PoW每次達(dá)成共識(shí)要求全網(wǎng)共同參與，會(huì)產(chǎn)生很大的資源消耗。PoS共識(shí)，雖然可以解決PoW中資源損耗的問題，但需要依靠幣齡進(jìn)行挖礦，額外的代幣需求對(duì)系統(tǒng)的要求較高。DPoS共識(shí)算法在PoS的基礎(chǔ)上通過股東投票給某個(gè)受托人，系統(tǒng)根據(jù)股東所持股權(quán)在系統(tǒng)中占比計(jì)算出票數(shù)最高的一定數(shù)量受托人，受托人們按照事先規(guī)定的順序輪流負(fù)責(zé)生成區(qū)塊。相較而言，該共識(shí)算法比較適合供應(yīng)鏈聯(lián)盟，但該共識(shí)機(jī)制仍然存在委托人固定、記賬順序不隨機(jī)、單一記賬等問題。除此之外，還有Casper投注共識(shí)、實(shí)用拜占庭容錯(cuò)（PBET）、消逝時(shí)間量證明（PoET）等適用于特定應(yīng)用場(chǎng)景的共識(shí)機(jī)制。

根據(jù)供應(yīng)鏈聯(lián)盟的多中心特點(diǎn)，提出了新的適用于供應(yīng)鏈信息平臺(tái)的共識(shí)機(jī)制——隨機(jī)動(dòng)態(tài)DPoS（SDPoS）共識(shí)機(jī)制。在SDPoS中，系統(tǒng)每間隔時(shí)間t舉行一次投票，選出供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的受托記賬人，節(jié)點(diǎn)發(fā)起交易之后，系統(tǒng)通過產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)指派某兩個(gè)受托人進(jìn)行該交易的雙向驗(yàn)證，其中某一受托人進(jìn)行該交易的記錄，生成新的區(qū)塊。該機(jī)制在傳統(tǒng)的DPoS共識(shí)的基礎(chǔ)上增加了隨機(jī)性，動(dòng)態(tài)性和多重驗(yàn)證的特點(diǎn)。動(dòng)態(tài)性是指受托人并不固定，一段時(shí)間（t）之后需要重新投票再選擇。如此可以剔除有問題的受托人，能夠給供應(yīng)鏈中的發(fā)展較好的中小企業(yè)記賬的權(quán)利，同時(shí)可以緩解投票者冷漠的問題，提高各個(gè)參與者對(duì)系統(tǒng)工作狀況的關(guān)注程度。而隨機(jī)性體現(xiàn)在隨機(jī)產(chǎn)生記賬人，而不按照約定的順序，防止記賬人提前做好作弊準(zhǔn)備。多重驗(yàn)證改變了單一記賬人驗(yàn)證的模式，改為兩到三個(gè)記賬人同時(shí)驗(yàn)證，能夠增強(qiáng)交易信息的可靠性。

數(shù)據(jù)層

大部分信息平臺(tái)在使用密碼學(xué)算法時(shí)會(huì)采用AES、ECDSA、SHA2等國際標(biāo)準(zhǔn)，但考慮到系統(tǒng)的安全性和政策性風(fēng)險(xiǎn)，供應(yīng)鏈信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層的密碼算法應(yīng)當(dāng)與國內(nèi)的金融機(jī)構(gòu)選用密碼學(xué)算法保持一致，即選擇國密算法，采用SM2加密技術(shù)進(jìn)行加密。

通過區(qū)塊鏈各方可以獲得一個(gè)透明可靠的統(tǒng)一信息平臺(tái)，可以實(shí)時(shí)查看狀態(tài)，降低物流成本，追溯物品的生產(chǎn)和運(yùn)送整個(gè)過程，從而提高供應(yīng)鏈管理的效率。當(dāng)發(fā)生糾紛時(shí)，舉證和追查也變得更加清晰和容易。推動(dòng)供應(yīng)鏈進(jìn)入一種全新智能的狀態(tài)，快速的實(shí)現(xiàn)當(dāng)前供應(yīng)鏈信息平臺(tái)的飛躍式發(fā)展。