区块链行业研究:能力渐显_赋能各行业_未来一片蓝海.docx
《区块链行业研究:能力渐显_赋能各行业_未来一片蓝海.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《区块链行业研究:能力渐显_赋能各行业_未来一片蓝海.docx(35页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、区块链行业研究:能力渐显_赋能各行业_未来一片蓝海1、 区块链是加密技术、分布式网络、智能合约等技术的集成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链式数据结 构,利用块链式数据结构来验证和存储数据、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性,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范式。其中 区块是链式结构的基本数据单元,聚合了所有交易相关信息,主要包含区块头和区 块主体两部分。区块头主要由父区块哈希值(Previous Hash)、时间戳(Timestamp)、 默克尔树根(Merkle
2、Tree Root)等信息构成;区块主体一般包含一串交易的列表。每个 区块中的区块头所保存的父区块的哈希值,便唯一指定了该区块的上一个区块数据 的哈希值,这种哈希层层嵌套,最终将所有区块串联起来,从而组成了区块链的基本 数据结构。根据网络范围及参与节点特性,区块链可被划分为公有链、联盟链、私有链三 类。公有链是完全去中心化的,任何人既可以进行交易也可以读取信息,任何人都可 以参与链上的交易确认和共识机制,各个节点可以随时加入节点也可以随时退出节 点。联盟链由几个权威的机构共同分布式记账,这些节点再根据共识机制协调工作, 即部分去中心化,民众可以进行查阅和交易,不过验证交易的话就需要联盟内部决
3、定,联盟链的一个最显著的特点就是各个节点都对应一个实体机构,任何实体机构 节点想要加入联盟链,需要得到联盟的许可,这些机构共同维护系统的稳定发展。有链是对单独的个人或实体进行开放的区块链系统,系统内的每个节点的权限都需 要组织来分配,对每个节点开放的数据量要视情况由组织来决定,虽然对各个节点 都进行了限制,但私有链仍然是区块链的多节点的框架,私有链的交易速度会很快, 主要是因为不需要每个节点来验证一个交易,少量的节点就可以完成验证。1.1、 公私密匙加密协议和数字签名是区块链加密技术的基础数字签名主要应用于发送交易记录和核实发送记录,通过非对称加密算法对签 名信息进行处理,私匙处理信息,然后任
4、何人可以使用公匙来核验此记录的真实性。 具体表现为通过电子签名我们会获得一把公匙和一把私匙(可以理解为 2 组比特串/ 数字),两把钥匙之间有一定的数学联系(取决于电子签名的方案,但是很难通过公 匙反推到私匙)。私匙只有本人知道,而公匙是公开的。电子签名这个动作相当于把 私匙与信息内容进行一定的方程运算。而当我们要核验时,我们把公匙与信息内容 进行运算可以确认信息是不是准确。通过此类方案我们电子签名过的文件便有了独 特性,一旦公匙不能验算,则此文件不是该公匙对应的私匙所签。以 RSA(较为流行的一种质因数分解加密方式)为例,我们先随机取 2 个质数 257 和 337,按照 RSA 的方案(利
5、用欧拉函数和高斯对欧拉函数的变种)我们会得 到私匙为(e=17,n=86609),公匙为(d=65777,n=86609)此处的核心加密算法为 C=Me mod n。其中 C 为加密后的信息,M 为原始信息,假设 M=18537,n 从两把 钥匙中得出是 86609。一旦我们用私匙去给信息 M 加密(签名),我们得到 C=1853717 mod 86609=12448。此处 12448 便是我们的签名后的信息(签名文件)。当我们把 12448 发给对方时,对方可以用公匙去解密。相应的解密算法为 M=Cd mod n. 当我们把各 数字带入解密算法里,我们得出 M=1244865777 mod
6、86609=18537。此时我们发现 公匙在解密算法中还原出了私匙加密前的文件,但是如果强行从公匙去推私匙,计 算难度大,而且现实中大家往往采用大质数显著的扩大了欧拉总计函数的值导致算 力要求指数上升。很多时候大家为了防止确认的时候泄露了文件内容,会先对文件 进行哈希运算,从而对哈希值进行运算和验证,而不是文档本身。多数数字签名方案就是通过私匙与文件的哈希值运算来加密,用户若是需要解 密文件或者确认文件便只能通过公匙与加密了后文件运算来解密。签名者先对文件/ 文档进行哈希函数处理得到哈希值(此案列中,签名者想让所有人验证信息是他发 的,但是不想让大家知道文件的内容,故发送者先对文档内容进行哈希
7、运算),再将 私匙与文档的哈希值组合一起再进行加密运算得到新的签名文件。验证者获得了签 名文件和公匙。验证者只要将签名文件进行哈希运算得到哈希值(一组数字/比特串)。 再使用公匙对文档进行签名方案的解密运算得到一组数字/比特串。如果哈希值与解 密运算的结果相同,则在该方案里,我们可以确定签名者的确用这个公匙相对应的 私匙对此文档签名了,并且避免了验证者看到文档的内容。数字签名算法主要分为三类:(1)以 RSA 为首的质数分解原理算法。当前的应 用一般推荐 2048 以上长度的私匙。但是随着计算能力的不断提升,大家认为质数分的数字签名算法会被破解。(2)离散对数算法。因为难以寻找离散对数的解,离
8、 散对数算法分配一对密匙来互相验证。核心算法是 G(ab) mod P=Z 。G 为原文件, ab 为一对密匙(一公一私),P 为一个大质数,Z 为加密后的文件(签名后的文件)。 发送者签名文件实际便是算出 Z 和给予 G(a)的值,验证者凭借 b 计算 G(ab)mod P=Z 与发送者的 Z 一致来验证签名。(3)椭圆曲线算法。因为目前数学界很难解决 椭圆曲线离散对数问题。A=BG,A 和 B 为椭圆曲线 Ep 上的点,B 小于 G 的阶(nG=O )的正整数,已知 B 和 G 非常容易求 A,但是如果已知 A 和 G,求 B 会非常困 难。因此一般 B 会作为私匙,A 会作为公匙。比特币
9、交易采用的 ECDSA 便是椭圆 曲线算法的一种。1.2、 点对点分布式网络是区块链的技术基石之一点对点网络的概念在 1999 年 Napster(一款音乐共享服务)的运用中开始流行。 国人接触到的 BT 下载(种子下载)便是基于点对点网络架构的概念所开发出的群对 群(Peer-to-Peer)协议,比特洪流共享方案。国内其他的文件共享协议还有Gnutella,Chord 和 Pastry 等。根据 Satoshi Nakamato 在比特币白皮书的定义,比特币 支付系统便是用户群对用户群交换信息(Peer-to-peer 交换信息)的互联网体系。目 前比特币采用的 P2P 网络协议便是 Go
10、ssip,而以太坊采用的是 Kademlia. Gossip议的概念出现于 1987 年 ACM 上的论文,该协议主要围绕流行病算法(Gossip,或称 流言算法)去同步各个节点的数据。即一个节点状态发生变化后便会开始向周边节 点发送消息,收到信息的节点又会再次向周边节点发送消息直到所有节点收到消息。 流行病协议主要有两种交互方式:反熵和谣言传播。反熵方式是随机抽取一定数量 的节点,互相同步数据以此保证数据的最终一致性。但是此方式会导致网络消息数 量多,开销大。谣言传播方式是指节点接收到新信息之后一定时间内转播新信息,所 以消息数量相比反熵则更少但是有小概率情况各节点信息无法达到一致性。1.3
11、、 智能合约加码,区块链技术不断迭代,区块链经历了三个阶段区块链 1.0:加密数字货币。在区块链 1.0 阶段,区块链技术的应用主要聚集在 加密数字货币领域。加密数字货币的疯狂发展对于传播区块链技术起到了很大的促 进作用,区块链开始被应用在加密数字货币之外的应用如存证、股权众筹等。区块链 2.0:企业应用。区块链 2.0 阶段支持用户自定义的业务逻辑,即引入了 智能合约,从而使区块链的应用范围扩展,并在各个航工业迅速落地,降低了社会生 产消费过程中的信任和协作成本。智能合约是一种在满足一定条件时,就自动执行的计算机程序。从人类分工协 同的角度,现代社会已经是契约社会,而契约的签订和执行往往需要
12、付出高昂的成 本,而通过智能合约,整个履约过程将变得简单、高效、低成本。有了智能合约系统 的支持,区块链的应用范围开始从单一的货币领域扩大到涉及合约共识的其他金融 领域,区块链技术首先在股票、清算、私募股权等众多金融领域落地。在金融领域之 外,区块链技术又陆续被应用到了公正、仲裁、审计、域名、物流、医疗、邮件、签 证、投票等其他领域。区块链 3.0:价值互联网。区块链可以实现一个去中心、防篡改、公开透明的可 信计算平台,从技术上为构建可信社会提供了可能。价值物联网是一个可信赖的实 现各个行业协同互联、实现人和万物互联、实现劳动价值高效、智能流通的网络,将 传统的依赖于人或依赖于中心的公正、调节
13、、仲裁功能自动化、按照大家都认可的协 议交给可信赖的机器来自动执行。区块链与云计算、大数据和人工智能、5G 网络等 新兴技术交叉演进,将重构数字经济发展生态,促进价值互联网与实体经济的深度 融合。1.4、 比特币是区块链技术最出名的应用比特币是区块链技术最出名的应用,区块链在民间也因为比特币的疯狂而备受 瞩目,但是“链”与“币”不能混为一谈。虽然区块链技术很多源于比特币,但区块 链与比特币技术并不能混为一谈。比特币是区块链的成功应用,区块链是比特币的 底层技术和基础架构,比特币及模仿它基于区块链技术开发的其他加密数字货币, 只是区块链的第一阶段应用,并不意味着区块链只能应用在比特币或加密数字货
14、币 上。2、 区块链行业分为基础层、中间服务层和应用层2.1、 基础层主要分为硬件和云(云存储、云计算和云开发平台)2.2、 区块链的硬件商与数据中心设备商高度重叠宏观角度出发,任何 IDC 设备商都可以是区块链的硬件商。狭义上,硬件基础 设施是指一系列的硬件,协助完成存储、连接和共识算法。基础硬件设备包括算力单 元、服务器、UPS、风扇、变压器、排线、温控等。区块链常规 IDC 硬件商带来显 著增量的便是用来计算的计算单元(工作证明类)和存储单元(Bzz 和 Fil 等倒挂存 储的 POR 类)。各类 IDC 设备商都会尽全力承接数据中心的总包,即在数据中心承 担总建设、设备采购和运维等服务
15、。2.2.1、 大量算力单元的出现往往是为了满足于公有链中共识证明的需要大量算力单元的出现往往是为了满足于公有链中共识证明的需要。利用 POW 的 比特币则需要计算单元计算 SHA-256,俗称“矿机挖矿”。任何可以支持共识算法计 算的计算单元都可以成为广义的“矿机”。各类 CPU、GPU 广义上都是区块链的硬件基础设施。而单一针对 SHA-256 的 ASIC 则是狭义上的“矿机”。ASIC 的计算单元 制造商较多,其中比特大陆和美股上市的有嘉楠科技(Can.O)都是针对 SHA-256 算 法的 ASIC 设备制造商。比特大陆、泛思、未来比特、Hyperbits 和早年的 Alpha Te
16、chnologoy 也有出产针对 SCRPT 的 ASIC 设备,用于莱特币、达世币等数字货币的 挖矿。随着一些加密数字货币与分布式存储的倒挂,例如 Bzz 和 Fil 等数字货币的出 现,硬盘存储设备也可以被加工成 ASIC 设备。更有甚者会出产支持多种算法的 ASIC 设备,比如比特瓦特(BitWats)的 GBT 出产兼容 4 种不同算法开发产品的 ASIC备商。2.2.2、 服务器是是区块链的硬件载体,同时也是构建 IDC 的核心设备服务器是是区块链应用的硬件载体,同时也是构建 IDC 的核心设备。根据 IDC 的报告,我国 2020 年服务器市场出货量为 350 万台,同比增长 9.
17、8%;市场规模为 216.49 亿美元。其中 X86 服务器市场出货量为 343.93 万台,同比增长 8.1%;市场规 模为 208.23 亿美元。2020 年国内服务器市场中,排行前五位的分别为浪潮信息、华 为、新华三、戴尔、联想,销售额分别为 530 亿元、250 亿元、226 亿元、103 亿元 和 100 亿元,市占率分别为 35.6%、16.8%、15.2%、6.9%、6.7%。浪潮信息:国内公司中浪潮信息稳居服务器头把交椅,2020 年公司 服务器及部件销售额近 620 亿元,其中服务器销售达 530 亿元,X86 服务器销售总 额接近 517 亿元。2020 年浪潮服务器在国内
18、市场份额大幅增长,从 28.7%提升至 35.6%。通用服务器方面,公司全球市占9.9%,全球名列第三。公有云方面,浪潮 信息市占率全球第一,达 15.8%。AI 服务器方面公司同样处于全球第一位置,市占 率 16.4%。华为:华为 2020 年服务器销售额达 250 亿元,国内市占率仅次于浪潮信息,达 16.8%。公司 2020 年 9 月份发布的 FusionServer Pro V6 四路服务器集成第三代英特 尔至强可扩展处理,可提供强劲的性能和稳定的服务。2021 年华为有望续携手英特尔及全球合作伙伴联合创新,打造富有竞争力的产品和解决方案,加速金融、互联 网、运营商等行业客户数字化转
19、型。新华三:作为紫光股份的子公司,新华三 2020 年以 226 亿的服务器 销售额成为中国服务器市场季军。公司深度布局“芯-云-网-边-端”全产业链,从芯 片、计算、存储、网络、5G、安全、智能终端出发致力于打造数字化转型的一站式 服务。IDC 预计,随着国家十四五规划的推进以及新基建的投资,未来五年中国服务 器市场将保持健康稳定的增长。2021-2025 年,中国服务器市场规模将由 257.31 亿美 元升至 410.29 亿美元,保持 12.5%的年复合增长率。2.2.3、 电力设备主要由 UPS 和变压器等设备商提供机房的电力设备承担着设备的能源供给和紧急情况下(停电、电压不稳)的能
20、源备份。意外的停电会给机房设备带来文件丢失、系统损坏等等负面影响,后果影响 严重。电力设备公司往往还承接运维业务。国内参与电力设备建设和运维的公司有 华为、科士达、科华恒盛等。华为:华为经常作为各大机房建设的总承包方,负责向各设备商采集硬件设备 建设数据中心。在机房电源方面,华为提供电源模块、UPS 电源、数据中心智能微 模块、精密空调、管理系统,现已成为全面的 ICT 供电解决方案商。科士达:公司在机房电源的的主要产品为 UPS(高频、工频和后备 机)、精密空调、配电柜、蓄电池(阀控式铅酸蓄电池和胶体电池)、电池架和监控方 案。公司的电源产品在金融、通信及互联网领域持续巩固行业领先地位,一季
21、度订单 边际向好。公司 2021Q1 实现营收 4.73 亿元,同比增加 95.70%;归母净利润 0.86 亿 元,同比增加 316.62%,环比增长 23.90%;扣非归母净利润 0.76 亿元,同比增加 484.73%,环比增长 43.76%。科华数据:公司的 UPS 电源主要为锂电型、工频类、精卫类、高频 类、模块类以及监控系统。公司数据中心业务稳定增长,高端电源业务领跑全国,预计公司业绩随新基建逐步布局仍将高速发展,归母净利润将维持较高水平。2021Q1 公司实现营收 9.70 亿元,同比增长 42.26%,实现归母净利润 0.96 亿元,同比增长 228.44%。2.2.4、 机房
22、温控主要由高精密空调和液冷方案完成目前机房的热密度在不断的提高,降温产品需求上升很快。目前行业内 PUE 大 概在 1.3-1.4 左右,其中北京市政府要求数据中心 PUE 不得高于 1.4,上海市政府要 求数据中心的 PUE 不得高于 1.3。数据中心面积的扩大可以显著降低热密度,更易 达到低 PUE,但是对于土地紧缺的一线城市,数据中心面积有限不得不依靠大量温 控设备。温控设备目前主流是以精密空调为主,行业新趋势有以冷板技术为基础的液冷 方案也有阿里此类以浸没为基础的其他液冷方案。一般数据中心的采购中,温控业 务往往与电源业务紧密相连。电源商华为、科士达和科华数据都有服务于机房的精 密空调
23、业务,此外英维克是少有的在数据中心中以温控设备为核心业务的上市公司。英维克:公司跟百度联合发布了冰川相变系统, 此方案成为整个 IDC 行业 PUE 最低的一种方案之一。同时 2021Q1,公司获得淘宝数据中心的高效制冷案 例,收到阿里的水冷精密空调的中标通知。2020 年公司和腾讯做了第一个液冷的集 装箱案例。公司已经在和腾讯、百度、字节、华为等公司进行合作,来进行这些方案 的研发。2021 第一季度公司实现营收 3.42 亿元,同比增长 57.53%,实现归母净利润 0.31 亿元,同比增长 195.62%。2.3、 区块链中的软件基础是存储、计算和开发工具,业务呈现云化因为多数公司不会自
24、己购买设备自建 IDC(兼运维)来满足自身的区块链/网络 需求,因此底层业务是往往通过云平台的方式提供。基础的存储、计算和开发工具则变成了云存储、云计算和云开发工具。业务供应商呈现一站式平台化。区块链里的数据存储往往指分布式存储。比如说,IPFS(星际文件系统) 协议, 将云计算所需要的数据分片存储于物理层面的临近节点,在提高数据可靠性的同时 提高了网络带宽利用率。而对于去中心化计算,对网络运算资源进行分片,IPFS 自 适应地使得网络在执行计算的过程中达到负载均衡,使得其相比于传统云计算达到 更好的资源利用率。严格来说,IPFS 不是区块链的产物,但是其去中心化和加密存 储的特性却是与区块链
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 区块 行业 研究 能力 渐显 各行业 未来 一片
限制150内