區(qū)塊鏈中的共識機(jī)制

摘 要 本文主要以專利文摘數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果為分析樣本，通過人工標(biāo)引技術(shù)分支，從技術(shù)的視角對區(qū)塊鏈中的共識技術(shù)專利文獻(xiàn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了區(qū)塊鏈中的共識技術(shù)專利申請的國內(nèi)外申請態(tài)勢、主要申請人分布、各國布局情況等。

關(guān)鍵詞 區(qū)塊鏈 共識機(jī)制 專利

作者簡介：李萍，國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心。

中圖分類號：D923.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? DOI：10.19387/j.cnki.1009-0592.2019.09.019

一、概述

（一）區(qū)塊鏈技術(shù)簡介

從本質(zhì)上看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€泛中心化的分布式賬本，以數(shù)據(jù)區(qū)塊代替了中心服務(wù)器或第三方中介機(jī)構(gòu)的作用，并具有無法篡改、透明公開等特性。因此，區(qū)塊鏈為整個社會的信用系統(tǒng)提供了一個完善的數(shù)據(jù)源路徑。

（二）區(qū)塊鏈技術(shù)中的共識機(jī)制

如何在分布式系統(tǒng)中高效達(dá)成共識是分布式計(jì)算領(lǐng)域的重要研究問題，區(qū)塊鏈的優(yōu)勢之一就在于能夠在決策權(quán)高度分散的去中心化系統(tǒng)中使得各個節(jié)點(diǎn)高效的針對區(qū)塊數(shù)據(jù)的有效性達(dá)成共識。

現(xiàn)有的區(qū)塊鏈共識機(jī)制包括如下幾種：PoW工作量證明共識、PoS股權(quán)證明共識和DPoS、PoI重要性證明共識、PoD貢獻(xiàn)證明共識、PoA身份證明共識、BFT拜占庭式容錯算法等。

（三）區(qū)塊鏈技術(shù)研究方法

為了研究國內(nèi)外區(qū)塊鏈的共識技術(shù)專利申請的現(xiàn)狀，在專利文摘數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索，通過對檢索結(jié)果進(jìn)行人工標(biāo)引，分析其專利申請趨勢、專利申請布局、關(guān)鍵技術(shù)演進(jìn)路線、國內(nèi)外主要申請人以及分類號分布。

二、專利申請現(xiàn)狀

通過對檢索結(jié)果進(jìn)行人工標(biāo)引，分析其專利申請趨勢、專利申請布局、關(guān)鍵技術(shù)演進(jìn)路線、國內(nèi)外主要申請人以及分類號分布。

（一）區(qū)塊鏈的共識技術(shù)專利申請趨勢

區(qū)塊鏈中的共識機(jī)制專利以及相關(guān)的技術(shù)主題專利各年度的申請量如圖1所示 。

從圖1中可以看出，在全球范圍內(nèi)，區(qū)塊鏈的共識技術(shù)屬于近5年才興起的技術(shù)，在2012年-2014年相關(guān)專利發(fā)展比較緩慢，申請量很少，此時區(qū)塊鏈的共識技術(shù)正處于技術(shù)的積累階段，因此申請量還未明顯增長;這是因?yàn)閰^(qū)塊鏈最早只是作為比特幣的底層技術(shù)而廣為人知，2014年以后人們將其從比特幣技術(shù)中剝離出來，進(jìn)行改造，增加新特性后，才作為基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用于更多的場景。世界上各大金融機(jī)構(gòu)開始關(guān)注區(qū)塊鏈技術(shù)，并且在分析后認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)有可能在金融各個領(lǐng)域中發(fā)揮減少成本、增加效率的作用。在金融領(lǐng)域的場景中，因?yàn)闊o法直接使用性能較為低下、數(shù)據(jù)透明公開、全網(wǎng)記賬的公有鏈技術(shù)，所以在2016年就出現(xiàn)了大量不局限于金融行業(yè)、各種以許可鏈為基礎(chǔ)的區(qū)塊鏈項(xiàng)目。由圖1中也可以看出，從2016年開始相關(guān)專利申請量呈現(xiàn)快速增長趨勢，到2018年達(dá)到最高峰。

中國國內(nèi)的區(qū)塊鏈的共識技術(shù)的發(fā)展趨勢與全球發(fā)展趨勢基本一致，到2018年，工信部發(fā)布的《2018 中國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)白皮書》提出區(qū)塊鏈跨境支付具有良好發(fā)展前景，國內(nèi)對區(qū)塊鏈中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，使得區(qū)塊鏈的共識技術(shù)的相關(guān)專利呈現(xiàn)井噴式增長，申請量在2018年達(dá)到高峰。全球申請量和國內(nèi)申請量在2019年都出現(xiàn)了下降， 這主要是因?yàn)?017年之后的專利申請有部分尚未公開， 無法納入數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)， 并不能說明專利申請量在下降。

（二）區(qū)塊鏈的共識技術(shù)專利申請布局

圖2表示的是區(qū)塊鏈的共識技術(shù)在全球?qū)＠暾埖膮^(qū)域分布情況，從圖中可以看出，在中國（CN）的申請量排名第一，領(lǐng)先傳統(tǒng)通信、互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)國美韓歐日等國家，這得益于中國企業(yè)在電子商務(wù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，尤其是阿里巴巴、京東兩大電商企業(yè)，在全球位于較為領(lǐng)先的地位，使得中國作為區(qū)塊鏈技術(shù)的主要研發(fā)國家和主要市場國家，走在了世界的前列。

從圖2中還可以看出世界知識產(chǎn)權(quán)組織的申請量位列第二，這是由于區(qū)塊鏈作為新一代網(wǎng)絡(luò)支付技術(shù)，從一開始提出就受到了整個產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)注，而區(qū)塊鏈的共識技術(shù)作為區(qū)塊鏈技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，一直是人們研究的熱點(diǎn)，各國申請人在積極部署標(biāo)準(zhǔn)建立的過程中也非常重視相關(guān)專利的全球布局，積極爭取占據(jù)國際市場。

（三）區(qū)塊鏈的共識技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)分支分布圖

圖3表示的區(qū)塊鏈的共識技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)分支分布圖。從圖3中可以看出，與PoW相關(guān)的專利申請有410件，占據(jù)了大部分，而與PoS相關(guān)的專利申請有201件，技術(shù)占比位列第二位，與BFT相關(guān)的專利申請有150件，與PoI等相關(guān)的專利申請只有75件。由此可見，PoW作為基于工作量的共識技術(shù)，一直引起了業(yè)內(nèi)廣泛的關(guān)注，而PoS作為基于權(quán)益的共識技術(shù)，也已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。

（四）區(qū)塊鏈的共識技術(shù)主要申請人分布

圖4 為區(qū)塊鏈的共識技術(shù)全球申請主要申請人的分布情況。從圖4 可以看出，針對該技術(shù)的全球?qū)＠暾堉饕性诎⒗锇桶汀⒕〇|等電子商務(wù)公司以及國內(nèi)的部分高校。其中，阿里巴巴以申請量優(yōu)勢高居榜首，究其原因，主要是阿里巴巴從2015年8月開始在區(qū)塊鏈領(lǐng)域進(jìn)行專利布局，并且其全球申請的布局較為廣泛。而隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)一步普及，其他電商在區(qū)塊鏈發(fā)展的進(jìn)程中不斷加力，使得我國在區(qū)塊鏈的共識技術(shù)方面的技術(shù)積累快速增加，其中京東區(qū)塊鏈的共識技術(shù)的全球申請量緊隨阿里巴巴之后。另外，伴隨著我國對知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的重視以及國內(nèi)創(chuàng)新主體對于知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識的加深，國內(nèi)的電子科技大學(xué)等科研院校，也都積極地展開了對于該技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新和專利布局，提升了中國在區(qū)塊鏈的共識技術(shù)領(lǐng)域的競爭力。

進(jìn)一步地，筆者針對這些專利文獻(xiàn)中的國內(nèi)專利申請的申請人以及所涉及的分類號進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，通過數(shù)據(jù)對目前國內(nèi)區(qū)塊鏈的共識技術(shù)領(lǐng)域中專利申請主體以及技術(shù)分支進(jìn)行呈現(xiàn)。

圖5為區(qū)塊鏈的共識技術(shù)中國專利申請人數(shù)量的排名分布情況。從申請人來看，前五名也是全球范圍申請的前十名;其中阿里巴巴在該技術(shù)的國內(nèi)專利布局上遙遙領(lǐng)先于國內(nèi)的其他申請人，主要是其在國內(nèi)對區(qū)塊鏈技術(shù)的研究和布局較早，使得其成為區(qū)塊鏈技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用的引領(lǐng)者之一。

（五）區(qū)塊鏈的共識技術(shù)主要IPC分布

圖6示出了838項(xiàng)專利中排名前15的相關(guān)IPC分類號的分布情況。從圖6可以看出，區(qū)塊鏈的共識技術(shù)的全球申請的前3個主要分類號為H04L（數(shù)字信息的傳輸）、G06F（電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理）、H04W（無線通信網(wǎng)絡(luò)），其中H04L最多，涉及214篇，這主要與區(qū)塊鏈的共識技術(shù)的技術(shù)本身有關(guān)，區(qū)塊鏈的共識技術(shù)本身就是用于信息傳輸和存儲的問題，而通過其余分類號的占比也直接地反映了區(qū)塊鏈的共識技術(shù)的現(xiàn)有布局點(diǎn)分布。

三、總結(jié)

本文以專利文摘數(shù)據(jù)庫收錄的與區(qū)塊鏈的共識技術(shù)相關(guān)的專利為樣本，首先分析了區(qū)塊鏈的共識技術(shù)及各關(guān)鍵技術(shù)分支的專利申請態(tài)勢、各關(guān)鍵技術(shù)占比、專利布局情況、重點(diǎn)申請人等。

通過上述分析可知，由于國內(nèi)電子商務(wù)技術(shù)發(fā)展迅速，在區(qū)塊鏈的共識的專利申請中，排名靠前的申請人國內(nèi)申請人居多，足見在區(qū)塊鏈的共識技術(shù)方面國內(nèi)研發(fā)水平的先進(jìn)性以及重要性。

注釋：

其中以每個同族中最早優(yōu)先權(quán)日期視為該申請的申請日，一系列同族申請視為一件申請。

參考文獻(xiàn)：

[1]Nakamoto S.Bitcoin： A peer-to-peer electronic cash system. 2008：3-4.

[2]蘇暢. 基于一致性哈希算法的區(qū)塊鏈優(yōu)化模型[J].電腦知識與技術(shù)，2019：163-165.

[3]方響，等.分布式新能源接入下的區(qū)塊鏈共識機(jī)制研究[J].浙江電力，2019：1-6.

[4]Ming Li，et al. Blockchain-enabled workflow operating system for logistics resources sharing in E-commerce logistics real estate service.Computers & Industrial Engineering.2019：950-969.

[5]黃磊.區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)中數(shù)據(jù)的一致性探究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019：81-82.