區塊鏈：信任經濟的崛起（二）_區塊鏈: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。 

海南能源綜合改革方案：加快區塊鏈等技術在能源領域的融合應用:2020年7月，經推進海南全面深化改革開放領導小組同意，推進海南全面深化改革開放領導小組辦公室印發了《海南能源綜合改革方案》（以下簡稱《能源改革方案》）。方案提出：以市場為主導，激發能源企業技術創新活力。支持建設海南能源云平臺，整合電力、油氣等基礎能源數據信息，建設能源綜合數據中心，支持能源大數據集成、共享與應用，實現能源系統數字化轉型。加快大數據、人工智能、物聯網、5G、區塊鏈等技術在能源領域的融合應用，支持能源行業新模式新業態發展，打造智慧能源生態系統。（海南自由貿易港官微）[2020/8/14]

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； 

動態 | 云南開出首份普洱茶區塊鏈電子發票:12月30日，云南省普洱市舉行區塊鏈電子發票推廣啟動儀式，在儀式現場開出了云南省首份普洱茶區塊鏈電子發票。（新華網）[2019/12/30]

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。 

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。 

動態 | Etisalat Digital與阿布扎比第一銀行合作推出區塊鏈貿易融資平臺:據The Paypers消息，阿聯酋信息技術企業Etisalat Digital宣布推出全國性區塊鏈貿易融資平臺，名為UAE trade Connect（UTC）。該平臺由Etisalat Digital與與阿布扎比第一銀行（First Abu Dhabi Bank，FAB）和Avanza Innovations合作開發，到目前為止已有8家銀行注冊，該平臺同時對其他銀行開放。據悉，該平臺旨在推動阿聯酋貿易的數字化轉型，使銀行、企業和政府共同受益于區塊鏈、人工智能、機器學習等創新技術。[2019/7/30]

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： 

聲音 | 浦發銀行副行長：運用區塊鏈等新科技提升銀行保理盈利與風險防控:據中證網消息，10月16日，上海浦東發展銀行副行長王新浩在保理專業委員會2018年年會上表示，要運用靈活創新的金融產品與服務，依托大數據、區塊鏈、人工智能、云計算、移動互聯、API等新科技手段，以閉合化的運作模式為供應鏈生態各交易環節提供專業化、規模化、綜合化的金融服務，拓展盈利提升與風險防控的新局面。[2018/10/17]

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。 

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。 

美國調查公司EVC：區塊鏈將掀起買賣的革命:美國調查公司IDC的EVC，Crawford Del Prete在6月5日由日本經濟新聞社和總務省主辦的世界數字峰會上進行了演講，指出“區塊鏈將掀起買賣的革命”，并預測“在2027年，高級珠寶店以及飲食，醫療領域等等，其不可篡改特性將得到廣泛應用”。他還表示，區塊鏈以及人工智能，云技術將被活用在商務領域，并且以其為首的數字變革將會影響全社會。他補充道：“社會的60%剛剛對此次變革進行反應。現在有半數以上的業務得到了更高的效率，在這之后，數字化將在顧客體驗以及收集信息方面得到更廣泛的應用。”[2018/6/5]

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。 

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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