中国区块链技术和产业发展论坛标准-区块链参考架构.pptx
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1、中中国国 区区 块块 链链 技技术术 和和 产产 业业 发发 展展 论论 坛坛 标标 准准CBD-Forum-001-2017区块链 参考架构BlockchainReference Architecture(发布稿)CBD-Forum-001-2017前言 III 1 范围 12 术语和缩略语 12.1 其他标准中定义的术语 12.2 本标准中定义的术语 22.3 缩略语 33 概述 43.1 本标准的约定 43.2 参考架构的作用 44 参考架构概览 54.1 区块链参考架构的架构视图 54.2 区块链用户视图 64.3 区块链功能视图 84.4 用户视图和功能视图之间关系 94.5 用户视
2、图与共同关注点以及功能视图与共同关注点之间关系 104.6 区块链实现视图 104.7 区块链部署视图 105 用户视图 105.1 角色、子角色和活动概述 105.2 区块链服务客户 115.3 区块链服务提供方 155.4 区块链服务关联方 215.5 共同关注点 256 功能视图 266.1 功能架构 266.2 功能组件 287 用户视图和功能视图之间的关系 367.1 概述 367.2 关系 36 附 录 A(规范性附录)区块链和分布式账本技术概览 38 A.1 区块链关键特征 38 A.2 区块链(服务)能力类型和区块链服务类别 38 A.3 区块链部署模式 39 A.4 区块链和
3、分布式账本技术的关系 39 附 录 B(资料性附录)用户视图和功能视图说明 40 B.1 区块链服务客户和提供方之间的关系 40 B.2 提供方和跨链提供方之间的关系 41I目录CBD-Forum-001-2017B.3 区块链服务开发方和提供方之间的关系 41 B.4 区块链服务提供方和审计方之间的关系 42 B.5 区块链服务提供方和监管方之间的关系 43参考文献 44IICBD-Forum-001-2017III前言区块链作为一种新兴的应用模式,在金融服务、供应链管理、文化娱乐、智能制造、社会公益和教 育就业等领域有着广泛的应用价值。近几年来,区块链技术和应用正经历快速发展的过程。与此同
4、时,国内国际上区块链领域的标准仍属空白,行业发展碎片化,行业应用存在一定的盲目性,不利于区块链 的应用落地和技术发展。区块链的标准化有助于统一对区块链的认识,规范和指导区块链在各行业的应 用,以及促进解决区块链的关键技术问题,对于区块链产业生态发展意义重大。目前,国内外标准化组 织已将区块链标准化提上议事日程,开展了组织建设、标准预研等一系列工作,并初步取得了一定进展。中国电子技术标准化研究院作为国际标准化组织ISO/TC 307(区块链和分布式账本技术技术委员 会)的国内技术归口单位,在本标准研制过程中,充分发挥了组织协调和技术方向把关作用。标准研制 的流程和标准参照国际标准和行业标准研制的
5、相关规则和规定,标准工作组聚集了国内区块链行业多 个领域的技术和管理专家,开展了多种形式的专题研讨、专家和企业征求意见活动,在保证标准专业性 的同时,也确保了标准研制过程的公开性和透明性。此外,为了保证标准内容的科学性、合理性和可实 施性,中国电子技术标准化研究院根据标准研制情况,组织开发了配套的测试验证方案,并对乐视链服 信息技术(北京)有限公司、北京瑞卓喜投科技发展有限公司、上海分布信息科技有限公司、众安信息 技术服务有限公司、杭州趣链科技有限公司等重点参与企业的区块链解决方案进行了测试验证。本标准的研制工作,得到了中国区块链技术和产业发展论坛专家委员会的指导和支持,专家委员会 主任、北京
6、理工大学副校长梅宏院士,和各位专家成员,对标准内容和文稿进行了深入严谨的讨论,给 出了许多切实有益的意见,对标准质量提升和标准内容完善起到关键性作用。除此之外,来自同济大学、复旦大学、浙江大学等高校和研究院所的知名学者,以及来自中国证监会、中国工商银行、中国农业银 行、中国移动、中国外汇交易中心、邮储银行、中国人寿保险、深圳证券交易所等企事业单位的资深专 家,从不同行业视角针对标准提出了诸多建设性意见,提高了标准的适用性和可实施性。在此对所有专 家的指导和帮助表示由衷的谢意。本标准负责起草单位:中国电子技术标准化研究院、上海万向区块链股份公司、浙江蚂蚁小微金融 服务集团有限公司、深圳前海微众银
7、行股份有限公司、乐视链服信息技术(北京)有限公司、万达网络 科技集团有限公司、中国平安保险(集团)股份有限公司、上海金丘实业股份有限公司、上海钜真金融 信息服务有限公司、鑫苑(中国)置业有限公司、众安信息技术服务有限公司、上海分布信息科技有限 公司、用友网络科技股份有限公司、海航生态科技集团有限公司、三一集团有限公司。本标准主要起草人:周平、唐晓丹、宋文鹏、谭智勇、李斌、季宙栋、李俊、李奕、陈家乐、吴小 川、华正皓、陈志峰、李彦博、金龙、杜宇、赵峰、吴涛、韩梅、高林挥、杨宝刚、曾林钏、马环宇、张开翔、蔡承杰、李佳秾、郝玉琨、李鸣、高西林、杜君君、倪旻、易锋平、柴庆朋、丁阳、文博武、李升林。使用
8、帮助信息:任何单位和个人在使用本标准的过程中,若存在疑问,或有对本标准的改进建议和 意见,请与中国电子技术标准化研究院(中国区块链技术和产业发展论坛 秘书处)联系。电话:010-64102801/2804;电子邮件: 通信地址:北京东城区安定门东大街1号(100007)为了推动本标准的持续改进,使其内容更加贴近用户组织的实际需求,欢迎社会各方力量参加本标准的持续改进,本标准的更多信息欢迎关注中国区块链技术和产业发展论坛官方网站和公众号。http:/CBD-Forum-001-20171区块链 参考架构1范围本标准规定了区区块链块链参考架构(BRA)。具体规定了以下内容:a)区区块链块链参考架构
9、涉及的用户视图、功能视图;b)用户视图所包含的角角色色、子角色子角色及其活活动动,以及角色角色之间的关系;c)功能视图所包含的功功能能组组件件及其具体功能,以及功能功能组组件件之间的关系;d)用户视图和功能视图之间的关系。本标准适用于:a)计划使用区区块链块链和分分布布式式账账本本技技术术的组织选择和使用区区块块链链服务;b)计划使用区区块链块链和分分布布式式账账本本技技术术的组织建设区区块链块链系统;c)指导使用区区块链块链和分分布布式式账账本本技技术术的服务提供组织提供区区块链块链服务。注注:区区块链块链和分布分布式式账账本技本技术术的关系详见附录 A,二者具有共同点,又不能完全互换,在描
10、述具体的系统时,通常 采用“区区块块链链”一词。2术语和缩略语GB/T 25069-2010、GB/T 11457-2006、ISO/IEC 9804-1998、GB/T 5271.18-2008和GB/T 32399-2015界定的以下术语和定义适用于本文件。2.1其他标准中定义的术语2.1.1活动 activity 一组特定任务的集合。GB/T 32399-20152.1.2数字签名 digital signature附加在数据单元上的数据,或是对数据单元所作的密码变换,这种数据或变换允许数据单元的接收 者用以确认数据单元的来源和完整性,并保护数据防止被人(例如接收者)伪造或抵赖。GB/T
11、 25069-20102.1.3分布式应用 distributed application 使用开放式系统互联环境中的两个或更多个应用实体调用来完成信息处理。ISO/IEC 9804:1998CBD-Forum-001-20172.1.4加密 enciphermentencryption对数据进行密码变换以产生密文的过程。一般包含一个变换集合,该变换使用一套算法和一套输入 参量。输入参量通常被称为密钥。GB/T 25069-20102.1.5功能组件 functional component 参与活活动动(2.1.1)所需的,可实现的一个功能性基本构件块。GB/T 32399-20152.1.
12、6互操作 interoperabilitya)两个或多个系统或组件交换信息并相互使用已交换的信息的能力;b)两个或两个以上系统可互相操作的能力。GB/T 11457-20062.1.7模块化 modularization 把系统分成若干模块(模块变成元素)以便于设计和开发。GB/T 11457-20062.1.8对等网络 peer-to-peer network 一种仅包含对控制和操作能力等效的节点的计算机网络。GB/T 5271.18-20082.1.9角色 role 一组服务于共同目的的活活动动(2.1.1)的集合。GB/T 32399-20152.1.10子角色 sub-role 特定角
13、色(2.1.9)的所有活活动动的一个子集。GB/T 32399-20152.2本标准中定义的术语2.2.1区块链 blockchain一种在对对等网等网络络(2.1.8)环境下,通过透明和可信规则,构建不可伪造、不可篡改和可追溯的块块 链链式数式数据据结结构构(2.2.2),实现和管理事务处理的模式。2CBD-Forum-001-2017注:事务处理包括但不限于可信数据的产生、存取和使用等。2.2.2块链式数据结构 chained-block data structure一段时间内发生的事务处理以区块为单位进行存储,并以密码学算法将区块按时间顺序连接成链 条的一种数据结构。2.2.3共识算法
14、consensus algorithm区区块链块链系统中各节点间为达成一致采用的计算方法。2.2.4摘要算法 digest algorithm又称摘要函数(或称 Hash 函数),通常通过将任意长度的消息输入变成固定长度的短消息输出来保 障数据的完整性。2.2.5分布式账本 distributed ledger可以在多个站点、不同地理位置或者多个机构组成的网络里实现共同治理及分享的资产数据库。2.2.6分布式账本技术 distributed ledger technology实现分布式账本(2.2.5)的技术的集合。2.2.7智能合约 smart contract以数字形式定义的能够自动执行条
15、款的合约。注:在区区块块链链(2.2.1)技术领域,智能合约是指基于预定事件触发、不可篡改、自动执行的计算机程序。2.3缩略语下列缩略语适用于本标准。3AES API BRA BSC BSR BSP DLT ECC IDE SLA高级加密标准(Advanced Encryption Standard)应用编程接口(Application Programming Interface)区块链 参考架构(Blockchain-Reference Architecture)区块链服务客户(Blockchain Service Customer)区块链服务关联方(Blockchain Service R
16、elated Party)区块链服务提供方(Blockchain Service Provider)分布式账本技术(Distributed Ledger Technology)椭圆曲线加密(Elliptic Curve Cryptography)集成开发环境(Integrated Development Environment)服务水平协议(Service Level Agreement)CBD-Forum-001-20173概述3.1本标准的约定本标准采用以下约定:a)本标准使用一组图来帮助理解 BRA。图 1 给出了图中使用的图例。注:图1中,“关注点”指的是共同关注点。图1本标准的图中使
17、用的图例b)引用第二章中术语时用粗体字标识。3.2参考架构的作用本标准中的 BRA 提供了一个体系框架,用于有效描述区块链角角色色、子子角角色色、区区块块链链活活动动、共同关注 点、功能架构和区区块块链链功能功能组组件件。BRA 的作用包括:描述区区块块链链的利益相关者群体;描述区区块块链链系统的基本特征;规范基本的区区块链块链活活动动和功能功能组组件件,描述它们之间的关系以及它们与环境之间的关系;识别BRA设计和改进的指导原则。BRA的核心标准化作用包括:有助于制定一系列协调配套的区区块块链链标准;为定义区区块块链链标准提供一个技术中立的参考点;在识别区区块块链链利益和风险时提倡开放性和透明
18、性。BRA重点关注区区块链块链服务提供什么,而不是如何设计基于区区块块链链的解决方案和实现方式。尽管BRA可能会限制某个实际系统的系统架构,但是BRA并不代表任何具体区区块链块链系统的系统架构。BRA并不依赖于 任何具体提供商的产品、服务或参考实现,也不定义有碍创新的常规方案。BRA还用于:帮助理解区区块链块链的运营复杂性;展示和理解各类区区块块链链以及服务的供应和使用;为社区理解、讨论、分类和比较区区块链块链提供技术参考;4关注点角色子角色相关方功能组件活动CBD-Forum-001-2017为使用通用的参考架构描述、讨论和编制系统特定的架构提供工具;促进在相关领域进行潜在标准分析,同时支持
19、后续的参考实现分析。4参考架构概览本章给出了本标准所使用的体系化方法。4.1 区块链参考架构的架构视图区区块链块链系统能采用视图方法进行描述。采用四个不同的视图进行描述(见图2):用户视图;功能视图;实现视图;部署视图。5图2不同架构视图之间的转换表1给出对每个视图的描述。表1 区块链参考架构视图图3给出了用户视图向功能视图的转换。详细信息见7.2节。用户视图功能视图部署视图实现视图BRA视图视图描述范围用户视图系统环境、相关方、角色角色、子角色子角色和区区块块链链活动范围内功能视图支撑区区块链块链活动的所需功能范围内实现视图实现服务、基础设施组件内的区区块链块链服务所需的功能范围外部署视图基
20、于已有或新增的基础设施,对区区块链块链服务功能的技术实现范围外注:虽然本标准包含了对用户视图和功能视图的详细描述,但并不包含对实现视图和部署视图的 描述,因为实现视图和部署视图与技术,以及供应者特定的区区块链块链实现和部署方式相关。CBD-Forum-001-20176图3用户视图向功能视图的转换4.2区块链用户视图用户视图涉及以下区区块块链链概念:区区块链块链活活动动;角色角色和子子角角色色;相关方;部署模型;共同关注点。图 4 展示了用户视图所定义的实体。关注点相关方角色子角色角色子角色活动活动活动活动层层用户视图功能视图层功能组件跨层功能功能组件功能组件功能组件CBD-Forum-001
21、-2017图4用户视图实体4.2.1区块链活动区区块链块链活活动动定义为一组特定任务的集合。区区块链块链活活动动需要有一个目标,并能交付一个或多个结果。区区块链块链系统的活活动动通过功能功能组组件件来实现(见图 3)。第 5 章给出区区块链块链活活动动并进行详细描述。4.2.2角色和子角色角色角色是一组具有共同目标的区区块块链链活活动动的集合。区区块链块链参考架构定义了三个主要角色角色:区区块链块链服务客户:使用区区块链块链服务的业务相关方;区区块链块链服务提供方:提供区区块链块链服务的相关方;区区块链块链服务关联方:为区区块链块链服务提供方、区区块块链链服务客户的活活动动提供支撑或辅助功能的
22、相关 方。子角色子角色是某个指定角角色色的区区块链块链活活动动的子集。某个角色角色的区区块链块链活活动动能被该角角色色下的不同的子角色子角色所共享。第 5 章给出区区块链块链的角角色色和子角子角色色描述。4.2.3相关方相关方是一个或一组自然人或者法人,不论该法人是否注册。区区块链块链系统中的相关方是区区块链块链系统 的利益相关者。在某个给定时间点,一个相关方可承担多个角色角色,也可承担某个角角色色活活动动的指定子集。7活动活动活动关注点相关方角色子角色角色子角色活动CBD-Forum-001-20174.2.4 区块链部署模型区区块链块链部署模型是根据对分布式账本的控制和共享方式对区区块链块
23、链进行的分类。区区块链块链部署模型包括:公有链;联盟链;专有链。附录 A 给出对区区块链块链部署模型的描述。4.2.4共同关注点共同关注点指的是需要在不同角角色色之间协调,且在区区块块链链系统中一致实现的行为或能力。共同关注点能被多个角色角色、区区块块链链活活动动和功功能能组组件件所共享,且对他们产生影响。共同关注点适用于多个不同的角角色色或功能功能组组件件。5.5 节给出对共同关注点的描述。4.3区块链功能视图功能视图是构建区区块链块链系统所需功能的技术中立的视图。功能视图描述了支持区区块链块链活活动动所需功 能的分布。功能架构还定义了功能之间的依赖关系。功能视图涵盖了以下区区块链块链概念:
24、功能功能组组件件;功能层;跨层功能。图 5 展示了功能、层和功能功能组组件件的概念。图5功能层6.1 节描述区区块链块链功能架构。4.3.1功能组件一个功能功能组组件件是参与某一活活动动所需的,能实现的功能构件。区区块链块链系统的能力完全由一组已实现的功能功能组组件件所定义。8层功能组件层功能组件层功能组件跨层功能功能组件CBD-Forum-001-20176.2 节进一步描述功能功能组组件件。4.3.2功能层层是一组提供类似功能或服务于共同目标的功能功能组组件件的集合。功能架构可部分层次化(即包含多个层和一组跨层功能)。区区块链块链参考架构定义了 4 个不同的层:用户层;服务层;核心层;基础
25、层。需要注意的是,对于某个具体的区区块链块链系统,并不需要提供上述的全部功能功能组组件件层次。4.3.3跨层功能跨层功能提供跨越多个功能层次能力的功能功能组组件件。跨层功能可进行分组。已定义的跨层功能子集包括:开发;运营;安全;监管和审计。6.2.5 描述跨层功能功能组组件件。4.4用户视图和功能视图之间关系图 6 展示了用户视图如何提供区区块块链链活活动动的集合,以及这些区区块链块链活活动动在功能视图中如何表示(并 通过实现视图中的技术来实现)。图6从用户视图到功能视图第 7 章进一步描述用户视图和功能视图之间的关系。9角色子角色活动层功能组件活动层层跨层功能功能组件功能组件功能组件CBD-
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