區塊鏈:區塊鏈：信任經濟的崛起（二）_NBS

阿里研究院日前發布了《信任經濟的崛起—— 2020 中國區塊鏈發展報告》。該報告包括前言和《區塊鏈概述及發展方向》、《國內外區塊鏈發展現狀》、《典型應用場景》、《區塊鏈發展趨勢和建議》四個章節，銳思財經將陸續摘編該報告，以饗讀者。 

區塊鏈：信任經濟的崛起（一）

區塊鏈的定義及發展 

2008年，一位叫做“中本聰”的人發表了一篇《比特幣：一種點對點電子現金系統》的文章，被認為是基于分布式可信系統而形成的數字資產誕生的標志，而作為其底層支撐技術的區塊鏈也開始進入大眾視野，比特幣也成為了區塊鏈第一個應用案例。根據國際標準化組織 ISO 發布的《區塊鏈和分布式記賬技術術語》（ISO 22739）標準中，區塊鏈被定義為使用密碼技術鏈接將共識確認過的區塊按順序追加而形成的分布式賬本。狹義來講，區塊鏈是按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構，并以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。廣義來講，區塊鏈是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算范式。目前，區塊鏈分為公有鏈和聯盟鏈兩種類型。 

國家郵政局徐婧：郵政業要積極運用區塊鏈等信息技術:國家郵政局發展研究中心國際合作研究處副處長徐婧認為，一方面，郵政業要積極運用大數據、云計算、人工智能、物聯網、北斗導航、區塊鏈、5G通信等信息技術，以數據賦能行業發展；另一方面，也要發掘行業數據價值，促進政企間、產業間、部門間數據融通，以數據賦能治理與創新。(經濟日報)[2020/12/26 16:32:24]

經過十余年的發展，區塊鏈（Blockchain）逐漸被社會認知，并開始應用在更多領域。

目前，區塊鏈發展大致經歷了三個階段： 

第一階段，2009 年至 2013 年為技術驗證階段，區塊鏈被應用在比特幣的交易信息加密傳輸上； 

第二階段，2013 年至 2017 年，隨著智能合約的提出，區塊鏈進入可編程時期，升級為可記錄程序計算結果，極大豐富了應用潛力，進入平臺發展階段； 

第三階段，2017 年至今，區塊鏈技術被應用于供應鏈管理、司法記錄、數字版權、食藥溯源、交通出行等多個領域，區塊鏈與實體經濟深度結合，被認為是區塊鏈發展的產業應用階段。 

動態 | 湖北武漢市領導小組會議強調著力打造國際一流區塊鏈高地:金色財經報道，12月10日，武漢市區塊鏈技術和產業創新發展領導小組第一次會議召開，武漢市委副書記、市長周先旺出席會議。會議強調，要貫徹落實習近平總書記關于區塊鏈發展重要講話精神，抓住新一輪科技革命和產業革命機遇，明確主攻方向，完善推進機制，加快推動區塊鏈技術和產業創新發展，著力打造國際一流區塊鏈高地。會議強調，要聚焦技術創新和產業創新，樹立一流發展目標，著力建設“區塊鏈之城”；要提供一流政策環境，突出產業發展趨勢、政策吸引力、產業融合發展、市場力量帶動，“見到小苗就澆水”，優化區塊鏈發展制度；要創造一流監管服務，探索包容審慎監管方式，釋放全社會創新創造活力。會議要求，要突出項目化、工程化、清單化，組建區塊鏈工作專班，成立區塊鏈行業協會，加快建設區塊鏈集聚區，積極組建區塊鏈工業技術研究院，實施一批區塊鏈示范應用項目，推動武漢區塊鏈技術和產業創新落地見效。[2019/12/11]

區塊鏈關鍵技術發展向應用端快速突破 

在區塊鏈的運作原理中，塊鏈式數據結構與分布式存儲有機結合，通過多方共識記錄交易結果，在技術和機制上實現了可信、共識、防篡改能力，其關鍵核心技術有點對點通信、共識機制、加密算法、智能合約等。隨著應用場景的不斷深入，高性能、強隱私、互聯互通等成為區塊鏈技術發展的重要方向和著力點，關鍵技術進階正朝著應用端匯集。近年來，學術界、產業界持續加大對區塊鏈相關技術的研究力度，分布式存儲、共識機制、智能合約、加密算法等關鍵技術取得新進展，跨鏈、分片等技術研究深度進一步下沉。 

聲音 | 林洋能源：目前已實現實驗室階段的區塊鏈智能電表研究測試:林洋能源(601222.SH)在投資者互動平臺表示，公司非常關注基于區塊鏈的用電信息采集數據可信性的相關技術，并在積極推進相關產品技術的試點試用，南京林洋專設區塊鏈研究團隊，目前已實現實驗室階段的區塊鏈智能電表研究測試。[2019/11/29]

分布式存儲 

區塊鏈本質是一個分布式的公共賬本，將各個區塊連成一個鏈條，實際上是一種點對點的記賬系統（一個總賬本），每一個節點都可以記錄信息。區塊鏈中數據以區塊的方式永久儲存，區塊按時間順序逐個先后生成并連接成鏈，每一個區塊記錄了創建期間發生的所有交易信息。區塊的數據結構一般分為區塊頭（Header）和區塊體（Body），如下圖所示： 

2019 年以來，面向區塊鏈數據存儲能力的技術研究取得新突破，星際文件系統（IPFS）等技術有效解決了區塊鏈系統存儲能力不足的問題，使超媒體數據上鏈成為可能。IPFS 是一個面向全球的、點對點的分布式文件系統，幫助萬維網在網頁尋址、訪問效率、數據存儲、隱私保護和數據交易等方面大幅提升，通過 IPFS 處理大量數據，將不可變的永久 IPFS 鏈接放入區塊鏈中，大大提高了區塊鏈系統的存儲能力。 

動態 | 區塊鏈跨境匯款或讓菲傭每年節省1億港元匯款費:據中金公司發表的一份研究報告推算，使用區塊鏈跨境匯款系統，有可能讓香港的菲傭每年節省1億港幣的匯款費用。中金公司的研究員測試了螞蟻金服在香港推出的向菲律賓地區的區塊鏈跨境匯款系統，發現匯款費用比西聯、Worldremit、TNG 等其他匯款方式更低，每筆可以節省 15 港元左右，以此推算，如果香港 20 萬菲傭全部轉用螞蟻金服的區塊鏈跨境匯款服務，全年可以節省 1 億港元的匯款費用。[2019/2/10]

共識機制 

共識機制是在互不信任的網絡中對事件前后順序達成共識的一種算法，區塊鏈技術正是運用共識算法在各個節點間建立去中心化的信任網絡，解決記賬不一致性的問題，為特定場景中的應用提供保障。主流的區塊鏈系統共識算法有工作量證明（POW）、權益證明（POS）、股份授權證明（DPOS）、分布式事務一致性協議（PAXOS）、實用拜占庭容錯算法（PBFT）等，各類主流算法基于容錯性、性能等因素在中心化程度上存在差異，如圖 4 所示。此外，Kafka、Raft 協議、軟硬件結合共識算法等也正在逐漸被區塊鏈系統所采用。 

2019 年以來，區塊鏈網絡運行整體呈現“高效化”、“節能化”的特點。以 POW 為例，依托高能耗的 POW 共識機制的區塊鏈網絡呈減少態勢，POW 共識機制架構下的節點呈現出低能耗、高效率的特點。以太坊在 2019 年完成了數據結構的重大升級，共識機制從“POW+POS”雙共識機制驅動轉化為 POS 共識機制驅動，網絡運行效率得以提升的同時，也降低了能耗。 

金山云區塊鏈業務負責人朱江：2年內區塊鏈游戲用戶將突破億級大關:近日在清華大學區塊鏈應用與投資論壇上，金山游戲云區塊鏈業務負責人朱江認為，區塊鏈+游戲是目前最佳的區塊鏈應用場景，區塊鏈將重塑虛擬世界。基于游戲行業這個成熟的虛擬市場，2年內區塊鏈游戲用戶將遠遠超過千萬，達到上億規模。金山云已在區塊鏈應用領域有了突破性進展，即將發布金山云區塊鏈應用平臺（KBaaS）。目前，已有多家游戲廠商接入測試。[2018/5/2]

智能合約 

智能合約是一種基于預定義事件觸發、不可篡改、自動執行的計算機協議，旨在以數字方式促進、驗證或強制執行合同的談判或履行。長期以來，由于缺乏可執行、可驗證的平臺和規模化落地場景，智能合約并未受到廣泛關注。2015 年，以太坊打開了智能合約規模化應用的窗口，智能合約在區塊鏈中實現了防篡改、一致性、可審計、自動化執行等能力，從而也成為區塊鏈技術的重要組成部分。  

2019 年以來，智能合約逐漸向高效智能合約引擎、合約算法庫、預言機等方向發展，例如，融合 Docker 和虛擬機實現高效的智能合約引擎，包含科學計算、字符串處理、序列 / 反序列等協議的合約算法庫，實現同外部數據驗證交互的區塊鏈預言機等。 

加密算法 

加密算法將明文信息轉換成密文信息，信息的接收方能夠通過密鑰對密文信息進行解密，獲得明文信息。加密算法分為對稱加密算法和非對稱加密兩種，區塊鏈系統主要應用非對稱加密算法來確認交易主體身份、交易數據消息摘要和信息安全編碼解碼。下圖展示了非對稱加密的原理，用戶注冊區塊鏈賬戶后同時生成公鑰和私鑰，公鑰、私鑰加密后的數據可互相解密，公鑰可向網絡中其它用戶公開。  

2019 年以來，零知識證明和同態加密在區塊鏈中得到進一步應用。與傳統的加密技術相比，零知識證明和同態加密增強了區塊鏈系統隱私保護能力，提高了加解密效率，強化了數據安全性。其中，零知識證明在不向驗證者提供信息內容本身的情況下，讓驗證者相信某個論斷是真實可信。同態加密通過對明文進行環上的加法和乘法運算再加密，與加密后的密文進行相應的運算，確保結果等價。眾多企業端區塊鏈系統使用零知識證明和同態加密方法，強化了交易信息加密存儲和驗證，提升了區塊鏈系統數據安全和保密性。 

跨鏈技術 

跨鏈技術本質上是一種將區塊鏈上的數據、或者信息安全可信地轉移到另外一條區塊鏈上并在其鏈上產生預期效果的一種技術。區塊鏈技術在過去迎來了新的爆發增長，應用落地從概念 POC 逐步走向商業應用，形成了覆蓋政務、金融、交通運輸等多行業探索。當前的應用探索大多聚焦在局部單一領域的應用，重點解決了“局域網”內部的商業協作。隨著商業應用大規模落地，各場景下現有的局部數字資產流轉已經不能滿足未來數字經濟的發展需求，如何突破不同區塊鏈之間互通性的限制走向跨行業跨領域的深度互鏈，成為突破行業發展瓶頸的關鍵。 

當前跨鏈技術核心相關技術包含：跨鏈隱私安全、高性能交易、中繼技術、跨鏈事務、跨鏈治理、命名尋址、異構協議等，部分技術在現有跨鏈平臺上有較成熟的解決方案及應用。標準化方面，跨鏈技術整體已形成多層次多模塊的標準架構雛形，其中部分應用成熟的子層次模塊已在相關標準組織立項，標準化推進中。跨鏈技術架構趨于統一及核心技術的進一步升級，有望加速演進出支撐萬鏈互聯真實需求的生產級平臺。 

分片技術

分片是一種通過將數據庫分割為不同片區以達到系統擴容的技術。當多筆交易數據進入區塊鏈系統中，各片區將分別處理一部分輸入的交易數據，使更多的交易能夠同時被處理和驗證。通過分片技術，可以提高區塊鏈系統交易處理和確認的并發性，進而提高整個網絡的數據吞吐能力。可以提高交易數據處理驗證效率，提升區塊鏈系統服務能力，有效降低全網的交易轉賬成本。 

近年來雙層分片、有向無環圖（DAG）等機制和技術進一步豐富了分片技術的發展，但實現過程仍具有較大挑戰性。作為解決區塊鏈拓展性問題的技術之一，分片技術的優勢和前景毋庸置疑，未來在共識算法交互性、片區安全性等方面還需要開展相關的技術研究和攻關。

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