◎ 劉偉　藺宏宇（廣州產(chǎn)權(quán)交易所,廣州510600）

區(qū)塊鏈技術(shù)原理及基于區(qū)塊鏈技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)淺析

◎ 劉偉藺宏宇（廣州產(chǎn)權(quán)交易所,廣州510600）

1　區(qū)塊鏈原理簡述

1.1區(qū)塊鏈的定義和特點

區(qū)塊鏈是一種共享分布數(shù)據(jù)庫，按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以鏈條的方式組合成特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學方式保證其不可篡改和不可偽造的去中心化、去信任的共享總賬，可以安全存儲簡單的、有先后關(guān)系的、能在系統(tǒng)中自我驗證的數(shù)據(jù)，是一種集體維護的，全新的去中心化基礎(chǔ)架構(gòu)與分布式計算范式。

其與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的區(qū)別在于，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為四種操作——CURD，C代表創(chuàng)建，U代表更新，R代表存儲，D代表刪除，而區(qū)塊鏈分布式數(shù)據(jù)庫放棄了U（更新）和D（刪除）的操作，以換取“無法篡改”和“歷史追溯”兩個特點。

（1） 區(qū)塊鏈的去中心化。區(qū)塊鏈的去中心化體現(xiàn)在區(qū)塊鏈由眾多節(jié)點組成一個端到端的網(wǎng)絡(luò)，去存在中心化設(shè)備和管理的機構(gòu)，系統(tǒng)中任何節(jié)點的退出都不會影響整個數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性，不會出現(xiàn)中心化節(jié)點經(jīng)常遇到的“單點故障”問題。

（2） 區(qū)塊鏈安全性。區(qū)塊鏈安全性體現(xiàn)在基于密碼學的安全通信和共識機制，對單個甚至多個節(jié)點內(nèi)數(shù)據(jù)的修改無法影響到整個數(shù)據(jù)庫，除非能控制超過51%的節(jié)點同時修改，因此數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)被篡改的幾率變得極低。

（3）區(qū)塊鏈的公開透明。區(qū)塊鏈的公開透明體現(xiàn)在區(qū)塊鏈的所有數(shù)據(jù)信息是公開的，信息數(shù)據(jù)會以廣播的形式擴散到鄰近的節(jié)點，鄰近節(jié)點繼續(xù)擴散，讓所有節(jié)點可見，任何個體都可以通過P2P網(wǎng)絡(luò)來使用這個數(shù)據(jù)庫。

區(qū)塊鏈作為一個開放共識的數(shù)據(jù)庫，每個節(jié)點都會獲得一份完整的數(shù)據(jù)庫拷貝，節(jié)點間基于一套共識機制共同維護全部數(shù)據(jù)，通過全網(wǎng)共識來替代中心化信任機制。

1.2區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)技術(shù)

區(qū)塊鏈主要運用了四項基礎(chǔ)技術(shù)，分別為哈希加密算法、數(shù)字簽名、P2P網(wǎng)絡(luò)和共識機制。

（1）哈希算法(hash)：其本質(zhì)就是將任意長度的二進制值（數(shù)據(jù)）映射到固定長度較小的二進制值（數(shù)據(jù)），通常原數(shù)據(jù)的長度比hash后的數(shù)據(jù)量大，這種映射的關(guān)系稱為哈希函數(shù)或散列函數(shù)。即：Addr=H（key）；其中：H為哈希函數(shù)。

哈希加密算法的特點是相同的數(shù)據(jù)輸入將得到相同的結(jié)果，輸入的數(shù)據(jù)只要稍有變化就會得到一個無法事先預知的結(jié)果。

（2）數(shù)字簽名是基于橢圓曲線加密技術(shù)的公私鑰來實現(xiàn)的。其一，公私鑰是非對稱加密技術(shù)，公鑰和私鑰不同，但是通過私鑰可以生成公鑰；其二，公鑰加密需要通過對應(yīng)的私鑰才能解密，反之亦然。通過對傳輸數(shù)據(jù)進行摘要操作，使用哈希算法，抽取出數(shù)據(jù)中部分內(nèi)容作為摘要數(shù)據(jù)，通過私鑰加密，作為數(shù)字簽名附在數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)送給接受方。接受方接收到文件后，對數(shù)據(jù)進行同樣的哈希操作，得到摘要數(shù)據(jù)，再用公鑰進行解密，得到同樣的摘要數(shù)據(jù)，則說明數(shù)據(jù)傳輸是可信的。

（3）P2P網(wǎng)絡(luò)分為有結(jié)構(gòu)和無結(jié)構(gòu)兩種。有結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)利用一致性哈希表構(gòu)建每個節(jié)點的路由點，無結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間靠廣播的方式，發(fā)送信息給附近的節(jié)點，附近的節(jié)點再詢問其附近的節(jié)點，以此迭代。

（4）共識機制是區(qū)塊鏈為了使得所存儲信息的準確性與一致性設(shè)計的一套機制，機制的設(shè)計主要由業(yè)務(wù)與性能的需求決定的。共識問題即拜占庭將軍問題的解決方案，中心節(jié)點或集權(quán)情況下，意見相對容易統(tǒng)一，如果讓分布式網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的意見都獨立存在，互相達成共識是一件困難的事情，達成共識越分散則效率越低，但滿意度越高。反之，達成共識越集中則效率越高，但滿意度會隨之降低。

電子貨幣依賴節(jié)點計算能力的工作證明作為共識機制來保證區(qū)塊鏈電子貨幣網(wǎng)絡(luò)分布記賬的一致性，依據(jù)解決一個數(shù)學難題來證明自己的工作量，通過暴力破解對一個數(shù)字串進行兩次SHA256運算，得到的值要求小于一個指定值。然而并非所有的區(qū)塊鏈項目都采用工作量證明這種共識機制，權(quán)益證明和股份授權(quán)證明機制等就不需要工作量證明機制。共識機制不斷創(chuàng)新確保區(qū)塊鏈在不同的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。

1.3區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊體構(gòu)成。區(qū)塊頭封裝版本號、前一區(qū)塊地址、當前區(qū)塊的目標哈希值、工作量證明等共識機制的隨機數(shù)、時間戳和Merkle根。信息數(shù)據(jù)記錄在區(qū)塊體中，通過Merkle樹的哈希過程生成Merkle根記錄在表頭（如圖1所示）。

區(qū)塊鏈由海量的區(qū)塊構(gòu)成，每個區(qū)塊可以單獨看成一個賬單，通過地址鏈接，形成一個共享總賬。區(qū)塊中包含詳細的信息數(shù)據(jù)，并將區(qū)塊廣播到全網(wǎng)的所有節(jié)點，通過電子簽名加密和共識機制獲得全網(wǎng)的驗證。如果所有節(jié)點對應(yīng)的加密信息一致，則認為是有效數(shù)據(jù)，全網(wǎng)驗證通過后，該區(qū)塊就將并入到歷史鏈中，并且備份到全網(wǎng)的各個賬本上。

1.4區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)架構(gòu)

區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)架構(gòu)包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵層、合約層和應(yīng)用層（如圖2所示）。底層技術(shù)的環(huán)環(huán)相扣使得區(qū)塊鏈實現(xiàn)了去中心化、安全可信的優(yōu)點。

區(qū)塊鏈技術(shù)要求活動記賬權(quán)節(jié)點必須加蓋時間戳，記錄區(qū)塊數(shù)據(jù)寫入時間，時間戳從時間維度上定義了區(qū)塊鏈，為區(qū)塊鏈應(yīng)用于知識產(chǎn)權(quán)注冊、公正等時間敏感的領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。同時哈希函數(shù)保證了數(shù)據(jù)的保密性，區(qū)塊鏈不直接保存原始數(shù)據(jù)和記錄，而是通過哈希函數(shù)對數(shù)據(jù)進行加密，并且加密過程是不可逆的。

1.5區(qū)塊鏈的意義

區(qū)塊鏈的意義在于解決了拜占庭將軍問題，即在整個網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點都無法信任與之通信的對方時，創(chuàng)建共識機制來進行安全的信息交互而無需擔心數(shù)據(jù)被篡改。在應(yīng)用層面上，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫縱向擴展是通過增加內(nèi)存、存儲和CPU，來增強單臺機器的性能，這種擴展會遇到吞吐量瓶頸等問題，例如春節(jié)網(wǎng)絡(luò)購票或淘寶網(wǎng)雙十一在海量交易信息出現(xiàn)時，會出現(xiàn)交易系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象。而基于區(qū)塊鏈的分布式數(shù)據(jù)庫通過橫向擴展，提升了吞吐量和計算效率，創(chuàng)建了信任機制，促進了價值流動。如果說基于TCP/IP的第一代互聯(lián)網(wǎng)傳遞的是數(shù)據(jù)和信息，那么區(qū)塊鏈技術(shù)就是通過共識機制來記錄和傳遞所有權(quán)和價值。

2　基于區(qū)塊鏈技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)理論思考

中國現(xiàn)在正處于由傳統(tǒng)的粗放型制造向精細化創(chuàng)造的過程中轉(zhuǎn)型，國家構(gòu)建知識產(chǎn)權(quán)強國的戰(zhàn)略對知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)提出了更高的要求。目前我國的知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)業(yè)發(fā)展緩慢，同時知識產(chǎn)權(quán)受到“互聯(lián)網(wǎng)+”的影響，風險與機遇并存。

2.1知識產(chǎn)權(quán)的獨占性更難實現(xiàn)

知識產(chǎn)權(quán)的確權(quán)決定了知識產(chǎn)權(quán)的獨占性，即法律嚴格保護知識產(chǎn)權(quán)所有人對知識產(chǎn)權(quán)的壟斷。但在如今的互聯(lián)網(wǎng)時代，知識產(chǎn)權(quán)獨占性的實現(xiàn)難度加大了。國際知識產(chǎn)權(quán)立法、權(quán)利保護期限的不同以及信息跨國高效流轉(zhuǎn)傳輸?shù)奶攸c、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境知識產(chǎn)權(quán)載體的無形性，都給知識產(chǎn)權(quán)所有權(quán)、使用權(quán)、收益權(quán)的保護帶來困難。在共享經(jīng)濟范疇，數(shù)據(jù)信息在網(wǎng)絡(luò)變成公開、無償?shù)馁Y訊，而且信息在傳播過程中不依賴物理載體，導致知識產(chǎn)權(quán)不能被權(quán)利人有效控制。

2.2知識產(chǎn)權(quán)的無形性更加明顯

知識產(chǎn)權(quán)的主體是發(fā)明人，客體是智力成果。傳統(tǒng)知識產(chǎn)權(quán)的載體是具有物理屬性的，在知識產(chǎn)權(quán)的確權(quán)、授權(quán)、維權(quán)、轉(zhuǎn)移、保護等諸多環(huán)節(jié)中，物理載體的存在發(fā)揮了一定作用。但在互聯(lián)網(wǎng)時代，知識產(chǎn)權(quán)的載體多以數(shù)據(jù)信息存在。如果說知識產(chǎn)權(quán)客體的無形性已經(jīng)給知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)的認定與保護帶來了較之有形財產(chǎn)權(quán)復雜得多的問題，那么在網(wǎng)絡(luò)時代，這些資源的無形性和不確定性更增加了知識產(chǎn)權(quán)保護的難度。

2.3知識產(chǎn)權(quán)的區(qū)域性更易沖擊

傳統(tǒng)知識產(chǎn)權(quán)保護具有明顯的地域性，知識產(chǎn)權(quán)在空間上的效力不是無限的，它只在被依法確認的國家或地區(qū)受該地域法律的保護，如果需要某國或某幾個國家對其知識產(chǎn)權(quán)進行保護，必須按這些國家的法律去申請。但網(wǎng)絡(luò)空間的“無國界性”給傳統(tǒng)知識產(chǎn)權(quán)的“地域性”造成巨大沖擊。在網(wǎng)絡(luò)空間，智力成果可以極快的速度在全球范圍內(nèi)傳播，國與國之間的界限被模糊和淡化，智力成果更容易被不同法律環(huán)境中的主體所接受和使用。網(wǎng)絡(luò)空間知識產(chǎn)權(quán)對地域性的這種超越，導致了網(wǎng)絡(luò)空間的侵權(quán)行為難以確定，執(zhí)法主體難以明確。

知識產(chǎn)權(quán)與區(qū)塊鏈技術(shù)的結(jié)合對推動知識產(chǎn)權(quán)保護發(fā)揮著積極的作用，區(qū)塊鏈技術(shù)的引入可極大的提升知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)業(yè)運行效率，從確權(quán)、用權(quán)、維權(quán)三個環(huán)節(jié)解決產(chǎn)業(yè)鏈冗長繁雜的問題。

貼士

拜占庭將軍問題是一個協(xié)議問題，拜占庭帝國軍隊的將軍們必須全體一致的決定是否攻擊某一支敵軍。問題是這些將軍在地理上是分隔開來的，并且將軍中存在叛徒。叛徒可以任意行動以達到以下目標：欺騙某些將軍采取進攻行動；促成一個不是所有將軍都同意的決定，如當將軍們不希望進攻時促成進攻行動；或者迷惑某些將軍，使他們無法做出決定。如果叛徒達到了這些目的之一，則任何攻擊行動的結(jié)果都是注定要失敗的，只有完全達成一致的努力才能獲得勝利。這是由萊斯利·蘭伯特提出的點對點通信中的基本問題。含義是在存在消息丟失的不可靠信道上試圖通過消息傳遞的方式達到一致性是不可能的。因此對一致性的研究一般假設(shè)信道是可靠的，或不存在本問題。

（1）區(qū)塊鏈的哈希算法和時間戳解決知識產(chǎn)權(quán)無形性風險

對于鑒證服務(wù)，區(qū)塊鏈技術(shù)的兩個重要功能：哈希算法和安全時間戳。哈希算法針對任意內(nèi)容的文件進行加密，運算結(jié)果會根據(jù)內(nèi)容生成一段字符串，而這段字符串不能反向推出原來的內(nèi)容。哈希散列非常短，足夠放在區(qū)塊鏈交易的文本內(nèi)，因此當交易發(fā)生時可以把它作為一個安全時間戳作為交易證明。通過將加密的哈希作為一種資產(chǎn)的驗證和認證的形式來使用。區(qū)塊鏈哈希將會成為整個社會運作中一個非常重要的功能，使用區(qū)塊鏈能夠證明在特定時間內(nèi)，任何文件或其他數(shù)字資產(chǎn)的確定內(nèi)容。區(qū)塊鏈鑒證通常包括文件歸檔、存儲和注冊等各類相關(guān)公證服務(wù)和知識產(chǎn)權(quán)保護服務(wù)。

（2）區(qū)塊鏈的存在性證明解決知識產(chǎn)權(quán)獨占性問題

通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，用哈希來為知識產(chǎn)權(quán)完成權(quán)益人證明，區(qū)塊鏈能夠被用來證明某個文件或某樣數(shù)字資產(chǎn)在某個特定時間的已存在內(nèi)容。以一種不可改變的方式提供了時間戳數(shù)據(jù),并且同時確保了文件內(nèi)容信息不被泄漏。這種鑒證服務(wù)可以鑒證任何文件和數(shù)字資產(chǎn)。

（3）區(qū)塊鏈的全球性共享解決知識產(chǎn)權(quán)區(qū)域性限制

區(qū)塊鏈作為一個永久、公開、無法篡改的全球分布式數(shù)據(jù)庫，交易一旦寫入?yún)^(qū)塊鏈，將永遠保存于數(shù)據(jù)庫中，這個特性對公證、知識產(chǎn)權(quán)保護是個新穎的解決方案。

3　基于區(qū)塊鏈技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)實踐探討

3.1知識產(chǎn)權(quán)申請變更登記管理

知識產(chǎn)權(quán)的申請變更登記是知識產(chǎn)權(quán)確權(quán)的基本保障，因此申請變更登記管理就變得極為重要。其發(fā)揮著向社會展示權(quán)屬人公示作用，讓潛在交易主體了解特定的權(quán)屬狀態(tài)，通過申請變更登記權(quán)利正確性推定效力維護收益的安全性同時也記錄著權(quán)益的轉(zhuǎn)移。區(qū)塊鏈獨特的身份賬戶體系，記錄的知識產(chǎn)權(quán)信息作為申請變更登記的電子憑證，充分利用區(qū)塊鏈技術(shù)的安全透明，不可篡改，易于跟蹤等特點，記錄知識產(chǎn)權(quán)及其變更歷史。

3.2知識產(chǎn)權(quán)交易流通

知識產(chǎn)權(quán)的交易流通是促進知識產(chǎn)權(quán)運營的重要環(huán)節(jié)，能夠激發(fā)市場的活躍度，促使更多版權(quán)作品和專利技術(shù)的創(chuàng)作和開發(fā)?，F(xiàn)階段主流的知識產(chǎn)權(quán)尤其是版權(quán)的收益權(quán)，由于是以中心化機制為主導，中間成本高昂，受眾群體少，盜版猖獗，權(quán)益人收益降低。區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化機制，會大幅度降低交易成本，減少中間環(huán)節(jié)，增加受眾群體，提高權(quán)益人的收益，推動了知識產(chǎn)權(quán)的交易。

3.3知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)平臺與數(shù)據(jù)共享

知識產(chǎn)權(quán)的交易轉(zhuǎn)化不是由一個或少數(shù)幾個統(tǒng)一的平臺來完成的，而是由眾多獨立運營的公司、高校、科研院所、個人共同完成的，因此這些交易轉(zhuǎn)化的環(huán)節(jié)分散于各家平臺?；趨^(qū)塊鏈的知識產(chǎn)權(quán)信息平臺可以將這些零散的用戶和信息匯集起來，形成聯(lián)合的分布式信息交易轉(zhuǎn)化中心。

統(tǒng)一信息、資訊、交易平臺建設(shè)最大的危機來自于信任，由區(qū)塊鏈構(gòu)建的去中心化信任和全民參與的機制，天然適合搭建一個統(tǒng)一的共享平臺。區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的信任，不以個體的意志為轉(zhuǎn)移，彼此之間在無信任的前提下，依然能夠保障系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的正常運作。每個用戶都成為區(qū)塊鏈統(tǒng)一平臺的一個節(jié)點，擁有各自的公鑰和私鑰，共同參與信息的驗證和記錄。

3.4知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)智能合約

對涉及知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)的不同主體共同簽署一個知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)合約，約定各方的責任與義務(wù)。合約以智能合約的形式存入?yún)^(qū)塊鏈中，由區(qū)塊鏈技術(shù)確保合約在履行中不得篡改。

3.5系統(tǒng)實現(xiàn)架構(gòu)

區(qū)塊鏈知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)平臺可以由三層架構(gòu)構(gòu)成。底層為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建一個去中心化、去信任的共享參與分布式總賬；中間層通過業(yè)務(wù)邏輯與區(qū)塊鏈共識機制構(gòu)建，建立賬戶中心、知識產(chǎn)權(quán)登記、知識產(chǎn)權(quán)展示、知識產(chǎn)權(quán)交易等通過智能合約實現(xiàn)知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)功能；最上層為各個知識產(chǎn)權(quán)參與主體提供的業(yè)務(wù)服務(wù)(如圖3所示)。