全球區(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新現(xiàn)狀、趨勢和啟示

全球區(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新現(xiàn)狀、趨勢和啟示

孟雪孫小越全球區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢（一）全球區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新不斷升級。隨著技術(shù)不斷升級與迭代，區(qū)塊鏈已經(jīng)步入3.0時代，核心架構(gòu)逐漸趨于成熟，行業(yè)生態(tài)鏈已經(jīng)初步成形。目前，全球區(qū)塊鏈功能架構(gòu)保持穩(wěn)定，但在落地過程中還存在許多安全問題和性能提升空間，區(qū)塊鏈技術(shù)仍處于快速發(fā)展階段，全球區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新態(tài)勢持續(xù)火熱。一是持續(xù)提高區(qū)塊鏈的安全性。在密碼學(xué)方面，區(qū)塊鏈技術(shù)中運用了Hash算法、數(shù)字簽名、數(shù)字證書、PKI體系、Merkle樹等技術(shù)，這些技術(shù)都是現(xiàn)代密碼學(xué)較為成熟技術(shù)。在區(qū)塊鏈錢包安全以及公私鑰存儲安全等方面，主要通過智能硬件錢包、安全私鑰存儲機制等方法。在賬本數(shù)據(jù)方面，為滿足賬本數(shù)據(jù)的一致性和可用性等安全要求，普遍采用數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)容災(zāi)備份等技術(shù)方案，以保證各節(jié)點數(shù)據(jù)在上鏈過程中的一致性及鏈上數(shù)據(jù)因系統(tǒng)故障導(dǎo)致丟失損毀后及時恢復(fù)。2019年4月，IBM獲得使用DLT的移動數(shù)據(jù)共享方法專利，通過分布式賬本技術(shù)跨越現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，遠(yuǎn)程感測并控制連接對象，將連接的物理對象整合到計算機系統(tǒng)中。二是完善區(qū)塊鏈隱私保護(hù)技術(shù)。為提高區(qū)塊鏈技術(shù)的匿名性，保護(hù)用戶身份安全隱私及交易數(shù)據(jù)隱私，多種區(qū)塊鏈隱私保護(hù)方案被提出，大致分為三類：基于混幣協(xié)議的技術(shù)、基于加密協(xié)議的技術(shù)和基于安全通道協(xié)議的技術(shù)?；诨鞄艆f(xié)議技術(shù)是指在交易中包括大量交易輸入和交易輸出，使得外界很難在輸入和輸出中找出某個用戶交易的上下游信息，導(dǎo)致輸入與輸出之間的聯(lián)系被割裂以達(dá)到交易隱私保護(hù)?；诩用軈f(xié)議技術(shù)是通過密鑰對敏感數(shù)據(jù)加密，只有持有相應(yīng)密鑰的用戶才能查看數(shù)據(jù)內(nèi)容，從而保證用戶數(shù)據(jù)的安全性。例如，多方安全計算、盲簽名、環(huán)簽名及零知識證明等技術(shù)，其中，多方安全計算又分為混淆電路、同態(tài)加密和密鑰分享等方式?；诎踩ǖ绤f(xié)議技術(shù)主要是通過使用諸如雙向微支付通道、閃電網(wǎng)絡(luò)、Sprites等鏈下支付安全通道，將交易細(xì)節(jié)轉(zhuǎn)移至鏈下執(zhí)行，從而達(dá)到交易信息隱私保護(hù)目的。2019年5月，專注于數(shù)據(jù)隱私保護(hù)的以色列區(qū)塊鏈創(chuàng)業(yè)公司QEDIT推出QEDITAssetTransferr企業(yè)解決方案，用于維護(hù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上大規(guī)模價值轉(zhuǎn)移的數(shù)據(jù)機密性。三是著力解決區(qū)塊鏈互聯(lián)互通和可擴展問題。區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)是連接各區(qū)塊鏈的橋梁，主要解決各區(qū)塊鏈之間的原子交易、資產(chǎn)轉(zhuǎn)換、區(qū)塊鏈內(nèi)部信息互通等問題，以達(dá)到區(qū)塊鏈互聯(lián)互通并實現(xiàn)區(qū)塊鏈價值自由流動的目的。2019年7月，德國區(qū)塊鏈平臺Lisk發(fā)布了軟件開發(fā)工具包（SDK），實現(xiàn)創(chuàng)建可互操作的區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)并使開發(fā)人員能夠創(chuàng)建完全可定制的側(cè)鏈。四是多種措施提升區(qū)塊鏈性能。區(qū)塊鏈性能成為制約區(qū)塊鏈技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸之一。針對區(qū)塊鏈性能不足的問題，業(yè)界提出多種創(chuàng)新解決方案，其主要思路是鏈上和鏈下擴容、單任務(wù)轉(zhuǎn)多任務(wù)并行處理、并行、有向無環(huán)圖DAG等技術(shù)方案。其中，分片技術(shù)根據(jù)不同的分片機制可以劃分為：網(wǎng)絡(luò)分片、交易分片和狀態(tài)分片，比較著名的項目有以太坊、Quarkchain為代表的狀態(tài)分片，以Zilliqa為代表的交易分片。2019年4月，美國云服務(wù)提供商AkamaiTechnologies為高性能區(qū)塊鏈申請新專利，通過同時處理交易而不是按現(xiàn)的順序排序來提高分布式賬本系統(tǒng)的吞吐量。2.全球?qū)＠麛?shù)量增長放緩。截至2019年底，全球公開區(qū)塊鏈專利的申請數(shù)量高達(dá)2.7萬余件。2016—2018年，區(qū)塊鏈專利申請量逐年快速遞增，2018年，全球新增專利數(shù)量為11694件，而進(jìn)入2019年，專利申請數(shù)量為8299件，同比減少28.76%，速度有所放緩。中國在2019年保持快速增長趨勢，在全球?qū)＠急葹?0.3%，位居全球第一;美國申請專利數(shù)量為6154件，占全球總量的22.8%，居于全球第二。國際專利數(shù)量能夠反映出各國企業(yè)創(chuàng)新能力、市場覆蓋率及核心競爭力，是企業(yè)進(jìn)行全球?qū)＠季值闹匾緩?。世界知識產(chǎn)權(quán)組織WIPO數(shù)據(jù)顯示，到2020年2月，區(qū)塊鏈國際專利數(shù)量為3321件，其中，2019年前公開專利數(shù)量為3040件，較去年同比增長150.3%。從各國專利數(shù)量上看，獲得區(qū)塊鏈國際專利最多的3個國家分別是美國、中國和韓國，其中，美國國際專利數(shù)量為1545件，占專利總量的46.5%;中國專利數(shù)量471件，占專利總量的14.2%。（二）全球區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展趨勢1.以聯(lián)盟鏈為核心的區(qū)塊鏈技術(shù)將繼續(xù)實現(xiàn)創(chuàng)新。聯(lián)盟鏈相較于公有鏈，具有部分去中心化、可控性更強、交易速度較快等特點，正逐漸成為區(qū)塊鏈應(yīng)用實際落地的主流選擇。當(dāng)前，區(qū)塊鏈技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用仍存在安全性、隱私保護(hù)不足、可擴展能力低等問題。展望2020年，區(qū)塊鏈企業(yè)將繼續(xù)重點突破區(qū)塊鏈技術(shù)瓶頸，其中，共識機制或?qū)⒊蔀閰^(qū)塊鏈核心技術(shù)突破的主要方向，區(qū)塊鏈的鏈結(jié)構(gòu)和P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也將不斷迭代。各類技術(shù)創(chuàng)新解決方案將不斷涌現(xiàn)，加快促進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新成果加速落地。2.BaaS平臺繼續(xù)快速演進(jìn)。BaaS平臺在安全可控、性能、可用性上直接對齊云能力，同時可以結(jié)合容器化、函數(shù)化的先進(jìn)開發(fā)模式，在公有云和私有云場景都能快速覆蓋，具有區(qū)塊鏈創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)初始門檻低、快速開發(fā)和搭建區(qū)塊鏈去中心化底層架構(gòu)和應(yīng)用程序、降低創(chuàng)業(yè)者和中小微企業(yè)部署區(qū)塊鏈和運營維護(hù)成本以及為企業(yè)提供更靈活和簡單易用的開發(fā)環(huán)境四大優(yōu)勢，非常適合區(qū)塊鏈中小微企業(yè)探索鏈上創(chuàng)新應(yīng)用。近年來，BaaS平臺成果和創(chuàng)新不斷，全球互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都在積極推進(jìn)BaaS平臺服務(wù)升級，推動區(qū)塊鏈應(yīng)用的成本下降和區(qū)塊鏈?zhǔn)袌龅姆睒s。3.國際企業(yè)間專利競爭逐步升級。近年來，區(qū)塊鏈專利成為區(qū)塊鏈企業(yè)的重要競爭點，全球區(qū)塊鏈專利申請數(shù)量持續(xù)攀升。其中，中國區(qū)塊鏈專利申請數(shù)量始終居于全球首位，2019年占比超五成。隨著區(qū)塊鏈企業(yè)技術(shù)更加成熟，應(yīng)用產(chǎn)品不斷增多，國際專利申請數(shù)量將繼續(xù)提升，國際企業(yè)間的專利競爭將更加激烈。全球區(qū)塊鏈應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢（一）全球區(qū)塊鏈應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀1.金融行業(yè)積極布局區(qū)塊鏈技術(shù)。金融行業(yè)是區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用最早、需求最多的領(lǐng)域。目前，區(qū)塊鏈在全球支付、貿(mào)易融資、代理投票、財險理賠、資產(chǎn)再抵押、銀團(tuán)貸款、自動合規(guī)和股權(quán)、證券交易等金融領(lǐng)域均有商業(yè)落地與推廣，尤其是在數(shù)字資產(chǎn)交易服務(wù)領(lǐng)域。2019年6月，Visa推出部分基于區(qū)塊鏈技術(shù)的VisaB2BConnect跨境匯款服務(wù)，支付網(wǎng)絡(luò)整合了Hyperledger的技術(shù)，將覆蓋全球30個貿(mào)易渠道、90個市場，成為支付業(yè)界的一個重要里程碑。共同基金企業(yè)領(lǐng)航宣布，使用區(qū)塊鏈平臺Assembly來幫助管理其金融產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，改善管理基金的方式。7月，富士通實驗室利用區(qū)塊鏈開發(fā)了基于DID技術(shù)的系統(tǒng)，可以分析在線交易中存在的偽造風(fēng)險和對方個人憑證的可信度。IBM與金融服務(wù)公司合作推出了Lygon區(qū)塊鏈平臺試點項目，對零售物業(yè)租賃行業(yè)的銀行保函的發(fā)行和管理進(jìn)行數(shù)字化處理，旨在降低欺詐風(fēng)險，減少人為錯誤的可能性。在2019年，德國商業(yè)銀行、奧地利銀行、巴西銀行、澳大利亞聯(lián)邦銀行、俄羅斯聯(lián)邦儲蓄銀行、新加坡星展銀行和日本三井住友銀行等均開始應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)落地新應(yīng)用，提供貿(mào)易融資支持、建立防欺詐網(wǎng)絡(luò)，幫助中小企業(yè)更快獲得貿(mào)易融資，降低欺詐和網(wǎng)絡(luò)安全威脅的風(fēng)險。2.商品溯源應(yīng)用需求迅速攀升。商品溯源是目前區(qū)塊鏈落地最有應(yīng)用前景的領(lǐng)域之一，國內(nèi)外企業(yè)紛紛推動溯源應(yīng)用在食品、醫(yī)療、文化等領(lǐng)域落地。應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)能解決由于信息不對稱導(dǎo)致的存在性證明問題，實現(xiàn)商品的全流程跟蹤記錄和商品的信息上鏈，有效防止商品造假，降低供應(yīng)鏈成本。2019年1月，家樂福在比利時、意大利應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)提供數(shù)字追溯解決方案，追蹤食生鮮產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。2月，美國IBM與制藥公司BoehringerIngelheim合作，將臨床記錄保存在區(qū)塊鏈上，提高數(shù)據(jù)的完整性、透明度和患者信息安全性，降低成本和自動化流程。5月，GEAviation航空公司在微軟Azure的幫助下建立了基于區(qū)塊練技術(shù)的供應(yīng)鏈跟蹤體系，用于監(jiān)控和整理與關(guān)鍵飛機發(fā)動機零件制造和生命周期相關(guān)的數(shù)據(jù)。3.區(qū)塊鏈逐漸應(yīng)用于各國電子政務(wù)和公共服務(wù)應(yīng)用中。區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在政務(wù)領(lǐng)域，將有助于實現(xiàn)政府?dāng)?shù)據(jù)的共享開放，提高各國政府提供公共服務(wù)的效率，將區(qū)塊鏈應(yīng)用于稅務(wù)、海關(guān)、商務(wù)和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。2019年1月，智利財政部下屬稅收機構(gòu)TGR推出了處理支付的區(qū)塊鏈平臺試點，該平臺在區(qū)塊鏈上存儲智利公共機構(gòu)處理的交易，如納稅或?qū)＠M等。5月，沙特阿拉伯海關(guān)試點基于區(qū)塊鏈平臺TradeLens的貨物運輸，將其跨境貿(mào)易平臺FASAH與IBM和馬士基的TradeLens區(qū)塊鏈平臺連接起來，實現(xiàn)沙特阿拉伯港口的貨物發(fā)送。7月，新加坡政府首次將區(qū)塊鏈技術(shù)引入國慶日慶典的操作系統(tǒng)，由基于區(qū)塊鏈技術(shù)的搜索引擎Boogle負(fù)責(zé)新加坡國慶日相關(guān)運營生態(tài)的軟件開發(fā)。10月，迪拜經(jīng)濟發(fā)展部推出基于區(qū)塊鏈的統(tǒng)一商業(yè)注冊平臺UBRP，提高企業(yè)在迪拜開展業(yè)務(wù)的便利性。4.區(qū)塊鏈在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用迅速拓展。隨著全球智能制造與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速崛起，區(qū)塊鏈與制造業(yè)及物聯(lián)感知領(lǐng)域的結(jié)合也成為必然趨勢。2019年1月，德國科技巨頭西門子的能源管理和發(fā)電服務(wù)部門與區(qū)塊鏈平臺EWF合作，使用基于區(qū)塊鏈的微電網(wǎng)控制解決方案來優(yōu)化能源消耗，促進(jìn)能源行業(yè)內(nèi)去中心化技術(shù)的應(yīng)用。6月，英國啟動首個基于區(qū)塊鏈的電力資產(chǎn)登記項目RecorDER，由英國國家電網(wǎng)電力系統(tǒng)運營商等四家公司聯(lián)手創(chuàng)建了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共享數(shù)據(jù)庫，記錄與英國輸配網(wǎng)絡(luò)相連的所有發(fā)電和存儲基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)，提高資產(chǎn)信息的可視性和可用性，降低電網(wǎng)的總體運營成本。11月，IOST與日本富士見市電力系統(tǒng)共同推出基IOST區(qū)塊鏈的P2P電力交易項目，利用區(qū)塊鏈技術(shù)驅(qū)動出價系統(tǒng)和獎勵機制進(jìn)行公司（或個人）之間的鏈上電力交易。（二）全球區(qū)塊鏈應(yīng)用發(fā)展趨勢1.全球金融領(lǐng)域應(yīng)用將更加成熟。在全球大型金融機構(gòu)和互聯(lián)網(wǎng)巨頭企業(yè)的聯(lián)合創(chuàng)新推動下，區(qū)塊鏈技術(shù)正從概念走向金融業(yè)的各類應(yīng)用。目前，全球已經(jīng)有一定數(shù)量的金融服務(wù)應(yīng)用通過了原型驗證和試運營階段，涉及供應(yīng)鏈金融、跨境支付、資產(chǎn)管理和保險等細(xì)分領(lǐng)域，并且應(yīng)用場景也在不斷擴大。區(qū)塊鏈能對金融重點領(lǐng)域的核心功能帶來變革性的沖擊，未來，區(qū)塊鏈在數(shù)字貨幣、支付清算、普惠金融和資產(chǎn)管理等方面的應(yīng)用將進(jìn)一步深化，助推傳統(tǒng)金融機構(gòu)轉(zhuǎn)型，重塑金融市場征信體系。2.政務(wù)服務(wù)領(lǐng)域?qū)⒊蔀楦鱾€國家探索的重點。在全球區(qū)塊鏈的延伸應(yīng)用中，將區(qū)塊鏈技術(shù)與政府治理及公共服務(wù)相結(jié)合是當(dāng)前區(qū)塊鏈應(yīng)用落地的熱門方向。區(qū)塊鏈逐漸成為構(gòu)建智慧城市發(fā)展框架、推動政府治理創(chuàng)新的重要支撐。美國、英國和日本等區(qū)塊鏈技術(shù)較為先進(jìn)的國家對使用區(qū)塊鏈技術(shù)提高政務(wù)管理效率都持積極態(tài)度。近年來，國家的政策支持力度逐漸加大，應(yīng)用落地不斷。面對數(shù)字化社會的多樣性和復(fù)雜性，區(qū)塊鏈作為構(gòu)建秩序、規(guī)則和信任的典型技術(shù)手段，在數(shù)字化基礎(chǔ)上進(jìn)一步提供了可追溯機制和多方高效協(xié)同等能力，可幫助實現(xiàn)更為高效、有序、可信的治理和監(jiān)管。所以，未來在政務(wù)領(lǐng)域，應(yīng)用區(qū)塊鏈也是必然發(fā)展趨勢。3.分布式應(yīng)用將繼續(xù)活躍落地。DApp（DecentralizedApplication，分布式應(yīng)用）是公有鏈技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)物，也是公有鏈技術(shù)落地及其核心價值體現(xiàn)。目前，以以太坊、EOS和波場為代表的公鏈開始進(jìn)入DApp實質(zhì)落地應(yīng)用的推進(jìn)階段，區(qū)塊鏈?zhǔn)袌龈偁幰哺蛹ち?，其中，以太坊和EOS囊括了市場上90%的DApp。雖然區(qū)塊鏈DApp整體生態(tài)還不完整，整體活躍人數(shù)、交易額度和頻次都較少，距離DApp大規(guī)模應(yīng)用還有一段距離，但從DApp數(shù)量上看，DApp開發(fā)依然保持著一定的熱度，大量團(tuán)隊持續(xù)入局，未來發(fā)展空間廣闊。五點啟示1.提高技術(shù)研發(fā)能力，加快關(guān)鍵技術(shù)自主創(chuàng)新。要明確區(qū)塊鏈技術(shù)核心技術(shù)，攻克區(qū)塊鏈系統(tǒng)在去中心化條件下的性能提升、互聯(lián)互通、安全與隱私保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)，加速區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)層、中間協(xié)議層和應(yīng)用服務(wù)層創(chuàng)新探索。重點突破共識算法、智能合約安全、跨鏈通信、數(shù)據(jù)隱私保護(hù)、國密算法等關(guān)鍵技術(shù)。通過集聚產(chǎn)學(xué)研用等多方資源，支持高校和科研院所建設(shè)區(qū)塊鏈創(chuàng)新實驗室和研究中心。持續(xù)加大資金投入力度，支持區(qū)塊鏈、軟件和信息技術(shù)服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和研究機構(gòu)的聯(lián)合創(chuàng)新，加強區(qū)塊鏈核心技術(shù)的自主研發(fā)攻關(guān)。2.加強區(qū)塊鏈技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)理論研究。一是加強區(qū)塊鏈底層技術(shù)學(xué)科基礎(chǔ)建設(shè)。發(fā)揮高校、科研院所和骨干企業(yè)的智力資源優(yōu)勢，建立區(qū)塊鏈技術(shù)學(xué)科，構(gòu)建聯(lián)合實驗室，鼓勵高校開設(shè)區(qū)塊鏈課程。緊跟國際區(qū)塊鏈理論發(fā)展前沿，通過重大科學(xué)計劃、國際科技合作計劃等方式開展區(qū)塊鏈基礎(chǔ)理論研究，探討區(qū)塊鏈技術(shù)中涉及數(shù)學(xué)、信息學(xué)、密碼學(xué)、經(jīng)濟學(xué)的基礎(chǔ)理論和基本方法，為區(qū)塊鏈技術(shù)研發(fā)提供理論支持。二是建立區(qū)塊鏈科學(xué)理論體系。加快研究分布式計算、博弈論、加解密算法等理論問題，探索區(qū)塊鏈性能、隱私、安全之間的平衡規(guī)律和鏈上鏈下協(xié)同治理機制，加快區(qū)塊鏈技術(shù)理論、方法與其他領(lǐng)域融合研究，形成跨專業(yè)、多領(lǐng)域交叉的區(qū)塊鏈技術(shù)科學(xué)。三是加強區(qū)塊鏈安全與隱私保護(hù)研究。重點研究零知識證明、同態(tài)加密、多方安全計算等密碼學(xué)前沿問題，研究缺乏可信第三方的情形下安全計算約定函數(shù)的方法，探索保護(hù)隱私的安全數(shù)據(jù)統(tǒng)計和安全模型訓(xùn)練及預(yù)測的規(guī)律。3.推動我國區(qū)塊鏈開源技術(shù)生態(tài)建設(shè)。一是支持開源區(qū)塊鏈項目發(fā)展，引導(dǎo)企業(yè)加大對全球區(qū)塊鏈共性基礎(chǔ)技術(shù)資源的整合和利用，支持我國企業(yè)或組織主導(dǎo)全球區(qū)塊鏈項目創(chuàng)新發(fā)展。二是鼓勵區(qū)塊鏈企業(yè)組建開源軟件企業(yè)聯(lián)盟。鼓勵區(qū)塊鏈企業(yè)在遵守開源軟件許可證協(xié)議的基礎(chǔ)上開展商業(yè)運營模式創(chuàng)新，借鑒比特幣、以太坊等開源信息項目的成功經(jīng)驗，大力推廣訂閱服務(wù)、集成應(yīng)用等商業(yè)模式。三是加快建設(shè)區(qū)塊鏈開源社區(qū)。整合各方力量重點建設(shè)一到兩個綜合性的、功能完善的、面向全球用戶的開源社區(qū)，全面提升社區(qū)的代碼托管、項目遷移、代碼審查等能力。4.重視區(qū)塊鏈安全問題，構(gòu)建全面安全保障體系。一是提高區(qū)塊鏈安全風(fēng)