1、京东区块链技术实践白皮书1序一区 块 链 技 术 推 动 价 值 大 数 据 的 高 效 、 可 信 流 动“技术引领，正道成功” ！这是京东集团董事局主席刘强东先生在 2017 年 618 购 物 节 期 间 ， 对 外 界 正 式 发 布 的 京 东未来发展战略。在过去的十四年中，京东证明了自己是一家成功的零售公司；现在，京东 正在用实践证明自己也是一家领先的技术公司。京东集团正在全面迈向技术转型，引领第四 次零售革命的全面升级。京东对于技术领域的投入，尤其是针对 AI（人工智能） ，Big Data（大数据） ，Cloud（ 云计算）等新兴领域的投入，加速了京东向全社会提供 “零售即服务
2、 Retail as a Service, RaaS”的零售基础设 施服务的步伐。区块链作为分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术的集成应用，在 京东所在的零售领域有着非常多的结合场景。尤其是其去中心化以及新型信用体系的建立方 式，对于京东在技术转型方面的战略愿景，以及在消费者心中长期所建立起来的正道形象非 常匹配。目前，区块链将在技术领域成为云计算、大数据、及人工智能之后，并列于移动互 联网从中心到边缘、5G 物联网等新一代信息技术，共同引发并推动新一轮的技术创新和产业 变革。为推动区块链技术的发展和京东集团各种业务场景的结合，运用区块链技术推动价值大 数据的记录、流动和交换，
3、京东集团联合了内部各职能、技术、及业务体系，开展区块链技 术和应用发展趋势专题研究，编撰形成了京东区块链技术 实践白皮书（201 8） 。白皮书 总 结了区块链核心技术在京东集团的发展现状和方向，分享了京东集团各个业务落地实践的典 型应用案例，为区块链技术发展路线图和标准化路线图提出了相关建议。白皮书内容详实、 分析透彻，落地场景扎实，具有相当好的参考价值。在发布白皮书的同时，我们期待与业界京东区块链技术实践白皮书2有识之士共同努力，积极把握区块链发展趋势和规律，营造良好正道的技术发展环境，加速京东区块链技术实践白皮书3推动区块链技术的发展和各种应用场景的落地结合。京东集团首席技术官张晨京东区
4、块链技术实践白皮书4序二重 新 定 义 价 值 传 递如果互联网改变了信息传递和知识获取的方式，那么区块链技术正在重新定义价值传递 和定价规则，她正在引发一场信息互联网向价值互联网的伟大进化！2017 年 ， 我 很 幸 运 地 加 入 京 东 ， 与 京 东 董 事 局 主 席 刘 强 东 先 生 及 京 东 众 多 管 理 精 英 一 同 合作，推进京东下一个十二年技术转型战略的规划和落地。在京东一年左右的沉淀与思考 中，我们整个团队持续关注构建京东零售基础设施的创新和技术，同时也在思考什么样的技 术可以裂变出新的商业形态，区块链技术恰逢其时的进入了我们的视野。在无界零售的商业环境下，京东
5、坚定地推进多种零售业态间界限的破除，改变旧有的思 维模式，寻找志同道合的合作伙伴协同出海。无界，意味着价值链上下游的无缝对接，每个 交易主体的深度协作，端到端供应链的全透明化，面对这些新商业需求，区块链技术正扮演 分布式商业场景的“枢纽” ，将社会化大协作业态下的多个商业主体进行可靠的数字化链接。京东商城以自营零售为鲜明特点，同时兼具生态平台的特征，我们拥有极度丰富的大数 据场景，这些数据不仅来自于京东内部，还来自于京东的终端用户和京东上下游的合作伙 伴。区块链技术天然的分布式存储、不可篡改、共享维护等特征，可以为价值传递和交换提 供可靠保障。基于这样的定位，京东集团积极探索区块链技术的实践应
6、用，愿景是协同盟友 构建新一代基于互联网的“可信价值传递基础设施” ，服务于商业数据的高效可信传递。与此 同时，京东积极推动自身的零售和供应链大数据“上链” ，通过场景数据在区块链中的传递， 助力基于区块链技术实现规模化应用，建立社会化跨主体共享的区块链联盟链网络。在区块链技术的支持下，联盟链各参与主体间的生产关系将被重构，生产资料所有权将 被区块链细分和确权，对生产资料的组织和使用将变得更加灵活，参与生产的主体将更加平 等而高效地协作。基于区块链技术的共识机制，交易将更加实时而精准地完成主体间利益的京东区块链技术实践白皮书5合理分配，最大程度地激励生产主体的热情和创造力，履行协作、共建、共治
7、、共赢的新商业 文 明 ， 这 将 从 本 质 上 完 成 生 产 关 系 的 全 面 升 级 ！ 让我们携手重新定义一个崭新的信任商业网络，共创未来！京东集团首席战略官廖建文京东区块链技术实践白皮书6前言区块链技术将引领互联网数据存储与交换的巨变，开启信任经济时代。 自去年开始，区块链技术独立于比特币，逐渐进入科技公司和人民群众的视野，引发了广泛关注与大量讨论。学术界和工业界普遍认为区块链技术是下一代数字经济的基石，可以 极大的推动数据的可信存储、商业协同、数据可信的交换和分享，以及随之诞生的新兴商业 模式。伴随着每一家公司对于区块链技术的追逐和不懈探索，我们也留意到一些过热的泡沫和 技术噱
8、头的杂音，同时现有区块链的开源平台也暴露出读写性能、模块标准化、应用灵活支 持、监管和法律认可、安全和隐私保护等多个亟待改善之处。除此之外，区块链领域的人才 稀缺也极大抑制着我们对于这项技术的规模化应用。京东集团拥有全渠道零售和端到端供应链的高质量大数据，区块链技术天然可以解决京 东业务场景中多个主体的信息记录与分享，可信数据交换与传递的业务诉求。早在 2016 年，京东集团就全面启动了区块链技术在京东业务场景中的应用探索与研发实践，先后在数 据交易、供应链管理、金融科技等领域落地了不同的区块链应用，在此过程中积累了大量的 区块链部署经验与底层技术研发能力。历经几年时间的应用和探索，京东认为区
9、块链技术在以下三个方向存在将引领数字经济 变 革 的 巨 大 的 应 用 机 会 ： 建立社会化共享的可信数据库 区 块 链 的 技 术 本 质 是 一 种 去 中 心 化 、 面 向 业 务 、 跨 主 体 、 健 壮 与 安 全 的 分 布 式 状 态 机 。 区 块 链 具 有 存 储 数 据 、 共 有 数 据 、 分 布 式 、 防 篡 改 与 保 护 隐 私 、 数 字 化 合 约 5京东区块链技术实践白皮书7项核心特征。基于这些特征，部署跨主体间的区块链联盟链节点和桥接，用区块链技术搭建一张社会化的共享数据存储网络，有机会以客观的技术手段来解决跨主体 的 信 任 问 题 。 提升
10、交易效率，降低交易成本 得益于上链数据本身具备多个交易主体相互背书和相互校验的特质，基于区块链智 能合约等多种模式的商业交易可以大幅减少数据核实的环节和降低成本，同时又能 保 证 商 业 交 易 的 风 险 降 低 ， 交 易 更 具 确 定 性 。 传 统 中 心 化 的 交 易 方 式 将 发 生 改 变 ， 数据和价值的传递或转移将变得更为顺畅。 推动供应链创新 伴随着中国政府将供应链创新与应用上升为国家战略和居民消费的不断升级，供应 链 风 险 控 制 和 提 升 供 应 链 透 明 度 的 诉 求 不 断 攀 升 。 区 块 链 技 术 可 以 搭 建 供 应 链 全 流 程节点共同
11、维护的联盟链，在联盟链中建立数据维护的参与规则与激励机制，鼓励 供应链节点中的企业参与和维护供应链数据，促进供应链数据的协同和互通，进而 提 升 整 条 供 应 链 的 透 明 度 ， 同 时 也 可 为 消 费 者 购 买 商 品 的 溯 源 和 防 伪 提 供 技 术 支 持。京东在区块链技术的创新与实践过程中，逐渐认知到区块链并不单纯是一种技术，而是 一种社会化的“共识信任”理念，这种理念鼓励人们在互联网中建立一套可以被监督并且拥 有治理规则的系统，而推广这一社会化理念不能依靠一家之力，而需要协同盟友共赢未来。 我们积极拥抱区块链技术带来的变革，同时也期待将我们实践和应用区块链技术的经验
12、分享 出来，与合作伙伴一同解决区块链应用和推广中仍未解决的问题，基于以上，京东集团组织 和编写京东区块链技术实践白皮书 。不同于区块链研究领域内的其它白皮书，这份白皮书 没有过多阐述区块链技术的宏观环境和解决方案，而是立足于区块链技术平台本身，以一个京东区块链技术实践白皮书8实践者的角度，结合京东潜在的区块链应用场景，给出区块链技术研发和应用的建议和经验分 享 ， 我 们 期 待 携 手 合 作 伙 伴 共 建 区 块 链 技 术 生 态 ， 落 地 更 多 的 区 块 链 “杀 手 级 ”应 用 。 京 东正在积极筹备开放支撑自身落地应用的区块链 BaaS 平台，帮助政府、物流商、品牌商、
13、金融机构等合作伙伴组建适用的区块链技术平台。伴随着 BaaS 平台的开放和技术应用的不 断积累，京东区块链技术团队将持续更新这份白皮书，以便补足现有版本中未涉及或存在缺 陷的部分。同时，京东集团各技术、业务部门也会针对自身的应用场景和实践经验，陆续对 区块链技术进行垂直领域的深入解读。京东的目标 是以区块链为“链接器” ，结合自身在云计算、大数据、人工智能、物联网等 新技术上积累的经验，构建一体化的智慧供应链体系、零售网络和金融科技，拉近商品与客 户的距离，在无界零售的集团战略指引下，全面开放自身的区块链技术积累，与您共赢未 来！欢迎各界合作伙伴来信交流指正！ 2018 年 03 月京东区块链
14、技术实践白皮书9编委会成员顾问 :张晨 裴健 于永利 杨海明主要作者 :京东区块链技术与应用团队视觉设计：崔伟 蔡佳平京东区块链技术实践白皮书10目录序一 1序二 3前言 51. 区 块 链 技 术 简 介 121.1. 什 么 是 区 块 链 .131.2. 区 块 链 有 哪 些 特 点 131.3. 区 块 链 适 合 解 决 哪 些 问 题 141.4. 区 块 链 发 展 面 临 的 挑 战 172. 京 东 区 块 链 主 要 应 用 场 景 222.1. 供 应 链 领 域 .222.2. 金融领域 232.3. 政 务 及 公 共 服 务 领 域 242.4. 其他领域 253
15、. 京 东 区 块 链 架 构 体 系 273.1. 设计原则 283.2. 应用模型 293.3. 账本协议 313.3.1. 账本状态 32京东区块链技术实践白皮书113.3.2. 账 本 操 作 集 .323.3.3. 合 约 指 令 集 .333.4. 组件模型 333.4.1. 共识网络 343.4.2. 账本 343.4.3. 持 久 化 存 储 .353.4.4. 合约引擎 353.5. 服务平台 353.5.1. 区 块 链 网 关 .353.5.2. 区 块 链 节 点 服 务 .363.5.3. 区 块 链 共 识 网 络 .363.5.4. 工具 363.5.5. 部署架
16、构 364. 京 东 区 块 链 的 特 点 384.1. 性能 384.2. 功能 394.3. 安全 404.4. 合约 414.5. 合规 41京东区块链技术实践白皮书125. 结 语 ： 拥 抱 区 块 链 技 术 ， 共 创 信 任 经 济 时 代 426. 术语解释 .44参考文献 .46京东区块链技术实践白皮书10121. 区块链技术简介上世纪 70 年 代 以 来 ， 随 着 密 码 学 技 术 、 分 布 式 网 络 、 共 识 算 法 以 及 硬 件 存 储 计 算 能 力 的 飞 速 发 展 ， 通 过 技 术 手 段 实 现 多 主 体 间 共 识 机 制 建 立 的
17、条 件 日 趋 成 熟 ， 为 解 决 多 主 体 环 境 下的中介机构信任风险、降低交易成本、提升协同效率提供了全新的解决思路。中本聪于 2008 年发表 了名为比特币：一种点对点式的电子现金系统 （ Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System） 的 论 文 ， 详 细 描 述 了 如 何 创 建 一 套 去 中 心 化 的 电 子 交易体系。这种体系不需要创建在交易双方相互信任的基础之上，首次通过技术手段实现了 交易主体间共识机制的建立，而“区块链正是构成这种电子交易体系的基础技术。图 区 块 链 式 结 构以 太 坊 （ Ethereum
18、） 是 继 比 特 币 之 后 的 又 一 个 开 创 性 的 区 块 链 项 目 ， 于 2013 年末发 布白皮书。以太坊开创性地将智能合约（Smart Contracts） 和 区 块 链 结 合 起 来 ， 在 交 易 主 体间共识机制建立的基础上，通过自动触发可执行的电子合约，解决了交易主体间承诺履行 的 问 题 ， 有 效 推 动 了 区 块 链 产 业 化 应 用 的 进 一 步 发 展 。近 年 来 ， 区 块 链 技 术 的 不 断 发 展 和 随 之 而 来 的 数 字 货 币 热 潮 ， 引 发 了 从 极 客 到 IT 技术圈 、 金 融 领 域 、 产 业 经 济 、
19、 政 府 和 公 共 组 织 、 媒 体 舆 论 等 的 广 泛 关 注 ， 大 家 围 绕 区 块 链 技 术 京东区块链技术实践白皮书1013研 究 、 产 业 化 应 用 、 政 策 监 管 等 开 展 了 广 泛 而 有 益 的 探 索 实 践 。 区 块 链 技 术 的 成 熟 应 用 尚 需京东区块链技术实践白皮书1014时 日 ， 但 它 所 带 来 的 多 主 体 共 识 协 同 机 制 的 思 想 ， 将 对 社 会 治 理 和 商 业 运 作 产 生 深 刻 的 影响。1.1. 什 么 是 区 块 链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
20、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。简单来讲，在区块链 系统中，每过一段时间，各参与主体产生的交易数据会被打包成一个数据区块，数据区块按 照 时 间 顺 序 依 次 排 列 ， 形 成 数 据 区 块 的 链 条 ， 各 参 与 主 体 拥 有 同 样 的 数 据 链 条 ， 且 无 法 单 方 面 篡 改 ， 任 何 信 息 的 修 改 只 有 经 过 约 定 比 例 的 主 体 同 意 方 可 进 行 ， 并 且 只 能 添 加 新 的 信 息 ， 无法删除或修改旧的信息，从而实
21、现多主体间的信息共享和一致决策，确保各主体身份和主 体间交易信息的不可篡改、公开透明。区 块 链 发 展 到 今 天 ， 已 经 涌 现 出 许 多 形 形 色 色 的 区 块 链 项 目 ， 我 们 梳 理 了 这 些 区 块 链 项 目 在 技 术 上 的 共 性 ： 区 块 、 账 户 、 智 能 合 约 、 共 识 ， 这 4 个主要部分构成了目前的区块链系 统的通用模型。 通过链式结构记录状态的变更历史，每一次变更的状态“快照”都以 “区块 ”的形式 记录； 通 过 非 对 称 密 钥 对 表 示 参 与 者 身 份 ， 以 某 种 形 式 的 状 态 数 据 库 记 录 当 前 的
22、 信 息 ， 这 部 分被称 为 “账户 ”； （注：以太坊、 Fabric 是账户模型，而比特币是 UTXO 模型） 通 过 链 上 编 码 定 义 参 与 者 之 间 的 承 诺 ， 这 部 分 被 称 为 “智 能 合 约 ”； 通 过 某 种 算 法 在 多 节 点 之 间 达 成 状 态 一 致 ， 这 个 过 程 被 称 为 “共 识 ”。1.2. 区 块 链 有 哪 些 特 点从 技 术 构 成 的 角 度 来 观 察 区 块 链 有 助 于 我 们 揭 开 它 的 神 秘 面 纱 ， 实 事 求 是 地 分 析 区 块京东区块链技术实践白皮书1015链 ， 并 揭 示 它 的
23、本 质 特 点 ， 理 解 其 价 值 发 挥 的 内 在 逻 辑 。 如 前 所 述 ， 区 块 链 并 不 是 一 个 全 新的 技 术 ， 而 是 结 合 了 多 种 现 有 技 术 进 行 的 组 合 式 创 新 ， 是 一 种 新 形 式 的 分 布 式 加 密 存 储 系 统。区 块 链 本 质 上 是 一 种 健 壮 和 安 全 的 分 布 式 状 态 机 ， 典 型 的 技 术 构 成 包 括 共 识 算 法 、 P2P 通讯、密码学、数据库技术和虚拟机。这也构成了区块链必不可少的 5 项核心能力：存 储 数 据 源 自 数 据 库 技 术 和 硬 件 存 储 计 算 能 力
24、的 发 展 ， 随 着 时 间 的 累 积 ， 区 块 链 的 大小也在持续上升，成熟的硬件存储计算能力，使得多主体间同时大量存储相同数据成为可 能；共 有 数 据 源 自 共 识 算 法 ， 参 与 区 块 链 的 各 个 主 体 通 过 约 定 的 决 策 机 制 自 动 达 成 共 识 ， 共 享 同 一 份 可 信 的 数 据 账 本 ；分 布 式 源 自 P2P 通讯技术，实现各主体间点对点的信息传输；防 篡 改 与 保 护 隐 私 源 自 密 码 学 运 用 ， 通 过 公 钥 私 钥 、 哈 希 算 法 等 密 码 学 工 具 ， 确 保 各 主 体 身 份 和 共 有 信 息
25、的 安 全 ；数 字 化 合 约 源 自 虚 拟 机 技 术 ， 将 生 成 的 跨 主 体 的 数 字 化 智 能 合 约 写 入 区 块 链 系 统 ， 通过预设的触发条件，驱动数字合约的执行。1.3. 区 块 链 适 合 解 决 哪 些 问 题我 们 通 过 对 比 分 析 、 研 究 国 内 外 各 领 域 的 典 型 应 用 案 例 及 相 关 参 考 文 献 ， 并 结 合 自 身 研 发 和 应 用 实 践 ， 获 得 了 一 些 有 助 于 在 业 务 中 推 广 及 应 用 区 块 链 的 经 验 ， 并 推 荐 具 有 以 下 特 点 的 应 用 场 景 或 问 题 ， 应
26、 该 积 极 考 虑 尝 试 区 块 链 技 术 ： 业 务 开 展 需 要 进 行 跨 主 体 协 作当 需 要 为 开 展 跨 主 体 的 业 务 建 设 IT 系统时，传统的解决方案通常是两种思路。要么建立 京东区块链技术实践白皮书1016和 运 营 一 个 中 心 化 的 系 统 来 处 理 各 个 参 与 方 的 业 务 需 求 ， 业 务 数 据 由 中 心 化 的 组 织 维 护 ； 要京东区块链技术实践白皮书1017么采用 SOA 架构，由各个参与方发布服务接口，并相互调用，数据仍然维护在各个参与方。如果采用中心化的方案，若是业务的参与方之间是相对独立平等的，要开发建设一个中心
27、化 系 统 是 很 困 难 的 ， 包 括 协 调 、 立 项 、 成 本 分 摊 等 问 题 。 如 果 采 用 SOA 的方案，则技术实践上 比较复杂，技术方案缺少通用性，难以支持复杂的业务。此外，从数据的角度来看，无论是 中心化的方案还是 SOA， 都 难 以 实 现 数 据 防 篡 改 。在业务参与方之间相对独立平等的跨主体业务协作的场景下，利用区块链的共有数据、 防 篡 改 、 分 布 式 和 数 字 化 合 约 的 特 点 ， 能 够 把 一 些 以 往 需 要 在 业 务 层 面 协 调 解 决 的 问 题 ， 放 到 技 术 层 面 来 解 决 ， 使 得 问 题 的 解 决
28、过 程 更 高 效 、 灵 活 以 及 更 具 客 观 性 。 业 务 开 展 需 要 参 与 方 之 间 建 立 低 成 本 信 任大 多 数 业 务 开 展 都 需 要 建 立 一 定 的 信 任 基 础 ， 尤 其 是 跨 主 体 的 场 景 下 。 对 信 任 建 立 困 难、信任维护成本高的应用场景，区块链可以提供非常有效帮助。我 们 从 三 个 方 面 来 考 察 区 块 链 如 何 建 立 低 成 本 信 任 ：a) 数据可信传 统 的 解 决 方 案 中 ， 数 据 通 常 是 以 中 心 化 的 方 式 存 储 ， 本 应 共 有 的 业 务 数 据 却 被 强 势 的 参
29、与 方 持 有 。 这 种 模 式 下 ， 数 据 的 可 信 度 是 由 数 据 持 有 者 的 商 业 /社 会 信 用 来 保 证 的 ， 只 能 建 立主观的可信，对于一些重要的领域，仍需要付出额外的成本来规避数据被恶意篡改的风 险。区 块 链 的 解 决 方 案 是 结 合 了 密 码 学 哈 希 和 数 字 签 名 ， 以 区 块 链 条 的 形 式 将 数 据 的 变 更 历 史 按 时 间 先 后 链 在 一 起 ， 并 通 过 共 识 协 议 使 得 参 与 的 各 方 都 共 同 拥 有 这 些 数 据 。由于多方分别 持有相同的数据副本，并且数据被签名确认，并记录数据的“
30、指纹” （哈希 值） ，以密码技术 保证了数据无法被篡改，数据因此变得可信。区块链使数据 持有变得去中心化，以技术手段实现数据客观“可信” 。京东区块链技术实践白皮书1018b) 合约履行通 常 的 合 约 （ 或 者 契 约 、 协 定 、 合 同 ） 的 履 行 从 根 本 上 是 由 法 律 来 保 障 的 。 合 约 被 自 觉 履 行 一 般 都 是 因 为 有 利 益 、 道 德 或 法 律 后 果 ， 受 许 多 主 观 因 素 影 响 。 商 业 活 动 中 为 了 防 止 违 约、或对 违约进行追索，需要付出高昂的成本（担保、保险、律师费、漫长司法程序等等） 。区 块 链 智
31、 能 合 约 的 本 质 是 一 套 数 字 化 形 式 的 契 约 ， 由 计 算 机 确 保 严 格 执 行 。 执 行 方 式 上 ， 通 常 的 合 约 是 事 后 以 人 的 主 观 意 愿 来 执 行 ； 而 智 能 合 约 是 在 触 发 条 件 被 满 足 后 ， 由 计 算 机 程 序 来 保 证 合 约 及 时 地 执 行 ， 具 有 客 观 性 。我 们 把 资 产 数 字 化 到 区 块 链 或 与 区 块 链 锚 定 ， 采 用 智 能 合 约 来 描 述 对 资 产 关 系 的 承 诺 ， 同时智能合约的执行过程和结果被区块链严格记录，这样便可以降低履约成本和确保高
32、效履 约。区 块 链 智 能 合 约 带 来 的 是 “契 约 ”的 一 种 新 的 更 精 确 的 表 示 形 式 ， 以 及 一 种 更 客 观 、 更 严 格 的 执 行 方 式 。 由 于 契 约 是 我 们 社 会 活 动 的 基 础 ， 因 此 这 种 变 化 将 会 带 来 更 广 泛 的 社 会 影 响。c) 历史可证明区块链固化了交易历史，并提供对交易历史的追溯查询，保证交易的不可篡改和不可抵赖。如果某个事件发生时，这个事件连同时间戳一起被记录到区块链中，将来就可以通过区 块链证明这件事确实在这个时间发生过。因此区块链为参与交易的各方保留了可信的历史记 录。 业务过程存在长交
33、易、长周期链条业 务 在 多 主 体 间 流 转 时 ， 难 以 确 定 间 接 主 体 的 真 实 性 和 有 效 性 ， 同 时 由 于 多 主 体 间 的 业 务 隔 离 ， 难 以 延 伸 出 多 级 业 务 。京东区块链技术实践白皮书1019区块链从技术上保证整个长交易、长周期链条的各参与主体身份真实，数据可信，实现信用的多级传递，促进业务链条扁平化，提升业务效率。 比 特 币 作 为 区 块 链 技 术 的 一 种 典 型 应 用 ， 在 交 易 市 场 上 市 值 已 达 千 亿 美 元 ， 这 样 的 一 个高 市 值 系 统 却 是 以 开 源 的 方 式 在 公 共 网 络
34、 上 运 行 了 多 年 ， 表 现 出 了 良 好 的 安 全 性 和 健 壮 性 。 比特币系统的表现揭示了一个重要事实以客观区块链技术为手段可以直接建立信任，而 不需中介背书。如 果 我 们 把 区 块 链 技 术 推 广 运 用 到 更 广 泛 的 产 业 、 金 融 、 公 共 服 务 等 场 景 ， 将 使 社 会 的 生产分工方式产生巨大变化，这些变化包括： 商 业 交 易 过 程 更 容 易 达 成 信 任 ， 从 而 降 低 风 险 ， 使 交 易 更 具 确 定 性 ； 商 业 交 易 中 间 环 节 被 缩 减 ， 多 方 交 易 可 直 接 达 成 ； 传 统 中 介
35、的 中 心 化 的 服 务 模 式 将 发 生 巨 变 。 这 种 影 响 目 前 已 经 逐 渐 显 现 ， 随 着 区 块 链 的 逐 渐 成 熟 和 应 用 的 不 断 丰 富 ， 这 种 影 响 力 将会像蝴蝶效应一般逐步放大和深入到整个社会，推动去中心化或多中心化主体间的高效协同 和 共 识 决 策 。 人 类 因 掌 握 “工 具 ”而 发 展 文 明 ， 我 们 相 信 区 块 链 是 一 种 新 的 “工 具 ”， 最 终 将 促 进 人 类 社 会 的 进 步 发 展 。1.4. 区 块 链 发 展 面 临 的 挑 战目 前 人 们 已 经 广 泛 认 识 到 区 块 链 巨
36、 大 的 应 用 价 值 ， 但 是 区 块 链 的 技 术 发 展 却 还 没 有 到 达 成 熟 阶 段 ， 尤 其 在 企 业 级 应 用 方 面 ， 区 块 链 的 交 易 并 发 能 力 、 数 据 存 储 能 力 、 通 用 性 、 功 能 完 备 性 、 易 用 性 都 还 存 在 明 显 不 足 。 交 易 并 发 能 力目 前 开 源 的 区 块 链 系 统 的 高 并 发 交 易 能 力 普 遍 不 高 ， 其 中 ， 共 识 算 法 是 制 约 性 能 的 重 要 方 面 。 在 区 块 链 中 使 用 的 典 型 共 识 算 法 主 要 有 ： PoW、 PoS、 DP
37、oS、 PBFT 等，它们的性能京东区块链技术实践白皮书18proof-of-proof-of-XHybridword对比如下：Systems Committee Formation (Resources)PerformancesThroughput LatencyByzCoin PoW 1000 tx/s 1 1020s 1Algorand Lottery 90 tx/h 2 40s 2Hyperledger Permissioned 110 tx/s 3 1s 3RSCoin Permissioned 2k tx/s 4 1s 4Elastico PoW 16 blocks in 110s
38、 5 110s for 16 blocks 5Omniledger PoW/PoX 10k tx/s 6 1s 6Chainspace Flexible 350 tx/s 7 1s 7Ouroboros Lottery 257.6 tx/s 9 20sSnow-white Stake 100-150 tx/s 9 Intel PoET TH12 1000 tx/s 10 Bitcoin PoW 7 tx/s 600sBitcoin-NG PoW 7 tx/s 1sDECOR+HOP PoW 30 tx/s 8 60s表 主 流 区 块 链 平 台 的 性 能 对 比 测 试注：1 144 no
39、des/committee.2 50k nodes/committee.3 4 nodes/committee.4 3 nodes/committee. 10 committees.5 100 nodes/committee. 16 committees.6 72 nodes/committee (12.5% adversary). 25 committees.7 4 nodes/committee. 15 committees.8 1 minute average interval; 1 block = 1 MB.9 40 nodes.10 As reported in a blog pos
40、t.制 约 性 能 的 另 一 个 重 要 因 素 是 账 本 结 构 。 目 前 典 型 的 区 块 链 账 本 设 计 为 区 块 的 单 链 结构 ， 意 味 着 从 全 局 来 看 所 有 的 交 易 都 只 能 顺 序 地 被 处 理 。 由 于 交 易 处 理 缺 少 并 行 度 ， 因 而 难 以 获 得 接 近 于 传 统 中 心 化 系 统 的 性 能 表 现 。京东区块链技术实践白皮书19企业场景下的交易并发量通常要求在每秒处理数百至数千笔以上的交易，远高于目前包括 公 有 链 、 联 盟 链 在 内 的 典 型 区 块 链 的 表 现 ， 而 且 还 要 求 区 块 链
41、的 性 能 表 现 可 以 随 着 业 务 规 模的增长而动态伸缩。因此，现实和目标之间存在数量级的差别，需要持续优化和提升区块 链 系 统 高 并 发 交 易 性 能 。 数 据 存 储 能 力在 数 据 存 储 能 力 方 面 ， 由 于 区 块 链 的 数 据 只 有 追 加 而 没 有 移 除 ， 数 据 只 增 不 减 ， 随 着 时 间推移，区块链系统对数据存储大小的需要也只能持续地增大，在处理企业数据时这一趋势 增长更甚。不 同 于 公 链 数 字 货 币 的 主 要 内 容 是 “账 户 余 额 ”， 企 业 场 景 下 的 数 据 包 含 结 构 化 和 非 结 构化数据，数
42、据量十分庞大。以电商供应链为例，主要电商入口的每日数据记录条数通常都 在千万级以上，如再沿着供应链条进一步展开时，每延伸一级数据量都会进一步放大。目 前 典 型 的 区 块 链 系 统 在 实 现 对 账 本 数 据 的 存 储 时 ， 典 型 的 实 现 方 式 是 基 于 文 件 系 统 或 者简单的 KV 数据库存储，没有采用分布式存储的设计，因而数据存储能力与实际需要之间 也存在较大的差距，需要探索更为有效的大数据存储方式。 通用性区块链需要适应多样化的业务需求，满足跨企业的业务链条上的数据共享，这意味着区 块链对数据的记录方式要有足够的通用和标准，才能表示各种结构化和非结构化的信息，
43、并 能够满足随着业务范围拓展所需的跨链要求。目前市面上的区块链系统大多采用特定的共识算法、加密算法、账户模型、账本模型、 存储类型，缺少可插拔能力，无法适应不同场景要求。 功 能 完 备 性纵 观 现 有 区 块 链 平 台 ， 模 型 抽 象 单 一 ， 难 以 适 应 业 务 系 统 快 速 开 发 的 要 求 。 另 外 ， 缺 少京东区块链技术实践白皮书20对 企 业 应 用 中 常 见 的 一 些 功 能 的 支 持 ， 例 如 用 户 认 证 、 多 级 授 权 等 。 再 者 ， 涉 及 到 企 业 业 务协作时，跨企业的事件通知机制显得尤为重要，但少有区块链平台支持。 易用性区
44、块链是由多种技术构成的，导致学习成本高、实施难度大、人才稀缺。如何让用户快 速理解区块链，低成本学习区块链，并将区块链技术快速应用到自身的业务中去，目前来看 有很大的挑战。区块链技术需要降低学习和使用门槛，支持快速实施部署，提供贴近业务的 接口，推广使用。从比特币的提出到今天为止，人们尝试了非常多样化的应用场景。最初是币（coin）的 应 用 ， 各 种 数 字 货 币 的 出 现 和 热 炒 引 起 了 广 泛 关 注 和 讨 论 。 人 们 发 现 ， 作 为 比 特 币 底 层 技 术 的区块链可以用来解决现有业务的一些痛点，创新业务模式，于是金融和产业领域开始形成 一些组织联盟，如 R
45、3、 Hyperledger 等 。 技 术 圈 也 逐 渐 将 更 多 的 关 注 从 “币 ”转 到 了 区 块 链 的 企 业 级 应 用 。人 们 在 许 多 领 域 进 行 了 广 泛 的 尝 试 ， 例 如 供 应 链 管 理 ， 互 联 网 金 融 ， 证 券 和 银 行 业 务 ， 贸易融资，保险，医疗健康，资产管理，数字版权保护，公益慈善，政府公共服务，监管合 规性与审计，游戏，公益等等。但是，目前已经成功落地的区块链应用比较少，无论是技术 还是业务都还处在摸索阶段。业 界 的 积 极 实 践 进 一 步 巩 固 和 加 深 了 人 们 对 区 块 链 潜 在 价 值 的 认
46、 识 ， 但 却 鲜 有 成 功 的 落 地 案 例 ， 大 多 数 停 留 在 理 念 或 POC 阶段，这种状况的形成受许多因素影响： 不 适 用 的 、 不 可 持 续 的 场 景有 不 少 案 例 是 为 了 区 块 链 而 区 块 链 ， 而 不 是 从 解 决 业 务 痛 点 出 发 ， 导 致 案 例 缺 少 有 效 价 值 ， 例 如 对 一 些 不 需 要 公 开 的 信 息 进 行 存 证 。 或 者 没 有 结 合 区 块 链 的 特 点 来 设 计 业 务 创 新 ， 仍然以传统的思路来设计业务模式，例如仍然用中心化影响力来把业务简单地搬到链上，不京东区块链技术实践白皮
47、书21能高效地拓展业务边界。 错 误 的 实 施 方 法没 有 充 分 认 识 区 块 链 的 技 术 特 点 ， 无 法 设 计 出 合 理 的 技 术 方 案 。 比 较 典 型 的 例 子 如 把 区 块链简单地当做数据库，把原来中心化系统数据直接搬到区块链上。 技术不成熟没 有 充 分 认 识 区 块 链 技 术 目 前 的 成 熟 度 现 状 ， 过 于 乐 观 地 选 择 技 术 方 案 。 目 前 区 块 链 在 性能、扩展性、易用性、功能完备性、运维成本等许多方面都还有待完善，更合理的应用方 式 应 该 是 以 应 用 层 业 务 系 统 为 主 ， 区 块 链 底 层 完 善
48、 优 化 为 辅 ， 开 展 区 块 链 技 术 应 用 。 人 才 稀 缺区块链是个多学科综合技术解决方案，包括分布式、存储、密码学、网络通讯、芯片技 术、经济学、法律等，技术专业能力要求高，技术学习、人才培养、实践经验积累周期长。 目 前 影 响 区 块 链 应 用 落 地 的 因 素 有 很 多 ， 以 上 仅 简 单 列 举 几 点 ， 以 此 说 明 区 块 链 的 发 展仍然任重道远。京东区块链技术实践白皮书222. 京东区块链主要应用场景区 块 链 有 着 去 中 心 化 、 点 对 点 传 输 、 透 明 、 可 追 踪 、 不 可 篡 改 、 数 据 安 全 等 特 点 ，
49、可 以 用 来解决现有业务的一些痛点，实现业务模式的创新。下面将重点分析和介绍区块链在供应链、 金融、 政务 及公共服务等领域的典型应用场景。 这些场景的应用分析基于京东应用区块链技术 的经验和京东自身对于区块链技术的应用规划 ， 旨在通过经验分享引起领域内同行及合作伙伴 的共鸣和交流。图 京 东 区 块 链 主 要 应 用 场 景 规 划2.1. 供 应 链 领 域供应链由众多参与主体构成， 存在大量交互协作， 信息被离散地保存在各自环节 各自系统 中， 缺乏透明度。 信息 的不流畅导致各参与主体难以准确了解相关事项的实时状况及存在的问 题， 影响供应链协同效率。 当各主体间出现纠纷时， 举证和追责耗时费力。 未来企业市场范围京东区块链技术实践白皮书23越来越大，物流环节表现出多区域、长时间跨度的特征，需要智能高效的防伪追溯能力。区块链技术通过提供完整流畅的信息流、 不可篡改的签名认证机制， 可以实现去中心化或 多中心化的精准追溯和充分信任，天然地适用于供应链管理。 商品防伪追溯借 助 区 块 链 技 术 ， 实 现 品 牌 商 、 渠 道 商 、 零 售 商 、 消 费 者 、 监 管 部 门 、 第 三 方 检 测 机 构 之 间 的 信 任 共 享 ， 全 面
