中国区块链技术和应用发展白皮书2016

中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 1 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书（ 2016） 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 3 序当 前 ， 全 球 新 一 轮 科 技 革 命 和 产 业 变 革 持 续 深 入 ， 国 际 产 业 格 局 加 速 重 塑 ， 创 新 成 为 引 领 发 展 的 第 一 动 力 。 在 这 一 轮 变 革 中 ， 信 息 技 术 是 全 球 研 发 投 入 最 集 中 、 创 新 最 活 跃 、 应 用 最 广 泛 、 辐 射 带 动 作 用 最 大 的 领 域 ， 是 全 球 技 术 创 新 的 竞 争 高 地 ， 是 引 领 新 一 轮 变 革 的 主 导 力 量 。区 块 链 作 为 分 布 式 数 据 存 储 、 点 对 点 传 输 、 共 识 机 制 、 加 密 算 法 等 技 术 的 集 成 应 用 ， 近 年 来 已 成 为 联 合 国 、 国 际 货 币 基 金 组 织 等 国 际 组 织 以 及 许 多 国 家 政 府 研 究 讨 论 的 热 点 ， 产 业 界 也 纷 纷 加 大 投 入 力 度 。 目 前 ， 区 块 链 的 应 用 已 延 伸 到 物 联 网 、 智 能 制 造 、 供 应 链 管 理 、 数 字 资 产 交 易 等 多 个 领 域 ， 将 为 云 计 算 、 大 数 据 、 移 动 互 联 网 等 新 一 代 信 息 技 术 的 发 展 带 来 新 的 机 遇 ， 有 能 力 引 发 新 一 轮 的 技 术 创 新 和 产 业 变 革 。为 推 动 区 块 链 技 术 和 产 业 发 展 ， 信 息 化 和 软 件 服 务 业 司 指 导 中 国 电 子 技 术 标 准 化 研 究 院 ， 联 合 蚂 蚁 金 融 云 、 万 向 控 股 、 微 众 银 行 、 乐 视 、 万 达 网 络 、 平 安 科 技 等 骨 干 企 业 ， 开 展 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 趋 势 专 题 研 究 ， 编 撰 形 成 了 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 （ 2016） 。 白 皮 书 总 结 了 区 块 链 发 展 现 状 和 趋 势 ， 分 析 了 核 心 关 键 技 术 及 典 型 应 用 场 景 ， 提 出 了 我 国 区 块 链 技 术 发 展 路 线 图 和 标 准 化 路 线 图 等 相 关 建 议 。 白 皮 书 内 容 详 实 、 分 析 透 彻 ， 具 有 较 好 的 参 考 价 值 。 希 望 各 界 共 同 努 力 ， 积 极 把 握 区 块 链 发 展 趋 势 和 规 律 ， 营 造 良 好 的 发 展 环 境 ， 加 速 推 动 我 国 区 块 链 技 术 和 产 业 发 展 。 工 业 和 信 息 化 部 信 息 化 和软 件 服 务 业 司 司 长 2016年10月 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 5 内 容 摘 要近 两 年 来 ， 联 合 国 、 国 际 货 币 基 金 组 织 和 多 个 发 达 国 家 政 府 先 后 发 布 了 有 关 区 块 链 的 系 列 报 告 ， 探 索 区 块 链 技 术 及 其 应 用 。 在 国 内 ， 金 融 企 业 、 互 联 网 企 业 、 IT企 业 和 制 造 企 业 积 极 投 入 区 块 链 技 术 研 发 和 应 用 推 广 ， 发 展 势 头 迅 猛 。 为 了 积 极 引 导 我 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 ， 我 们 编 写 了 本 白 皮 书 。 其 主 要 内 容 包 括 ：一 、 国 内 外 区 块 链 发 展 现 状 的 研 究 分 析 。 首 先 研 究 了 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 的 演 进 路 径 ， 提 出 了 区 块 链 的 发 展 生 态 结 构 ， 盘 点 了 7类 典 型 参 与 者 ： 开 源 社 区 、 产 业 联 盟 、 骨 干 企 业 、 初 创 公 司 、 投 资 机 构 、 金 融 机 构 和 监 管 机 构 的 区 块 链 实 践 进 程 。 梳 理 了 英 国 、 美 国 、 俄 罗 斯 等 国 家 的 相 关 机 构 对 区 块 链 的 态 度 ， 分 析 了 区 块 链 与 云 计 算 、 大 数 据 、 物 联 网 、 下 一 代 网 络 、 加 密 技 术 和 人 工 智 能 等 6大 类 新 一 代 信 息 技 术 的 关 系 。二 、 区 块 链 典 型 应 用 场 景 及 典 型 应 用 分 析 。 通 过 分 析 全 球 200多 个 应 用 案 例 ， 提 出 了 区 块 链 的 典 型 应 用 场 景 。 列 举 了 6个 应 用 相 对 成 熟 、 应 用 前 景 广 阔 或 具 有 潜 在 应 用 价 值 的 应 用 场 景 ， 并 对 区 块 链 的 应 用 价 值 进 行 了 展 望 。三 、 提 出 我 国 区 块 链 技 术 发 展 路 线 图 的 建 议 。 分 析 提 出 了 由 7个 主 要 技 术 特 征 构 成 的 区 块 链 通 用 技 术 需 求 ， 结 合 国 内 外 发 展 现 状 和 应 用 场 景 ， 提 出 典 型 的 区 块 链 技 术 架 构 ， 并 分 析 了 共 识 机 制 、 数 据 存 储 、 网 络 协 议 、 加 密 算 法 、 隐 私 保 护 和 智 能 合 约 等 6类 核 心 关 键 技 术 ， 以 及 区 块 链 治 理 和 安 全 。 最 后 ， 结 合 国 内 外 发 展 趋 势 ， 提 出 了 我 国 区 块 链 技 术 发 展 路 线 图 建 议 。四 、 首 次 提 出 我 国 区 块 链 标 准 化 路 线 图 。 结 合 区 块 链 应 用 场 景 和 技 术 架 构 ， 提 出 了 区 块 链 标 准 体 系 框 架 建 议 。 通 过 分 析 国 际 标 准 化 发 展 趋 势 ， 以 及 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 需 求 ， 提 出 了 基 础 、 业 务 和 应 用 、 过 程 和 方 6 法 、 可 信 和 互 操 作 、 信 息 安 全 等 5类 标 准 ， 并 初 步 明 确 了 21个 标 准 化 重 点 方 向 和 未 来 一 段 时 间 内 的 标 准 化 实 施 方 案 。最 后 ， 基 于 对 全 球 区 块 链 发 展 趋 势 的 研 判 ， 以 及 我 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 现 状 和 趋 势 ， 围 绕 扶 持 政 策 、 技 术 攻 关 和 平 台 建 设 、 应 用 示 范 等 方 面 提 出 了 相 关 建 议 。 版 权 声 明 ： 如 需 转 载 或 引 用 ， 请 注 明 出 处 。 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 7 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 （ 2016）指 导 单 位工 业 和 信 息 化 部 信 息 化 和 软 件 服 务 业 司编 写 单 位 （ 排 名 不 分 先 后 ）中 国 电 子 技 术 标 准 化 研 究 院 北 京 蚂 蚁云 金 融 信 息 服 务 有 限 公 司 中 国 万 向 控股 有 限 公 司 深 圳 前 海 微 众 银 行 股 份 有限 公 司 中 国 平 安 保 险 （ 集 团 ） 股 份 有 限 公 司 乐 视 联 服 信 息 技 术 有 限 公 司 万达 网 络 科 技 有 限 公 司编 写 人 员周 平 杜 宇 李 斌 李 奕 李 升 林 季 宙 栋苏 小 康 余 文 波 陈 家 乐 唐 晓 丹 李 仓 良 华 正 皓卢 道 和 黄 宇 翔 高 林 挥 蔡 栋 赵 尊 奎 范 瑞 彬陈 家 乐 单 旭 段 玺 任 重 远 喻 学 才 梁 然冯 庆 磊 姚 辉 亚 张 开 翔 陆 一 帆 汪 东 艳 金 巍宋 文 鹏 胡 玮 韩 梅 李 佳 李 璐 8 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 9 一 、 概 述 11.1 背 景 11.2 编 写 方 法 21.3 术 语 和 缩 略 语 3二 、 国 内 外 区 块 链 发 展 现 状 52.1 区 块 链 发 展 演 进 路 径 52.1.1 技 术 来 源 62.1.2 区 块 链 1.0 数 字 货 币 82.1.3 区 块 链 2.0 智 能 合 约 102.1.4 区 块 链 类 型 112.2 区 块 链 发 展 生 态 12 2.2.1 开 源 社 区 122.2.2 产 业 联 盟 132.2.3 骨 干 企 业 132.2.4 初 创 公 司 142.2.5 投 资 机 构 142.2.6 金 融 机 构 152.2.7 监 管 机 构 162.3 部 分 国 家 和 地 区 对 区 块 链 的 态 度 162.3.1 英 国 政 府 ： 区 块 链 及 分 布 式 账 本 技 术 有 着 颠 覆 性潜 力 162.3.2 美 国 特 拉 华 州 ： 区 块 链 技 术 简 化 企 业 注 册 成 本 172.3.3 俄 罗 斯 央 行 ： 研 究 区 块 链 在 金 融 领 域 的 潜 在 应 用 17 2.3.4 欧 洲 证 券 及 市 场 管 理 局 ： 区 块 链 技 术 可 改 进 交 易 后流 程 182.3.5 新 加 坡 政 府 ： 银 行 应 持 续 关 注 技 术 变 革 18 目 录 10 2.3.6 香 港 特 区 政 府 ： 希 望 推 动 金 融 科 技 在 香 港 金 融 服 务 业 的发 展 192.4 区 块 链 与 新 一 代 信 息 技 术 202.4.1 区 块 链 与 云 计 算 212.4.2 区 块 链 与 大 数 据 212.4.3 区 块 链 与 物 联 网 222.4.4 区 块 链 与 下 一 代 移 动 通 讯 网 络 222.4.5 区 块 链 与 加 密 技 术 232.4.6 区 块 链 与 人 工 智 能 23三 、 区 块 链 典 型 应 用 场 景 253.1 区 块 链 应 用 场 景 概 览 25 3.2 区 块 链 与 金 融 服 务 263.2.1 行 业 痛 点 263.2.2 基 于 区 块 链 的 解 决 思 路 263.2.3 应 用 场 景 273.3 区 块 链 与 供 应 链 管 理 283.3.1 行 业 痛 点 283.3.2 基 于 区 块 链 的 解 决 思 路 293.3.3 应 用 场 景 293.4 区 块 链 与 文 化 娱 乐 303.4.1 行 业 痛 点 303.4.2 基 于 区 块 链 的 解 决 思 路 303.4.3 应 用 场 景 31 3.5 区 块 链 与 智 能 制 造 323.5.1 行 业 痛 点 323.5.2 基 于 区 块 链 的 解 决 思 路 32 目 录 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 11 3.5.3 应 用 场 景 333.6 区 块 链 与 社 会 公 益 343.6.1 行 业 痛 点 343.6.2 基 于 区 块 链 的 解 决 思 路 343.6.3 应 用 场 景 353.7 区 块 链 与 教 育 就 业 353.7.1 行 业 痛 点 363.7.2 基 于 区 块 链 的 解 决 思 路 363.7.3 应 用 场 景 363.8 区 块 链 应 用 展 望 37四 、 我 国 区 块 链 技 术 发 展 路 线 图 39 4.1 区 块 链 通 用 技 术 需 求 394.2 区 块 链 技 术 架 构 394.2.1 核 心 技 术 组 件 404.2.2 核 心 应 用 组 件 414.2.3 配 套 设 施 414.3 区 块 链 核 心 关 键 技 术 414.3.1 共 识 机 制 414.3.2 数 据 存 储 424.3.3 网 络 协 议 434.3.4 加 密 算 法 444.3.5 隐 私 保 护 454.3.6 智 能 合 约 45 4.4 区 块 链 治 理 464.4.1 区 块 链 治 理 规 则 464.4.2 区 块 链 治 理 模 式 46 目 录 12 4.5 区 块 链 安 全 474.5.1 区 块 链 技 术 特 有 的 安 全 特 性 484.5.2 区 块 链 技 术 面 临 的 安 全 挑 战 与 应 对 策 略 484.5.3 区 块 链 的 安 全 体 系 构 建 494.6 区 块 链 技 术 发 展 路 线 504.6.1 区 块 链 技 术 发 展 趋 势 504.6.2 区 块 链 技 术 发 展 路 线 图 52五 、 我 国 区 块 链 标 准 化 路 线 图 535.1 区 块 链 标 准 化 需 求 分 析 535.2 区 块 链 标 准 体 系 建 议 545.3 区 块 链 标 准 化 重 点 方 向 56 5.3.1 基 础 标 准 565.3.2 业 务 和 应 用 标 准 575.3.3 过 程 和 方 法 标 准 575.3.4 可 信 和 互 操 作 标 准 595.3.5 信 息 安 全 标 准 605.4 区 块 链 标 准 化 实 施 方 案 615.5 区 块 链 国 际 标 准 化 635.5.1 国 际 标 准 化 进 程 635.5.2 国 际 标 准 化 策 略 65六 、 推 动 区 块 链 发 展 的 相 关 建 议 67 参 考 文 献 70 目 录 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 1 一 、 概 述1.1 背 景区 块 链 是 分 布 式 数 据 存 储 、 点 对 点 传 输 、 共 识 机 制 、 加 密 算 法 等 计 算 机 技 术 在 互 联 网 时 代 的 创 新 应 用 模 式 。 区 块 链 技 术 被 认 为 是 继 大 型 机 、 个 人 电 脑 、 互 联 网 之 后 计 算 模 式 的 颠 覆 式 创 新 ， 很 可 能 在 全 球 范 围 引 起 一 场 新 的 技 术 革 新 和 产 业 变 革 。 联 合 国 、 国 际 货 币 基 金 组 织 ， 以 及 美 国 、 英 国 、 日 本 等 国 家 对 区 块 链 的 发 展 给 予 高 度 关 注 ， 积 极 探 索 推 动 区 块 链 的 应 用 。 目 前 ， 区 块 链 的 应 用 已 延 伸 到 物 联 网 、 智 能 制 造 、 供 应 链 管 理 、 数 字 资 产 交 易 等 多 个 领 域 。 近 年 来 ， 区 块 链 技 术 和 应 用 在 我 国 引 起 了 多 个 行 业 的 广 泛 关 注 ， 北 京 、 上 海 、 深 圳 等 城 市 先 后 成 立 了 不 同 形 式 的 联 盟 ， 区 块 链 的 应 用 开 发 实 践 在 以 金 融 科 技 为 代 表 的 领 域 逐 渐 展 开 ， 同 时 在 媒 体 的 推 动 下 不 断 掀 起 讨 论 热 潮 。 总 的 来 看 ， 在 多 重 力 量 和 因 素 的 催 化 下 ， 区 块 链 或 许 已 经 开 启 一 个 快 速 发 展 的 时 期 。 另 外 ， 我 们 也 要 清 醒 地 看 到 ， 区 块 链 技 术 是 从 比 特 币 这 一 应 用 中 衍 生 出 来 的 技 术 ， 是 否 成 熟 可 用 ， 需 要 投 入 新 的 技 术 研 发 和 应 用 实 践 来 进 行 证 明 。 因 此 ， 区 块 链 的 大 发 展 并 非 万 事 俱 备 ， 而 是 机 遇 与 风 险 并 存 ， 动 力 与 障 碍 共 同 作 用 ， 特 别 是 缺 乏 金 融 领 域 以 外 的 成 熟 应 用 ， 至 今 仍 是 区 块 链 的 一 个 现 实 不 足 。 更 重 要 的 是 ， 近 期 发 生 的 一 系 列 安 全 事 件 ， 透 露 出 区 块 链 技 术 仍 然 面 临 安 全 风 险 和 挑 战 。 为 系 统 研 究 分 析 区 块 链 技 术 和 应 用 的 发 展 趋 势 ， 梳 理 我 国 推 动 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 的 路 径 ， 提 出 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 的 相 关 建 议 ， 2016 年 7月 ， 工 业 和 信 息 化 部 信 息 化 和 软 件 服 务 业 司 印 发 了 关 于 组 织 开 展 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 趋 势 研 究 的 函 （ 工 信 软 函 2016840号 ） ， 委 托 中 国 电 子 技 术 标 准 化 研 究 院 联 合 蚂 蚁 金 服 、 万 向 控 股 、 微 众 银 行 、 平 安 科 技 、 乐 视 金 融 、 万 达 网 络 科 技 等 单 位 开 展 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 趋 势 研 究 。 为 有 效 贯 彻 落 实 工 信 软 函 2016840号 文 的 要 求 ， 推 动 我 国 区 块 链 技 术 和 产 业 发 展 ， 我 们 联 合 编 写 了 本 白 皮 书 ， 目 的 是 为 各 级 产 业 主 管 部 门 、 从 业 机 构 提 供 指 导 和 参 考 。1.2 编 写 方 法一 是 收 集 和 分 析 国 外 最 新 文 献 资 料 。 收 集 了 联 合 国 、 国 际 货 币 基 金 组 织 ， 以 及 美 国 、 英 国 、 日 本 等 国 际 政 府 间 组 织 和 主 要 国 家 政 府 发 布 的 区 块 链 相 关 报 告 ， 比 特 币 、 以 太 坊 、 超 级 账 本 等 区 块 链 开 源 技 术 平 台 的 白 皮 书 。 例 如 联 合 国 的 数 字 货 币 和 区 块 链 技 术 在 构 建 社 会 团 结 金 融 中 如 何 扮 演 角 色 （ How Can Cryptocurrency and Blockchain Technology Play a Role in Building Social and Solidarity Finance?） 、 英 国 政 府 首 席 科 学 顾 问 报 告 分 布 式 账 本 技 术 ： 超 越 区 块 链 （ Distributed Ledger Technology: Beyond Blockchain） 、 日 本 产 业 经 济 省 的 区 块 链 技 术 及 相 关 服 务 的 调 查 报 告 （ 2015） （ Survey on Blockchain Technologies and Related Services FY2015 Report） 等 ， 累 计 研 究 分 析 了 20多 项 最 新 的 文 献 资 料 ， 系 统 掌 握 了 国 外 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 最 新 动 向 。二 是 研 究 分 析 国 外 典 型 应 用 案 例 。 累 计 研 究 分 析 了 金 融 服 务 、 供 应 链 管 理 、 文 化 娱 乐 等 领 域 的 200多 个 应 用 案 例 ， 包 括 所 采 用 的 底 层 基 础 设 施 、 应 用 架 构 、 服 务 内 容 和 应 用 价 值 等 方 面 。 例 如 全 球 开 发 者 共 同 开 发 和 维 护 的 比 特 币 和 以 太 坊 、 美 国 区 块 链 创 业 公 司 Skuchain的 区 块 链 供 应 链 解 决 方 案 、 美 国 Blockai公 司 的 数 字 作 品 知 识 产 权 保 护 方 案 ， 初 步 掌 握 了 区 块 链 技 术 在 全 球 的 总 体 应 用 情 况 以 及 存 在 的 问 题 。三 是 系 统 梳 理 国 内 区 块 链 研 发 和 应 用 实 践 。 重 点 分 析 了 蚂 蚁 金 服 、 万 向 控 股 、 微 众 银 行 、 平 安 科 技 、 乐 视 金 融 、 万 达 网 络 科 技 、 钜 真 金 融 等2 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 3 数 十 家 企 业 在 区 块 链 底 层 技 术 平 台 研 发 、 区 块 链 即 服 务 （ Blockchain as a Service， 简 称 BaaS） 实 践 和 行 业 应 用 推 广 。 例 如 ， 万 向 区 块 链 实 验 室 的 BaaS平 台 、 微 众 银 行 的 银 行 间 联 合 贷 款 清 算 项 目 、 蚂 蚁 金 服 的 社 会 公 益 项 目 、 钜 真 金 融 的 区 块 链 底 层 架 构 平 台 等 ， 全 面 掌 握 了 区 块 链 技 术 在 国 内 的 研 发 和 应 用 最 新 进 展 以 及 未 来 的 发 展 趋 势 。四 是 联 合 开 展 研 究 。 共 同 开 展 “ 十 问 区 块 链 ” 专 题 研 究 ， 研 究 分 析 区 块 链 的 关 键 技 术 、 区 块 链 架 构 、 应 用 全 景 等 。 例 如 ， 在 “ 十 问 区 块 链 ” 专 题 研 究 中 涉 及 了 区 块 链 是 技 术 还 是 模 式 、 区 块 链 安 全 等 问 题 ； 在 区 块 链 架 构 方 面 ， 提 出 了 3层 结 构 的 方 案 ， 分 析 了 区 块 链 与 新 一 代 信 息 技 术 的 关 系 ， 并 初 步 规 划 了 我 国 区 块 链 标 准 体 系 建 设 和 标 准 化 实 施 方 案 。 另 外 ， 需 要 特 别 说 明 的 是 ， 在 编 写 白 皮 书 的 过 程 中 ， 所 采 用 的 数 据 仅 供 参 考 ， 同 时 最 新 数 据 的 截 至 日 期 为 2016年 9月 中 旬 。1.3 术 语 和 缩 略 语本 白 皮 书 中 涉 及 的 重 点 术 语 及 其 所 表 达 的 意 义 如 表 1-1所 示 。表 1-1 术 语术 语 定 义 /解 释区 块 链 分 布 式 数 据 存 储 、 点 对 点 传 输 、 共 识 机 制 、 加 密 算 法 等 计 算 机 技 术 的 新 型 应 用 模 式 。 分 布 式 相 对 于 集 中 式 而 言 。 在 白 皮 书 中 ， 分 布 式 是 区 块 链 的 典 型 特 征 之 一 ， 对 应 的 英 文 是 Decentralized， 完 整 的 表 达 形 式 是 不 依 赖 于 中 心 服务 器（ 集 群 ） 、 利 用 分 布 的 计 算 机 资 源 进 行 计 算 的 模 式 。金 融 科 技 通 过 科 技 让 金 融 服 务 更 高 效 ， 通 常 简 称 为 FinTech。普 惠 金 融 立 足 机 会 平 等 要 求 和 商 业 可 持 续 原 则 ， 以 可 负 担 的 成 本 为 有 金 融 服 务 需 求 的 社 会 各 阶 层 和 群 体 提 供 适 当 、 有 效 的 金 融 服 务 。数 字 货 币 货 币 的 数 字 化 ， 通 过 数 据 交 易 并 发 挥 交 易 媒 介 、 记 账 单 位 及 价 值 存 储 的 功 能 ， 但 它 并 不 是 任 何 国 家 和 地 区 的 法 定 货 币 。 4 本 白 皮 书 中 涉 及 的 缩 略 语 如 表 1-2所 示 。表 1-2 缩 略 语术 语 定 义 /解 释共 识 机 制 区 块 链 系 统 中 实 现 不 同 节 点 之 间 建 立 信 任 、 获 取 权 益 的 数 学 算 法 。智 能 合 约 一 种 用 计 算 机 语 言 取 代 法 律 语 言 去 记 录 条 款 的 合 约 。挖 矿 比 特 币 系 统 中 争 取 记 账 权 从 而 获 得 奖 励 的 活 动 。分 布 式 账 本 一 个 可 以 在 多 个 站 点 、 不 同 地 理 位 置 或 者 多 个 机 构 组 成 的 网 络 中 分 享 的 资 产 数 据 库 。 其 中 ， 资 产 可 以 是 货 币 以 及 法 律 定 义 的 、 实 体 的 或 是 电 子 的 资 产 。缩 略 语 原 始 术 语PoW 工 作 量 证 明 （ Proof of Work）PoS 权 益 证 明 （ Proof of Stake）DPoS 股 份 授 权 证 明 （ Delegate Proof of Stake）PBFT 实 用 拜 占 庭 容 错 （ Practical Byzantine Fault Tolerance）P2P 点 对 点 （ Peer to Peer）DAPP 分 布 式 应 用 （ Decentralized Application） KYC 客 户 识 别 （ Know Your Customer）RSA RSA加 密 算 法 （ RSA Algorithm）ECC 椭 圆 加 密 算 法 （ Elliptic Curve Cryptography）BaaS 区 块 链 即 服 务 （ Blockchain as a Service） 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 5 二 、 国 内 外 区 块 链 发 展 现 状2.1 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 ， 如 图 2-1所 示 。区 块 链 2.0 智 能 合 约 虚拟 机 去 中 心化 应 用图 2-1 区 块 链 的 演 进 路 径分 布 式 账 本 块 链 式 数 据 梅 克 尔 树 工 作 量 证 明区 块 链 1.0技 术 起 源P2P网 络 加 密 数 据库 技 术 电子 现 金 6 2.1.1 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 。 图 2-2a) 所 示 为 一 种 P2P网 络 模 式 ， 图 2-2b) 为 典 型 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 。 图 2-2a) P2P网 络 模 式 图 2-2b) 中 心 化 网 络 模 式 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 7 3、 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 如 图 2-4所 示 。 密 文 密 文图 2-3 非 对 称 加 密 解 密 过 程发 送 方 A 接 收 方 BB的 私 钥B的 公 钥 传 输明 文 明 文 图 2-4 数 字 货 币 的 使 用 过 程2.1.2 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8 买 方 卖 方数 字 货 币银 行 网 络 使 用 过 的 数字 货 币 资 料 库 银 行 B银 行 A 申请检验发款 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 9 应 用 层 实 现 转 账 和 记 账 功 能激 励 层 发 行 机 制 分 配 机 制网 络 层 验 证 机 制传 播 机 制P2P网 络共 识 层 P O W数 据 层 区 块 数 据哈 希 函 数 链 式 结 构梅 克 尔 树 非 对 称 加 密数 字 签 名 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 图 2-5所 示 。 图 2-5 区 块 链 1.0技 术 架 构 10 2.1.3 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 如 图 2-6所 示 。智 能 合 约 层 EVM 脚 本 代 码 激 励 层 发 行 机 制 分 配 机 制网 络 层 验 证 机 制传 播 机 制P2P网 络共 识 层 P O W POS DPOS数 据 层 区 块 数 据哈 希 函 数 链 式 结 构梅 克 尔 树 非 对 称 加 密数 字 签 名图 2-6 区 块 链 2.0技 术 架 构 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 11 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。2.1.4 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 。 12 上 述 3种 类 型 的 区 块 链 特 性 如 图 2-7所 示 ：2.2 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 。 总 的 来 看 ， 区 块 链 完 整 的 发 展 生 态 如 图 2-8所 示 。2.2.1 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 公 有 链任 何 人 都 可 加 入 网 络 及 写 入 和 访 问 数 据任 何 人 在 任 何 地 理 位 置 都 能 参 与 共 识每 秒 3 20次 数 据 写 入 联 盟 链授 权 公 司 和 组 织 才 能 加 入 网 络参 与 共 识 、 写 入 及 查 询 数 据 都 可 通 过 授 权 控 制 ， 可 实 名 参 与 过 程 ， 可 满 足 监 管 AML/KYC每 秒 1000次 以 上 数 据 写 入 专 有 链使 用 范 围 控 制 于 一 个 公 司 范 围 内改 善 可 审 计 性 ， 不 完 全 解 决 信 任 问 题每 秒 1000次 以 上 数 据 写 入图 2-7 区 块 链 的 类 型 及 特 性 中 国 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 白 皮 书 (2016) 13 2015年 发 起 的 超 级 账 本 项 目 （ Hyperledger Project） 。 成 员 管 理专 有 链图 2-8区 块 链 生 态 系 统2.2.2 产 业 联 盟随 着 区 块 链 技 术 的 发 展 ， 其 在 各 行 业 的 应 用 潜 力 开 始 受 到 参 与 者 的 关 注 。 为 了 协 调 推 进 区 块 链 技 术 和 应 用 发 展 ， 国 内 外 先 后 成 立 各 种 类 型 的 区 块 链 产 业 联 盟 。 例 如 ， 美 国 银 行 、 花 旗 银 行 、 纽 约 梅 隆 银 行 、 德 意 志 银 行 、 法 国 兴 业 银 行 、 摩 根 史 丹 利 等 国 际 大 型 金 融 机 构 参 加 的 R3区 块 链 联 盟 ， 万 向 控 股 、 乐 视 金 融 、 上 海 矩 真 等 发 起 成 立 的 分 布 式 总 账 基 础 协 议 联 盟 （ 简 称 ： Chinaledger） ， 微 众 银 行 、 平 安 银 行 、 招 银 网 络 、 恒 生 电 子 等 共 同 发 起 成 立 的 金 融 区 块 链 合 作 联 盟 （ 简 称 ： 金 联 盟 ） 。2.2.3 骨 干 企 业目 前 ， 国 内 外 互 联 网 、 IT等 领 域 的 大 量 企 业 开 始 涉 足 区 块 链 行 业 ， 着 金 融 服 务个 人 用 户 金 融 机 构投 资 机 构初 创 企 业监 管 机 构开 源 社 区联 盟 智 能 制 造 文 化 娱 乐 医 疗 健 康 社 会 公 益 教 育 就 业供 应 链 管 理 应 用 场 景个 人& 联 盟 企业机构区 块 链 技 术 平 台 共识 机 制 安 全 机 制 存 储 通 信 可编程合约可编程资产 分 布 式 账 本 联 盟 链公 有 链 14 手 研 发 或 推 出 从 基 础 设 施 到 应 用 案 例 的 一 系 列 解 决 方 案 。 其 中 ， 国 内 已 经 初 步 发 展 形 成 了 一 批 区 块 链 骨 干 企 业 。 例 如 ， 万 向 控 股 于 2015年 9月 成 立 了 万 向 区 块 链 实 验 室 ， 开 展 区 块 链 产 业 研 究 、 开 源 项 目 赞 助 等 活 动 ， 并 建 立 了 国 内 首 个 区 块 链 云 平 台 万 云 （ W ancloud） 。 此 外 ， 设 立 了 专 注 于 区 块 链 领 域 的 风 险 投 资 基 金 ， 已 在 全 球 范 围 内 投 资 超 过 30个 区 块 链 初 创 公 司 ， 累 计 投 资 金 额 超 3000万 美 金 。 2016年 9月 ， 万 向 集 团 宣 布 未 来 7 年 还 将 投 资 2000亿 人 民 币 在 杭 州 建 设 以 新 能 源 汽 车 为 核 心 产 业 的 “ 万 向 创 新 聚 能 城 ” ， 该 项 目 将 全 方 位 大 规 模 应 用 区 块 链 技 术 ， 成 为 迄 今 为 止 全 球 最 大 的 区 块 链 应 用 项 目 。 蚂 蚁 金 服 在 以 公 益 为 代 表 的 普 惠 金 融 场 景 中 利 用 区 块 链 解 决 信 任 缺 失 的 问 题 。 万 达 网 络 科 技 积 极 加 入 国 际 区 块 链 开 源 联 盟 ， 专 注 推 动 国 内 开 源 区 块 链 技 术 发 展 ， 研 发 安 全 可 控 的 自 主 区 块 链 平 台 ， 同 时 将 区 块 链 技 术 融 入 智 慧 生 活 、 物 流 网 等 领 域 ， 整 合 海