区块链发展基金白皮书.docx
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1、区块链发展基金白皮书I刖百当今世界,信息技术革命日新月异,对国际经济、文化、社会、军事等领域的发展产生了深刻影响,数字化、网络化、智能化深入发展,在推动经济社会发展、促进国家治理体系和治理能力现代化、满足人民日益增长的美好生活需要方面发挥着越来越重要的作用。互联网改变了信息传递的方式,人工智能释放了计算能力,从重复、低效和繁重的工作中把人解放出来。区块链基于其分布式.防篡改、可追溯等特点构建的新型信任机制,将加速生产价值的数字化流通,改变价值的传递方式。区块链的开源性、可编程、去中心等特性,将进一步打破信息孤岛,扩展网络化运行的边界。机器流程引擎驱动多中心跨主体高效协作,社会资源将实现共商共识
2、共享共治的智能化配置,带给区块链应用前景的无限憧憬和想象。目前全球正在掀起一股基于区块链技术的创新热潮。各国抢占未来前沿领域技术优势的力度之大,国际竞争之复杂和激烈是空前的。区块链技术带动经济和产业格局的重大调整,将是地区经济实现跨越式发展,在国际分工中占据有力地位的重大转折机遇。截至目前,全球以区块链业务为主营业务的区块链公司数量已经达到了1789家,产业初具规模,进入高速发展阶段。公司作为区块链技术领头的高科技企业,秉承用科技让复杂的世界更简单的使命,积极配合国家战略层面的指引方针,以公平开放、技术赋能、生态联盟为准则,致力于构建行业区块链应用生态,将区块链的价值赋能给包括政府、企业及个人
3、用户的社会各个层面,为降成本、提效率、优化产业诚信环境、价值重新分配等方面贡献力量。公司区块链实验室,全面布局区块链生态的各个领域,包括XuperChain底层基础设施建设,企业级的解决方案BaaS(Blockchain-As-A-Service)z以及服务于创造数字经济和改善社会生活的一系列区块链应用等。公司将在数字技术创新、安全可控、自主研发等方面持续推动区块链的社会价值和经济价值,建设信息社会、数字社会、智慧社会,为项目产业结构迈向全球价值链中高端,实现经济高质量发展贡献力量。公司区块链作为开放式平台技术,将提供一站式、全赋能的区块链系统,汇聚世界水平的科学家、网络科技领军人才、卓越工程
4、师、高水平创新团队,施展商业价值和社会效益的才智,打造取智于人才,造福于人民的共创共享共荣的全球区块链生态。第一章区块链技术区块链(Blockchain)是一种由多方共同维护,使用密码学保证传输和访问安全,能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术,也称为分布式账本技术(Distributed1.edgerTechnoIogy)o典型的区块链以块-链结构存储数据。作为一种在不可信的竞争环境中低成本建立信任的新型计算范式和协作模式,区块链凭借其独有的信任建立机制,正在改变诸多行业的应用场景和运行规则,是未来发展数字经济、构建新型信任体系不可或缺的技术之一。各类区块链虽然在具体实现上各有不
5、同,但在功能架构存在共性。本章在总结各种区块链系统实现方案的基础上,将区块链的功能架构划分为基础设施、基础组件、账本、共识、智能合约、接口、应用、操作运维和系统管理等模块,同时阐述了区块链即服务(BlockchainasaService,BaaS)1的架构。1.1 技术架构现状通用型的区块链系统技术架构,将区块链系统划分为基础设施、基础组件、账本、共识、智能合约、接口、应用、操作运维和系统管理九部分。其中,基础设施层为上层提供物理资源和计算驱动,是区块链系统的基础支持;基础组件层为区块链系统网络提供通信机制、数据库和密码库;账本层负责交易的收集、打包成块、合法性验证以及将验证通过的区块上链;共
6、识层负责协调保证全网各节点数据记录一致性;智能合约层负责将区块链系统的业务逻辑以代码的形式实现、编译并部署,完成既定规则的条件触发和自动执行;接口层主要用于完成功能模块的封装,为应用层提供简洁的调用方式;系统管理层负责对区块链体系结构中其他部分进行管理;操作运维层负责区块链系统的日常运维工作。区块链实现技术持续演进。在功能架构保持稳定的同时,不同系统的实现技术出现很多新的变化:I账本层:随着区块链系统存储总量的不断增加,区块链存储及节点的可扩展性问题逐渐凸显。对于这一问题的解决方案主要分为两个方向:1.通过弱化区块链的可追溯性来降低单链的存储负担,如归档功能通过删除部分冷数据来减少存储量;2、
7、通过多链融合和跨链互操作实现区块链系统的可扩展,如同构多链和异构多链。其中,多链协同成为主要发展方向。新版架构图在账本层添加了这两类扩展方向。共识层:区块链系统的共识机制在交易吞吐量与共识节点数上同样存在可扩展性问题。解决问题的三种探索方向分别是:1.采用混合共识,通过组合不同共识机制来提升共识效率,如Ontology;2、采用分片并行共识,将区块链网络进行分片,多个网络分片中的共识机制并行,如Ethereum2.0;3、采用双层网络构造,分担底层网络共识负载,如闪电网络,Nervoso新版架构图在共识层添加了这三类探索方向。I智能合约层:多样性竞争激烈,发展势头猛烈,应用场景也大幅增加。智能
8、合约不再仅仅作为区块链系统的一个技术组件,而是成为了一个日益独立的新技术进行研究和应用。智能合约的治理模式逐渐改善并被业内接受,公平治理成为新趋势。新版架构图在智能合约层添加了这两类发展方向。多种成熟虚拟机和解释器被引入智能合约应用,如JVM和Pythono运维管理:区块链系统的管理水平逐步提升,运维成熟度显著提高。随着区块链系统中的各个模块不断发展,区块链技术架构的模块化程度也变得越来越高。Devops的运维理念被引入区块链,多种成熟的运维工具开始被用于区块链。区块链和云管理理念融合而生的区块链服务应用模式大幅提高了区块链的可用性。区块链即服务(BaaS)逐渐成熟。区块链即服务作为一种新的系
9、统交付形态,与原有部署模式相比,在系统扩展性、易用性、安全性、运维管理等方面有很大优势。BaaS把云计算与区块链结合起来,采用容器、微服务以及可伸缩的分布式云存储技术等创新方案,往往也提供多种不同底层链的技术选项,有助于简化区块链的开发、部署及运维,降低区块链应用门槛,提高应用灵活性。主流云厂商和区块链技术公司在今年纷纷推出了BaaS服务。1.2 技术发展热点区块链技术仍然处于高速发展阶段,各种创新方案不断涌现,发展热点主要体现在以下几个方面:1.2.1 多种技术措施保障区块链安全在账本数据、密码算法、网络通信、智能合约、硬件等方面采用技术措施保障区块链安全。在账本数据方面,为满足账本数据的一
10、致性和可用性等安全要求,业界普遍采用数据校验、数据容灾备份等技术方案,以保证各节点数据在上链过程中的一致性,及链上数据因系统故障导致丢失损毁后及时恢复,同时国内已有多家区块链技术提供商采用数据归档技术来应对账本数据日益增加带来的挑战。在密码算法方面,随着区块链技术在供应链金融、司法存证、政务数据共享等对数据安全有强需求的领域推广落地,在签名验签、链上数据授权访问等业务流程中,国密加密逐渐成为区块链应用的主流选择;在网络通信方面,节点认证机制、账本隔离技术、数据分片技术等网络准入技术及网络防护不断完善,攻击者利用网络协议漏洞进行日蚀攻击、路由攻击及DDoS攻击(分布式拒绝服务攻击)的威胁程度在不
11、断降低;在智能合约方面,智能合约问题主要集中在合约代码漏洞、业务逻辑漏洞,合约运行环境问题及区块链系统自身源码存在的接口漏洞等,随着形式化验证技术更加完善,代码审计手段日益丰富,由合约漏洞导致的安全事件也有所降低;在硬件方面,为平衡安全性与性能之间的矛盾,防止代码运行过程中被篡改,主流硬件供应商在近些年纷纷推出了以可信执行环境(TEE)为代表的硬件安全防护解决方案,目的是为链上数据及运行过程中产生的中间数据提供一个受保护的存储和执行环境的安全策略。例如Intel的SGX,ARM的TrustZonexRISC-V的KeyStonexAMD的SME/SEV等。可信执行环境结合区块链技术,实现了一种
12、可行的速度快、成本低的数据安全防护方案。1.2.2 隐私保护手段日趋多样化在以比特币为代表的区块链系统发展的早期阶段,隐私保护的主要手段通过假名来实现用户真实身份的匿名化。但随着区块链技术的深入发展,假名的隐私方案已经满足不了现实的需求,诸多公链、联盟链项目在积极探索隐私保护方案。从保护的对象来看,隐私保护手段可以分为三类:一是交易信息的隐私保护,对交易的发送者、交易接受者以及交易金额的隐私保护,有混币、环签名、机密交易(ConfidentialTransaction)和Mimblewimble方案等。二是智能合约的隐私保护,针对合约业务数据的保护方案,包含零知识证明、多方安全计算(MPC)、
13、同态加密等。三是链上数据的隐私保护,主要有账本隔离、私有数据和数据加密授权访问等解决方案。目前,混币、机密交易、零知识证明等方案多出现在公链项目,在供应链金融等对隐私保护有强烈需求的应用场景中,则由以往以数据加密、账本隔离为主的实现方式,逐步出现了基于零知识证明、安全多方计算等隐私保护技术的应用落地。1.2.3 互操作性成为应用需求新热点区块链技术在发展早期聚焦在各个独立链自身的技术创新与生态建设,网络逐渐被拥有特定利益的子群体隔离,当前多链并存的情况下,区块链的互操作性由于可以带来价值自由流动,促进链间协同工作,是区块链向着网络效应规模化发展的强力推手,逐渐成为应用需求的新热点。互操作性技术
14、包括哈希锁定、公证人机制、侧链与中继链等技术。应用场景从双链资产互通逐步过渡到多链间全状态的自由流通,同时中继链这一融合公证人机制与侧链的技术在新型区块链互操作性平台中发挥影响力。虽然当前区块链的网络效应初显,但仍需要技术上针对相关组件进行趋同化设计,如各链统一跨链消息的输入输出口径,构建标准消息格式,设计高效可验证的数据结构等;同时需要提升应用层交互的用户体验;增进链上与链下现实世界互操作性的认知。区块链互操作性目前处于技术发展早期,随着从业者的持续研究,将会加速技术的不断突破,带来应用的不断迭代与创新。第二章区块链产业发展状况2.1 全球区块链产业现状2.1.1 赋能领域应用落地步伐加快政
15、策方面,各国政府对区块链发展持不同态度。当前,区块链产业在各国发展阶段和发展特色各有不同,鼓励技术与政策监管各有侧重。多数国家重视区块链技术在实体经济中的应用,少数国家对区块链及加密货币持积极拥抱的态度,部分国家对加密货币明确了监管政策。例如,澳大利亚、韩国、德国、荷兰、塞浦路斯、阿联酋、马耳他等国积极发展区块链产业,制定了产业总体发展战略;美国、中国、韩国、英国、澳大利亚及欧盟重视区块链技术研究与应用探索;与此同时,中国及澳大利亚、法国、瑞士、芬兰、列支敦士登等国家已经陆续制定了区块链监管方面的法规。2019年9月18日,德国政府审议通过并发布区块链战略。德国政府的区块链战略明确了五大领域的
16、行动措施,包括在金融领域确保稳定并刺激创新;支持技术创新项目与应用实验;制定清晰可靠的投资框架;加强数字行政服务领域的技术应用;传播普及区块链相关信息与知识,加强有关教育培训及合作等方面应用落地方面,区块链源于加密数字货币,正向多领域延伸。2019年以来,区块链在各领域应用落地的步伐不断加快,正在贸易金融、供应链、社会公共服务、选举、司法存证、税务、物流、医疗健康、农业、能源等多个垂直行业探索应用。截止2019年8月,由全球各国政府推动的区块链项目数量达154项主要涉及金融业、政府档案、数字资产管理、投票、政府采购、土地认证/不动产登记、医疗健康等领域。其中,荷兰、韩国、美国、英国、澳大利亚等
17、国的政府推动项目数排名前五,在探索区块链技术研发与应用落地方面表现更加积极主动。2019年6月18日脸书(FaCebook)牵头发布全球数字加密货币项目天秤座(1.ibra)的白皮书,天秤座(1.ibra)将作为一种简单、无国界的货币和为数十亿人服务的金融基础设施,为数十亿人提供无国界、低成本、普惠的金融服务。天秤座项目一经宣布就受到了全球各界的关注与讨论,各国监管部门先后发声,显示出区块链技术在重塑全球金融基础设施方面的巨大潜力。2.1.2 资本热度下降企业增速放缓投融资层面,区块链产业投融资交易热度下降。2009年至2019年8月,全球区块链产业累计投融资金额达到103.69亿美元。其中,
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