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金地毯商业 全球区块链身份管理行业分析

   随着信息技术的发展,数字社会正在形成。作为进入数字社会的入口,数字身份将深刻影响未来社会的运转和经济运行。以下,金地毯商业行业研究团队将从技术、市场、未来前景等多角度对该行业做出分析。

一、 身份以及区块链对于数字身份的意义

1.生活中的身份

   在生活中,我们有很多种身份,例如在公司里,你有自己的职位,在家庭里,可能是丈夫、妻子或者孩子,对于银行来说,你是他的客户,对于你的房子来说,你是他的主人,是租客的房东,对于你的车子来说,你是车主。

  所以我们发现,在不同的场景中,你有不同的身份,不同的身份通常对应了不同的客体。对于银行来说,它在意的是你是不是他的客户,你在家庭里承担什么样的角色并不重要,对于车子来说,只要你有它的钥匙就可以启动它,你是不是房东它并不关心。

2.定义身份

   根据前面的探讨,我们尝试定义身份:

   身份是关系的标识,

   关系是双向的,

   关系代表了双方之间的权利和义务。

   所以对于不同的客体,你们有着不同的关系,你有着不同的权利和义务,有着不同的身份。

   对于国家来说,你有着公民身份,通常用身份证代表,公民身份代表了你有着纳税的义务,代表着你有选举投票的权利。对于银行来说,你是他的客户,代表了你在它那里的存款和负债。对于区块链来说,你掌握了私钥,代表你拥有私钥控制的资产,私钥就是你的身份。

   所以,我们不应该放弃客体而去探讨身份,重要的不是你是谁,重要的是你在别人眼里是谁。

   在身份使用的过程中,包含认证和验证两个过程,例如中国人出生之后要到派出所上户口,这就是认证过程,此后出示身份证,就是验证过程。在网络上账号的注册和登录就是身份认证和验证过程。而区块链对资产所有权的认证和验证是通过共识算法达成的,可以简单的认为是51%的投票认可。

3.可信数据

   中本聪在比特币的创世块中写入了一句话:“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”,这句话是当天泰晤士报的头版头条,意思是“总理大臣第二次拯救银行于危险边缘”。

   很多人认为,这句话体证明了泰晤士报当天一定发表了这篇文章,体现了区块链具备的存在性证明的能力。

   然而,区块链只能保证写入数据的不可篡改,无法保证数据的真实性。我们之所以认为这篇报纸文章一定存在,是因为写入区块链的是中本聪,数据的真实性是由中本聪的信誉保证的 。

   实际上,数据的真实性是通过两种方式产生的:

   去中心化方式,或者说51%民主投票,例如比特币交易数据的真实性实际上是通过51%算力投票的方式保证的,对于链外数据上链时,也可以通过人工投票的方式保证数据的真实性,例如去中心化预测平台Augur。

   但是,不是所有的共识都能通过少数服从多数的方式达成。

   例如一个艺术品究竟是真还是假,是通过专家鉴定的,而无法通过少数服从多数,鉴定结果的可信度是通过专家的信用保证的。对于一个人是不是中国人,是在上户口的时候,由派出所认证的,而不是由全体中国人投票认证的。所以对于特定的场景,有时候不得不通过公认的权威来确认事件的真实性。

  通常,链上原生的数据,例如代币的分发、交易等数据可以非常方便的通过少数服从多数的投票机制来达成共识,但是对于链下数据上链时,其数据真实性需要依赖上链者的身份信誉背书,有时候也需要法律手段通过问责机制来威慑造假行为。

4.可信数据上链

   所以对于链下数据的上链,数据的真实性可以通过少数服从多数的投票或者权威身份的信誉背书完成。

   可信数据上链的基本流程应该是这样的:

   首先,你要有个数字身份,这个身份的认证有可能是通过51%的投票产生,也有可能是通过权威认证。

   然后在数据上链的时候,需要附加上身份信息。

   数据使用者获取到数据后,对身份信息进行验证,然后根据验证结果决定数据的可信度。

5.身份管理

   当我们使用网络应用时,需要注册、登录账号,有时候,为了方便,我们会使用第三方应用来注册及登录,这种身份托管方式虽然提供了便利性,但是第三方应用其实可以在未经我们授权的情况下登录应用,并进行操作以及获取个人数据。

   所以理想情况下,我们希望能够兼顾便利性和安全性,我们希望能够通过同一个账号登录不同应用,并且完全是由自己控制。

   数字身份大体可以分为三类:

   数字主权身份,在中国表现形式是CA证书、EID等方案,要满足政府监管,兼容国家法律,必须知道主权身份。

   数字网络身份,即各种APP的登录账号

   数字资产身份,即各种区块链资产的地址及私钥

   数字身份管理应用应当能兼容这几种身份,能够实现身份的认证、验证、注销、丢失找回等。

   还应当有一个数据管理平台,实现数据的存储及权限管理。

   区块链平台可以作为数据存证平台,将数据的指纹、读写记录等进行存证,智能合约可以实现身份的验证,通过加密技术避免多余信息泄露,也可以通过多重签名实现密钥找回。同时,区块链也是数字资产的登记平台。

   在此基础上,可以实现丰富的应用场景,例如:APP登录,电子合同签署,供应链,版权保护,资产数字化。

   当数字身份和区块链结合之后,再加上数据管理平台,就可以实现联盟链的需求,例如银行间的KYC联盟。联盟链的本质是基于身份的数据互信,是不是一条单独的链并不重要。

   而区块链资产和主权身份关联起来后,就可以满足政府监管需求,可以在应用层增加满足监管需求的监管策略。

   因此,金地毯认为,未来区块链要想大规模应用,必须要解决数字身份问题,数字身份是链上和链下的桥梁,是区块链走向合规监管的桥梁。

   而随着构建在区块链上的应用和资产越来越多,因为有统一的身份标识,大数据分析也成为可能,因此,大数据和区块链的结合,也离不开数字身份。


二、区块链数字身份管理的发展趋势

   如果网络安全市场是个星球,每个细分市场占据其中一块,那么终端安全就是广袤的大陆,在这片大陆上,数字身份又应该落到什么位置呢?或许哪里都不适合,数字身份自成体系。

   在RSA安全大会上,大量讨论围绕身份展开,很多公司将自己的产品往身份与访问管理(IAM)上靠,展位上挂满“身份治理”、“特权访问管理”、“隐私”、“行为生物特征识别”、“生物特征平台”、“以人为中心的安全”等等标签。

   虽然数字身份的概念和技术很多,但在身份管理上永远不存在一劳永逸的事情,想设置一次就不用再管是不可行的。幸运的是,身份管理正变得越来越容易,随着区块链等新技术的诞生,打开了身份和数字交互认证更广阔的空间。以下是金地毯团队总结的数字身份领域正在浮现的五大趋势,这些趋势正在塑造身份管理的未来形态。

1、传统KBA身份验证已死

   Equifax数据泄露之后,传统的基于知识验证(Knowledge Based Authentication,简称KBA)系统就已分崩离析。KBA是一种认证机制,它通过让用户回答至少一个“秘密问题”来进行认证。

   秘密问题既可是静态也可是动态的。静态机制中,终端用户预选出几个自己希望回答的问题并同时提供正确答案。主机存储问答对,并在日后需要时用来验证终端用户身份;动态机制中,终端用户预先不清楚自己将要回答什么问题,问答对由公共记录中的采集数据确定。危险的是,这些问题攻击者也会获取并知晓,从而为用户隐私带来威胁。

2、GDPR将确定隐私边界和数据使用规则

   很多互联网企业越来越惯于将数据库中的东西据为己有,认为自己有权在未获用户授权的情况下可以对这些数据进行处置,几乎毫无顾忌地收集、存储、传输、买卖用户的个人可识别信息(Personally Identifiable Information,PII)。

   而今年5月GDPR的正式施行改变了这一切,提高了企业对身份治理的需求。GDPR要求企业收集或共享个人信息时必须获得用户的明确许可,而且个人还应可以随时撤销该许可。个人拥有“被遗忘的权力”。另外,无论数据流向何方,身份信息的使用记录都必须留存。GDPR适用于欧盟公民的任何数据,无论该公民及其数据在哪儿,因而其影响范围是全世界,涉及公司内部和外部身份的治理与安全。

3、生物特征识别让安全变得简单易行

   如今,智能手机和其他移动设备基本都默认内置了多种生物特征识别身份验证方法,加上新的WebAuthn标准,在线生物特征安全便作为强在线身份验证的低摩擦方法而变得更加实用。今年4月,WebAuthn标准由FIDO联盟和W3C联合发布,基于FIDO的生物特征识别身份验证,可以强化Web访问安全,因为它为每个站点都采用唯一的加密凭证,消除了某一站点的被盗口令可在其他站点使用的风险。用户在登录时,不用再输入一长串账号密码,而是改用生物识别(指纹、刷脸、瞳孔)技术和USB令牌来实现网站登录。

4、区块链数字身份促使身份自主权回归个人手中

   当集中化身份系统的安全性正在遭遇挑战,区块链分布式账本技术为身份管理提供了更为安全的底层框架,并被应用于数字身份之中。

   商业方面,Civic是一个基于区块链和生物识别的多因素身份认证系统,可以在移动端无需用户名和密码的情况下进行准确安全的用户身份识别;uPort是基于以太坊的自主权身份ID应用,它可以允许用户身份验证、无密登录、数字签名并和以太坊上的其它应用交互;基于IBM区块链的SecureKey是加拿大第一家专为受行业监管而设的数字身份网络;Shocard则是一家基于区块链的企业级IAM和单点登录(SSO)解决方案;Evernym没有建立在区块链基础上,而是建立在开源分布式账本平台Sovrin上的信用社数字身份平台;埃森哲和微软联手为联合国创建了基于区块链的身份基础设施,帮助联合国为全世界100多万名没有官方身份证件的人提供合法身份证明。

   在中国,IDHub、THEKEY、本体网络等区块链数字身份项目也在如火如荼地开展。IDHub是基于开放原则的分布式数字身份平台,通过Solidity智能合约、OpenPDS、JWT、Merkle Tree、Identity Graph、Kademlia等技术,为用户塑造强主权身份,目前该项目已在禅城为130多万居民提供服务,同时在日本市场为60多万会员提供身份认证服务;本体网络是一个基础性公有链网体系,它提供不同分布式应用场景的开放基础模块,实现分布式p2p的信任体系。

   通过数字身份和区块链的结合,身份验证和操作授权都得到了有效解决,可信的数字身份体系也自然成为区块链系统应用场景中不可或缺的部分,可以预见,数字身份一定会成为未来区块链生态中最基础的应用之一。

5、IoT扩展机器身份边界

   当身份管理遇上IoT可能会遭遇滑铁卢。物联网极大增加了需要管理的机器身份数量,并让普通消费者也有了设置、管理和保护这些机器身份,并监管机器间相互通信方式的责任。随着越来越多的设备接入互联网,以用户智能手机为中心向周边辐射,一部手机解锁所有设备的方式最终将再也无法扩展。计算机、机器人和IoT设备都需要访问计算和数据资源,这些都必须归入身份治理的范围之内。

   如今,数字身份已成为我们生活不可缺少的重要部分,并正成为未来生活的“通用基础设施”。虽然这一领域还有很多问题等待解决,比如技术标准尚未形成、市场认知有待提升、用户普及亟待加强等,但行业趋势已经显现,在不久的将来数字身份迎来全面爆发并形成各自生态也十分可期。

    金地毯团队对于区块链数字身份管理行业的未来趋势,在此表达自己的三个观点。

    第一,区块链不仅为明确实体(人、法人/组织、物)创造数字身份,还赋予数字身份以更加宽广的外延,将身份认证延伸智能合约、AI等非实体,让一切都可以用身份标识来表达。

    第二,数字身份将是数字时代和价值互联网的“通用基础设施”,成为赋能的“链接器”和一种治理能力,而成为基础设施的前提则是要解决身份的可移植性和互操作性。

   第三、法定数字身份将作为法定数字货币的载体,成为数字货币运行框架重要模块,并激活释放信用更大价值。数字身份体系将主要基于生物特征码和行政记录而形成多重加密验密体系,也是法定数字货币和数字金融账户体系重要的信用支撑。

    金地毯团队认为:数字身份并不是一个数字化的公民身份或者身份证,也不是简单的身份标识,而是用户能力、属性和行为的集合。金地毯认为不必去定义商业场景,而是希望通过数字身份这个核心,去赋能并链接金融、零售、娱乐、征信、互联网、公共服务等更多业务形态,从而激发一些全新场景,为区块链数字身份带去更多可能。


三、金地毯对全球区块链身份管理市场分析及前景展望

   金地毯团队判断认为,目前全球区块链数字身份正处于大爆发“临界点”,市场规模急剧膨胀。根据Research & Markets的一份最新报告显示,全球区块链身份管理市场将从2018年的9040万美元增长到2023年的19.299亿美元,预计期内年复合增长率为84.5%。区块链身份管理技术的独特功能,比如自主身份识别、真实性验证、KYC简化等,将成为区块链身份管理解决方案的主要优势。如果把范围扩大至整个身份和访问管理市场,其将从2016年的80.9亿美元增长到2021年的148.2亿美元。

   目前,区块链身份管理市场的厂商类别主要分为三类:应用程序提供商,中间件提供商和基础设施提供商。这些提供商提供了基于区块链平台开发的基础设施,在这些类型中,应用程序提供商将是整个市场中增长最快的部分。技术先进的区块链解决方案,已经在各行业的垂直领域获得了一定程度的应用,从而推动了整体市场的增长。

   全球区块链身份管理市场的解决方案提供商,主要包括:IBM(美国)、AWS(美国)、Civic(美国)、Bitfury(美国)、Evernym(美国)、Factom(美国)、Netki(美国)、ShoCard(美国)、UniquID(美国)、Microsoft(美国)、Oracle(美国)、Bitnation(瑞士)、Nodalblock(西班牙)、EdgeSecure(美国)、Blockverify(英国)、Peer Ledger(加拿大)、Cambridge Blockchain(美国)、uPort(美国)、Originalmy(巴西)、Neuroware(马来西亚)、Tradle(美国)、Existenceid(澳大利亚)、Coinfirm(波兰)、BTL Group(加拿大)、IDHub(中国)、Ontology Network(中国)、THEKEY(中国)、KYC-Chain(中国香港)等。

   银行、金融服务和保险(Banking, Financial Service and Insurance,简称BFSI)这一垂直市场,预计将保持最大的市场规模。随着银行系统对身份验证需求的提升,传统身份识别方法使得识别过程更加复杂,区块链身份管理技术不仅简化了BFSI组织的KYC流程,而且还确保了用户个人信息的保护。所有这些优势都将鼓励组织在BFSI行业垂直领域采用区块链身份管理解决方案。

   在地理覆盖方面,区块链身份管理市场被划分为5个主要区域,分别是北美、亚太(亚太地区)、欧洲、在中东和非洲(MEA)以及拉丁美洲。据估计,北美在2018年将占据整个市场的最大份额。在技术采用和基础设施方面,北美被认为是最先进的地区,包括北美政府在内的各种组织正在积极采用区块链身份管理技术。

   此外,由于风险投资资金的关注、进入区块链数字身份市场的初创企业数量显著增加,以及各国政府专注于监管区块链技术,预计亚太地区将在上述预测期间内实现最高增长率。亚太主要国家的金融中心和政府组织,为区块链身份管理解决方案的采用提供了更多机会。

   如今的数字身份市场就好像一个等待爆发的点,爆发之后究竟能形成怎样的数字身份生态目前还尚未看的十分清晰。但可以肯定的是,这个点所爆发出的能量将是前所未有的,爆发之后也会围绕数字身份形成不同场景下的生态模式。

   “下一个区块链领域的‘独角兽’极有可能诞生在数字身份领域,将身份与所有权挂钩,将会让社会变得更加健康与透明。”现年60岁的美国著名风险投资家Tim Draper在最近一次媒体采访中这样表示,“我们身处在一个瞬息万变的世界,区块链的到来将改变生活的方方面面,就像当年互联网对于世界的重塑一样。”诚如其所言,Civic、IDHub、uPort等全球一批区块链数字身份项目,正在成为数字身份未来发展的中坚力量。


   不过,Tim Draper强调,区块链真正的应用潜力还没有被最大限度地挖掘出来,但全球各国政府和创业者都在争分夺秒地用行动塑造区块链的未来。他曾在2014年预言了比特币将在三年内涨到1万美元,并投资了Factom、Bancor、Tezos、Coinplug等全球知名区块链创业公司和项目,这些使其成为区块链风投领域最具影响力的人物之一。

   如果说Tim Draper对于比特币的预言在当时看来还令人难以琢磨,那么这次对于数字身份的断言趋势似乎已显露端倪。今年以来,区块链数字身份领域正在呈现一片蓬勃之象。

   今年1月,微软联合ID2020联盟进一步开发安全数字认证系统,进一步开发安全数字认证系统,计划在2020年之前为所有人提供合法身份证明。“这个世界需要一种全新的数字身份模式,它可以增强整个物理和数字世界中个人隐私的安全性。”微软身份部门产品负责人Ankur Patel在一篇博客文章中写到,“相对于将身份数据储存于众多服务提供商系统中,我们更需要一种去中心化方案,以便让我们的身份数据更具有自主权。”

   2月,美国信用社联盟CULedger和分布式账本技术开发商Evernym引入了一种新的基于DLT的数字身份识别系统——MyCUID,被视为信用社成员保护自己免受身份盗用和欺诈的一种方式。

   近期,IBM以创始成员的身份加入Sovrin基金会,将与基金会其他管理人员在IBM Cloud中托管一部分网络来创建、运营并维护该基金会的分布式数字身份网络,提供硬件、安全和网络功能等方面的支持,以帮助企业、非营利组织以及政府,构建消费者与他们进行交易的基础架构和应用程序。

   另外,围绕数字身份的相关项目应用案例也不断丰富,比如区块链文件验证公司Bitproof 联合Holberton School利用区块链数字身份技术向学生颁发学历证书,以便雇主不再需要验证大学学位和成绩单的真实性;CryptID基于轻量级的开源身份识别系统为企业和高校提供门禁系统;Shocard依靠移动身份管理功能,将取代大多数传统密码登录方案;区块链忠诚奖励平台Loyyal可以为不同行业的客户提供忠诚度奖励服务以及个性化、动态化的奖励等,这些项目背后都浮现出数字身份的身影。随着数字身份技术日趋成熟,并逐渐成为各大区块链项目的基础设施,这一领域出现“独角兽”也并非虚妄之言。

    金地毯一直持有这样的观点:无论任何一个行业,想要出现“独角兽”都离不开市场需求这一土壤。在去年各个行业发生的安全事件中,有超过29亿条数据记录受到损害,其中就包括了1.43亿美国消费者的敏感个人信息被信用报告机构Equifax曝光的数据泄漏事件。用户对隐私侵犯容忍已达极限,“自我主权”与“联合主权”共同撑起可信身份生态。

   “这是一个最好的时代,也是一个最坏的时代。”60年前,狄更斯的这句话如今正被越来越多的人认同。在开放的互联网时代,当人们享受着大数据读心术带来的便利同时,就不得不承担信息泄露,数据被滥用的隐患。金地毯认为,幸运的是,区块链为个人数据安全提供了最佳技术方案,依靠区块链的数字身份管理行业也将开拓出属于自己的一片天地,并带来更大的想象和发展空间。



金地毯商业 区块链专题报告——区块链行业Smart Beta的探索

前言

随着区块链技术的发展和数字货币的产生,人们对区块链行业的兴趣也在逐渐增加,以往将视线聚焦于传统金融行业的投资者们也开始将注意力集中到数字货币投资领域,与此同时,运用在传统金融领域中的现代投资理论也这一新领域有了用武之地。Smart Beta 策略是传统量化投资领域经常用到的策略之一,随着时间的发展,Smart Beta 的重要性也日益增加,在本文中,金地毯商业将回顾传统金融投资中Smart Beta 的前生今世,并着重对其未来发展和在区块链行业的应用进行探索。

1.传统金融前沿:Smart Beta投资

1.1 从现代投资理论说起

现代投资理论起始于1952年,马科维茨在这一年发表了名为《资产组合的选择》的论文,标志着该理论的诞生,而50年代到70年代围绕该理论产生的一系列相关理论的组合,使得现代投资理论很快发展,并对传统投资理论产生了巨大冲击。现代投资理论的核心假设是股价通常是不可测的,并且通过价格的方差来衡量投资风险,在此基础上提出资产的有效投资组合,从而在既定风险下实现最高收益率。马科维茨提出的资产组合理论威廉·夏普CAPM 理论史蒂芬·罗斯套利定价理论尤金·法玛有效市场假说,以及布莱克斯科尔斯莫顿等人提出的期权定价模型是现代投资理论最重要的基石。

现代投资理论认为股票收益来源于两个方面:一是选股和择时的收益,俗称 Alpha,就是通过主动投资获取的超过市场的收益。另一个则是代表投资组合与市场相关的收益,俗称Beta,就是通过被动投资跟随市场实现的收益。对于大多数投资者来说,要找到超过市场的收益,实现 Alpha 是件难上加难的事情,而实现第二种收益相对来说简单一点。所以对于大多数基金而言,他们的目标是追求更大的 beta,而非 Alpha。

1.2 初探 Smart Beta

而本文中提到的 Smart Beta,顾名思义,就是说比一般的 Beta 指数要更聪明一些,通常来说,Smart Beta 主要是通过改变指数的编制规则调整成分的权重来实现的,主要体现在以下方面:

 

以下为海外典型的Smart Beta指数:

 

 

 

金地毯商业认为Smart Beta的特点就是把加权指数和因子投资结合起来,实现比 Beta更高的收益,它是一种介于主动和被动之间的投资方式。从2005年 Smart Beta 第一次被提出,到2018年,经过13年的不断改进,Smart Beta 已经获得了极大地发展,成为很多基金产品创新的重要方向。

 

1.3 Smart Beta 的优势

Smart Beta 和其它投资方式比起来有很多优点:①就像人们经常说的那样“别把所有鸡蛋放在一个篮子里”,构建投资组合能尽可能的分散风险,②通过筛选逻辑可以实现更好的收益,③管理成本比主动基金更低,④Smart Beta 通常可以实现比普通指数基金更高的收益率。以标普500沪深300为例,可以看到加入 Smart Beta 后,这些指数的年化收益率通常比原来更高。

 

2008-2018标普指数和风险加权的标普指数年化收益对比

 

2005-2014沪深300和 基于沪深300的Smart Beta 策略的年化收益率对比


通过上面两张对比图可以看出,Smart Beta 策略通常能实现比传统指数更高的收益率和更低的年化波动率,既可用于降低投资风险,又能提高投资收益,是一块值得研究的领域,对于区块链行业的投资和资产配置也有很重要的借鉴意义。

2. 另类资产与Smart Beta

2.1 CTA、对冲基金与Smart Beta 如何结合

前一部分金地毯商业讨论了 Smart Beta 策略在传统投资领域的应用,接下来探讨一下 Smart Beta 策略是怎样与另类资产投资相结合的。

随着人们对投资理论的深入实践,许多在往日不为人知的另类投资方式也逐渐兴盛。和传统投资相比,这些投资方式以更高的回报和更低的相关性引发了越来越多投资者的兴趣。其中基金领域以耶鲁基金为代表,各行各业的投资者开始了对另类投资的疯狂探索。

然而,随着对 CTA,对冲基金以及 Reits等资产配置模式的研究的深入,人们逐渐发现这些另类投资并不能提供足够的Alpha,要想实现更多收益,就必须尽可能在 Beta 上下功夫,于是Smart Beta 便成了这些人关注的焦点。据金地毯商业估计,在2020年之前,基于Smart Beta的 ETF规模会以每年20%的速度快速增长到一万亿的管理规模。

CTA 和对冲基金领域,Smart Beta 让投资者能够利用更多元化的投资策略,与传统的基于指数的商品ETF相比,这些策略可以在风险一定的条件下提高回报。通常来说,Smart Beta 对投资者有两种作用:①战术工具 ②独立策略,下图展现了这两种作用的区别:

 

2.2 Smart Beta REITs 的结合

REITs是Real Estate Investment Trusts的简称,也就是房地产投资信托基金。它通过发行收益凭证汇集投资者的资金,交由专门投资级机构进行不动产的投资经营和管理,并将收益分配给投资者。简单来说,投资者把钱凑到一起,找一个专门的管家,持有并管理写字楼、酒店、商场、公寓等房地产,获取租金、利息和房产增值等收入。REITs通常有四个特点:①REITs一般将绝大部分收益(通常为90%以上)分配给投资者,长期回报率高,与股市、债市的相关性较低,②募集资金绝大部分投资于能够产生稳定现金流的房地产领域(不动产、抵押贷款或其它REITs份额),③REITs收益绝大部分来自于和房地产有关的收入(租金、抵押贷款利息和出售不动产的损益),④REITs一般也是杠杆经营,但杠杆率并不夸张,处于适中的水平。

REITs领域,Smart Beta 策略也发挥着越来越大的作用,因为传统的REITs类ETF 总是按照市值来加权, 所以市值越大的 Reits 在ETF 中就自然被赋予了更多的权重,这种加权方法会经常会带来一些问题,使得投资者过分关注房地产行业的某些方面而忽略了其它重要的方面。比如,商用写字楼可能在 Reits 中的占比例要远大于其它用途的住房,这会让用传统 ETF 的方法的投资者将大部分的投资集中于这种类型的房地产,而忽略了住房,仓储用房和其他用途房屋的投资,使投资过于集中化,未能完全分散投资风险。而 Smart Beta 的引入启发这些投资者们运用其他的方法更深入地分析和了解房地产行业的信息,例如通过估值,动量和质量来衡量各种Reits的权重,而不再是单一地通过 Reits 的市值来加权,这种改变对于房地产投资基金具有很重大的意义,因为投资者有更多机会看到价值被低估或是表现太强劲的领域,而不仅仅是按市值来筛选的领域。

下图是国外一些有名的 Smart Beta策略的房地产投资类 ETF

 

下面是Smart Beta的房地产投资类 ETF和传统房地产投资类 ETF 表现的对比,基准是传统房地产投资类 ETF iShares U.S. Real Estate ETF (IYR A),从图中可以看出多数Smart Beta ETF 收益率超过了传统 ETF(因为很多基于 Smart Beta 的 ETF 是最近成立的,所以有的 ETF历史数据还不够多)

 

3.数字货币基金Smart Beta投资方式

随着比特币的出现和区块链技术的发展,人们对数字货币的兴趣高涨,区块链行业逐渐成为众多投资者关注的对象,不少区块链交易所开始仿照传统金融行业的模式对数字货币编制出各种各样的指数,如火币最近推出的火币主力指数HB10OKEX 推出的OK05指数OK06指数,并各自推出了数字货币类的ETF产品,这些举措都将对区块链行业 ETF 的发展产生重要的推动作用。数字货币资产作为一种新兴的另类资产,在不久的将来必然会像股票期权期货一样成为投资者投资的领域。金地毯商业认为,正如同在传统领域 Smart Beta 扮演者越来越重要的角色一样,在区块链行业的投资中,它也会发挥越来越重要的作用。

 

3.1 数字货币 ETF和传统 ETF 的比较

从本质上讲,数字货币 ETF和传统 ETF 别无二致,其发行成功的关键在于下面几个要素:

 

在投资需求,投资标的,指数这些要素上,数字货币行业已经具备条件,尤其是2017年以后区块链行业的蓬勃发展,让很多人对数字货币的投资热情猛增,数字货币 ETF和传统 ETF 的不同主要集中在其它几个因素上面,即:做市商,交易所和托管,在传统的 ETF 中,这三个要素都在金融监管的范畴,而由于科技发展总是领先于立法程序,数字货币 ETF 目前还未被纳入到金融监管的层面,各国对数字货币模棱两可的态度也增加了这一行业未来的不确定性。如果数字货币一直不受金融监管,投资人的合法权益就不能得到保证,基于数字货币的 ETF 也就不可能得到法律的认可而顺利发行,这些都是目前在区块链行业发展 ETF 的阻碍。虽然如此,随着立法的完善和区块链行业的规范化,这些困难会逐渐被克服,数字货币会和其它金融资产一样,被纳入广大投资者资产配置的版图。

3.2 Smart Beta拥抱数字货币

由于区块链行业的发展尚处在萌芽阶段,和传统金融行业相比,区块链行业可供挖掘的基本面信息并不充分,目前除了量价因子和由量价因子衍生出的一些因子外,很难通过其它维度深入挖掘数字货币资产的真正价值,这给区块链行业的价值研究产生了很大的阻碍。在目前,在区块链行业投机活动的积极性远远高于投资的积极性。金地毯商业预测,在未来,随着区块链技术的发展成熟,各种项目的逐渐落地,对区块链行业的研究深度会与日俱增,数字货币类ETF萌芽的出现已为Smart Beta 拥抱区块链行业做好了铺垫。

很多以往被用于传统金融领域的 Smart Beta 也被移植到区块链行业,比如按照最大夏普比率为目标的风险加权指数或最小波动率的风险加权指数做资产配置,这些投资方式和普通的被动型ETF相比,往往可以实现更高的收益更低的集中度

除此之外,区块链行业还有些独有的分析因子可以用于 Smart Beta 的投资,如数字货币的活跃地址数币天销毁筹码分布TPS使用率等等。随着该行业的发展,这类因子的种类和数量也会逐渐增多人们对这些因子的了解会更加深入。在区块链投资领域,Smart Beta 将会成为未来的重要创新方向。

4.Smart Beta的发展趋势

正如很多人所预料的那样,Smart Beta总是随着现代投资理论的不断发展和投资者们孜孜不倦地研究新的投资策略的过程中不断发展的,它的引入极大地扩充了分析的维度,也让 Beta 收益的种类变得丰富,为投资者提供了更多样化的指数工具产品。在未来,Smart Beta 策略的发展将会出现如下趋势。

4.1 理论方面Smart Beta 的挖掘

Smart Beta 的主要理论有风险理论、错误定价理论和持续市场异象理论。根据这些理论继续深入挖掘、研究新的有效因子非市值加权方式持续市场异象仍然具有重要的指导意义。

 

4.2 更主动的 Smart Beta 策略

 

4.3 基于行为金融学的Smart Beta策略

 

随着行为金融学的发展,越来越多的投资者开始将行为金融学的理论运用到投资领域,并且实现了很高的投资收益。例如2017年的诺贝尔经济学奖得主理查德·塞勒自己经营了一家资产管理公司,把行为金融学的理论用于投资,截至2016年,他的基金实现了年均10%的增长。2015年,该基金击败市场上99%的其它基金,基金规模也增长了一倍。在不久的将来,行为金融学将对 Smart Beta 产生举足轻重的影响。金地毯商业预测,Smart Beta 在未来会变得更加多元化将是不争的事实。

4.4 基于大数据的Smart Beta

伴随着互联网的发展和普及,我们每天产生的数据正在以指数级的速度增长。在互联网大数据的时代背景下,如何充分利用互联网上种类繁多的数据成为目前量化策略研究的一个新方向。大数据时代的到来为投资者们提供了新的数据分析的思路,搜索量情绪类指标新闻热度指数等新型因子也渐渐进入投资者研究的视野,这些新型因子也能够被用于Smart Beta 中。

金地毯商业 区块链资产行业专题报告——公链平台篇

前言

公链平台主要定位为区块链操作系统,为各种应用开发提供基础技术支撑,是未来区块链技术落地应用的核心基础;金地毯商业针对已经公开披露技术白皮书的33个项目进行研究,对技术方案、开发进度、市场热度和代币分配方案五大维度展开对比分析,旨在综合立体的展示该类项目的设计方案和开发进展;

平台类项目赛道竞争主要体现在技术方案设计和开发进展两个维度,技术方案设计方面,已有方案基本覆盖了共识机制优化、交易处理速度提升、智能合约多样化、扩展性提升等领域,但具体项目侧重不同;开发进展方面,平台类项目主网上线周期平均为10.2个月,金地毯商业预计2019年Q1将是平台类项目主网上线集中器;

技术社区规模和活跃度对于项目开发效率发挥重大影响,代码更新方面,Nebulas近一月代码更新频率最高,其次分别是Lisk、Aion、EOS,项目代码更新频率和主网上线进度紧密相关;

除技术因素之外,用户社群规模和活跃度对公链平台项目生态建设意义重大,主网已上线项目中,ETH、Cardano、Stellar、NEO社群规模排名靠前;主网未上线项目中,EOS、AELF、ONT、IOST社群规模靠前;

据金地毯商业统计,截至2018年5月,主网已上线项目平均流通市值为353.57亿元,主网未上线项目平均流通市值为75.21亿元。


1.公链平台项目发展现状

1.1区块链项目的发展阶段

根据目前区块链技术的发展阶段来看,区块链技术经历了几个的阶段:

区块链1.0阶段:区块链概念形成阶段

在该阶段,由于BTC最先进入视野,并引起大家关注背后的区块链技术,在这一阶段发行数字货币,使得基本的价值信息和数据进行P2P传输成为现实,为区块链世界打开大门,但此阶段仅限于简单的应用,并无实际价值。

区块链2.0阶段:区块链底层技术发展阶段

在区块链2.0阶段,出现了以ETH、NEO、QTUM和EOS为代表的区块链底层平台,旨在通过对共识机制、智能合约、开发组件、交易处理速度、开发语言进行升级革新,并辅助以分片、跨链、侧链、数字身份、评审和设计的技术进行创新,试图解决区块链商业应用的问题,但目前来讲诸多技术平台尚不完善或者正处于开发阶段,离真正进入商用阶段尚有距离。

在区块链2.0阶段,基于ETH、NEO和QTUM开发了诸多应用,但很多应用也仅是通过这些平台发币而已,离真正的应用尚有距离。

区块链3.0阶段:大规模应用阶段

在区块链3.0阶段,随着区块链技术的成熟,一些平台型项目将成为现实世界与区块链世界的连接器,并能接入其他区块链系统,形成通用的区块链技术平台并能支持大规模的交易处理要求,基于这些成熟的区块链系统,将会出现更多的区块链应用,区块链技术将真正走入现实生活中。

图表1: 区块链技术发展阶段

1.2公链平台类项目

1.2.1平台类项目介绍

平台类项目指与区块链底层技术开发相关联,且以该类平台使用权或参与权为支撑的一类资产,平台类项目建立技术平台,为各种应用开发提供基础技术支撑,是未来区块链技术落地应用的核心基础,只有区块链平台技术不断完善,才能支撑起未来的商业应用。

现有数量:超过50个品种。

功能:建立技术平台,为各种应用开发提供基础技术支撑。

市场:相当一部分平台处于开发状态,机构投资在该领域占据一定份额,市值最大的是以太坊。

典型产品:以太坊、NEO、EOS等

1.2.2平台类项目汇总(部分)



图表2:平台类项基本概况

1.2.3平台类项目研究的意义

区块链技术平台是一切未来区块链商业应用的基础设施,在已有的技术中,涉及到共识机制、智能合约、跨链技术、侧链技术、兼容性和扩展性等,在这些技术的组合影响下,直接决定着区块链平台的基本性能,包括维护技术平台正常运行的节点数量、交易处理速度及应用开发的难易程度等。区块链底层平台技术开发具有技术结构复杂、开发难度大、开发周期长及争议较大等特点。

围绕着区块链平台这些底层技术,又形成包括区块链钱包、区块链浏览器、节点竞选、矿机、矿池、开发组件、开发模块、技术社区及项目社群等一系列的生态系统,这些生态系统的完善程度直接决定着区块链底层平台的使用效率和效果。

图表3:区块链公链平台生态体系

目前市场上整体生态系统比较成熟的项目包括ETH、NEO、QTUM等,但这些项目尚不能支撑起高频的商业应用,所以市场一直在探索符合商用的区块链底层技术平台。


为了更好的让用户了解区块链技术的发展的进程,服务于实体经济,金地毯商业将持续关注区块链底层技术进展,分析平台类型项目的技术进展、生态系统和应用,为用户提供专业的跟踪报告。

1.3 平台类项目重点突破方向

区块链底层技术平台尚处于不断创新,逐渐完善的阶段,以目前的技术水平尚不足以对现实世界产生巨大影响并进入到实际的大规模商用阶段。在目前的区块链底层平台的研发过程中,对共识机制、中心化与去中心化、交易处理速度和安全等问题最为关注,讨论也最为激烈,但对于未来如何实现高效、安全和去中心化的平台大家还尚未形成共识。

1.3.1公链平台项目的共识机制之争

图表4:区块链共识机制

工作量证明机制:Proof of Work(POW),是指获得多少代币,取决于主体挖矿贡献的工作量,一般来说,电脑性能越好,分给挖矿的矿就会越多。代表币种:BTC、LTC和现阶段的ETH。

权益证明:Proof of Stake(POS),类似于财产储存在银行,这种模式会根据你持有代币的量和时间,分配给你相应的利息。简单来说,就是指谁拥有的币多,谁就有发言权,所以POS就是根据持币比例来证明谁有发言权。

授权权益证明:Delegated Proof of Stake (DPoS),让每一个持有某种资产的人进行投票,由此产生一定数量的代表 ,再由选举产生的代表按照某种机制出块。从某种角度来看,DPOS有点像是议会制度,如果代表不能履行他们的职责(比如出现作弊等情况,他们会被除名,网络会选出新的节点来取代他们。代表币种:EOS。

实用拜占庭容错算法:PBFT Practical Byzantine Fault Tolerance(PBFT),PBFT是一种状态机副本复制算法,即服务作为状态机进行建模,状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制。每个状态机的副本都保存了服务的状态,同时也实现了服务的操作。将所有的副本组成的集合使用大写字母R表示,使用0到|R|-1的整数表示每一个副本。为了描述方便,假设|R|=3f+1,这里f是有可能失效的副本的最大个数。尽管可以存在多于3f+1个副本,但是额外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性。代表币种:NEO。

对于POW,共识机制,最终由于专业矿工和矿机的存在,算力过度集中让社区趋向中心化发展,此外,大量重复计算产生的高能耗也是POW被诟病的原因之一;POS和DPOS,这种不需要消耗太多算力即可达成共识的机制对POW的上述缺陷有所弥补,但依靠代币数量获得出块又形成了新的中心化趋势,在现实中,诸多项目已经或者准备采用POW+POS的共识机制模式来解决相应问题,但目前对于哪种共识机制优于哪种共识机制,尚无定论。

除了以上共识机制之外,还有各种改进型的共识机制,包括租用共识机制LPOS(通过这一机制,代币持有者可以将他们的代币借给有全网节点的矿工,并获得分红收益)、动态权益的共识协议(DSC,通过动态选举若干记账人,然后在所有记账人中采用PBFT方式进行交易共识)、FBA联邦拜占庭共识、OCE(基于DBFT共识协议和可验证随机函数VRF的增强版本共识引擎,实现了近乎无限的可扩展性,只需很少的计算量,生产几乎不会分叉的区块链网络,OCE支持可插拔验证者、在线协议修复/升级)等。

1.3.2 中心化与去中心化之争

金地毯商业认为,在目前的区块链技术平台项目中,对中心化还是去中心化争论较大,过度的去中心化影响效率,而过度的中心化又违背区块链的设计原则并有可能影响区块链安全性。从目前主要区块链项目的节点数量来看,基于POW和POS容易导致中心化问题,虽然能提升效率,但有可能牺牲安全和去中心化初衷;而基于POW共识机制则有可能导致效率低下,存在被中心化的风险;目前已有一些项目采用POW+POS的共识机制进行综合,以达到去中心化的目标并提升效率,至于未来具体谁优谁劣,还得看未来的应用的适用性。

图表5: 主要公链平台节点数量与共识机制

1.3.3交易处理速度

根据目前传统商用应用的处理速度来看,金地毯商业认为,现有的区块链平台项目的交易处理速度尚不能支撑起大规模的商用应用,虽然在不断探索和开发,但区块链要真正的进入的商用应用,还需要很长的路要走。

传统项目交易处理速度:

图表6:传统项目交易处理速度


区块链项目交易处理速度:

图表7: 区块链项目交易处理速度


2.技术开发进度

2.1主网开发进度

截至到2018/5/18,Ethereum市值为668.75亿美元,市值最高。Ethereum作为当前最为成熟的平台,加载了大量应用,网络效应明显,在平台类项目现阶段竞争中,首先胜出。

在已上线主网项目中,Cardano、Stellar、NEO也颇受市场青睐,截止到2018年3月31日,市值分别是62.96亿美元、58.20亿美元、37.52亿美元,可见,市场评价较高。

2018年Q1-Q2为平台项目主网上线密集期,其中,未上线平台中,EOS市值最高,为106.76亿美元,是最受市场期待的平台项目之一。

图表8: 公链平台项目主网上线时间

2.2主网上线项目开发周期

平台主网的平均开发周期为10.2个月,在主网已上线平台中,Waves的主网开发周期最长,根据GitHub Waves主网开发库显示,从2015/1/18第一个代码提交,到2017/3/6主网上线,共用时25.9个月,过去12个月代码提交量为2243次,在平台类项目中排行第五,可见Waves在主网上线后,仍需不断完善。

Ethereum的主网开发周期位居第二,根据GitHub Ethereum主网开发库显示,从2013/12/22第一个代码提交,到2015年7月29号主网上线,共用时19.5个月,是早期主网上线项目之一。

图表9: 公链平台项目主网上线周期

注:主网上线周期=(主网上线日期-主网repository第一个代码提交日期)/30

2.3代码近期活跃度

截止到2018年3月18号,Nebulas近一月代码更新频率最高,代码提交量为547,代码主要由负责主网开发的repo go-nebulas贡献,近一月代码提交量为451;代码更新率其次分别是Lisk、Aion、EOS;其中Nebulas主网在3月30号上线,Aion4月16号测试网络上线,而EOS在6月份主网上线,可见项目方正在积极的推进项目进展。

图表10: 公链平台项目代码更新周期

2.4重点项目Roadmap与代码更新频率分析

1Ethereum

Ethereum主网已于2015年上线,当前面临的最大问题是扩展性问题,为解决当前问题,Ethereum在2018年有如下规划:

本月以改善以太坊主网性能的repo EIP,活跃度最高;另外,负责POS、sharding开发的repo也有部分更新,开发进展也在加快;WASM开发进展相对较慢。可见,近期Ethereum主要关注点是交易性能的提高。从2018年披露的开发计划看,Ethereum团队2018年未来几个季度开发重点将主要集中在交易扩展性能的提升。


2Cardano

Cardano开发分为Bryon阶段和Shelley阶段,当前技术开发处于Bryon阶段。这一阶段的主要目的是使卡尔达诺结算层在一个中心化的世界里完全去中心化。工作重点是处理网络层,使Ouroboros(算法)更具鲁棒性。同时,还将加入诸如多签名地址和轻型客户端的标准加密货币功能。还会实现其他的非标准特性,如抗量子签名。

Cardano为分层架构,分为结算层和控制层。结算层已于2017年9月上线,主网上线后,负责结算层主网开发的repo cardano-sl代码更新放缓,后期主要是结算层主网相关功能的完善。负责控制层开发的repo 开发进度2018Q1明显提升,本月负责开发EVM的repo活跃度最高。


3EOS

EOS主网于2018年6月上线,已成为当前热点事件,从其主网开发的repo看,自1月份以来,代码提交量猛增。


4Waves

Waves2018年开发计划如下:

Waves近一个月负责主网开发的Repo最为活跃,发行了Version 0.10.2 (Mainnet & Testnet),实现Mass Transfer功能,节省了交易费用和区块空间;负责客户端开发的repo WavesGUI活跃度也较高,发行了新版的客户端。


5Rchain

Rchain2018年开发规划如下表2.3:

2.3

负责主网开发的repo近一个月代码更新活跃度最高,本月发布了Node 0.1版本;为本月重点研发项目;实施代币激励的repo代码也有部分更新。


6Aion

Aion的Roadmap为虚拟机研发(可兼容EVM源代码)、跨链通讯、POW共识机制的修改。Aion主网测试网络在4月16号上线,近一个月活跃度最高,可见,主网开发为其近期开发重点;负责POW共识机制完善的repo aion miner代码也有部分更新。


7Aeternity

Aeternity开发计划是2018Q2主网上线,近一个月负责主网开发的repo epoch代码更新最为活跃,当前主网上线是Aeternity开发重点。


8Zilliqa

Zilliqa主网将于2018Q3上线,自2018年以来,Zilliqa研发精力集中在负责主网的repo上,是当前代码更新最为活跃。


9Nebulas

Nebulas主网于2018Q1上线,它是近一个月代码更新度最高的项目,其中它的负责主网开发的repo go-nebulas活跃度最高,在2018年3月31号完成了主网上线。


2.5平台项目开发数量

主网上线项目中,Ethereum平台上线项目数量最多,网络效应明显。NEO平台上线项目数量位居第二,专注于智能经济,在细分领域具有一定的网络效应;Waves平台上线项目数量位居第三。

由于当前平台本身的扩展性、稳定性等缺陷,即使基于Ethereum平台开发了大量应用,但这些应用大都未进入实际使用阶段,即这些应用对应的代币只有交易功能而无实际使用功能,所以,当前区块链行业还处于寻找平台入口的阶段,平台技术成熟是整个区块链行业发展的前提。




图表11: 公链平台项目开发数量

2.6技术关注度

技术关注度最高的平台是Ethereum,数量为21324;其次是EOS和Cardano平台。Ethereum作为开发最早的平台类项目,首先提出了智能合约的理念,其它平台的研发思路大都受到Ethereum启发,因此,在平台类项目中技术最受瞩目。

EOS在Ethereum的基础上,扩展性预期会得到极大提升。据火币区块链应用研究院对EOSIO的Dawn 3.0版本在测试环境中通过多个场景的测试对比进行了平台性能的研究分析。基于测试条件下(局域网环境内的AWS服务器)的EOSIO最大能达到1900 TPS。这与Dawn 3.0说明文档中的平均TPS(3000)、最优TPS(6000)和理论最优TPS(8000)仍有差距,但可稳定达到文档所述最差情况下1000 TPS

Cardano提出分层理论,分为控制层和结算层,保证了平台的可扩展性;并允许通过软叉进行升级,保证了平台的稳定性;并实施学术同行评审。

图表12:公链平台项目技术关注度

2.7市场表现

Ethereum收益最高,收益率[1]为158975%,主要是因为Ethereum在现阶段竞争中,成为开发项目最多的平台,具有极强的网络效应,竞争优势明显。

Stratis收益率排名第二,收益率为69793%,在一定程度上是因为项目估值不高,作为开发进度较快、技术关注度较高的项目,收益率取得较高的增长;EOS作为明星项目,收益率相对较低,主要原因是EOS初始估值过高,当前技术还处于研发阶段,未实际落地。


图表13: 典型项目收益与市值


项目的最大涨幅与收益排名基本一致,但历史最大涨幅远高于当前收益。主要是因为2017Q4末-2018Q初,市场过热;2018Q1中后期,市场出现大幅回调,项目收益整体下跌。

图表14: 各公链平台项目最大涨幅与收益



3.市场热度

3.1流动性/交易所

图表15: 主网已上线项目交易所分数排名

交易所分数排名反映了项目上线交易所的数量和质量,也反映了token在市场上的流动性。其中ETH作为基础链的鼻祖,表现突出,得到最高的159.41,其次为Qtum和 Neo ,分别为92.93、76.12。排名最差的Asch 仅有8.95的表现。平均分为48.46分。

图表16: 主网未上线项目交易所分数排名


在未上线主网的项目中,排名前三的分别为EOS、Hshare、aelf,分数分别为85.31、63、50.85;占比最大的项目集中在20-40分之间;排名后五的项目依次为TrueChain、Zipper、Rchain、Moac、Tezos,分数依次为12.51、4.36、3.00、2.00、1.00.平均分为30.75分,低于主网已上线项目的平均分48.46分。

3.2交易量/流通市值

1日均交易量占流通市值比例

图表17:主网已上线项目日均交易额占流通市值比例(5月18日数据)


日均交易量占流通市值比例反映了流通量对市值的影响。在主网已上线项目中,日均交易额占流通市值比例的排名,其中ETP占比最高,为18.42%;其次依次为Achain和Nebulas占比依次为16.99%、12.40%;平均值为5.28%。

图表18:主网主网未上线项目日均交易额占流通市值比例(5月18日数据)


在主网未上线项目中,日均交易额占流通市值比例的排名,其中Truechain占比最高,为168.12%。平均值为19.28%。


2流通市值排名

图表19:主网已上线项目流通市值排名(单位:百万元;5月18日数据)


主网已上线项目中,市值排名前三的依次为Ethereum、Cardano,Stellar市值分别为4380.26亿元、404.48亿元、372.61亿元;平均值为353.57亿元。

图表20:主网未上线项目流通市值排名(单位:百万元;5月18日数据)


主网未上线项目中,市值排名前三的项目依次为EOS、Aoac、Zilliqa,市值分别为726.91亿元、71.81亿元、66.45亿元;平均数为75.21亿元。低于主网已上线项目的平均值。


3.3Twitter关注人数

图表21:主网已上线项目Twitter关注人数(单位:千;5月18日数据)

图表22:主网未上线项目Twitter关注人数(单位:千;5月18日数据)


主网未上线项目,Twitter关注人数数据,排名前三的依次为Neblio、IOStoken、EOS.其中Neblio 表现较为突出,数量甚至超过了主网已上线的第一名ETH。Zipper和Pentan没有查到官方的Twitter账户。主网未上线项目推特平均关注人数为8.7万,低于已上线项目的12.9万。


4.代币分配方案

4.1融资比例

图表23:主网上线项目融资比例


主网上线项目,融资比例情况:前3名为Waves 86%; Stratis 85.7%; Lisk 85%; stellar没有进行融资。平均数为56%。

图表24:主网未上线项目融资比例


主网未上线项目,融资比例情况:前三名为Neblio 100%; EOS 90%; Rchain 87.9%; 平均数为50%。


4.2项目方比例

图表25:主网上线项目项目方持币比例


主网上线项目,项目方资本占比情况:前三名为:stellar 100%; NEO 60%; Qtum 49%; 平均数为38%。

图表26:主网未上线项目项目方持币比例

主网未上线项目,项目方资本占比情况:Aion 90%; Ontology 72%; aelf 63%;Neblio比较特殊,所有Token都用来出售。平均数为42%。


总结与展望

区块链底层技术是行业发展的关键,目前各公链平台项目在系统状态、账本结构、共识算法、智能合约、资产登记、链下链上结合、跨链交易、价值传输、交易处理速度、可扩展及可兼容性上尚未形成明显优势的方案,诸多项目也在不同领域进行创新研究,公链平台项目进入一个明显的爆发期。公链平台项目的爆发式增长,势必带来区块链技术的不断升级,最终将结合实体经济,促进社会的发展。

公链平台项目不仅需要极强的技术开发团队,还需要庞大的社区和技术社群支撑才能形成稳定生态,促进应用开发和落地。本报告主要针对目前市场上主流区块链平台类项目进行分析,就技术方案、开发进度、市场热度和代币分配方案五大维度对项目展开对比分析,旨在综合立体的展示各项目的开发和运作情况。

未来,金地毯商业将持续关注公链平台类项目的技术进展、热点及争议,不断分析新的平台项目,创新分析维度,对市场上平台类项目做更为细致和深入的分析与测评。深度透析行业发展现状,全面展现底层技术平台的发展全图景。

金地毯商业 区块链专题报告——IBM等龙头企业布局物联网区块链

前言

根据金地毯商业调查统计,2018年全球物联网设备总数约在150亿台,目前已经普遍接入互联网的电脑、手机、平板、电视等设备占据比近50%,市场前景见好。

1.全球物联网行业现状

1.1物联网行业市场规模不断扩大

金地毯商业数据显示,2016年我国物联网市场规模超过9000亿元,同比30%,金地毯商业预计到2020年市场规模有望达到15000亿元以上,发展空间巨大。全球物联网投资额连续大幅度增长,2015年全球物联网行业的总投资金额超过1000亿美金,同比增幅超过30%。

 

IBM曾估计,物联网连接设备的数量将在2020年达到385亿,人均设备连接数5.1个。AT&思科的预测则更为乐观,预计到2020年物联网设备总数目将达到500亿。

1.2物联网行业得到政府政策的大力扶持

近年来,美国国家智能理事会将物联网列为对美国潜在影响最重要的6项技术之一。欧盟执委会也提出加强物联网管理等行动建议。韩国通信委员会出台了《物联网基础设施构建基本规划》。

我国政府高度重视物联网行业的发展,在“十二五”计划中发 布了一系列的产业扶持政策,物联网更是被列入重点发展的七大产业方向之一。

 

1.3物联网产业结构分类

近年来,物联网行业一般划分为四个部分,感知层、网络层、平台层和应用层。

感知层是物联网的底层,指植入在硬件上的芯片和传感器。网络层是指无线模组和各类通讯协议,其主要功能是将感知层采集到的数据传输到平台层当中。平台层包括操作系统、设备管理平台、连接管理平台,主要是对硬件设备所采集的数据进行汇总和处理。应用层则是物联网产业链的最顶层,直接面向各类使用场景。

 

2.区块链遇上物联网

2.1物联网行业当前的发展困境

虽然当前物联网行业发展已经进入快车道,但是存在基础设施成本高昂、行业解决方案技术实现复杂、数据隐私与安全漏洞、行业标准碎片化、数据价值挖掘不充分等问题,使其距离大规模爆发还有很长的路程。

2.2区块链对物联网行业的改造

区块链技术具有数据记录可靠性、资产归属的透明性、交易即结算等特点,在一定程度上可被运用到物联网行业的改造中。

首先,基于区块链的数据确权和交易,保护物联网数据隐私的同时,充分挖掘数据价值。其次,基于区块链的的跨主体信任协作,打破信息孤岛,加速行业标准的形成。再次,基于区块链的机器间支付账户,创造物资源即时共享的全新商业模式。

目前,大众可见的利用区块链技术改造物联网领域的项目,主要有两种模式。

一种是机器微支付模式,以 IOTA 项目与Power Ledger 项目为主要代表,其核心发展任务在于,首先,如何创造出能够满足物联网设备交互场景需要的新型加密货币和支付网络,一般要求包括两个方向,一种是支持高频、海量、0手续费即时交易,一种是能够以相对稳定价格来衡量物资源的价值。

 

另一种是数据确权交易模式。目前,六域、物信等项目正在进行此类尝试,其基本思路在于先撬动物联网设备厂商合作,厂商出于“自证清白”的需要,为用户提供将其个人物联网数据加密存储的入口,用户独立掌握数据查看以及交易的权力,用户数据成为可自由交易的资产。

综合来看,金地毯商业认为,区块链技术对物联网行业有明显的改造力,但物联网行业存在系统性的症结,需要不断优化,无法全部通过区块链技术予以很好的解决。

 

OK Blockchain Capital 区块链改造力等级标准,物联网行业区块链改造力为3星半。

2.3区块链与物联网技术的融合应用

以上诸多领域,已有多家IT厂商及互联网企业牵头与该领域传统公司合作,进行物联网+区块链技术解决方案的探索,其中供应链溯源保障食品安全的应用发展较为成熟。据IBM与沃尔玛合作的猪肉溯源试验数据显示,从产品农场到零售商的货架的产品追踪,传统模式需要7天,利用区块链技术仅需2.2秒就能够实现。当前,此类巨头参与的物联网+区块链技术解决方案,以企业级联盟链技术方案为主。除此之外,也有不少区块链项目在尝试从供应链溯源领域切入打造开放的公有链,唯链项目是其中一个代表。

 

3.物联网+区块链行业发展现状

2015年,ADEPT和Filement分别作为消费级物联网及工业生产物联网领域的区块链项目代表,着手打造“区块链+物联网”技术的解决方案。

发展至今,连同供应链项目在内,全球区块链物联网项目已有数十个。据金地毯商业不完全统计,全球已上线交易所的项目共17个,其中2018年最多,共有9个项目登陆交易所。物联网行业各年度上线项目个数及其总市值 116亿,全球已上线交易所的物联网项目总市值为47.53亿美元,平均市值2.97亿美元。

 

金地毯商业统计,全球已上线交易所的物联网项目总市值为47.53亿美元,平均市值2.97亿美元,最早将物联网与区块链技术结合起来的IOTA和VEN市值远远领先于后来者,仅IOTA一项即占据了整个市场份额的57.2%,而82.3%的物联网项目市值都在1亿美元以下,可见整个行业仍处在早期阶段。

 

 

 

4.互联网龙头企业布局区块链+物联网

当前,越来越多的公司意识到区块链对于物联网行业的驱动能力,龙头企业纷纷开始布局,主要以企业级联盟链技术方案为主。此外,有不少区块链项目在尝试从供应链溯源领域切入打造开放的公有链。

目前IBM、阿里巴巴等公司都在各自的云平台上提供区块链服务,为未来海量的物联网设备接入做超前布局。

IBM与沃尔玛合作的猪肉溯源试验数据显示,从产品农场到零售商的货架的产品追踪,传统模式需要7天,利用区块链技术仅需2.2秒就能够实现。

  

5.物联网+区块链案例分析

5.1代表项目分析IOTA

IOTA是专为物联网设计的一个革命性的新型交易结算工具。

 

IOTA系统理论上可以做到零手续费,无论多小额的支付都能通过IOTA完成。这种零交易手续费的设计,特别适合未来物联网时代,能够成为任何P2P交易的结算支柱。

随着Tangle的不断发展,越来越多的参与者都将发起交易,确认时间会缩短,整个系统也会变得越来越快速。

5.2代表项目分析POWER LEDGER

Power Ledger—一个无信任、透明可互操作的能源交易平台。采用双重代币体系,一个是POWER,一个是Sparkz。

前者是平台的准入代币,Sparkz代币则用于托管POWER代币,类似于智能债券,是由在平台上运行某个应用程序的实体和公司开发,用于在全球不同的市场中代表电力单位的标记值。Sparkz能起到保持本地市场电价和POWER代币交易价间的稳定兑换率。

 

5.3代表项目分析RUFF

RUFF致力于成为物联网世界里的“安卓”。包含了一个物联网底层操作系统和一条公链,通过结合边缘计算和区块链技术,强化物联网设备之间的可信互操作,从而构建出高效开放的公链生态体系。大量对硬件感兴趣的产品经理和软件工程师可以轻松的进入到物联网行业。

如同Andriod的普及带动了移动app的应用大爆发,Ruff致力于成为物联网世界中的安卓,通过建立友好、标准化的操作系统来降低应用开发的门槛,从而催动物联网应用生态的繁荣。

5.4代表项目分析VEN

唯链通过给每一个商品提供唯一的“电子身份证”,将商品流转的信息通过智能硬件设备进行采集,实时上传到区块链上,从而为消费品市场提供一个安全、透明、可溯源的供应链平台。

唯链的产品方案分为两个部分,面向消费者,将会提供IOS和安卓版本的移动端应用,让消费者通过移动端应用可以方便、快速、准确的获取产品的所有流转信息以及产品是否为正品。

面向品牌生产商和零售商,唯链将会提供品牌商后台管理云平台,所有唯链授权的合作伙伴,都可以随时接入该平台,管理自己的品牌商品。

 

5.5代表项目分析SDA

六域链是一个融合物联网“六域模型”国际、国家标准和分布式区块链参考架构标准的去中心化公有区块链生态体系。

包含上游底层公链服务平台与下游行业应用。

底层服务平台作为物联网行业的基础设施,可以为链上各行业的Dapp提供数字资产发行,并为不同的用户主体提供在六域链上的数字信用身份注册和管理,同时还能支持数据上链、数据确权、数据查询、智能合约的设定与触发等系列服务。

 

总结

未来,随着“物联网设备拥有身份和钱包”成为新的标准,金地毯商业认为,以用户隐私安全为基础的数据交易平台在市场中兴起,区块链与物联网融合技术在供应链、医疗、安全、智慧农业和物流等众多领域逐渐形成成熟的解决方案,整个行业将会拥有巨大的想象空间。

在物联网产业基础薄弱、行业标准尚未完全统一的早期阶段,物联网行业传统巨头若能及早布局,将获得巨大的话语权。

此外,区块链创业项目在解决技术优化问题后,如何与众多物联网平台建立合作,打通更广泛的商业环境,将成为其发展落地的主要阻力,拥有优质物联网行业资源积累或者有能力打造爆款物联网消费级产品的项目将具有更大的竞争机会。

金地毯商业 区块链专题报告——区块链公链项目研究报告

前言

公链是区块链的底层协议,是区块链世界的“操作系统”。经历了第一代公链比特币和第二代公链以太坊的探索,第三代公链正着眼于解决系统的扩展性、安全性和监管兼容性问题,以承载大规模的商业应用。同时,第三代公链仍需保留区块链的开放、自治等特性。与互联网的架构不同,区块链底层协议的价值远远超过应用层,因此,区块链的研发和投资更关注底层公链技术。金地毯商业预计底层公链仍将是现阶段区块链行业的攻关重点,各公链在可扩展性、应用性、共识哲学,以及应用生态搭建上的角逐将长期延续。


1.区块链公链的定义

公链是区块链的底层协议,是区块链世界的“操作系统”。公链为区块链搭建分布式数据存储空间、网络传输环境、交易和计算通道,利用加密算法保证网络安全,通过共识机制和激励机制实现节点网络的正常运行。公链提供的API接口可供开发者调用,以开发符合公链生态的应用。
2.区块链公链的发展阶段

比特币是区块链上的第一代公链。比特币在设计之初定位为支付工具,只能进行价值传输。中本聪因此大幅删减了许多脚本指令,所以其安全性极高。但比特币的脚本语言是图灵不完备的,不能执行循环语句,可扩展性差,许多高级应用无法建立在比特币脚本之上。

区块链上的第二代公链以太坊,是一个具备图灵完备脚本的公共区块链平台,被称为“世界计算机”。除进行价值传递外,开发者还能够在以太坊上创建任意的智能合约。以太坊通过智能合约的方式,拓展了区块链商用渠道,比如众多区块链项目的代币发行,智能合约开发,以及去中心化DAPP的开发,目前基于以太坊的DAPP已经超过1000个1。然而,当前的以太坊网络存在扩展性不足、安全性差、开发难度高以及过度依赖手续费等问题,区块链的大规模商用遭遇了发展瓶颈。

第三代公链定位于能大规模商用,与实际资产和真实价值相关联,推动实体经济发展。目前正在竞争区块链3.0时代的公链项目有EOS,Cardano,Bytom等,但这些公链项目多数处于理论论证及测试阶段,少数主链完成开发的项目也仍处于早期探索阶段。而技术储备充足、财力雄厚的以太坊仍在不断地自我迭代,区块链3.0时代的公链之争群雄逐鹿。


3.区块链公链的核心要素

互联网世界里的核心资源要素包括存储资源、传输资源、运算资源三个方面,区块链技术作为互联网世界的延伸,其核心资源要素与互联网有很大的相关性。同时,区块链是信任的机器,在互联网传递信息的功能之外,还承载着价值传输的使命,因而区块链世界的核心资源要素可归结为存储资源、传输资源、运算资源和共识机制所产生的信任资源四个方面。

金地毯商业将区块链的架构分为五个层面,分别为数据层、网络层、共识层、合约层和应用层,我们将其中的核心技术要素提炼成五个维度,包括可扩展性和传输技术、系统安全、分布式存储、监管兼容性和共识机制。

图:区块链公链的核心资源要素和技术要素

可扩展性和传输技术:可扩展性包括系统节点数和交易吞吐能力两个方面,由区块容量、出块时间和节点间的传输速度等因素决定,可扩展性和传输技术相辅相成。
系统安全:包括双花攻击、交易及合约漏洞的防范机制,身份识别和匿名性,数据库安全等方面。

分布式存储:充分利用节点存储资源,解决区块链系统中日益增长的数据存储需求,提高系统传输效率,保证分布式账本的安全可靠运行。

监管兼容性:区块链最核心的理念是去中心化,许多区块链技术在设计之初即将中心化的政府视为对立面。但不容否认,中心化依然是目前社会运行的主体模式,区块链的去中心化思维难免会和中心化的传统监管之间产生冲突和摩擦。因此,公链架构中与现实中心化世界的兼容性设计将是公链大规模应用的前提。

共识机制:共识机制是区块链的灵魂,共识机制的设计决定了一条公链能否建立完善的激励机制,鼓励更多的节点参与其中,增加系统的去中心化属性。而在多数公链中,节点数量与传输速率呈负相关关系,节点数量和系统性能的平衡是共识机制需要考虑的另一个要素。


4.区块链公链的技术实现形式和共识机制

目前,研发中的区块链公链项目众多,每条公链的设计哲学和应用场景各有千秋,下文将对主流公链从可扩展性和传输技术、系统安全、分布式存储、监管兼容性、共识机制五个维度的技术实现展开分析。

表:主流公链的技术特性

4.1可扩展性和传输技术

4.1.1扩容技术

比特币、以太坊等公链将区块大小设计得很小,以降低普通设备成为全节点的门槛,保证系统的去中心化属性。

然而过小的区块大小限制了每个区块的交易承载量,给公链系统带来运算瓶颈。目前,比特币系统的TPS仅7笔/秒,以太坊系统的TPS仅约13笔/秒。

公链的扩容技术分为链上扩容和链下扩容两大体系。其中链上扩容技术包括大区块、隔离见证、分片技术等,链下扩容技术包括侧链技术、状态通道技术等。

各主流公链对扩容技术的已经开展了以下实践:
针对比特币的扩容方案:BCH分叉(大区块)、闪电网络Lightning Network(状态通道技术)。

针对以太坊扩容方案:Sharding(分片)、Plasma(侧链)、雷电网络Radien Network(状态通道技术)等。

针对NEO的扩容技术有Trinity提供的状态通道技术。

Bytom实行的类隔离见证技术,在区块设计中将数据和见证、签名部分分离,在一定程度上提升了每秒交易速率。同时,还采用了基于多资产的状态通道技术,基于BUTXO的分片机制。

4.1.2跨链技术

区块链之间的互通性问题极大程度地限制了区块链的应用空间,而跨链技术能让价值跨过链与链之间的障碍直接流通,是区块链实现价值互联网的关键。知名的跨链技术有连接比特币与以太坊的BTC Relay、Cardano的NIPoPoW和Bytom的X Relay技术等。

BTC Relay是一种基于以太坊区块链的智能合约,将以太坊网络与比特币网络以一种安全去中心化的方式连接起来。BTC Relay通过使用以太坊的智能合约功能可以允许用户在以太坊区块链上验证比特币交易。BTC Relay使用区块头创建一种小型版本的比特币区块链,以太坊D App开发者可以从智能合约向BTC Relay进行API调用来验证比特币网络活动。BTC Relay进行了跨区块链通信的有意义的尝试,打开了不同区块链交流的通道。

Cardano的跨链技术通过NIPoPoW(Non-interactive Proofs of Proof of Work)侧链实现,它可以让CSL与任何其他的区块链链协议进行交互。

Cardano能够成为其它数字货币的粘合剂,通过侧链和快照技术让不同的货币都可以通过Cardano相互流通。

Bytom上的资产互通采用X Relay技术(与比特币的BTC Relay类似),以此来支持不同形式的区块链数字资产在比原链上流动。

4.1.3点对点传输技术

从系统性能角度而言,现有的区块链网络节点,除了见证系统账本之外,对系统的性能提升没有贡献,反而降低了系统的活跃度,因为节点越多,账本同步至所有节点所需的时间也越长。

Cardano采用了一种类似于Bit Torrent的点对点传输协议一样,参与的节点数量越多,传输的速度越快。随着系统节点的增多,Cardano每秒可以处理非常庞大的交易量。

4.2系统安全性

以太坊计算层的计算和存储没有分离机制,只是采用了Gas机制(以太坊网络的执行的每个操作、交易或合同执行都要求支付其相应的费用)来平衡主网上的算力资源,这种架构设计存在两个方面的问题:

主网计算资源不分隔。一个热门DAPP可能占据以太坊主网的绝大多数计算资源,导致网络拥堵,其他DAPP或交易无法执行。

合约行为和交易行为不分离。太坊Parity钱包中15万ETH被盗,就是因为合约计算和价值传输不分离导致的。针对以太坊主网没有分离机制的问题,许多后起公链以计算层分层、侧链或多链架构等方式解决。实行合约层分层的有量子链和Cardano,这种分层机制一般将计算层分为交易层和合约层,而交易层仍模仿比特币采用UTXO链式结构,保证价值传输的安全可靠;实行多链或侧链隔离架构的有Aelf和EOS等。

4.2.1分层

(1) Cardano

Cardano将计算层分为两层。一层专注于交易和结算,另一层专注于智能合约的计算。

第一层,Cardano Settlement Layer(CSL)加密货币结算层,是整个Cardano系统的基础,其代币ADA只在结算层内流动,主要用来处理数字货币价值转移。CSL的脚本结构与比特币的UTXO类似,只支持交易,虽然简单,但可确保复杂可编程脚本的漏洞不会出现。

第二层,Cardano Computation Layer(CCL)智能合约层,允许智能合约相关的所有高级可编程功能存在。

Cardano结算层与合约层分开运行的方式,可以针对不同的分层进行有针对性的部署和升级。针对结算层,可以通过软分叉对数字货币交易中遇到的问题进行升级和换代,而对于合约层,则可以根据DAPP的运行需求进行针对性的拓展和改良。因此,分层的方式实现了在一个生态内建立清晰、有边界的系统运行秩序,实现更好的可拓展性和交互性。

(2) 量子链(Qtum)

量子链将系统中的交易行为和合约行为分离。在量子链系统中,除了基于UTXO模型的可追溯的Transaction Ledger,还将构建一个合约内容的Contract Ledger。账户抽象层(Account Abstract Layer,AAL)对UTXO账户和EVM合约账户之间进行了适配,使得量子链兼容符合EVM规范的智能合约,为Dapp提供一个新的基础平台,同时UTXO的安全、稳定、隐私性等优点能得以保留。

4.2.2多链或侧链隔离

(1) EOS

与以太坊不同,EOS是一个多链并行的区块链架构。开发者可以自由地在EOS上创建公链,链与链之间不会影响彼此的资源。使用EOS系统中的计算不会消耗费用,也不会出现因个别应用资源消耗而造成网络大面积拥堵的情况,EOS以此来解决底层公链的性能和系统安全问题。

(2) Aelf

Aelf系统采用“主链+多侧链”结构,每条侧链都可对应一个特定的计算场景,这种设计对主网的计算资源进行了有效的隔离。Aelf还可以用侧链去链接其他的主链,扩展Aelf的边界。

4.3分布式存储

区块链的数据以分布式账本的形式存储,分布式的存储能力是区块链的发展瓶颈之一。对于目前大部分的基础公链而言,如何让大量的数据存储在自己的主链上是急需解决的问题。

4.3.1Filecoin

IPFS是Inter-Planetary File System的简称,由Protocol Lab提出,是一个P2P的分布式文件系统。与现有Web不同的是,对于一个存放在IPFS网络的文件资源,通过这个文件资源的内容生成的唯一编码去访问。IPFS可以将数据分片存储到分布式的存储节点,与Bit Torrent类似,在访问时不需要关心存储在哪里,可以从多个存储节点分片获取。

Protocol Lab提出了与IPFS相辅相成的File coin,这是一个公有的区块链,是IPFS的经济激励系统。世界各地的数据中心和硬盘中有大量闲置存储空间,File coin网络允许全球任何一方作为存储提供商参与其中,通过“桥接”功能与其他区块链公链相连接,为区块链提供了巨大的存储规模。

4.3.2NeoFS

File coin之外,NEO也有其专属的分布式文件存储技术NeoFS。NeoFS是一套利用了Distributed Hash Table技术的分布式存储协议。NeoFS通过文件内容(Hash)而非文件路径(URI)来对数据进行索引。大文件将被分割为固定大小的数据块分布式地存储在众多节点中。

该类系统的主要问题是需要在冗余度和可靠性之间寻找平衡点。NeoFS计划通过代币激励机制和建立骨干节点的方式来解决这一矛盾。用户可以选择文件的可靠性要求,低可靠性的文件可以免费或几乎免费的被存储和访问,高可靠性的文件将由骨干节点提供稳定可靠的服务。

4.4监管兼容性

区块链最核心的理念是去中心化,以太坊等公链在设计之初是以现实世界的挑战者的姿态出现的。然而,区块链技术最终要应用到解决社会问题,提升生产效率中去。如果要实现商业化应用和社会价值,公链的架构设计必须要考虑如何与现实社会的融合。NEO、量子链、Cardano等公链在架构设计上都考虑到了区块链与监管的兼容性问题。

4.4.1NEO

NEO的愿景是普及区块链技术,帮助企业和政府完成区块链技术落地,最终实现智能经济。NEO通过数字资产、数字身份和智能合约这三者来构筑智能经济体系,同时从合规和可审查性角度,让数字身份和数字资产能获得现有法律的许可和政府监督。

4.4.2量子链

许多现有公链不被政府或金融机构所采纳的重要原因之一是,没有设计身份认证或者准入环节。量子链定位于符合行业监管的区块链去中心化应用开发平台,在设计之初就为监管者的角色设计了很多可选项。

在量子链中引入数字身份(Identity)和第三方征信平台,第三方服务商可以通过智能合约标记量子链参与者的身份,从而区分已验证和未验证的Qtum地址,已验证的地址有权优先使用基于Qtum的金融服务DAPP。

在智能合约(Smart Contract)之外,量子链引入新的主控合约(Master Contract),主控合约的执行逻辑可以通过链下执行,把监管者的角色引入,从而避免类似以太坊DAO事件的悲剧再次重演。

监管者可以作为Qtum系统中的喻言和数据源的提供者(Oracle和data feed),比如某一合约的执行结果取决于当季的GDP增长速度,那么监管者可以作为可信数据的提供者。

4.4.3Cardano

与量子链类似,在Cardano的设计哲学中,充分考虑了监管需求,同时也尽可能考虑用户的隐私性,并设法达到二者之间最优平衡点。比如,在必要且用户自愿的情况下,可以针对性的选择提交KYC(客户身份)和AML(资金流向)等信息,满足最基本的监管需求。这一切的目的都是希望让区块链金融被社会主流群体更容易接受和使用。

4.5共识机制

共识机制是区块链的核心基石,是区块链系统安全性的重要保障。区块链是一个去中心化的系统,共识机制通过数学的方式,让分散在全球各地成千上万的节点就区块的创建达成一致的意见。共识机制中还包含了促使区块链系统有效运转的激励机制,是区块链建立信任的基础。

区块链公链常用的共识机制有POW、POS、DPOS、BFT以及多种机制混合而成的共识机制等。共识是指系统节点达成一致的过程,而分布式系统的一致性体现在三个方面:

最终性(Termination):所有进程最终会在有限步数中结束并选取一个值,算法不会无尽执行下去。

统一性(Agreement):所有进程必须同意同一个值。

合法性(Validity):输出内容是输入内容按照系统规则生成的,且输出内容合法。

最终性衡量了达成共识的效率,在一些对交易确认的实时性要求高的场景显得非常重要,而统一性和合法性表征了共识的安全性。在区块链系统中,去中心化程度表征了分布式系统的大规模协作程度。因此,我们从效率、安全性和去中心化程度这三个维度去评价各种共识机制,也就是长铗提出的著名的“不可能三角”理论。

4.5.1POW共识机制

比特币采用的POW工作量证明共识机制,在生成区块时,系统让所有节点公平地去计算一个随机数,最先寻找到随机数的节点即是这个区块的生产者,并获得相应的区块奖励。由于哈希函数是散列函数,求解随机数的唯一方法在数学上只能是穷举,随机性非常好,每个人都可以参与协议的执行。由于梅克尔树根的设置,哈希函数的解的验证过程也能迅速实现。因此,比特币的POW共识机制门槛很低,无需中心化权威的许可,人人都可以参与,并且每一个参与者都无需身份认证。

同时,中本聪通过工作量证明的机制破解了无门槛分布式系统的“女巫攻击”问题。对系统发起攻击需要掌握超过50%的算力,系统的安全保障较强。

POW共识的优点可归纳为:

算法简单,容易实现,节点可自由进入,去中心化程度高。

破坏系统需要投入极大的成本,安全性极高。

区块生产者的选择通过节点求解哈希函数实现,提案的产生、验证到共识的最终达成过程是一个纯数学问题,节点间无需交换额外的信息即可达成共识,整个过程不需要人性的参与。

比特币系统的设定在保证安全性的的前提下,牺牲了一部分最终性。因此,POW共识算法也存在一些问题:

为了保证去中心化程度,区块的确认时间难以缩短。

没有最终性,需要检查点机制来弥补最终性,但随着确认次数的增加,达成共识的可能性也呈指数级地增长。

由于这两个方面的问题,一笔交易为了确保安全,要在6个新的区块产生后才能在全网得到确认,也就是说一个交易的确认延迟时间大概为1小时,这无法满足现实世界中对交易实时性要求很高的应用场景。

力强大的ASIC芯片矿机将挖矿算法硬件化,而ASIC芯片矿机在淘汰后,没有其他的用途,造成了大量的硬件浪费。

4.5.2POS共识机制

POS(Proof of Stake)共识机制,是一种由系统权益代替算力决定区块记账权的共识机制,拥有的权益越大则成为下一个区块生产者的概率也越大。POS的合理假设是权益的所有者更乐于维护系统的一致性和安全性。如果说POW把系统的安全性交给了数学和算力,那么POS共识机制把系统的安全性交给了人性。人性问题,可以用博弈论来研究,POS共识机制的关键在于构建适当的博弈模型相应的验证算法,以保证系统的一致性和公平性。

POS共识机制没有像POW那样耗费能源和硬件设备,缩短了区块的产生时间和确认时间,提高了系统效率。但存在的缺点也有很多,包括:

实现规则复杂,中间步骤多,参杂了很多人为因素,容易产生安全漏洞。

POW共识机制一样没有最终性,需要检查点机制来弥补最终性。

(1) POS共识机制的最早实践

早期POS共识机制的实现一般是结合了POW共识机制,如点点币(Peer Coin)、黑币(Black Coin)等。其主要思想是区块记账权的获得难度与节点持有权益的币龄成反比。相比于POW共识机制,一定程度减少了数学运算带来的资源消耗,达成共识的时间也相应地缩短,出块效率提高。

但这种POS共识机制的致命弱点在于币龄依赖问题,攻击者在积累长时间币龄后,挖矿的难度大大降低,容易对系统发起双花攻击。

2)纯POS共识机制

另一方面,POW共识算法带来了硬件设备的大量浪费。随着比特币价值的增长,比特币算力竞赛经历了从CPU到GPU,再到ASIC专用芯片的阶段。算纯POS共识机制由节点所持权益(持有数量乘以持有时间)决定区块生产者,权益比例越高,被选为区块生产者的概率也越大,区块生产者选举过程中没有挖矿。这种机制的践行者有未来币(NXT)和量子链(QTUM)等。

POS共识机制没有引入外部资源,仅仅依靠自身的权益来维护网络安全,因此其不需要消耗能源来进行计算;而且由于其没有引入外部的资源,因此不会担心外部攻击,例如外界的算力攻击。但是,这种POS共识依然存在很多问题:

无利害关系攻击(Nothing-at-Stake attack)

基于权益的挖矿不需要像POW共识一样投入物理算力和能源的消耗,只需要持有权益。假设系统中出现了两个分支链,那么对于持有币的“挖矿者”来讲,矿工的最佳的操作策略就是同时在两个分支上进行“挖矿”,这样无论哪个分支胜出,对币种持有者来讲,都会获得本属于他的利益,而不会有利益损失。

这导致的问题是,只要系统存在分叉,“矿工们”都会同时在这几个分支上挖矿;因此在某种情况下,发起攻击的分叉链是极有可能成功的,因为所有人也都在这个分叉链上达成了共识;而且甚至不用持有51%的权益,就可以成功发起分叉攻击。

马太效应

POS共识机制下的权益累计由持币数量乘以持币时间得到,它势必形成赢家通吃的局面。假设电力成本均为3币,大户持有100币天获得100利息币,小户持有1币天,获得1利息币。这样大户会倾向于开机获得更多的币天,而小户倾向于关机,(97,0)是最终博弈的选择。如此,大户获得的币越来越多,造成富者愈富,贫者愈贫的局面。

表:POS博弈收益矩阵

记账节点激励问题

尽管POS中的“挖矿”不用消耗算力,运行成本很低,但是也存在如何激励POS矿工的问题。因为一般的POS系统是没有新币产生的,矿工只能赚取交易费,而且在交易费不高的情况下,对矿工的激励十分有限。

3)改进的POS共识机制

针对纯POS共识机制存在的问题,改进的POS共识机制通过设立惩罚制度来保证系统安全,区块验证者以存入押金的形式参与,对系统恶意攻击的惩罚力度要比奖励大成百上千倍。

POS共识的这种改进方便区块链进行分叉选择和在链上设置检查点,解决了纯POS共识机制的分叉问题,并使共识结果获得了最终性。但是对于如何判定恶意攻击依然是个备受争议的问题5,POS共识的实行过程始终是一个复杂的人性博弈过程。

以太坊的Casper FFG版POS机制将于以太坊第三阶段Metropolis中的第二部分Constantinople(君士坦丁堡)中投入使用,这是一种融合了改进的POS共识和POW共识的混合共识。以太坊Casper FFG版本的记账人选择和出块时间都由POW共识完成,POS共识在每100个区块处设置检查点,为交易确认提供最终性,也是这种POW-POS混合共识机制优于POW共识机制的地方。

4.5.3DPOS共识机制

DPOS(Delegated Proof of Share),代理权益证明共识机制,是一种基于投票选举的共识算法,类似代议制民主。在POS的基础上,DPOS将区块生产者的角色专业化,先通过权益来选出区块生产者,然后区块生产者之间再轮流出块。

DPOS共识由Bit Shares(比特股)社区首先提出,它与POS共识的主要区别在于节点选举若干代理人,由代理人验证和记账。DPOS相比POS能大幅度提升了选举效率,在牺牲一部分去中心化特性的情况下得到性能的提升。DPOS共识机制不需要挖矿,也不需要全节点验证,而是由有限数量的见证节点进行验证,因此是简单、高效的。由于验证节点数量有限,DPOS共识被普遍质疑过于中心化,代理记账节点的选举过程中也存在巨大的人为操作空间。

(1) EOS

EOS系统中共有21个超级节点和100个备用节点,超级节点和备用节点由EOS权益持有者选举产生。区块的生产按21个区块为一轮。在每轮开始的时候会选出21个区块生产者。前20个区块生产者由系统根据网络持币用户的投票数自动生成,最后一名区块生产者根据其得票数按概率生成。所选择的生产者会根据从区块时间导出的伪随机数轮流生产区块。

EOS结合了DPOS和BFT(拜占庭容错算法)的特性,在区块生成后即进入不可逆状态,因而具有良好的最终性。EOS采用的石墨烯技术使其在理论上能够达到百万级别的TPS,目前上线的测试网络的TPS达到数千量级。同时,由于EOS的记账节点有严格的筛选制度,系统的安全性也很高。

DPOS作为POS的变形,通过缩小选举节点的数量以减少网络压力,是一种典型的分治策略:将所有节点分为领导者与跟随者,只有领导者之间达成共识后才会通知跟随者。该机制能够在不增加计算资源的前提下有效减少网络压力,在商业环境的实现中将会具有较强的应用价值。

DPOS为了实现更高的效率而设置的代理人制度,背离了区块链世界里人人可参与的基本精神,也是EOS一直被质疑的地方。

(2) Cardano

Cardano实行的共识机制Ouroboros可认为是DPOS共识的一个变种,而Cardano团队更愿意将其表述为DynamicPOS。与DPOS共识的相同之处是,只有Cardano的代币ADA持有量超过一定数量的地址(官方数据ADA前2%的地址)才有资格参与区块生产者的选举,持有ADA越多的用户,被选为区块生产者的概率越大。

Ouroboros协议将物理时间分为纪元(epoch),然后再将纪元划分为区块(slot),每个纪元持续5天,每个区块持续约20s。每个纪元的区块生产者在上一个纪元就已经选定,并在下一个纪元中随机选定某个候选人充当各个区块的生产者,一个候选生产者可能在一个纪元中对生产多个区块。

金地毯商业认为Ouroboros不同于DPOS之处在于,Cardano记账人的选举过程是完全随机的,而不是利益相关方选举而来。Ouroboros共识算法中引入了一种抛硬币协议(coin tossing protocol),可以保证选举过程的完全随机性。据Cardano团队称,Ouroboros是目前为止唯一在数学上证明能够达成近似纳什均衡的POS共识机制,但其有效性仍需实际运行效果来检验。

4.5.4BFT共识机制

1)PBFT

最常用的BFT共识机制是实用拜占庭容错算法PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)。该算法是Miguel Castro和Barbara Liskov在1999年提出来的,解决了原始拜占庭容错算法效率不高的问题,将算法复杂度由节点数的指数级降低到节点数的平方级,使得拜占庭容错算法在实际系统应用中变得可行。

PBFT是针对状态机副本复制为主的分布式系统执行环境开发的算法,旨在让系统中大部分的诚实节点来覆盖恶意节点或无效节点的行为。PBFT算法的节点数量是固定的,节点身份提前确定,无法动态添加或删除,只能适用于节点数目固定的联盟链或私有链场景中。

PBFT算法存在的问题:

计算效率依赖于参与协议的节点数量,不适用于节点数量过大的区块链系统,扩展性差。

系统节点是固定的,无法应对公有链的开放环境,只适用于联盟链或私有链环境。

PBFT算法要求总节点数n>=3f+1(其中,f代表作恶节点数)。系统的失效节点数量不得超过全网节点的1/3,容错率相对较低。

2)DBFT

考虑到BFT算法存在的扩容性问题,NEO采用了一种代理拜占庭容错算法——DBFT(Delegated Byzantine Fault Tolerant)。它与EOS的DPOS共识机制一样,由权益持有者投票选举产生代理记账人,由代理人验证和生成区块,以此大幅度降低共识过程中的节点数量,解决了BFT算法固有的扩容性问题。

为了便于在区块链开放系统中应用,NEO的DBFT将PBFT中的将C/S(客户机/服务器)架构的请求响应模式,改进为适合P2P网络的对等节点模式,并将静态的共识参与节点改进为可动态进入、退出的动态共识参与节点,使其适用于区块链的开放节点环境。

DBFT的算法中,参与记账的是超级节点,普通节点可以看到共识过程,并同步账本信息,但不参与记账。总共n个超级节点分为一个议长和n-1个议员,议长会轮流当选。每次记账时,先有议长发起区块提案(拟记账的区块内容),一旦有至少(2n+1)/3个记账节点(议长加议员)同意了这个提案,那么这个提案就成为最终发布的区块,并且该区块是不可逆的,所有里面的交易都是百分之百确认的,区块不会分叉。

NEO的DBFT共识机制下只设置了7个超级节点,以一种弱中心化的模式实现较高的共识效率。目前,这些代理节点是静态选出的,并完全由项目方部署,NEO由此被外界质疑为过于中心化。

DBFT的优点一方面是效率高,NEO每15~20秒生成一个区块,交易吞吐量可达到约1000TPS,通过适当优化,性能可达10000TPS;另一方面是其良好的最终性,区块不会分叉,以此来验证参与者的身份,保护网络安全,使区块链能够适用于对交易确认实时性要求高的真实金融场景。

DBFT的缺点也不容忽视,一方面体现在较低的容错率,当有1/3或以上超级节点为恶意节点或宕机后,系统将无法提供服务;另一方面体现在超级节点数量过少,中心化程度高。

4.5.5POW共识机制的回归

1)各种共识机制的比较

比特币是解决了拜占庭将军问题的分布式账本,在完全开放的环境中,实现了数据的一致性和安全性。但比特币采用的POW共识机制被广泛质疑为:

消耗大量能源和硬件设备;

区块同步时间长,扩展性弱,TPS低。

于是效率更高、被认为更加节能环保的POS、DPOS、BFT等共识机制相继问世,并得到广泛的应用。各种共识机制的特点:

POS共识机制下,全网节点根据权益大小按照某种规则参与区块生产者的选举,共识过程中节点系统开放。但选举过程效率低下,同时由于选举过程复杂,伴随着许多安全问题。

DPOS共识通过代理人制度,大幅度提升了POS共识的选举效率。但在共识过程中,节点系统是封闭的,而且去中心化程度低。

BFT类的共识机制性能较高并具备良好的最终性,但其容错率低,且由于节点的扩展性问题,更加适用于相对封闭的节点系统。

表:各类共识机制的特性

(2)POW共识机制能源消耗的必要性

正如张首晟教授所言,现实世界的熵总是在增加的6。POW共识机制将虚拟世界和现实世界连接起来,分布式系统中达成共识的过程是一个熵减的过程,这需要现实世界的熵增来平衡,能量消耗即是提供熵增的平衡方式。

相比于POW共识把系统的安全性交给了数学和能量消耗,POS共识把系统的安全性交给了人性的博弈。POS共识是虚拟世界中的一个封闭系统,如果共识的达成没有付出任何代价,共识的可靠性就可能存疑,人性博弈过程中的混乱一定会暴露出来。

POS的升级模式DPOS共识机制的共识过程类似于精英代议制,是一种常设特权的治理架构,容易产生腐化。卢梭对代议制的描述是:“民意一旦被代表,终究会被扭曲”。DPOS共识机制是为了效率而生的,它更加适用于对性能要求极高的相对封闭的商业系统。

而对于BFT共识机制,由于节点扩展性的缺陷,其共识节点的选择过程一样是封闭或者需要验证的,因而也更加适用于相对封闭的应用环境。
信任的产生是需要付出代价的,POW共识机制所消耗的能量,不仅不是缺陷,反而是信任产生过程中最有效的平衡机制。

(3)POW共识在新一代公链中的大规模应用

就现实可执行性角度而言,金地毯商业通过分析BitMEX的研究报告指出,POW共识机制解决了区块链分叉的选择、数字货币分发、谁产生区块、什么时间产生区块这四个问题,而改进的POS共识机制只是解决了区块链分叉的选择问题,其他三个问题都是开放的,需要更好的解决路径。

包括Bytom、Aeternity、Aelf、Zilliqa在内的新一代公链都包含了POW共识机制,第二代公链以太坊第三阶段的Metropolis也仍是POS和POW的混合体。

表:新一代公链的共识机制选择

上表所列的公链共识机制选择告诉我们,尽管许多公链有自己独特的设计哲学,但出于安全性考虑,它们依然绕不开POW共识机制的保护。对于开放的、自治度高的公链环境,POW共识机制有更好的适用性;而POS共识过程的管理成本很高,在算法更改、分叉选择等重大决策过程中,POS共识机制才有其使用价值,但这已经是一种相对中心化的决策机制。

4)Bytom的POW共识算法

虽然POW共识机制的能源消耗是一种有效的平衡机制,但是POW算法的ASIC芯片在淘汰之后的大量硬件浪费问题仍需引起关注。Bytom采用的人工智能ASIC友好型POW算法能够减少资源和设备浪费,提升去中心化水平,为POW共识机制的进化提供了一个极具建设性的方案。

Bytom在POW共识机制中引入了Tensority算法,是区块链挖矿和人工智能的桥梁。Tensority算法包含的矩阵乘法是人工智能中最通用的算法,几乎所有人工智能设备都能友好地兼容这种算法。同时,Tensority算法选取的数据类型是int8,是一种在插电型AI设备通用的数据类型。Tensority算法的这些设计可以让智能摄像头、正在充电的AI手机等通用型人工智能设备都能参与比原币挖矿。Tensority算法可能带来以下的一些场景:

区块链共识所需的计算也可以应用于AI硬件加速服务,这将产生更大的社会效益。

人工智能友好型挖矿将扩大市场对人工智能ASIC芯片的需求,促进芯片产业的发展,这与当前GPU友好型PoW区块链对GPU市场的提振效应如出一辙。

降低了矿工部署算力的成本,当矿机被淘汰或者闲置时,仍然可以用于人工智能的加速服务,避免硬件资源的浪费。

更多通用型人工智能设备将参与到区块链挖矿中,这将有助于扩大区块链的渗透率。

可以预见,Bytom的人工智能ASIC友好型POW共识算法可以给区块链挖矿和人工智能芯片的发展带来双赢的局面。


总结

公链是区块链发展的前提基础,是区块链技术的底层架构,也是众多区块链应用的操作系统。目前区块链的发展现状是,底层公链的性能尚有诸多技术瓶颈,在这些公链上构建的各类DAPP严重受限于性能、安全性,以及区块链和真实资产、价值的关联性,因而,大规模商业应用难以展开。

公链的核心资源要素可归结为存储资源、传输资源、运算资源和共识机制所产生的信任资源四个方面,对应的核心技术要素表现为可扩展性和传输技术、系统安全、分布式存储、监管兼容性和共识机制五个维度:

公链的可扩展性是其承载大规模商业应用的关键,可扩展性和传输技术包含大区块、隔离见证、分片等链上扩容技术,侧链、状态通道等链下扩容技术,点对点传输技术,跨链传输技术等。

公链的系统安全体现在系统计算资源的合理分配、数据存储安全和用户的账户财产安全等方面,技术实现方式有对系统计算层的分层处理,侧链和多链技术等。

分布式存储问题在于建立一套激励机制,充分利用节点的存储和传输资源,安全地存储数据和稳定地传输数据,降低存储成本,为区块链公链提供基础设施。

监管兼容性是指公链在系统设计中需要为监管留出接口,使得现实世界中的商业应用能够在区块链中有序运行,进而为区块链技术的发展提供土壤。

共识机制是区块链的灵魂,目前区块链公链的共识机制之争仍众说纷纭。相比于POW共识机制把系统的安全性交给了数学和能量消耗,POS类的共识机制把系统的安全性交给了人性的博弈。因此,金地毯商业认为,对于开放的、自治度高的公链环境,POW共识机制有更好的适用性;而POS共识过程的管理成本很高,在算法更改、分叉选择等重大决策过程中,POS共识机制才有其使用价值。

传统互联网底层协议是免费的,所以互联网世界更关注应用层;但由于激励机制的存在,在区块链世界里,底层协议是最大的受益者,因此,金地毯商业认为,区块链的研发和投资更关注底层公链技术。金地毯商业预计底层公链仍将是现阶段区块链行业的攻关重点,各公链在可扩展性、应用性、共识哲学,以及应用生态搭建上的角逐将长期延续。

金地毯商业 动力电池行业发展报告

前言

与发动机、变速箱、底盘是传统燃油车三大关键部件一样,在新能源汽车行业,大家通常也将电机、电池与电控“三电”技术称为核心技术。

在传统汽车领域,国产汽车由于在发动机和变速箱等技术积累上与国际先进水平有较大的差距,而新能源汽车与传统汽车最大的差别,就是自主品牌可以绕过传统燃油车和技术限制。

国内外新能源车企到底有没有差距,差距有多大?中国新能源汽车有没有可能实现弯道超车?本文中金地毯商业做出解读。

1.对电池产业的再定位

金地毯商业研究发现电池产业应该走在整个电动汽车产业创新的最前列,应该发挥“火车头”的作用。电动汽车的发展确实是一个系统的工程,这个系统的创新包括整车的正向研发、“三电”、轻量化、智能化等很多方面,但是最基础、最重要的应该是电池技术的突破,电池应该是破解电动汽车诸多难题,特别是里程焦虑、成本过高、性能需要提升的一个关键。过去在整个电动汽车的布局当中,电池确实扮演了一个重要的角色,但是现在看来,还需要加码,特别是锂动力电池这条路线,确实既要加快创新,也需要有很强的紧迫感。在动力的各种技术路线竞争中,既有传统燃油车的提升路线,也有混合动力的路线,最近关注比较多的氢燃料的路线。我们以锂电池、三元电池为主的纯电技术路线确实需要加快的创新,在技术路线的竞争当中找到自己能够发挥核心竞争力的领域,否则也面临着被替代的风险。但是电池的创新现在也面临着很多的问题,整个电池的生态还存在着不平衡和不协调的问题,就是材料和电池不协调,电池和整车不协调。整个电池制造和环保这个产业链也存在着不协调,所以电池产业跑在前面,要解决现在的不平衡、不协调的问题,这需要对电池有一个再定位。

2.中国动力电池市场分析

2.1国内动力电池扩产规模增速下降

金地毯商业统计分析,从2017年、2018年国内动力电池新增产能数据来看,整体扩产规模增速在下降。2017年国内整个新建成产能在180GWh,其中新增的量是95GWh;到了2018年,国内总体产能规模达到230—240 GWh,但新增量只有60—65 GWh。

虽然说产能在增加,但也有血淋淋的洗牌数据。2016年动力电池企业数量达155家,到2017年大概只有130多家,而到2018年这个时间节点,只剩下105家。金地毯商业表示,其实这个洗牌从2017年就已经开始,只不过2018年、2019年这未来三年时间速度会更加快。

2.2新能源乘用车市场已经成为各大动力电池企业争夺的主阵地

统计数据显示,2018年1-5月全国动力电池实现装机总电量12.67GWh,同比增长248.22%。装机总电量前十动力电池企业合计达10.8GWh,占整体的85%,比去年同期提高6.91%,市场集中度进一步提高。

其中,新能源乘用车、新能源客车和新能源专用车分别实现动力电池装机电量达7.12Gwh、4.79Gwh和0.75Gwh。新能源乘用车已经成为动力电池市场的最大装机主体,乘用车领域装机总电量前十动力电池企业合计达6.75Gwh,占整体的95%。

客观来看,前5月新能源汽车产销量大增,部分原因是主机厂在补贴新政过渡期间为尽可能获更多补贴而出现抢装。但自6月12日起,补贴新政正式实施,除新能源客车和专用车补贴大幅下滑之外,续航300km以上的新能源乘用车补贴却不降反增,吸引各大主机厂积极布局高续航车型,从而成为动力电池企业抢夺配套的重要领域。

高工锂电注意到,经过近半年的准备,包括北汽、上汽、比亚迪、吉利和江淮等一线主机厂都已经对旗下热销的纯电动乘用车车型进行换装升级,300km以上的车型成为主机厂下半年发力新能源汽车市场的主力。

与之相对应的是,包括宁德时代、比亚迪、国轩高科、孚能科技、比克电池等大型动力电池企业也实现了产品的升级换代,电池能量密度以及配套车型的续航里程大幅提升,卡位下半年中航续航里程乘用车动力电池市场。

2.3国内动力电池市场整体竞争格局尚未形成

从国内竞争格局来看,目前市场整体的竞争格局完全没有形成。2017年全年市场前20名到2018年第一季度和2018年1—5月份,通过这组数据对比可以看得出,除了第一名和第二名企业没有变化,第三、第四名都是不断在发生变化。

这里有一个很重要的影响,我们现在无论是电池的技术,包括我们的能量密度、快充等等这些,没有成熟。更为重要的是,其实我们现在制造技术的成熟度也不是特别高。当然我这里面讲的成熟度不是说不能生产出好的电池,而是我们生产体系的提升速度非常快。相比于2016年,我国现在的一个生产节拍有将近60%的生产效率提升。

在动力电池这样一个重资产行业,同时它又是技术快速提升的领域,现在的这些企业如果没有面向合适的客户,即这些客户不能为电池企业下一步技术升级提供红利,这类电池企业后劲会不足。刚才刘秘书长也讲到,未来3年电池企业能否在提升质量和降低成本方面有相应发展,这决定了这家企业的未来生存。

2.4 2018年锂电行业发展特点

最后,我总结了锂电行业2018年的关键词,因为时间已经过半了,我们可以看得到,市场蛋糕很大,但是要拿到这个份额却非常之难。有以下四个方面:

现金流:动力电池企业现金流非常紧张。即便是排名前十的电池企业,有些资金链相对来说也非常紧张,不少企业目前其资金很重要的依赖就是来自于外部资金驱动。

兼并购:终止或者放弃兼并购动力电池企业案例增多。2015、2016、2017年,有很多上市公司收购国内的电池企业及相关配套企业,但在2018年,我们看到很多类似的终止或者放弃的案例在出现。同时,我们可以看得到,现在很多新进入者的项目也是搁置状态,从材料到电池每一个环节,这种现象也非常明显。

价格:目前国内动力电池价格下降幅度仍然在进行,无论是一线梯队、还是二线企业。价格方面,GGII坚持的观点,其实是很重要的一个方面:你的竞争对手是谁。很多电池企业在目前这个阶段并不是竞争对手,更多的是燃油车。GGII做过一个测算,整个电池系统要跟燃油车真正在性价比方面有一定抗衡能力,实际上差不多到0.7元左右价格,因为GGII现在也帮助很多国际车企做相关研究。

综合结论来看,0.65元—0.7元之间,跟传统汽车的抗衡相对来说有竞争力。目前这个行业大家一讲到价格,觉得下降幅度很快。实际上相比于市场化价格,国内的动力电池价格下降幅度又很慢。

金地毯商业预测,2018年底,国内将会有230GWh动力电池产能,如果这些产能没有乘用车(消纳),还有物流车、客车出海口,这部分企业会更加惨烈。所以我觉得价格的下降是一个必然的趋势,因为只有这样才能真正飞入寻常百姓家。

洗牌:国内动力电池企业在技术、品质、资金实力等等方面相对较弱,这种分化在不断继续。

从整个国内新能源汽车市场空间来看,其成长型相对来说比较强。GGII预测,整个动力电池在2018年仍然会有46%的增速,而2019年、2020年,其实我们的预期相比于市场来说会更为乐观,预期到2020年整个中国新能源汽车的产量差不多在248万辆。

金地毯商业预测,上述背景下,技术、品质、资金实力等偏弱的动力电池企业势必难以在未来的市场中立足。

3.国内动力电池行业面临的机遇与挑战

3.1国内动力电池行业迎来新高峰

全球的十家企业中国占据了半壁江山,在产量上、在产能上、在出货量上,特别是在竞争力上,难得出现了一次领先的机会。我国这么多的新兴产业,比较满意的是电动汽车,在世界上能够为人所称赞,打开电动汽车,在整个汽车产业链当中,实际最拿得出手的也就是电池,其他的方面还存在着过得多短板。中国产能很大,也出现了投资虚化的问题。所谓的投资虚化就是,大量的投资围绕着一些固化的技术、围绕着一些低端的领域来积聚,容易制造一些没有实际竞争力的产能,这些产能最后可能会成为产业创新的障碍,所以产能大了不一定是最大的优势,但是没有产能很难跨过构筑竞争的门槛,所以这是一个双刃剑。

前不久,外媒公布了2017年全球新能源车企销量排行榜,中国军团表现抢眼,在各大品牌交出好成绩的同时,动力电池行业也迎来新的高峰。

从整体上来看,欧美新能源汽车电池市场依然是日韩的天下,中国电池企业也在积极与国际车企巨头进行合作,以期开辟更广阔的市场。

由于此次排名加入了汽车联盟的因素,因此与以往相比,榜单出现了较大的变化。在单品牌的销量榜中,比亚迪排在第一位。不过,在三菱加入雷诺日产联盟后,比亚迪仅仅以5246辆的差距,屈居第二。

雷诺日产三菱联盟的主要车型有日产聆风、e-NV200以及雷诺Zoe等,日产聆风在2017全球新能源车型销量榜首位排在第四,是一款非常成熟的车型,此前采用的是日产与NEC合资的AESC电池。不过,AESC2017年被转手卖给了中国的金沙江创投,而日产也早在2015年就开始为聆风寻找新的配套电池,LG化学被频频提及。

雷诺Zoe也是一款非常畅销的纯电动汽车,电池由LG化学提供。

排在第二的比亚迪,不用多说,自然用的是自家的电池。作为中国新能源汽车的代表,比亚迪打通了从电池到整车的产业链。面对变化迅速的新能源市场,比亚迪也在尝试转型,除了在乘用车领域转向三元锂电池方向之外,电池拆分外销成为比亚迪的一大业务。

北汽集团凭借EC系列在单一车型销量榜上长期“霸”榜,北汽与国轩高科、孚能科技等电池企业合作密切,2017年5月28,北汽与国轩高科签署18.75亿元大单,2017年12月底,北汽与孚能科技签署了五年100万台电池的战略采购协议。

吉利集团能跻身第四,很大程度上是因为知豆D2的发力,当然还要加上吉利旗下的帝豪EV、全球鹰等车型。知豆主要使用波士顿和多氟多的电池,而吉利帝豪EV采用的是宁德时代的三元锂电池。

排在第五的是特斯拉。由于产能等原因,特斯拉Model3贡献的销量并不大,直到今天依然未能完成量产爬坡的问题,以至于特斯拉召集三星和LG,意图开辟新的供应商。

排在第六和第七位和宝马和大众,均与三星SDI和国内的宁德时代有合作。宝马与宁德时代的合作造就了电池霸主的产生,不过宝马在海外市场与三星SDI的合作更紧密。而在大众全面电动化的战略中,中国电池企业也在积极参与,例如宁德时代。

为大众所熟知的丰田排在第十并不是因为实力弱,而是丰田仅有普锐斯Prime这一款混动车型。另外,丰田还推出了Mirai氢燃料电池汽车,但交付数量并不高。早期的普锐斯Prime搭配的是镍氢电池,其升级版也将采用锂电池,丰田还宣布与松下进行合作研发锂电池。

丰田的混动以及氢能车型在业内领先,针对日益增长的纯电动市场,丰田也开始妥协,并准备提前发布纯电动车型。此外,丰田还在大力研发固态电池项目。

3.2电机电控市场格局尚未明晰

目前,新能源汽车所使用的电机为永磁同步电机、交流异步电机以及其它电机。从电机类型市场结构来看,主要以永磁同步电机为主,2017年新能源汽车领域永磁同步电机装机量达到68.51万台,占比超过78%;交流异步电机装机量近19万台,占比21.4%。

具体厂商方面,根据2017年至2018年3月电机、电控装机量排序发现,前10家厂商中驱动电机装机量均超过2万台,电控装机量均超过1万台。其中,比亚迪无论是电机装机量还是电控装机量都位居榜首,其装机量分别为17.83万台和18.87万台;电机、电控装机量超过10万台的还有北汽新能源,其电机、电控装机量均为12.63万台,排在第二位。此外,安徽巨一、江铃新能源、UAES、长安汽车等的电机、电控装机量均在3万台至4万台的梯队。

而从新能源汽车电机电控市场的配套供应来看,整车企业比亚迪的电机主要供给两家车企:比亚迪以及北京华林特装车,电控由自身生产;北汽新能源的电机也主要供给本企,电控则由精进、大洋提供。

类似精进电动这样的新能源汽车电机和动力系统提供商,服务的企业包括安源客车、丹东黄海、东风、安凯、长城、吉利、广汽、百路佳等企业。

综合来看,新能源汽车电机电控市场的主要参与者大致可以分为两类,一类是具备自产能力或关联供应链的传统整车企业,如比亚迪、北汽、厦门金龙等;第二类是专门从事汽车零部件或电机电控产品的供应商,具体来讲还可以分为专业汽车零部件供应商(博世、大陆等)、专业电机电控制造商(上海电驱动、上海大郡等)和传统电机、变频器生产商(汇川技术、英威腾等)。

目前,龙头乘用车及客车整车企业倾向于自配电机电控,第三方企业则在中小型客车和专用车领域优势明显,而在乘用车领域渗透率较低。

由于新能源汽车电机电控行业基本是与国内电动汽车市场同步启动,行业相关标准和体系尚未成型,整车厂和第三方供应商各自占据有利位置,市场竞争格局尚未明晰。

作为传统发动机和变速箱功能的替代,电机、电控系统的性能直接决定了电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标。

新能源汽车产销量高速增长之下,我国新能源汽车电机、电控装机市场也呈现出高速增长的态势。2017年,我国新能源汽车电机、电控装机量均达到87.42万台,同比增长55.7%。2018年1-3月,新能源汽车电机、电控装机量均为15.51万台。

4.我国动力电池行业发展策略

4.1从战略上高度重视上游的资源问题

在发展的初期,我们很少讨论资源,总认为资源是无穷尽的,当现在资源成为瓶颈的时候,战略上对资源的规划应该及早的提上日程,这就是产业链在过去规划当中存在着的一些短板。现在全世界,包括印度也提出来,动用国家的力量在全球去收购控制关键的锂资源和钴资源,而事实上中国也缺乏大的布局。我国锂资源是相对丰富的,但是钴资源十分贫瘠,在全球钴的储量当中中国仅仅只占到了1%点多,所以资源的瓶颈,随着电动汽车由十万辆级慢慢的突破到百万量级,到2030年将会实现数千万量级的时候,会越来越突出,因此金地毯商业建议从战略上及早的规划上游的资源问题。现在资源价格已经成为行业不协调的一个突出方面,就是说上游资源开发技术瓶颈导致了中国自产率偏低,因此资源的供给出现了收紧,所以价格飞涨,价格的飞涨导致整个产业链成本压力陡升。所以把价格上涨的空间依次传递到电池、传递到整车、再传递到消费端,所以这个价格成了电动汽车行业降成本最重要的一个方面。供给侧改革,电动汽车行业的供给侧,上游资源降成本应该是最重要的一个方面,这样电动汽车才会更快的走进市场。

4.2拓展更多的领域和绑定战略性的资源发展电池企业

拓展领域是指向上游关键的交叉性的领域来拓展,当前电池行业盲目的多元化也需要关注。企业一旦感觉到成为一个行业内有影响的这样一种品牌的时候,保持战略定立非常关键。企业需要捕捉机会,也要防止陷入盲目扩张的陷阱。另外,绑定战略性的资源,特别是通过国际化来对上游资源实现布局,是中国电池企业目前都在探索的一个重要领域,让电池企业能够承担起国家战略性资源规划的责任十分必要。当然,电池企业怎么来布局产业链,目前大家关注最多的就是电池和整车的关系,这两者之间通过深层次的合作,确实能解决过去单兵作战所不能解决的问题。过去电池不懂整车,所以交给整车的电池还需要再开发、再使用,整车不懂电池,对电池如何实现整车的协同,又存在着再研究的问题。通过这二者之间深度的融合,能够破解过去的双轨运行“两张皮”的问题,但是也需要考虑怎么能够实现更好的“整零关系”,不能在这种过度的追求产业拓展的时候,让我们市场上丧失掉有独立的、有全球竞争力的专业性的电池公司。中国确实需要若干家有全球竞争力的独立的专业化的电池企业。

4.3电池带动装备、回收、商业运营等业务快速发展

电池行业的发展,不仅仅带动了汽车的发展,带动了装备现在电池做得好关键是装备要好,装备要做得好关键企业能够自己懂装备,所以真正做好电池的企业往往也是对装备更加有话语权的企业,所以电池带动了装备产业的发展,也带动了制造业的发展、智能化的发展。金地毯商业发现做得好的电池企业智能化水平也是最好的,智能制造、无人车间、产品控制也是一流的,现在电池企业智能化的水平已经跑在了整车厂的前面,这是电池企业它的带动性。另外,它也带动了新的商业模式的创新。金地毯商业研究发现,很有可能在未来的几年当中会出现全国性的甚至是走出国门的电池运营公司,它们既有电池的制造商,也会有电池专业性的运营公司,这些运营公司既集运营、回收为一体,又能导入金融的属性,就会实现一个很好的商业模式,就是它运营电池、回收电池、梯次利用电池,让电池能够数字化、资产证券化,所以在盈利模式上也许是走得通的。电池本身也在服务化,制造业实现服务化。

4.4关键在于研发和技术创新

金地毯商业研究发现,电池行业的发展归根到底还在于创新和研发,特别是源头创新。但是在这个领域,最大的问题不仅仅是企业投入不够的问题,中国在电池领域技术和应用创新是最快的,但是源头性创新、基础性创新却很缺乏。对源头性创新和基础性创新之所以长期得不到破题,一个重要原因就是研发组织方式可能需要更新、需要改进。做基础研究的,往往不太关心市场的需求,产、学、研这个链条不能打通,承担国家基础研究的一些科技平台又往后走的过多,过多的从事了产品层面的研发,没有承担起国家赋予的公共技术基础研究的重任,所以导致了源头性领域、基础性领域我们的投入和组织是不到位的,这也决定了未来这个产业创新乏力的可能性

4.5推动产业协同发展

金地毯商业建议行业要有一个好的生态,要实现协同发展。技术协同、产业协同,市场也要协同,利益也要协同,不能有过多的利益扭曲,就是某个环节长时间的亏损对这个行业可能没有好处,所以既要做到产业协同,也要做到市场协同和利益协同。

4.6建立正好的政策和监管环境构造好的产业生态

电池是一个充分竞争,又有外部性的行业,需要政府更高效、科学的管理,但是政府在管理当中切实需要考虑到这个行业创新的规律,要给企业技术改进留足充分的预期和政策调整的时间。目前来看电池研发周期、更换周期至少两年甚至更长的时间,过快的政策调整,没有太多预期的政策调整,可能让企业容易陷于被动。此外,在监管当中更多的强调外部性监管,比如安全、环保,强调事后的监管,减少一些比较简单的行政化管理,发一些早期我们使用的行政办法可能要更多的向事后外部性的监管来转型,这样来为我们的企业创造一个良好的产业发展环境。

金地毯商业 区块链专题报告——”区块链+“产业快速发展面临的安全问题

前言

2008年10月31日,一位化名中本聪的人在metzdowd密码学邮件列表中提出了比特币的设计白皮书《比特币:一种点对点电子现金系统》,并于2009年公开了最初的实现代码,作为开源项目,比特币很快吸引了大量开发者的加入。

比特币的意义在于,首次真正从实践意义上实现了安全可靠的去中心化数字货币机制。比特币网络由数千个核心节点参与构成,而不需要任何中心化的机构参与支持,则是靠分布式机制实现了稳定的交易量。通过分布式账本,每一笔交易或者数据都能被准确地记录,且无法被恶意篡改。比特币网络设计了区块链结构,提供了可靠、无法被恶意篡改的数字货币账本功能。

区块链是一种去中心化的分布式账本数据库。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范式。

金地毯商业认为,从比特币中发展出来的区块链技术,可以塑造更高效、更安全的未来商业网络,产生巨大商业价值。自2014起,比特币背后的区块链技术逐渐被重视,并进一步引发了分布式记账本技术的革新。目前,区块链技术已经脱离了比特币网络,广泛应用于金融、贸易物流、征信、产权等领域。

1区块链产业发展现状

1.1区块链热度攀升,产业迅速发展

区块链产业近两年迅速发展,以区块链技术为主营业务的企业数量快速增加。根据金地毯商业统计2015-2017年,我国以区块链业务为主营业务的区块链公司数量分别为120家、256家、434家,分别同比增长57.9%、113.3%、69.5%,而截至2018年3月31日,公司数量已达456家,大幅增长。

资本对区块链产业的关注与支持力度持续增加。近两年区块链领域的投资热度明显上升,融资事件从2014年的6起迅速提升到2017年的96起,2018 年第一季度投资事件数量就达到了68起。

12013-2017年中国区块链行业公司数量及融资事件情况

 

互联网巨头纷纷入局。区块链技术不仅受到了创业企业的青睐,也受到了互联网巨头企业的广泛关注。目前,腾讯、阿里、百度、京东等互联网巨头纷纷布局区块链,开展区块链技术的研究与进行场景应用,推动了我国区块链产业迅速发展。

1.2区块链应用场景广泛,商业落地赋能各行业

按照应用范围与发展阶段将区块链应用划分为区块链1.0、2.0、3.0。

区块链1.0应用支撑虚拟货币应用,也就是与转账、汇款和数字化支付相关的密码学货币应用,比特币是区块链1.0的典型应用

区块链2.0应用支撑智能合约应用,合约是经济和金融领域区块链应用的基础,区块链2.0应用包括了股票、债券、期货、贷款、抵押、产权、智能财产和智能合约,以太坊、超级账本等是区块链2.0的典型应用

区块链3.0应用是超越货币和金融范围的泛行业去中心化应用(Dapp),特别是在政府、医疗、科学、文化与艺术等领域的应用。

2:区块链发展阶段

 

如果未来基于区块链技术构造的商业价值网络成为现实,所有的交易都将高效完成且无法伪造,以及签署的合同都能按照约定严格执行,这将极大降低整个商业体系运转的成本,同时提高社会沟通协作的效率。金地毯商业认为,从这个意义上,基于区块链技术构建的未来商业网络,将可能引发继互联网之后又一次巨大的产业变革。

2区块链与网络安全

从目前区块链的技术运用来说,很多场景都是需要依托互联网技术才能实现的。事实上,区块链技术的应用价值将依赖于物联网、加密、大数据技术的辅助,以及云存储、云计算的支撑,区块链技术是融合了互联网中很多的先进技术衍生而成。

因此,在区块链技术快速的发展下,信息安全技术越来越得到重视,没有信息安全技术的基础,区块链技术也会存在很大的风险和不可控,信息安全技术是区块链技术不可缺少的一部份。

2.1互联网安全需求

我国网络安全行业市场规模迅速增长。根据金地毯商业统计2012-2016年我国网络安全行业市场规模保持20%以上的增速,2016年我国网络安全行业市场规模已达495.8亿元,近五年的复合增长率为22.6%,保持了快速增长态势。

32011-2016年我国网络安全行业市场规模

 

 

信息安全事件迅速增多。据金地毯商业统计2016年中国内地及香港企业检测到的信息安全事件平均数为2577,较2014年大幅增长969%,是2015年的两倍。

42014-2016年中国内地及香港企业信息安全事件平均数量

 

网络安全事故频出,且呈现出新特征。随着我国信息技术的高速创新发展,信息化建设成果显著,不仅传统安全问题日益突出,网络安全问题也更加复杂,这使得我国网络安全风险不断加大,各种网络攻击事件层出不穷。同时,随着云计算、大数据、物联网、人工智能等新技术新应用的不断涌现以及各国对网络空间争夺的日益加剧,网络安全事故也呈现出新特征:新技术发展推动网络攻击方式创新和升级网络安全应急的时间窗口越来越短物理信息融合更加深入,网络安全事件更加复杂。

2.2区块链安全安全需求

随着区块链技术所产生的商业价值越来越高,其所面临的安全问题将越发突出。虽然区块链技术与各行各业的结合带来的正向价值逐步显现,但是在产业发展过程中仍然伴随着一系列不可忽视的风险,面临诸多方面的安全挑战,主要分为合规性风险与技术层面的风险。

一方面,合规性风险是指与早期的互联网发展类似,在区块链发展的早期阶段,由于币本身具有传递价值的属性,因此会使得一些投资者或者开发者不专注于技术应用,而是热衷于通过 ICO(首次代币发行)进行非法集资甚至是欺诈的行为,存在资本市场的过分炒作的现象。一些项目本质上并没有真正利用区块链技术,只是打着区块链的旗号,进行虚假的宣传,获得了与实际价值完全不相符的估值。此外,还有些项目的所谓创新脱离了实体经济的需求,完全是投机行为。2017年9月,国家七部门联合发布《关于防范代币发行融资风险的公告》,对国内通过发行代币形式包括首次代币发行进行融资的行为进行了规范。

另一方面,从安全技术的角度,区块链面临着算法安全性、协议安全性、使用安全性、实现安全性和系统安全性的风险与挑战:

(1)算法安全性:目前区块链的算法主要是公钥算法和哈希算法,相对比较安全。但是随着数学、密码学和计算技术的发展,以及量子计算的发展和商业化,使得目前的加密算法存在被破解的可能性,这也是区块链技术面临的潜在安全威胁之一。

(2)协议安全性:基于PoW共识过程的区块链主要面临的是51%攻击问题,即节点通过掌握全网超过51%的算力就有能力成功篡改和伪造区块链数据。区块链应用前景广阔,不排除攻击者为了达到某种目的而不惜成本地实施这样的攻击。

(3)使用安全性:主要是指私钥的安全性。区块链技术一大特点就是不可逆、不可伪造,但前提是私钥是安全的。但是目前针对密钥的攻击层出不穷,一旦用户使用不当,造成私钥丢失,就会给区块链系统带来危险。

(4)实现安全性:由于区块链大量应用了各种密码学技术,属于算法高度密集工程,在实现上比较容易出现问题。比如NSA对RSA算法实现埋入缺陷,使其能够轻松破解别人的加密信息。

(5)系统安全性:在区块链的编码以及运行的系统中,不可避免会存在很多的安全漏洞,黑客通过利用上述安全漏洞,展开攻击,这对区块链的应用和推广带来极大的不利影响。

2.3区块链安全事件损失情况

根据金地毯商业统计2017年挖矿木马攻击事件数量呈爆发式增长,近一年的数量超过去4年数量总和。

5:国内被披露大规模挖矿木马攻击事件数量

 

2017年开始,安全漏洞所造成的损失呈现出指数上升的趋势。根据区块链安全网数据显示,2017年发生区块链重大安全事件数量为16次,仅2018年初至5月重大安全事件数量已达46次2017年区块链安全事件造成的经济损失达6.34亿美元,损失额度从2017年开始呈现出指数上升的趋势,2018年初至5月损失已达20亿美元,按照历史的攻击趋势,未来区块链安全攻击事件会越来越多,损失也会越来越大。

62011-2018年区块链重大安全事件数量及经济损失

 

从易受攻击面的角度,即从区块链层级的角度,攻击者主要选择应用层、合约层、共识层以及网络层进行攻击。据金地毯商业统计,2011-2018年至今,应用层面累计的损失达18.88亿美元,占比56.34%,其次是合约层损失为14.09亿美元,占比42.04%。

72011-2018年区块链各层级被攻击所造成的经济损失

 

从易受攻击点的角度,区块链安全攻击事件带来的经济损失主要集中于智能合约、共识机制、交易平台、用户自身、矿工、共识机制方面。2011-2018年至今,智能合约层面发生的安全事件累计损失为14.09亿美元,占比42.04%,交易平台安全事件损失13.45亿美元,占比40.15%,普通用户安全事件损失4.37亿美元,占比13.03%。

8:2011-2018年区块链易受攻击点带来的经济损失

 

3区块链各层级的安全诉求

区块链系统一般由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成,目前针对区块链的安全攻击已经覆盖了应用层、智能合约层、底层结构层、基础设施层等方方面面,贯穿区块链的全产业链。目前攻击者通常从交易平台、在线钱包、智能合约以及共识机制方面进行攻击。

3.1数据层的安全性

区块链的数据层主要包括底层数据块区以及相关的数据加密等技术。其中底层数据块是指分布在多个节点上的链式结构数据,各个节点之间的互动将会同步记录在区块中,每个节点都有属于自己的一份区块,单一或一小部分的节点的区块数据被篡改,都无法影响整个区块链的正常运行,因此这种数据块的架构,可以有效的防止数据被恶意篡改。但是利用区块链数据的不可删除与篡改的特点,一些数据源方面的安全也会暴露出,比如攻击者会进行恶意信息攻击与资源滥用攻击。

恶意信息攻击:借助区块链数据不可删除的特性,信息被写入区块链后很难删除,攻击者在区块链中写入恶意信息,将会遭到杀毒软件、政治敏感等多方面的问题。

资源滥用攻击:随着时间的推移,区块数据可能会爆炸式增长,进而可能导致节点无法容纳更多数据进而使区块链系统运转缓慢,引发区块链危机。攻击者可以通过发送大量的垃圾信息来堵塞整个区块链运作系统,使区块链中真正的信息得不到及时处理,又或者使区块链中的存储节点超负荷运行。

金地毯商业认为,数据加密技术为区块链的信息完整性、认证性和不可抵赖性提供了关键保障。已经有很多Hash函数被设计出来并广泛应用,不过Hash函数一般安全寿命都不长,Hash函数的安全性很大程度上取决于抗强碰撞的能力,评价一个Hash函数的安全性,就是看攻击者在现有的条件下,是否可以找到该函数的一对碰撞。目前比特币采用的是SHA256算法,SHA安全加密标准,是至今世界上使用最广泛且安全的压缩算法之一,随着密码学研究的不断深入和计算机技术的快速发展,SHA-256算法得到全面推广应用。目前已有的对Hash函数攻击的方法包括生日攻击、差分攻击等。

生日攻击:生日攻击是一种可用于攻击任何类型函数Hash函数的攻击方法。从攻击原理上看,没有利用Hash函数的结构和任何代数弱性质,只依赖与Hash值的长度。因此,抵御生日攻击最有效的方法是Hash值必须有足够的长度。

差分攻击:差分攻击是目前破译迭代Hash函数最有效的手法之一,其基本方法是利用明文的输入差值对输出差值的影响,运用差分的高概率的继承或者消除来产生最终的相同输出。

攻击案例:

2017 年 2 月份,以太坊的Ropsten测试链被攻击者发动了千万级别的垃圾交易信息攻击堵塞网络,导致网络不能正常运行。

3.2网络层的安全性

区块链网络层主要包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等。分布式组网机制是指区块链技术采用P2P式的网络架构进行点对点传输,当建立一个或多个连接后,节点将一条包含自身IP地址消息发送给其相邻节点,相邻节点再将此消息依次转发给各自的相邻节点,进而保证节点信息被多个节点所接收。而P2P网络的缺点在于其依赖附近的节点来进行信息传输必须要互相暴露对方的IP,若网络中存在一个攻击者,就很容易给其他节点带来安全威胁。

广播机制是指在区块链中,当某节点接入到区块链网络后,会与其他节点建立连接,并将信息传播给其他节点,其他节点会验证此信息是否为有效的信息,确认无误后再继续向其他节点广播。

验证机制是指区块链的运行为了维持其数据的有效性与真实性,必须要有相应的验证机制来限制节点必须将真实信息写入区块中。

针对网络层的安全攻击,有日食攻击、拒绝服务攻击等:

日食攻击:囤积和霸占受害者的点对点连接间隙,将节点保留在一个隔离的网络中,阻止最新的区块信息进入日食节点,从而隔离节点。

拒绝服务攻击:通过大流量或者漏洞的方式攻击P2P网络中的节点,使网络中部分节点网络瘫痪,即造成总算力受损,使其更容易遭受51%攻击。

3.3共识层的安全性

区块链目前常用的共识机制有PoW(工作量证明)、PoS(权益证明)、DPoS(授权权益证明)、PBFT(实用拜占庭容错)等。各种共识机制都有其优缺点,其中PoW算法简单,易于实现,节点间无需交换额外的信息即可达成共识,但是PoW依赖于算力,会产生算力的消耗与浪费,此外新的区块链须找到一种不同的散列算法, 否则会面临比特币的算力攻击PoS对于节点性能要求低,且达成共识时间短,但PoS同PoW一样仍需要挖矿,且PoS会使得“富者更富” DPoS不需要挖矿产生区块,能够大幅缩小参与验证和记账节点的数量,属于弱中心化,但其整个共识机制依赖于代币, 而很多商业应用不需要代币,且弱中心化属性不适合公有链PBFT中,系统运转可以脱离币的存在, 安全性与稳定性由业务相关方保证,共识的时延大约2-5秒,共识效率高可满足高频交易量的需求,但是当有1/3 或以上记账人联合作恶, 且其他所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时, 恶意记账人可以使系统出现分叉。

攻击案例:

2016年8月,基于以太坊的数字货币Krypton被一个名为“51% Crew”的团队攻击两次,该团队利用一个致命区块链漏洞来进行一种两步攻击,第一步通过至少51%的网络算力获得压倒性力量,以此对交易进行回滚,随后再次消费相同的币第二步是采用DDoS节点提高网络的算力。最终该区块链平台损失约21465 KR的代币。

3.4激励层的安全性

区块链激励层主要包括经济激励的发行机制和分配机制,目的是提供一定的激励措施鼓励节点参与区块链的安全验证工作。区块链系统的安全性以及运行依赖于众多节点的参与,而节点的运行过程亦需要耗费一定的计算资源和电能,因此为了鼓励节点参与,采用虚拟货币的形式来奖励参与者。以比特币为例,奖励机制包括了两种,第一种是新区块产生后系统生成的比特币,第二种是每笔交易会扣除万分之一比特币作为手续费。

在区块链的奖励机制中,奖励既要符合市场行情又要符合旷工的预期,区块链项目需要顺应自动适当调整奖励,避免出现中心化问题。

3.5合约层的安全性

合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约,是区块链可编程特性的基础。智能合约是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议,具备运行成本低、人为干预风险小等优势。由于区块链不可篡改的特点,使得智能合约一旦发布极难修改,开发者在设计之初就要充分重视合约的安全性,如果智能合约的设计存在问题,将有可能带来较大的损失。

目前区块链智能合约中可能出现的漏洞至少有20余种,其中比较常见的有整数溢出、越权访问、信息泄露、逻辑错误、拒绝服务、函数误用等漏洞。

整数溢出:智能合约中危险的数值操作,可能导致合约失效、无限发币等风险

越权访问:智能合约中对访问控制处理不当,可能导致越权发币风险

信息泄露: 硬编码地址等,可能导致重要信息的泄露

逻辑错误:代理转账函数缺失必要校验,可能导致基于重入漏洞的恶意转账等风险

拒绝服务:循环语句、递归函数、外部合约调用等处理不当,可能导致无限循环、递归栈耗尽等拒绝服务风险

函数误用:伪随机函数调用和接口函数实现问题,可能导致可预测随机数、接口函数返回异常等风险。

攻击案例:

2016年6月,发生了一起重大的智能合约安全事件,由于The DAO编写的智能合约存在着重大缺陷,众筹项目The DAO(被攻击前拥有1亿美元左右资产)遭到攻击,价值6000万美元的以太币被盗,迫使以太币被硬分叉为ETH和ETC。

2018年4月,攻击者利用数据溢出的漏洞攻击BeautyChain(BEC)的智能合约,成功地向两个地址转出了天量级别的 BEC 代币,导致市场上海量 BEC 被抛售,损失约10亿美元。

3.6应用层的安全性

区块链应用层包括了区块链的各种应用场景,涉及数字货币交易,管理着大量资金的交易所等中心化节点的安全问题。对于目前的针对区块链安全方面的攻击,主要都来自于应用层,源于该层面对于攻击者来说是价值的所在,攻击收益高而成本较低。

对于应用层的攻击主要体现在交易所/交易平台以及钱包方面。首先交易所往往存放着大量资金,极易成为被攻击目标。攻击者一旦获得交易所服务器权限或访问,修改关键信息,攻击者便可盗取资金密钥、篡改交易金额或者泄漏敏感信息等,给交易所造成经济和名誉上的毁灭性打击。而交易平台内部又包括账户体系、支付体系、业务体系等环节的搭建,各个环节都可能成为攻击的目标。

DDoS攻击:若交易平台被DDoS攻击,不但交易平台蒙受损失,区块链货币的交易量也将大大减少,间接影响区块链货币的涨跌。

支付漏洞:支付漏洞直接涉及到资金财产的安全问题,无论对平台或是用户来说都是高风险的。

恶意程序感染:交易所系统一旦被植入恶意程序,很可能造成大量敏感信息泄漏,其中包括密钥及钱包文件。密钥即一切,敏感信息的泄漏往往意味着失去全部资产的控制权。

区块链的钱包指的是存储区块链资产的地址和私钥的文件。目前主流的钱包分为冷钱包和热钱包。通俗的理解,钱包就是存储和使用虚拟货币的工具或软件,那么冷钱包就是不连接互联网的钱包,也叫离线钱包,一般是不联网的电脑、手机、硬盘或者写着私钥的纸张等。而热钱包就是保持联网在线的钱包,也叫在线钱包。目前普遍的观点是,冷钱包比热钱包更安全,因为不连接互联网,黑客无法通过线上渠道进行攻击。但是冷钱包也存在硬件损坏导致数据丢失的情况。

钓鱼攻击:指攻击者伪造某个钱包客户端,无论从界面和操作上都可以做到和真钱包没有区别,攻击者在用户转账的时窃取私钥信息或者在转账地址上动手脚,进而窃取用户的资产。

私钥窃取:由于区块链不依赖于任何集中的第三方可信机构,如果用户的私钥被窃取,则很难跟踪到不法行为并恢复修改的区块链信息。已经有攻击者开始针对密钥文件进行专门扫描,以及开发相关的木马病毒进窃取。

攻击案例:

2017年5月,Poloniex交易平台遭到了严重的DDoS攻击,BTC/USDT的交易价格一度困于1761美元,BTC/ETH(以太坊)的交易价格在同一水平线上停滞了许久,交易量为零。

2017年5月,数字货币交易所Gatecoin热钱包(比特币和以太币)遭黑客入侵,共损失185000 ETH和250 BTC,约合1200万人民币,占平台总资产约15%。

2018年1月,日本最大的加密货币交易所之一Coincheck,发表广告称,由于公司所持有的NEW(新经币)非法汇往境外,导致公司的虚拟货币兑换服务部分功能紧急暂停。随后该交易所于深夜在东京证交所举行新闻发布会,承认了由于受到黑客的攻击,导致时价580亿日元(约合5.33亿美元)的虚拟货币“新经币”全数被盗。

4区块链安全问题解决方案

4.1互联网安全问题存在已久

互联网安全问题永远都会存在。在互联网行业发展的各个阶段,安全问题一直伴随始终,之前传统互联网领域里面遇到的安全问题,在区块链行业中也仍然会遇到。随着区块链技术的快速发展,高风险事件也呈现高发态势,尤其在涉及大量资产交易时,往往会出现“一行代码,打倒一种资产”、“一个漏洞,摧毁一类智能合约”等高风险事件,仅仅在2018年初就造成了十几亿美元的资产损失。金地毯商业认为区块链是个复杂的系统,安全问题涵盖了区块链系统架构中的每一个层面,区块链整体的安全离不开系统架构中每一环节的安全性。区块链是一个长期运行的分布式软件系统,任何软件系统必将经历从需求到设计,再到实现和发布,最终不断更新迭代的过程。在软件开发过程中的每一个环节出现的安全问题,都会给下一个环节引入更多的安全问题。

金地毯商业认为,未来区块链技术及其安全性问题仍会持续很长一段时间,主要源于:1)全新的解决方案会进一步加快区块链的安全重建,创新技术和服务得到认可也会进一步增强产业活力,以及提升技术价值1)未来随着企业的生产以及人民的生活逐渐向数字化、网联化和智能化转型,许多全新的变革性技术(如区块链、人工智能等)所打造的安全生态体系和技术将成为大势所趋3)由新技术衍生的产品安全技术服务范畴将会更加宽泛,不断催生更加繁荣的安全服务市场。

4.2区块链安全服务企业/产品

针对目前区块链各层级的安全问题,区块链安全领域也出现了一些提供安全服务的公司或者产品,诸如知道创宇、厦门慢雾科技、Security Chain安全链等,主要通过技术手段为客户解决各种区块链安全问题。

(1)知道创宇

知道创宇是国内最早提出云监测与云防御理念的网络安全公司,经过多年的积累,利用在云计算及大数据处理方面的行业领先能力,可为客户提供具备国际一流安全技术标准的可视化解决方案,提升网络安全监测、预警及防御能力。知道创宇从2011年开始接触区块链,从2012年开始为交易所、智能合约、矿池、矿机、钱包等行业用户提供安全防护,对区块链业务场景有着深刻的理解,并利用Seebug漏洞社区、Zoomeye安全搜索引擎以及持续对全球前列的数字资产进行探测和分析,已完整地建立起区块链全生态的安全防御措施。

(2)厦门慢雾科技有限公司

慢雾科技专注区块链生态安全,由一支拥有十多年一线网络安全攻防实战的团队创建,团队曾为Google、微软W3C、公安部、腾讯、阿里、百度等输出过安全能力,团队多项成果也曾进入过Black Hat等全球黑客大会。慢雾科技的核心能力包括:安全审计、防御部署、地下黑客风向标追踪,同时提供PythonNodeJS、Go、Java 等主流语言的 SDK,可灵活接入产品风控体系。慢雾科技已经为全球多家交易所、钱包、智能合约等做了安全审计与防御部署,并通过独有的地下黑客风向标追踪引擎,持续为合作公司及国家相关部门提供威胁情报。慢雾区块链安全社群已累计辐射人数达10多万人。

(3)Security Chain安全链(SECC)

SECC是一个基于区块链安全生态建设的项目,在区块链安全底层技术研究上,以及全球独家的核心芯片级安全加固方案,团队成员拥有丰富的经验。Security Chain生态链则是基于区块链思维和技术的一个全新安全生态系统,该生态链包含操作系统底层、区块链物联网、云计算设备等安全攻防,并运用机器学习等前沿技术理念实现区块链反病毒、区块链反欺诈、移动设备安全防护等。因此全世界的安全人员可基于此生态系统开发各种针对区块链安全问题的应用服务,为行业用户提供一站式安全保障。Security Chain的核心技术包括更安全的UEFI启动的操作系统、基于PaX/Grsecurity特性加固内核、大量的安全基线检查、完善的加密算法、可定制网络防火墙以及秘钥硬件加密存储。

总结

在互联网时代蓬勃发展的今天,在2018年全世界爆发增长的市场环境下,互联网安全行业有着巨大的市场需求,网络安全不仅仅是杀病毒,还包括数据安全、隐私安全、账号安全、下载安全,以及电脑健康。当整个社会从互联网经济年代进入新的区块链时代,绝大部分的区块链企业、金融分支面临着巨大的安全隐患。

“区块链+”与实体产业的结合,将会带动区块链安全行业需求也相应提升。近年来,区块链与大数据、云计算、物联网、人工智能一起,为互联网行业带来了新的发展空间,实体+互联网”转型成为实体经济发展的主流,现有的互联网技术实现了信息传播与分享的解放,而区块链的出现能够进一步解决资金、合约和数字化资产在互联网上交换、交易与转移所产生的难题。随着区块链技术在供应链、医疗、能源等实体经济领域的落地应用,“区块链+”行业将有巨大的发展潜力,区块链安全服务可以为线上以及线下经济提供保障,相应的区块链安全领域的需求也会提升。