區塊鏈

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》(IS0 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。

可信區塊鏈推進計劃在《區塊鏈溯源應用指南》^[1]中定義區塊鏈為區塊鏈( Blockchain)是一種由多方共同維護，使用密碼學保證傳輸和訪問安全，能夠實現數據一致存儲、難以篡改、防止抵賴的記賬技術，也稱為分布式賬本技術( Distributed Ledger Technology )。典型的區塊鏈以塊-鏈結構存儲數據。

1.0時代(2009年比特幣的誕生)：2009年1月，中本聰挖出第1個比特幣并持續運營。2009-2013年間所有的區塊鏈底層技術都與上層的數字貨幣緊密相連，在此期間區塊鏈只用于數字貨幣。所以該時期集中應用于數字貨幣，代表就是比特幣，業界對其他應用關注很少，只認為是數字貨幣的技術支撐

2.0時代(2013年以太坊的誕生)：雖然依然主要用于數字貨幣，但已經將區塊鏈的底層軟件和上層數字貨幣應用實現了解耦和切割，尤其是虛擬機的發布，使得區塊鏈發展為IT基礎設施，具備為各行各業賦能的潛力。這個時期，以太坊的出現是關鍵。以太坊依托智能合約技術，實現合約執行的自動化、智能化。區塊鏈在金融領域的應用更廣泛，且流程也進行了優化。

3.0時代(2015年聯盟鏈的出現)：在IBM主導下，全球誕生了第一個聯盟鏈，成立了開源組織Hyperleger(超級賬本)，底層技術為Fabric；國內也研發了自主聯盟鏈Hyperchain，提供面向商業級的支撐能力。這個時期聯盟鏈出現業界開始探索區塊鏈在金融之外的應用。技術趨于平臺化，社會不再依靠某個第三人或機構獲得信任或建立信用。

(1)分布式存儲：不同于傳統分布式存儲，各參與節點擁有完整的數據存儲，各節點獨立、對等

(2)信息透明：所有的消息都會實現全網廣播，每一個節點對于所有用戶都開放，都可以查詢，信息透明、及時

(3)高度自治：有一個協商一致的規范和協議，自動安全地交換數據，即智能合約；智能合約可讓各節點只能做正確的事情，進行正向的操作，而不能逆向操作，甚至不能發生任何的偏離

(4)不可篡改：只提供增加和查詢功能，且只能通過“增加”來實現修改和刪除操作；超過51%的系統算力發生改變，才能修改區塊鏈的數據；一旦上鏈節點很多，比如上萬個節點，篡改成本就非常高

(5)可追溯：整個網絡中的每一個節點都有完整的靠背，鏈接到前一個區塊，直接追溯到“創世區塊”；所有的信息都帶有時間戳，可溯源

(1)公有鏈：假設世界不可信。任何人不需要獲得專門許可，也不需要把真實身份做任何映射就可以直接使用，帳本全球透明，沒有任何準入機制，無國界、無監管。

(2)聯盟鏈：假設組織不可信。聯盟鏈有準入機制，一般由行業里的機構、企業和政府組織的聯盟發起，在聯盟里架

設聯盟鏈完成帳務的同步和交易的清結算，可理解為“企業間的數據庫”。

(3)私有鏈：假設組織內部各機構或者“隊友”不可信。在大型企業內部，或者是在政府各個相關主管部門之間部署，利用區塊鏈技術將內部流程上鏈，以降低管理和溝通成本。

區塊鏈的基本技術原理可以歸納為:一個基本概念、兩個關鍵要素和三項核心機制^[2]。

(1)一個基本概念:多種傳統技術的整合創新

區塊鏈是多種傳統技術的創新整合，是點對點網絡、數據加密、分布式數據存儲、共識機制等一系列技術的融合。區塊鏈將各項相關技術要素集成，帶來了全新的分布式協作模式，資產、權屬、流程在分布式協作網絡中被重新定義，這是區塊鏈最大創新所在。

(2)兩個關鍵要素:區塊、智能合約

區塊作為區塊鏈數據存儲的基本單元，通過一種巧妙的密碼學機制進行串聯，如同一條編號的鏈條，必須按照順序組裝，試圖修改內容、調整順序的企圖都將被機器識別和拒絕，因此區塊鏈上的數據一旦被記載，即成為一個可靠、可信、公開、無法被修改的記錄。這是區塊鏈上數據、合約不可篡改、可追溯的核心技術。

智能合約可視作一段部署在區塊鏈上可自動運行的程序。通俗地講，智能合約就是機器自動執行雙方或多方約定的協議，一旦約定的條件達成，沒有任何人能阻止協議的履行。智能合約的執行不需要也不能被任何人干預，不可篡改，讓所有人都可以參與驗證智能合約的執行，這是對社會信用的一大變革。

(3)三項核心機制:分布式賬本機制、安全和隱私保護機制、共識機制

區塊鏈平臺由多個參與方組成，每個參與方都有一套賬本記載數據，分布式賬本就是將數據以一致的方式記載在每一個參與方持有的賬本中的技術，確保了各參與方能夠及時、準確地獲得并記錄區塊鏈中發生的所有活動。

安全和隱私保護機制由區塊鏈平臺通過多種密碼學原理進行數據加密實現，通過對數據加密及進行數字簽名，防止出現未經授權的數據訪問以及篡改數據的情況。

共識機制是區塊鏈平臺中各個節點達成一致的策略和方法，根據系統類型及應用場景的不同靈活選取。公有鏈如比特幣采用的是PoW算法，而許可鏈往往采用BFT、類BFT共識協議等共識機制，具備更好的系統健壯性，性能更高。

螞蟻鏈發布的《2020中國區塊鏈發展報告》^[3]指出學術界、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。

(1)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)

(2)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。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。

(3)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?；涞貓鼍?，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?；瘧玫拇翱?，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

(4)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。

(5)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

(6)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?？梢蕴岣呓灰讛祿幚眚炞C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

區塊鏈基礎架構包含6層，每個層次都處在不斷的迭代演進過程中。其中，數據層、共識層和激勵層是核心^[4]。

數據層封裝了底層數據區塊以及相關的數據加密和時間戳等技術，保證鏈式連接； 網絡層包括分布式組網機制、數據傳播機制和數據驗證機制，實現點對點通暢廣播； 共識層封裝了網絡節點的各類共識算法，目的是確定記賬節點，包括工作量證明(PoW)、權益證明(PoS)、DPoS(股權授權證明機制)； 激勵層將經濟因素集成到區塊鏈技術體系中，包括經濟激勵的發行機制和分配機制等； 合約層封裝了各類腳本算法和智能合約，是區塊鏈可編程特性的基礎； 應用層則封裝了區塊鏈的各種應用場景和案例。

中國區塊鏈能夠在貿易、能源、文娛、物流、金融、社會公共服務、知識產權、社交、日常消費、醫療、工業、農業、政務、教育等14個行業大范圍的應用

(1)貿易：應用方有不同，分為網絡加入者、構建者以及擴展者，其中，網絡構建者在貿易行業區塊鏈網絡中處于核心地位，是區塊鏈市場極其重要的組成部分

(2)能源：應用區塊鏈技術能夠在能源行業發揮重要作用，能夠有效提升分布共享、安全透明等指標，使得多方交易透明程度加深；全世界的區塊鏈公司圍繞分布式交易、能源金融、碳交易等場景建立深度應用

(3)文娛：通過區塊鏈在該行業建立智能合約、透明點對點交易及信譽機制，進而推動促成高效動態定價機制；使得微計量與微變現服務成為可能

(4)物流：區塊鏈主要能夠在物流行業的快遞報價、公益快遞、行業黑名單共享、安全事件監管等業務中防范應用，用來確保貨物安全，進行運輸路徑優化，解決物流企業融資問題

(5)金融：區塊鏈在金融行業中大有可為，能夠廣泛應用于供應鏈金融、貿易融資、資金管理、支付清算、數字資產、延伸領域等環節，給質押、融資、項目管理等環節提供可信平臺服務

(6)社會公共服務：在該領域能夠在多場景應用，如身份驗證、鑒證確權、信息共享、透明政府等；能夠有效降低公共服務成本，提高業務效率和安全性

(7)知識產權：區塊鏈技術中的時間戳、哈希算法、非對稱加密等技術能夠在一定意義上解決版權確權問題，而智能合約與共識機制可以用來輔助知識產權中多人協作、共識判斷等環節

(8)社交：社交劃分為即時通訊項目和社交平臺項目，其中即時通訊項目操作簡潔且安全性強； 社交平臺項目獎勵與審查機制較健全

(9)日常消費：區塊鏈技術與物聯網技術的深度融合能夠實現消費品供應鏈端到端全程監控；基于區塊鏈的供應鏈解決方案可以降低造假成本，提高供應鏈可信度

(10)醫療：在醫療領域，區塊鏈技術可以化解部分行業痛點和瓶頸，改善行業效率、共享、管理、平臺及金融等環節的問題，搭建完整技術框架，高效應用于數據加密、追蹤溯源、資產數字化等場景

(11)工業：區塊鏈可為工業場景提供可信安全維護及數據交換，為企業創造服務型收益

(12)農業：區塊鏈可有效應用于農業中農場、物流、制造、零售商及消費者等場景，為農業記錄產品質量數據、IoT及GPS數據，輔助路徑優化、AI預測等智能化功能

(13)政務：區塊鏈技術在政務領域的應用場景主要有數字身份平臺、政府審計平臺、涉公監管平臺、電子票據、數據共享平臺、電子存證、出口監管等，大幅提升操作便捷度與記錄安全性

(14)教育：區塊鏈技術造教育行業的應用愈加廣泛，主要是用來解決教育行業信息分散、利益分配不均、盜版資源泛濫等問題，為行業提供兼具適用性、可靠性、安全性等性能的應用平臺

自區塊鏈問世以來，和其相關的衍生行業持續火爆，這其中就包括區塊鏈游戲。所謂的區塊鏈游戲也是就是以區塊鏈技術為依托而運行的游戲。近幾年來，想從區塊鏈行業獲得一杯羹的企業不在少數。2017年，在大多數人都沉迷加密貨幣的時候，一款基于以太坊平臺涉及產生的區塊鏈游戲“以太貓”(加密貓)橫空出世，自此成功打開了區塊鏈游戲的大門。當前區塊鏈游戲主要有7大類型^[5]：

(1)養成游戲：玩家在游戲中收集、培育特定的對象(角色或寵物等)并可進，行繁殖和交易；典型代表有戀貓；

(2)RPG：玩家扮演虛擬世界中的一個或多個角色，角色獨一無二且可成長、戰斗或交易；典型代表有加密冒險；

(3)模擬經營：模擬現實社會，玩家對虛擬世界進行經營管理買賣，例如國家、房產、公司等；典型代表有加密城市；

(4)沙盒游戲：開放式場景游戲，豐富的開放世界體驗，可買賣構造自己的土地；典型代表有分布式大陸；

(5)集換式卡片：卡片收集對戰游戲，玩家擁有自己的卡片，可進行對戰和自由交易；典型代表有我的英雄；

(6)放置游戲：幾乎不需要對游戲進行操作，玩家花零碎而少的時間體驗游戲數值增長的樂趣；典型代表有布洛克城；

(7)策略游戲：玩家通過決策對游戲角色和資源進行調配，達成游戲目標；典型代表有超越虛空。

除去以上游戲類型之外，還有收藏游戲、休閑、卡牌等等游戲。

(1)布比(北京)網絡技術有限公司：國內領先的區塊鏈金融科技公司，專注于區塊鏈技術和產品的創新，已經擁有數十項核心專利技術，開發了高可擴展高性能高可用的區塊鏈基礎服務平臺，具備快速構建上層應用業務的能力，滿足大規模用戶的場景。

(2)海南狂潮區塊鏈技術有限公司：國內領先的區塊鏈科技公司，專注于區塊鏈技術和產品的創新，為企業提供完整的區塊鏈數字資產管理體系。開發了高擴展高性能高可用的區塊鏈數字資產全生命周期管理平臺——狂潮寶，提出在行業內領先提出TAAS(TOKEN as a Service)理念，讓通證化像上網一樣簡單。通過通證化實現了現實場景和業務的價值實現、價值轉移、價值兌付等價值流通，致力于打造新一代通證價值流通網絡。

(3)杭州云象網絡技術有限公司：國際知名開源區塊鏈項目HyperLedger成員，旨在打造全球領先的企業級區塊鏈技術服務平臺；已發布的云象BaaS平臺在性能、安全、隱私、接口豐富性等方面已處于國際領先，并已申請超過30項國家發明專利。服務領域包括金融、供應鏈、不動產登記、征信等。

(4)江蘇通付盾科技有限公司：2011年10月成立，是國內領先的信息科技公司，聚焦網絡安全、 人工智能和區塊鏈技術，為金融等機構提供信任基礎服務。成立以來公司累計獲得專業機構投資數億人民幣，連續四年入選安全?！爸袊W絡安全企業50強”，并獲得 “2017畢馬威金融科技50強” 、“2017區塊鏈專利全球十強“ 、“2017德勤高科技高成長中國50強”等榮譽

(5)杭州復雜美科技有限公司：2008年成立，一直致力于高性能撮合技術的研發，目前已掌握了低延時、高并發的核心技術，公司于2013年啟動區塊鏈、智能合約的研發和應用，并依靠9年的技術積累，專注于區塊鏈撮合系統、區塊鏈清算系統的應用與推廣。

(6)北京中鏈科技有限公司：2016年成立，專注于區塊鏈基礎設施研發及行業應用開發。公司擁有一群具備平均超過15年金融科技經驗和平均超過6年區塊鏈研發經驗的核心團隊，擁有自主知識產權的區塊鏈底層技術和一批成熟的創新應用，可以為政府信息化和企業信息化提供良好的技術服務。

(7)上海唯鏈信息科技有限公司：致力于打造信息透明、協同高效、價值高速傳輸的可信任分布式商業環境。在過去兩年的發展過程中，唯鏈(VeChain)經歷了技術的升級換代、戰略的適時調整、客戶的不斷擴容，在各行業中積累了大量的區塊鏈應用商業落地經驗。

(8)上海點融信息科技有限責任公司：專注于互聯網金融信息中介服務業務，幫助個人和企業通過互聯網發布經審核通過的借款需求。與選定該出借策略及規則的出借人資金完成匹配撮合，通過其強大、簡單的平臺基礎設施，優質的借款人可以獲得來自于中國各地出借人的資金支持。

(9)無錫井通網絡科技有限公司：全球互享網的開創者，率先在國內用分布式技術構建分享經濟生態系統，基于公司自主研發的區塊鏈3.0底層技術。井通打造一個可供B端商戶和C端用戶接入、著眼于未來共享經濟模式的互聯網平臺。借助井通互享網可以實現各類資產的互聯互通，并以此開啟了互聯網3.0時代。

(10)杭州趣鏈科技有限公司：2016年成立，目前已獲得連連科技、浙大網新和信雅達的Pre-A輪投資。以及復星國際郭廣昌旗下亞東星辰的A輪投資，憑借自身領先的技術實力以及豐富的行業經驗和資源，趣鏈科技在眾多領域都取得了顯著成績^[6]。

[1]可信區塊鏈推進計劃：區塊鏈溯源應用指南（66頁）.pdf

[2]《浙商銀行：2020年基于區塊鏈技術的供應鏈金融白皮書》

[3]螞蟻鏈：2020中國區塊鏈發展報告（54頁）.pdf

[4]【研報】區塊鏈行業：區塊鏈產業全景圖-20200101[51頁].pdf

[5]互聯網傳媒行業元宇宙系列研究：區塊鏈游戲-220126（34頁）.pdf

[6]IP：2019-2020上市公司區塊鏈發展報告(40頁).pdf