2017年国内外区块链发展现状、发展类型、发展特性及发展生态分析【图】

    一、 区块链发展演进路径

    区块链技术起源于化名为“中本聪”（Satoshi Nakamoto）的学者在 2008年发表的奠基性论文《比特币: 一种点对点电子现金系统》。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。 目前，区块链技术被很多大型机构称为是彻底改变业务乃至机构运作 方式的重大突破性技术。同时，就像云计算、大数据、物联网等新一代信 息技术一样，区块链技术并不是单一信息技术，而是依托于现有技术，加 以独创性的组合及创新，从而实现以前未实现的功能。 至今为止，区块链技术大致经历了3个发展阶段，

区块链的演进路径

    （一）、 技术来源

    1、P2P网络技术是区块链系统连接各对等节点的组网技术，学术界 将其翻译为对等网络，在多数媒体上则被称为“点对点”或“端对端”网 络，是建构在互联网上的一种连接网络。

P2P网络模式

中心化网络模式

    不同于中心化网络模式，P2P网络中各节点的计算机地位平等，每个 节点有相同的网络权力，不存在中心化的服务器。所有节点间通过特定的 软件协议共享部分计算资源、软件或者信息内容。在比特币出现之前， P2P网络计算技术已被广泛用于开发各种应用，如即时通讯软件、文件共 享和下载软件、网络视频播放软件、计算资源共享软件等。P2P网络技术 是构成区块链技术架构的核心技术之一。 2、非对称加密算法是指使用公私钥对数据存储和传输进行加密和解 密。公钥可公开发布，用于发送方加密要发送的信息，私钥用于接收方 解密接收到的加密内容。公私钥对计算时间较长，主要用于加密较少的 数据。常用的非对称加密算法有RSA和ECC。非对称加密算法的过程如图 2-3所示。区块链正是使用非对称加密的公私钥对来构建节点间信任的。

非对称加密解密过程

    2、数据库技术涉及计算机技术发展的大半历程，是基础性技术，也 是软件业的基石。数据库技术脱胎于软件业，将数据储存独立于代码，改 变了此前数据处理软件的架构。数据库技术从早期的网状结构、层次结构 发展到基于严密关系代数基础的关系型。关系型数据库用简单的二维表格 集存储真实世界的对象及其联系，有业界统一的SQL语言，被极为广泛地 用于构建各种系统和应用软件。世界互联网产生的海量数据催生了以键值 （简称：Key-Value）对为基础的分布式数据库系统。目前，世界上主要 的互联网公司根据各自需要研发和构建了NoSQL数据库管理系统。在区块 链系统建设方面，传统的关系型数据库和分布式键值数据均适用。 4、数字货币（Digital money） 又被称为电子现金（Ecash）或电子 货币（Emoney），视为对现实货币的模拟，涉及用户、商家和处于中心 化地位的银行或第三方支付机构。数字货币是电子商务和网上转账的基 础。现实中数字货币也指一类免密支付的卡，如公交卡。第一个数字货币 方案于1982年被Chaum创造性地提出，致力于解决重复花费问题，使用 了盲签名技术，可以完全保护用户隐私。完全匿名的数字货币不能满足政 府和金融机构的监管要求，于是匿名可控的概念被学者们提出。匿名可控 即在适当条件下可以撤销匿名性且用户无法察觉,也可以是在审计时用户 主动撤销匿名性。

数字货币的使用过程

    区块链1.0——数字货币

    2009年初，比特币网络正式上线运行。作为一种虚拟货币系统，比 特币的总量是由网络共识协议限定的，没有任何个人及机构能够随意修改 其中的供应量及交易记录。在比特币网络成功运行多年后，部分金融机构 开始意识到，支撑比特币运行的底层技术——区块链实际上是一种极其巧 妙的分布式共享账本及点对点价值传输技术，对金融乃至各行各业带来的 潜在影响甚至可能不亚于复式记账法的发明。 若从其实质分析，区块链就是一种无须中介参与，亦能在互不信任或 弱信任的参与者之间维系一套不可篡改的账本记录的技术。区块链1.0的 典型特征如下： 1、以区块为单位的链状数据块结构：区块链系统各节点通过一定的 共识机制选取具有打包交易权限的区块节点，该节点需要将新区块的前一 个区块的哈希值、当前时间戳、一段时间内发生的有效交易及其梅克尔树 根值等内容打包成一个区块，向全网广播。由于每一个区块都是与前续区 块通过密码学证明的方式链接在一起的，当区块链达到一定的长度后，要修改某个历史区块中的交易内容就必须将该区块之前的所有区块的交易记 录及密码学证明进行重构，有效实现了防篡改。 2、全网共享账本：在典型的区块链网络中，每一个节点都能够存储 全网发生的历史交易记录的完整、一致账本，即对个别节点的账本数据的 篡改、攻击不会影响全网总账的安全性。此外，由于全网的节点是通过点 对点的方式连接起来的，没有单一的中心化服务器，因此不存在单一的攻 击入口。同时，全网共享账本这个特性也使得防止双重支付成为现实。 3、非对称加密：典型的区块链网络中，账户体系由非对称加密算法 下的公钥和私钥组成，若没有私钥则无法使用对应公钥中的资产。 4、源代码开源：区块链网络中设定的共识机制、规则等都可以通过 一致的、开源的源代码进行验证。 以上技术的组合，就是区块链1.0的典型实现，其完整的技术架构如所示。

    区块链2.0——智能合约

    2014年前后，业界开始认识到区块链技术的重要价值，并将其用于 数字货币外的领域，如分布式身份认证、分布式域名系统、分布式自治组 织等。这些应用称为分布式应用（DAPP）。用区块链技术架构从零开始 构建DAPP非常困难，但不同的DAPP共享了很多相同的组件。区块链2.0 试图创建可共用的技术平台并向开发者提供BaaS服务，极大提高了交易 速度，大大降低资源消耗，并支持PoW、PoS和DPoS等多种共识算法， 使DAPP的开发变得更容易。 区块链2.0的典型特征如下： 1、智能合约：区块链系统中的应用，是已编码的、可自动运行的业 务逻辑，通常有自己的代币和专用开发语言。 2、DAPP：包含用户界面的应用，包括但不限于各种加密货币，如 以太坊钱包。 3、虚拟机：用于执行智能合约编译后的代码。虚拟机是图灵完备的。

区块链2.0的技术架构

    随着区块链技术和应用的不断深入，以智能合约、DAPP为代表的区 块链2.0，将不仅仅只是支撑各种典型行业应用的架构体系。在组织、公 司、社会等多种形态的运转背后，可能都能看到区块链的这种分布式协作 模式的影子。可以说，区块链必将广泛而深刻地改变人们的生活方式。区 块链技术可能应用于人类活动的规模协调，甚至有人大胆预测人类社会可 能进入到区块链时代，即区块链3.0。

    二、 区块链类型

    区块链系统根据应用场景和设计体系的不同，一般分为公有链、联盟 链和专有链。其中： 公有链的各个节点可以自由加入和退出网络，并参加链上数据的读 写，运行时以扁平的拓扑结构互联互通，网络中不存在任何中心化的服务 端节点。 联盟链的各个节点通常有与之对应的实体机构组织，通过授权后才能 加入与退出网络。各机构组织组成利益相关的联盟，共同维护区块链的健 康运转。 专有链的各个节点的写入权限收归内部控制，而读取权限可视需求有 选择性地对外开放。专有链仍然具备区块链多节点运行的通用结构，适用 于特定机构的内部数据管理与审计。

区块链特性

    三、区块链发展生态

    随着区块链技术的演进，越来越多的机构开始重视并参与到区块链 技术的探索中来。从最初的以比特币、以太坊等公有链项目开源社区，到 各种类型的区块链创业公司、风险投资基金、金融机构、IT企业及监管机 构，区块链的发展生态也在逐渐得到发展与丰富。

区块链完整 的发展生态系统

    四、开源社区

    不同于很多其他技术，区块链技术并非发源于科研院所，也不是来 自于企业，而是发源于开源社区，并在社区中发展壮大，此后逐渐受到金 融机构、IT巨头等机构的关注。目前，具有代表性的区块链开源项目有两 类：一类是以比特币、以太坊为代表的源自于技术社区的开源项目。这一 类项目主要以公有链为主，大部分项目采用PoW作为共识机制。相应的 社区组成包括了开发者、矿工、代币持有者及代币交易平台等。另一类则 是由传统企业发起的区块链开源项目，最具代表性的便是Linux基金会于2015年发起的超级账本项目（Hyperledger Project）。

    相关报告：智研咨询发布的《2017-2022年中国区块链行业深度调研及市场前景预测报告》