2019中国彩票行业区块链蓝皮书.pdf

2019 中国彩票 行业 区块链 蓝皮书 500 LIMITED 2019 中国彩票 行业 区块链 蓝皮书 500 LIMITED 声明 本文是 500 LIMITED （500 彩票网 ）基于 对区块 链 行业和 彩票行 业的调 查分析 后 编制 的研究 报告。 本文中 的 所有观 点仅代 表 500 彩票网 的观点 ，不代 表其他 任何政府 部门、 机构、 企业、 团体或 个人 的 观点或 立场。 500 LIMITED 目录 第一章 概述 . 1 第二章 中国区块链产业的发展现状 . 2 2.1 中国区块链产业政策体系逐步构建. 2 2.2 中国区块链产业生态初步形成. 2 第三章 中国彩票行业的发展机遇 . 4 3.1 中国彩票行业的发展状况. 4 3.2 中国彩票行业的需求分析. 4 3.2.1 彩票行业现行的运营模式 . 5 3.2.2 彩票行业面临的发展需求 . 5 3.3 区块链技术助力彩票行业发展的可行性分析. 7 3.3.1 区块链技术的特点和优势 . 7 3.3.2 区块链技术的适用场景 . 9 3.3.3 区块链技术满足彩票行业发展需求 . 10 3.3.4 区块链技术对彩票行业运营模式的提升 . 12 第四章 中国彩票行业区块链技术方案 . 14 4.1 架构设计. 14 4.1.1 设计目标 . 14 4.1.2 技术路线 . 14 4.1.3 设计原则 . 16 4.1.4 技术特色 . 16 4.1.5 整体架构 . 17 4.2 功能设计. 18 4.2.1 联盟链设计 . 18 4.2.2 角色和组件设计 . 26 4.2.3 核心业务设计 . 28 4.3 非功能性设计. 43 4.3.1 性能设计 . 43 4.3.2 安全性设计 . 43 4.3.3 可靠性设计 . 45 4.3.4 可用性设计 . 45 4.3.5 可维护设计 . 46 4.3.6 可扩展性设计 . 46 4.4 技术难点及关键技术分析. 46 4.4.1 共识机制 . 47 4.4.2 数据存储 . 48 4.4.3 智能合约 . 48 4.4.4 安全隐私保护 . 49 第五章 中国彩票行业区块链集成方案 . 50 5.1 联盟链节点硬件方案. 50 5.1.1 私有云集成方案 . 51 5.1.2 区块链节点区建设 . 58 5.1.3 业务系统建设 . 59 5.1.4 实时计算系统建设 . 59 5.1.5 销售网点集成方案 . 60 5.2 联盟链节点软件方案. 60 5.2.1 操作系统安装部署 . 60 5.2.2 私有云平台搭建 . 60 5.3 第三方接入. 61 第六章 项目效益 . 62 6.1 经济效益. 62 6.1.1 提升销量节省成本 . 62 6.1.2 对彩票行业创新的支持 . 62 6.2 社会效益. 62 6.2.1 强调彩票的公益属性 . 62 6.2.2 在相关行业的应用 . 63 第七章 公司介绍 . 64 图片目录 图 1 1998 年至 2018 年全国彩票销售金额. 4 图 2 区块链技术使用的场景. 10 图 3 区块链技术的应用对彩票运营模式的提升. 13 图 4 CLC 链路架构图 . 15 图 5 基于区块链技术的彩票系统架构图. 17 图 6 角色和组件示意图. 26 图 7 注册业务流程图. 28 图 8 注册时序图. 29 图 9 实名认证业务流程图. 30 图 10 实名认证时序图. 31 图 11 购彩业务流程图 . 32 图 12 购彩时序图. 33 图 13 开奖业务流程图. 34 图 14 开奖时序图. 36 图 15 小奖自动兑奖业务流程图. 37 图 16 小奖兑奖业务流程图. 38 图 17 大奖兑奖业务流程图. 39 图 18 小奖自动兑奖时序图. 40 图 19 小奖兑奖时序图. 41 图 20 大奖兑奖时序图. 42 图 21 整体集成方案拓扑图. 51 图 22 IaaS 云计算平台 . 52 图 23 云资源管理对象关系. 54 图 24 DAS VS NAS VS SAN . 55 图 25 私有云平台架构图. 56 图 26 大二层网络部署图. 57 图 27 基础网络平台组织结构图. 58 500 彩票网 2019 中国彩票行业区块链蓝皮书 第 1 页，共 64 页 第一章 概述 中国彩票行业经过了 30 多 年的发展， 经过不断演化和进步， 成为了公众生 活中重要的组成部分， 为社会公益做出了巨大贡献。近年来，由于社会环境的 变化和科学技术的发展提高，中国彩票行业也 产生了新的发展需求。 区块链技术作为一项创新型技术，着力解决交易的信任和安全问题。经过 10 多年的发展，区块链技术正 日趋 完善，其技术创新和生态发展也 不断惠及各 个领域。 区块链与彩票在很多特性上天然 契合，决定了区块链 技术有能力推动 彩票行业的 持续发展。 500 彩票网基于对彩票行业的理解，和对区块链行业的研究， 提出中国彩票 行业区块链（Chinese Lottery Chain ，CLC ）设计 方案，为中国彩票行业的进一 步发展提出建议。 中国彩票行业区块链 采用联盟链方式设计 ，为中国彩票行业量身定制 。中 国彩票行业区块链 通过建立可信赖的彩票行业区块链服务平台 ，为彩票行业内 的各类业务 提供安全、可靠、 高效、 灵活的区块链解决方案， 以期帮助彩票行 业优化运营模式、 降低运营成本 、提高运营效率、维护社会信用 、增强信息安 全。 500 彩票网 2019 中国彩票行业区块链蓝皮书 第 2 页，共 64 页 第二章 中国区块链产 业的发展现状 2.1 中国区块链产业政策体系逐步构建 区块链作为一项颠覆性技术， 正在引领全球新一轮技术变革和产业变革， 有 望 成 为 全球技 术 创 新和模 式 创 新的“ 策 源 地” ， 推 动 “信息 互 联 网”向 “ 价 值 互 联网”变迁。2016 年 12 月， 国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通 知 中首次提及区块链， 并将其与量子通信、 人工智能、 虚拟现实、 大数据认 知 分析、 无人驾驶交通工具等技术一起作为重点前沿技术， 明确提出需加强区块链 等新技术的创新、 试验和应用， 以实现抢占新一代信息技术主导权。 其次， 相 关 行业、 国家和国际标准也在加速制定， 解决区块链的关键技术标 准问题， 促进区 块链产业生态化发展。 2019 年 1 月 10 日， 国 家互联网信息办公室发布 区块链信息服务管理规定 ， 自 2019 年 2 月 15 日 起施行。 区块链信息服务管理规定的出台，旨在明确区 块链信息服务提供者的信息安全管理责任， 规范和促进区块链技术及相关服务健 康发展， 规避区块链信息服务安全风险， 为区块链信息服务的提供、 使用、 管 理 等提供有效的法律依据。 2019 年 10 月 24 日下午， 中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势进行 第十八次集体学习。 中共中央总书记习近平在主持学习时强调， 区块链技术的集 成应用在新 的技 术革新 和产业变革 中起着重要 作用。要探 索“区块链+ ”在民 生 领 域 的 运用， 积 极 推动区 块 链 技术在 教 育 、就业 、 养 老、精 准 脱 贫、医 疗 健 康 、 商品防伪、 食品安全、 公益、 社会救助等领域的应用， 为人民群众提供更加智能 、 更加便捷、更加优质的公共服务。 各地政府积极从产业高度来定位区块链技术， 把握技术升级带来的产业升级 新机遇。 各地政府及时出台的区块链技术和产业发展扶持政策， 把握了区块链产 业发展机遇， 抢占了区块链产业发展制高点， 让区块链产业迎来了一次新的爆发。 仅 2019 年上半年中央层面发布了 18 则扶持政策信息和 11 则监 管相关政策 。从 地方来看，2019 年上半年共发布 106 则扶持政策和 35 则监管政策。 2.2 中 国区块链产业生态初步形成 中国区块链产业目前处于高速发展阶段， 创业者和资本不断涌入， 企业数量 快速增加。 区块链应用加快落地， 助推传统产业高质量发展， 加快产业转型升级。500 彩票网 2019 中国彩票行业区块链蓝皮书 第 3 页，共 64 页 利 用 区块 链技 术 为实 体经 济 “降 成本 ” 、 “ 提 效率 ” ，助 推传 统 产业 规范 发 展。 此 外， 区块链技术正在衍生为新业态， 成为经济发展的新动能。 区块链技术正在推 动新一轮的商业模式变革， 成为打造诚信社会体系的重要支撑。 与此同时， 各地 政府积极从产业高度定位区块链技术， 政策体系和监管框架逐步 发展， 帮助区块 链产业生态进一步完善。 从中国区块链产业的新成立公司数量变化来看， 2014 年该领域的公司数量开 始增多，到 2016 年新成立公司数量显著提高，超过 100 家，是 2015 年的 3 倍 多。 2017 年是近几年的区块链创业高峰期， 由于区块链概念的快速普及， 以及技 术的逐步成熟， 很多创业者涌入这个领域， 新成立公司数量达到 178 家。 根据工 业和信息化部信息中心发布了2018 中国区块链产业白皮书显示，截至 2018 年 3 月底， 我国以区块链业务为主营业务的区块链公司数量已经达到了 456 家。 截至到 2018 年 12 月 底，我国 提供区块链专业技术支持、产品、解决方案等服 务，且有投入或产出的区块链企业共 672 家。 从区块链产业细分领域来看， 区块链产业链条脉络逐渐明晰， 产业链条已经 形 成 。 从上游 的 硬 件制造 、 平 台服务 、 安 全服务 ， 到 下游的 产 业 技术应 用 服 务 ， 到 保 障 产业发 展 的 行业投 融 资 、媒体 、 人 才服务 ， 各 领域的 公 司 已经基 本 完 备 ， 协同有序，共同推动产业不断前行。 从互联网巨头的动向来看， 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。 互联网巨头企业纷纷拓展区块链业务， 快速推动 中国区块链产业发展。 目前， 腾讯、 阿里巴巴、 百度、 京 东等互联网行业巨头纷 纷加入区块链技术的研究与场景应用中来。 巨头涌入给中国区块链产业发展注入 了新动能，产业蓄势待发，并将借着新时代的东风快速崛起。 从区块链技术的应用来看， 随着区块链技术创新发展逐步成熟， 产业应用的 实际效果愈发显现， 区块链的应用已从金融领域延伸到实体领域， 电子信息存证、 版权管理和交易、 产品溯源、 数字资产交易、 物联网、 智能制造、 供应链管理 等 领域。 区块链技术开始与实体经济产业深度融合， 形成一批 “产业区块链” 项目 ， 迎来产业区块链“百花齐放”的大时代。 2014 年至今， 中国央行数字货币 DC/EP （DE ， digital currency ， 是数字货币； EP，electronic payment ， 是电子支付） 的研究已经进行了五年， 中国人民银行 很 可能是全球第一个推出数字货币的央行。 随着央行数字货币的推出， 区块链在各 行业的应用与发展会迎来新的变化， 特别是版权管理和交易、 电子商务、 彩票行 业等。 500 彩票网 2019 中国彩票行业区块链蓝皮书 第 4 页，共 64 页 第三章 中国彩票行业的发展机遇 3.1 中国彩票行业的发展状况 1987 年开始正式发行彩票至今， 我国已经累计销售彩票约 3.7 万亿， 彩票募 集的社会公益金累计高达万亿， 广泛应用于社会福利事业、 体育事业、 社会保障 基金和各类专项公益事业。 多项社会保障体系的资金来源于彩票募集的社会公益 金，随着中国老龄化社会的到来，对彩票销量有着一定的增长需求。 图 1 1998 年至 2018 年全国彩票销售金额 近年来中国的彩票整体销量增速开始放缓 。 在新的经济环境下， 彩票行业应 该如何进一步发展才能满足各方面的需求， 这是整个彩票行业参与者都在考虑的 问题。 3.2 中国彩票行业 的 需求分析 5,114.00 19.86% -20.00% 0.00% 20.00% 40.00% 60.00% 80.00% 100.00% 0.00 1,000.00 2,000.00 3,000.00 4,000.00 5,000.00 6,000.00 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 单位：亿 同比增长500 彩票网 2019 中国彩票行业区块链蓝皮书 第 5 页，共 64 页 3.2.1 彩 票 行业 现行 的 运营 模式 目前中国彩票行业的 主要彩种都采用 计算机网络系统联网 发行、 全国各销售 网点销售 、定期开奖的模式。这一模式的主要流程如下 ： 1. 彩票销售。彩民到彩票销售网点购买彩票； 2. 销售数据统计封存。 彩票销售截止后， 所有购彩数据信息汇总并刻录成光盘 存档； 3. 开奖。 国家级彩票中心使用指定设备开奖并通过电视直播， 或者通过其他公 开方式（例如大型体育比赛）获得开奖结果； 4. 计算并 核 对 中 奖 信 息 。 计 算 中 奖 和 奖 金 信 息 ， 并 对 中 奖 明 细 数 据 进 行 核 对 ； 5. 公布。面向公众公布中奖数据信息； 6. 兑奖。彩民凭中奖纸质彩票到彩票销售网点或者彩票中心兑奖。 3.2.2 彩 票 行业 面 临的 发 展需 求 在新的社会环境下， 国家主管单位对彩票发行、 销售提出了更高的要求， 同 时广大彩民对购彩的需求越来越广泛，中国彩票行业面临着新的发展需求。 3.2.2.1 建立社会信用机制的需求 中国彩票行业的运营基础， 是社会对整个行业的信任。 这种信任不仅 来自于 国家公信力的背书 ， 还来自于彩票行业参与者多年来的信用积累 。 为了保障彩票 行业长期、 稳定 地发展， 需要 在行业内建立有效的社会信用机制， 全面保护彩票 行业的社会信用，系统性地维护彩票行业的公信力。 3.2.2.2 资金安全的需求 彩票行业是一个与资金有密切联系的行业。 彩票行业中出现的任何资金风险， 不仅可 能引起 巨 大 的经济 纠 纷 ，还会 损 害 彩民的 利 益 、降低 彩 票 游戏的 公信力、 影响国家彩票的品牌形象。 对彩票行业中的资金流转， 需要做到 紧密跟踪， 严格 监控，全面防范资金风险， 有效保障资金安全。 500 彩票网 2019 中国彩票行业区块链蓝皮书 第 6 页，共 64 页 3.2.2.3 监管合规的需求 自 2009 年以来，国家出台 了彩票管理条例 、 彩票管理条例实施细则 、 互联网销售彩票管理暂行办法 、 电话销售彩票管理暂行办法 等多份法律法 规文件，对彩票行业的各个方面做出了详细的规定。 由 于 彩 票 销 售 网 点 数 量 众 多 ， 彩 民 人 数 庞 大 ， 因 此 在 实 际 彩 票 经 营 活 动 中 ， 仍然存在法律法规落实不到位的问题。 3.2.2.4 责任彩票的需求 责任彩票要求彩票发行主体在依法合规运行、 履行公益金筹集使命的基础上， 还应对彩票发行销售过程参与者， 以及对国家、 对社会、 对彩票行业及相关产业， 在经济、 法律、 环境、 慈善和伦理等方面承担任务和义务。 具体包括杜绝未成年 人购彩、 预防购彩沉迷、 加强对问题购彩者帮扶救治、 重视工作人员及利益相关 方的诉求与利益、 维护公平公正公开的市场秩序、 防范对社会和环境危害等多方 面内容。 目前中国彩票行业围绕责任彩票这一目标已经取得了很大的进步， 同时仍然 存在着较大的提升空间。 3.2.2.5 应用数字货币的需求 2014 年至今， 中国央行数字货币 DC/EP （DE ， digital currency ， 是数字货币； EP，electronic payment ， 是电子支付） 的研究已经进行了五年， 中国人民银行 很 可能是全球第一个推出数字货币的央行。 随着央行数字货币的推出， 区块链在各 行业的应用与发展会迎来新的变化， 特别是版权管理和交易、 电子商务、 彩票行 业等。 货币和彩票行业具有天然的联系。 中国央行推出数字货币 后， 彩票行业有望 成为数字货币的 重要应用领域之一 。 3.2.2.6 高效运营的需求 500 彩票网 2019 中国彩票行业区块链蓝皮书 第 7 页，共 64 页 在现有的彩票销售流程下， 系统 运营维护费用高， 效率低 ， 销售流程各个环 节的支出为行业从业人员带来了不可忽视的经济负担。 其次， 为了维护开奖结果 的公正性， 让购彩者信任， 每一次 开奖， 需涉及一系列繁琐流程 ， 包括 使用移 动 存储设备 传输购彩数据、 使用刻录光盘 封存购彩数据、 使用特制的设备进行 开奖、 聘请第三方 公证机构对开奖过程进行 公证、 通过电视节目对开奖 过程进行直播等。 仅开奖机器 的采购就需要花费百万美元。 不但浪费了大量的人力物 力， 而且降低 了整个彩票销售流程的运营效率 。 3.2.2.7 保护彩民利益的需求 在现行彩票销售流程下， 纸质彩票是兑奖的唯一凭证， 并且没有与彩民本人 的身份信息关联。 当彩民没有妥善保管纸质彩票时， 就可能发生冒领奖、 弃奖等 事件， 导致彩民的合法利益就遭到损害。 根据 财政部公布的数据， 2018 年全国销 售的彩票 中，逾期未兑奖（即弃奖）的奖 金超 25 亿。推动彩民完成兑奖、保护 彩民利益，已成为一个亟待实现的需求 。 3.3 区块链技术助力彩票行业发展的可行性分析 3.3.1 区 块 链技 术 的特 点 和优 势 区块链是分布式数据存储、 点对点传输、 共识机制、 加密算法等计算机技术 的新型应用模式。 狭义来讲， 区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连 的方式组合成的一种链式数据结构， 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造 的分布式账本。 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。 区块链为三类： 公有区块链， 联盟 （行业） 区 块链， 私有区块链。 它们各自 的特点如下： 1. 公有区块链： 世界上任何个体或者团体都可以发送交易， 且交易能够获得该 区块链的有效确认， 任何人都可以参与其共识过程。 公有区块链是最早的区 块链，也是目前应用最广泛的区块链。 2. 联合 （行业） 区块链： 由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人， 每个500 彩票网 2019 中国彩票行业区块链蓝皮书 第 8 页，共 64 页 块的生成由所有的预选节点共同决定 （预选节点参与共识过程） ， 其他接入节 点可以参与交易， 但不 过问记账过程( 本质上还是托管记账， 只是变 成分布式 记账， 预选节点的多少， 如何决定每个块的记账者成为该区块链的主要风险 点） ，其他任何人可以通过该区块链开放的 API 进行限定查询。 3. 私有区块链： 仅仅使用区块链的总账技术进行记账， 可以是一个公司， 也可 以是个人， 独享该区块链的写入权限， 本链与其他的分布式存储方案没有太 大区别。 区块链的核心技术包括分布式账本、共识机制、智能合约三个部分： 1. 分布式账本： 分布式账本是 区块链系统的信息存储机制， 包括收集交易数据， 生 成 数 据 区 块 ， 对 数 据 进 行 合 法 性 校 验 ， 以 及 将 校 验 通 过 的 区 块 加 到 链 上 。 典型的分布式 账 本 ，采用 按 时 间顺序 存 储 的块链 式 数 据结构, 将 上 一个 区 块 的签名嵌入到下一个区块中组成块链式数据结构， 使数据完整性和真实性得 到保障，这正是区块链系统防篡改、可追溯特性的来源。 2. 共识机制： 共识机制协调保证全网各节点数据记录一致性。 区块链系统中的 数据由所有节点独立存储， 在共识机制的协调下， 同步各节点的账本， 从而 实现节点选举、 数据一致性验证和数据同步控制等功能。 数据同步和一致性 协调使区块链系统具有信息透明、数据共享的特性。 3. 智能合约：智能合约负责 区 块 链 系 统 的 业 务