（转）中国区块链产业——产业链发展演变与全景研究

引言“数字中国”建设成效显着，信息化能力居世界前列。区块链技术首次被纳入《国家信息化规划》。信息技术创新的代际周期大大缩短，创新活力、集聚效应和应用潜力裂变式释放，将引发新一轮科技革命和产业变革，速度更快、范围更广、范围更广。在更深的程度上。物联网、云计算、大数据、人工智能、机器深度学习、区块链、生物基因工程等新技术驱动网络空间从人人互联向万物互联，服务数字化、网络化、智能化的演进将无处不在。 现实世界与数字世界日益融合和融合，全球治理体系面临深刻变革。全球经济普遍将加快信息技术创新、最大限度释放数字红利作为应对“后金融危机”时代增长的不稳定性和不确定性、深化结构性改革、促进可持续发展的关键引擎。

一、区块链概念定义

业界普遍认为区块链（Block Chain）是指以去中心化的方式集体维护一个可靠的数据库。技术解决方案。该技术方案主要是通过密码学的方式关联区块，每个数据块包含了系统在一定时间内的所有数据信息，并生成数字签名验证信息的有效性并链接到下一个数据块形成一个主链（链）。区块链技术不是单一的、全新的技术，而是将现有的多种技术（如加密算法、P2P文件传输等）与数据库巧妙地结合起来，形成一种新的数据记录、传输等、存储和演示。

从数据上看：区块链是一个几乎不可能改变的分布式数据库。这里的“分布式”不仅体现在数据的分布式存储上，还体现在数据格式记录的分布上。

从效果上看：区块链可以生成一组有时间记录、防篡改、可信赖的数据库，去中心化存储，数据安全得到有效保障。

综上所述，区块链是全网记录的所有交易的公共账本。它是一种在链中组合单个块的数据结构。适用于存储简单的、顺序的、可在系统中验证的数据，并使用密码学保证数据不可篡改、不可伪造。

区块链发展了三种主要形式：公有链、私有链、联盟链。

1、公链。公有链被定义为任何人都可以参与共识机制的区块链组织结构。任何人都可以参与决定是否将新区块添加到链中，无论是通过工作证明还是股权证明。由于比特币区块链最早形成，比特币持有者、验证节点和矿工广泛分布于全球，比特币区块链已成为所有公链中最健壮、最安全的代表。

2、私有链。公链以外的各种尝试称为私链。但实际上，私有链也分为两种细分类型，即联盟链或半监管私有链，以及纯私有链或完全监管私有链。纯私有链是整个区块链的共识机制，验证、读取等行为被严格限制在一个范围内，其作用类似于企业数据库管理、内部审计等，只对特定主体开放，不对任何主体开放表格向公众开放。

3、联盟链。联盟链是指共识过程由预选节点控制的区块链。例如，有一个由 15 个金融机构组成的社区，每个金融机构运行一个节点，为了使每个区块有效，需要确认其中的 10 个（2/3 确认）。区块链可能是每个人都可以阅读的，或者仅限于参与者，或者采用混合路线。

二、区块链产业发展与演进

1、源于比特币，区块链技术备受期待

区块链是比特币的核心和基础设施，有望彻底重塑互联网等人类社会活动的形态。比特币起源于2008年一位化名“中本聪”的学者在密码学邮件组发表的开创性论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》。区块链技术被认为是人类的第五次颠覆性创新。继大型机、个人计算机、互联网和移动/社交网络之后的计算范式。一个里程碑。区块链技术是下一代云计算的雏形，有望实现从现在的信息互联网向价值互联网的转变。

2、超越比特币，区块链发展进入新阶段

区块链技术应用发展的三个方面 第一阶段：第一阶段以数字货币为起点，相关应用及配套软硬件为区块链1.0。主要包括以比特币为代表的虚拟货币，是目前区块链技术最成功的应用。

第二阶段，区块链2.0由数字资产开启，可以理解为区块链技术在其他金融领域的应用。包括目前华尔街银行想要创建的区块链行业标准，提高银行结算支付效率，降低跨境支付成本；交易所正在积极尝试利用区块链技术实现股权登记、转让等功能。

第三阶段，区块链3.0将区块链的应用领域拓展到金融行业之外，从更广泛的应用场景覆盖人类社会生活的方方面面。社会活动中信息的自我认证不再依赖第三方或机构获得信任或建立信用，提高整个系统的运行效率。

目前，区块链的应用已经开始超越比特币（区块链1.0），进入区块链1.5时代，并走向金融领域（区块链2.0）太多了，区块链2.0应用增加了“智能合约”的概念，可用于股权、债权、产权、证券、金融的登记、转让交易、合同执行，甚至赌博、打假等。

未来3-5年，区块链将超越金融领域，进入社会公证和智能领域（区块链3.0）.Blockchain3.0主要用于在社会治理领域，包括身份认证、公证、仲裁、审计、域名、物流、医疗、邮件、签证、投票等。应用范围已扩大到全社会，区块链技术或将成为底层“万物互联”级协议。

3、应用场景众多，区块链发展潜力无限

区块链技术不仅可以成功应用于数字加密货币领域，而且在经济、金融和社会系统等领域都有广泛的应用场景。

根据区块链技术可能的应用场景，将区块链的主要应用概括为六个场景：数字货币、数据存储、数据认证、金融交易、资产管理和选举投票：

数字货币：以比特币为代表，本质上是一种分布式网络系统生成的数字货币，其发行过程​​不依赖于特定的中心化组织。

数据存储：区块链的高冗余 冗余存储、去中心化、高安全性和隐私保护的特点使其特别适合存储和保护重要的隐私数据，避免因中心化机构受到攻击而造成的大规模数据丢失或泄露或不当的权限管理。

数据证明：区块链数据经过共识节点的时间戳、验证和记录，不可篡改和伪造。这些特性使得区块链广泛应用于各种数据公证和审计场景。例如，区块链可以永久、安全地存储政府机构颁发的各种许可证、登记表、执照、证书、证明和记录。

金融交易：区块链技术与金融市场应用非常重要 高度契合。区块链可以在去中心化系统中自发产生信用，可以建立一个没有中央机构信用背书的金融市场，从而在很大程度上实现“金融脱媒”；同时，利用区块链自动化智能合约和可编程特性，可以大大降低成本，提高效率。

资产管理：区块链可以实现对有形和无形资产的确认、授权和实时监控。无形资产管理可广泛应用于知识产权保护、域名管理、积分管理等领域；在有形资产管理方面，可以结合物联网技术形成“数字智能资产”，实现基于区块链的分布式授权和控制。系统。

选举投票：区块链可以低成本高效地实现政治选举、企业股东投票等应用。同时，基于投票，可广泛应用于游戏、预测市场、社交制造等领域。

未来3-5年，区块链技术将在物联网、金融交易、网络安全、公共记录等诸多领域发挥重要作用，显着改善这些领域的服务流程，并甚至颠覆传统商业模式，未来发展潜力巨大。

区块链技术带来的无处不在的价值交换，让社会形成多设备无缝连接的价值互联世界。

区块链让经济不仅是货币的流通，互联网也不仅仅是信息的流通，更能实现信息、货币、价值的有效配置和流通，最大限度地减少人力的内部消耗，成为A真正去中心化的组织。

三、区块链产业链全景

(一)产业链全景

区块链产业链主要包括基础网络层、中间协议层和应用服务层。

基础网络层由数据层和网络层组成。数据层包括底层数据块以及相关的数据加密和时间戳技术； network 中间层包括分布式联网机制、数据传播机制和数据验证机制。

中间协议层由共识层、激励层和合约层组成，其中共识层主要包括网络节点的各种共识算法；激励层将经济因素整合到区块链技术体系中，主要包括经济激励的发行机制和分配机制；合约层主要包括各种脚本、算法和智能合约，是区块链的可编程特性。基础。

应用服务层作为区块链产业链中最重要的一环，包含了区块链的各种应用场景和案例，包括可编程货币、可编程金融、可编程社会。

(二)主链接分析

1、基础网络层是区块链系统的技术支持

(1）数据层：设计账本的数据结构

1）数据块

块（block）包含了实际需要存入数据库的数据，被组织成块写入数据库。数据通过称为块的文件永久记录在数字货币网络上。它们就像一个股票交易分类账。新区块添加到记录（区块链）的末尾，一旦写入就很难修改或删除。

每个块由块头和块体组成。区块体负责记录交易信息，其中包含一段时间内的所有交易信息，区块头用于实现区块链的其他功能。

2）链结构

它所引用的父区块的哈希值记录在区块头中，形成了前后区块之间的链式关系。

以比特币为例，区块链中记录的是交易信息，每个节点在本地保存一个完整的区块链，每个完整的区块链都记录了自2009年比特币诞生以来发生的所有交易信息，每当有新的transaction 应用程序生成时，所有节点都可以通过完整的区块链验证新交易的正确性，验证后的交易将记录在下一个要生成的新区块中。

3）@ >哈希函数

哈希函数将任意长度的二进制值映射为较短的定长二进制值，这个小的二进制值称为哈希值。一般来说，一个哈希函数满足如下关系： f(data)=key，输入任意长度的数据数据，经过哈希算法处理后输出一个定长的数据key。这种变换是一个压缩映射，即哈希值的空间通常比输入的空间小很多，它是一个数据的唯一且极其紧凑的数值表示。即使一条数据只有轻微的变化，后续的哈希函数也会产生不同的哈希值。在计算上不可能找到具有相同哈希值的两个不同输入。

4）默克尔树

默克尔树是一种数据编码结构。在底层，我们将交易信息数据划分为小数据块，并有对应的哈希值对应。但是往上走，并不是直接计算根哈希值，而是将相邻的两个哈希值组合成一个字符串，然后计算这个字符串的哈希值，这样每两个哈希值就结婚生子，并获得一个“子哈希”。

一一往上推，可以得到一个数字更小的新一级hash，最终必然会形成一棵倒挂的树。在树根的这个位置，这一代只剩下根哈希了。值，我们称之为默克尔根。目前在计算机领域，Merkle树多用于比较和验证处理。

5）非对称加密

非对称加密算法是一种保存密钥的方法。非对称加密算法需要两个密钥：公钥和私钥。

公钥和私钥是一对。如果使用公钥对数据进行加密，则只能使用对应的私钥对数据进行解密，得到对应的数据值；如果数据是用私钥签名的，那么签名只能用对应的公钥来验证，验证信息的发送者就是私钥的持有者。

由于加密和解密使用了两个不同的密钥，所以这种算法称为非对称加密算法，而对称加密在加密和解密过程中使用相同的密钥。

(2）网络层：实现记账节点去中心化

点对点（P2P），也称为点对点技术，是一种没有中央服务器，依靠用户群交换信息的互联网系统。与具有中央服务器的中央网络系统不同，点对点网络中的每个客户端既是节点又是服务器。

具有去中心化、鲁棒性等特点。1）去中心化：网络中的资源和服务分散在各个节点上，进行信息的传递和服务的实现2）鲁棒性：P2P架构天生具有抗攻击性和高容错性。由于服务分布在各个节点之间，一些节点或网络被破坏，其他部分被破坏。影响很小。

2、中间协议层是连接应用程序和网络的桥梁

(1）共识层：调整记账节点的任务负载

1）工作量证明机制

（工作证明，POW）

工作量证明机制选择一个满足规则的随机数，当新区块产生时，节点被赋予记账权。一般来说，节点获得多少货币取决于其挖矿贡献的有效工作量。也就是说，节点的计算机性能越好，就越有可能计算出随机数。属性越大，获得创建新区块的权利的可能性就越大，分配给节点的矿场也就越多，就是根据节点的工作量证明来分配货币。2）Stake证明机制

（权益证明，POS）

权益证明机制有许多不同的变体，但基本概念是获得预订新区块的权利和节点在网络中的份额的可能性。股权（持股比例）成比例，按比例降低挖矿难度。3）@>授权股权证明机制

（委托权益证明，DPOS）

授权权益证明机制的思想是每个节点可以将自己的投票权授予一个代表，票数最高的前100名代表按照预定的时间表依次记录生成的区块。每个代表被分配一个时间段来生产区块，所有代表将获得相当于平均区块中包含的交易费用的 1% 的补偿。如果受托人未能履行职责，他们将被从列表中删除，网络将选举新的超级节点来取代他们。

(2）激励层：制定记账节点的“薪酬制度”

发行机制和激励机制：以比特币为例

比特币是最开始由系统奖励创建新区块的矿工，奖励大约每四年减半。开始时每个新区块都会被记录下来，奖励矿工 50 个比特币，大约每四年减半。以此类推，到公元 2140 年左右，系统将不会为新创建的区块提供奖励。届时比特币总量约为2100万，也就是比特币总量，所以不会无限增加。

另一个激励来源是交易费用。当新创建的区块没有系统奖励时，矿工的收入将从系统奖励变为交易手续费。例如，当您转账时，您可以指定其中的 1% 作为费用支付给记录该区块的矿工。如果一笔交易的输出值小于输入值，差额就是交易费用，这将被添加到区块的激励中。只要一定数量的电子货币已经在流通，激励机制就可以逐渐转变为仅依靠交易费用，而不必发行新的货币。

(3）@>合约层：赋予账本可编程功能

智能合约是一组响应场景的程序化规则和逻辑。它是通过链上去中心化、可信、共享的脚本代码实现的。通常，智能合约在各方签署后，以程序代码的形式附在区块链数据上，经过传播和节点验证后记录在P2P网络中。在区块链的特定区块中。智能合约封装了几个预定义的状态和转换规则、触发合约执行的场景以及特定场景下的响应动作。区块链可以实时监控智能合约的状态，实时验证智能合约的状态。外部数据源，确认满足一定触发条件后激活并执行合约。

3、应用服务层是获得持续发展动力的地方

(1）可以是可编程货币：区块链1.0应用

可编程货币是数字货币，它不同于电子货币，是一种价值的数据表示形式。记账单位和价值存储的功能，但它不是任何国家和地区的法定货币，也没有政府权威为其提供担保，以上功能只能通过用户之间的协议来执行。而电子货币是法定货币。数字化后，支持法币的电子化交易，两者不等价。目前主流的数字货币是以比特币为代表的去中心化数字货币。

（2）可编程金融：区块链2.0应用

可编程金融应用是指区块链在泛金融领域的众多应用。基于区块链的可编程特性，人们尝试将智能合约加入到区块链系统中，形成可编程金融。智能合约的核心是用程序算法代替人工执行合约。这些合同需要资产、流程和系统的自动组合和协调。合约包含三个基本要素：要约、承诺、价值交换，并有效定义新的应用形式，使区块链从原有的货币体系扩展到其他金融应用领域，包括股权众筹、证券交易等领域。

(3）@>可编程社会：区块链3.0 应用

可编程社交应用是指区块链技术的应用，随着它的发展，可以扩展到任何需要的领域，包括审计公证、医疗、投票、物流等，进而扩展到整个社会。区块链是价值互联网的核心，可以对各个互联网中代表价值的信息和字节进行产权。确认、测量和储存。价值互联网的核心是通过区块链构建全球分布式账本系统，不仅可以记录金融行业的交易，而且几乎可以记录任何可以以代码形式进行的有价值信息。表达的东西。

(三)困难与突破

区块链还处于早期发展阶段，也存在很多潜在的制约因素。从目前区块链产业链的整体发展来看，中间协议层的发展已经比较成熟，而基础网络层和应用服务层还有很多问题需要解决。尤其是应用服务层的不成熟，是制约区块链发展的最重要因素。一旦区块链的应用服务取得突破性进展，必将带来区块链行业和市场的爆发式发展。看，这个过程仍然需要大约 3-5 年。

1、区块链基础技术仍有待完善

区块链技术要想在现实社会中得到充分应用，关键是要解决高能耗、数据存储空间和大规模交易处理的问题。

(1）高能耗问题

区块链技术成功解决了去中心化和安全问题，但也带来了“高能耗”的问题。为了维护区块链数据的安全可靠，需要保证全球多个节点同时参与记账，而多个节点的数据共享过程实际上是一个高能耗的过程。技术应用要考虑其系统 总的来说，区块链技术的应用过程或许是一个权衡成本和收益后，最大化技术效用的过程。

(2）数据库存储空间问题

area 区块链数据的存储空间容量需求已成为制约其发展的关键问题。区块链数据库记录自创建以来发生的每一笔交易，每个参与节点必须实时下载、存储和更新创建的副本。世界区块开始延续至今的数据包，导致区块链对存储空间容量要求非常高。

目前市场上提出了两种解决方案：一种是为非专业人员创建一个“轻数据库”，使用节点下载，这些轻数据库消除了早期无意义的交易数据，减轻了整个数据包的负担；其次，互联网世界的存储技术也在飞速发展，或许存储技术的发展会让数据库存储空间的问题变得无足轻重。

(3）@>处理大规模交易的抗压问题

一旦区块链技术扩展到大规模交易环境，区块链记录数据的抗压能力就无法保证。目前的区块链技术还没有真正处理好全世界每个人都参与的大规模交易，区块链系统中已经投入使用的节点总数还很少。以最比特币区块链系统为例，该系统的理论交易处理速度为每秒7笔交易，而VISA网络的峰值处理速度约为每秒10000笔交易。

对于区块链交易处理速度问题目前市场上有两种解决方案：一是通过技术创新加快区块链交易的处理速度（如“超导交易”、清算区块链等）；二是依靠区块链建立摩尔技术定律，增强区块链的可扩展性。

综上所述，区块链的技术层面还存在很多问题。只有在这些问题上取得重点突破，区块链才能走出小众应用，真正实现规模化普及发展。随着人们对区块链技术优势认识的加深，越来越多的资金、人才和资源不断投入到相关研究中。 ，相关技术水平会不断提高，解决上述区块链技术缺陷只是时间问题。2、区块链在应用层面还不够成熟

区块链在应用层面还不够成熟技术演进和经验积累需要3-5年的时间。区块链的应用分为三个阶段：第一阶段是理论讨论阶段；第二阶段是业务测试阶段；第三阶段是大规模应用阶段，区块链真正进入生产系统。目前，除了数字货币处于第三阶段外比特币的起源与发展，其他大部分应用都处于第一阶段和第二阶段。区块链在相关领域的应用还需要3-5年的时间让人们接受和认可，最终进入第三阶段，实现规模化应用和快速发展。目前区块链的应用类型和领域相对较少，未来还有更广阔的想象和发展空间。

3、区块链监管风险较大

区块链的快速发展对未来监管提出新的需求。一方面，区块链去中心化和自治的特点淡化了状态和监督的概念，对现行制度产生了深远的影响。另一方面，监管部门对区块链新技术也缺乏足够的了解和期待，法律和制度的建立可能滞后比特币的起源与发展，导致与使用相关的经济活动缺乏必要的制度规范和法律保障。的区块链。无形中增加了市场主体的风险。

因此，区块链的发展很大程度上受到监管的影响。 Taking Bitcoin as an example, the People's Bank of China issued the "Notice on Preventing Bitcoin Risks" on December 5, 2013. In this notice, the central bank said that Bitcoin is not a currency, but a virtual commodity, financial institutions and payment methods. Institutions are not allowed to conduct business related to Bitcoin. As a new technology, the blockchain regulatory system has not yet been established, but it is expected that its regulatory system will be relatively mature in about three years.