区块链

2008年，一位叫做“中本聪”的人发表了一篇《比特币:一种点对点电子现金系统》的文章，被认为是基于分布式可信系统而形成的数字资产诞生的标志，而作为其底层支撑技术的区块链也开始进入大众视野，比特币也成为了区块链第一个应用案例。

根据国际标准化组织ISO发布的《区块链和分布式记账技术术语》(IS0 22739)标准中，区块链被定义为使用密码技术链接将共识确认过的区块按顺序追加而形成的分布式账本。狭义来讲，区块链是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。

可信区块链推进计划在《区块链溯源应用指南》^[1]中定义区块链为区块链( Blockchain)是一种由多方共同维护，使用密码学保证传输和访问安全，能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术，也称为分布式账本技术( Distributed Ledger Technology )。典型的区块链以块-链结构存储数据。

1.0时代(2009年比特币的诞生)：2009年1月，中本聪挖出第1个比特币并持续运营。2009-2013年间所有的区块链底层技术都与上层的数字货币紧密相连，在此期间区块链只用于数字货币。所以该时期集中应用于数字货币，代表就是比特币，业界对其他应用关注很少，只认为是数字货币的技术支撑

2.0时代(2013年以太坊的诞生)：虽然依然主要用于数字货币，但已经将区块链的底层软件和上层数字货币应用实现了解耦和切割，尤其是虚拟机的发布，使得区块链发展为IT基础设施，具备为各行各业赋能的潜力。这个时期，以太坊的出现是关键。以太坊依托智能合约技术，实现合约执行的自动化、智能化。区块链在金融领域的应用更广泛，且流程也进行了优化。

3.0时代(2015年联盟链的出现)：在IBM主导下，全球诞生了第一个联盟链，成立了开源组织Hyperleger(超级账本)，底层技术为Fabric；国内也研发了自主联盟链Hyperchain，提供面向商业级的支撑能力。这个时期联盟链出现业界开始探索区块链在金融之外的应用。技术趋于平台化，社会不再依靠某个第三人或机构获得信任或建立信用。

(1)分布式存储：不同于传统分布式存储，各参与节点拥有完整的数据存储，各节点独立、对等

(2)信息透明：所有的消息都会实现全网广播，每一个节点对于所有用户都开放，都可以查询，信息透明、及时

(3)高度自治：有一个协商一致的规范和协议，自动安全地交换数据，即智能合约；智能合约可让各节点只能做正确的事情，进行正向的操作，而不能逆向操作，甚至不能发生任何的偏离

(4)不可篡改：只提供增加和查询功能，且只能通过“增加”来实现修改和删除操作；超过51%的系统算力发生改变，才能修改区块链的数据；一旦上链节点很多，比如上万个节点，篡改成本就非常高

(5)可追溯：整个网络中的每一个节点都有完整的靠背，链接到前一个区块，直接追溯到“创世区块”；所有的信息都带有时间戳，可溯源

(1)公有链：假设世界不可信。任何人不需要获得专门许可，也不需要把真实身份做任何映射就可以直接使用，帐本全球透明，没有任何准入机制，无国界、无监管。

(2)联盟链：假设组织不可信。联盟链有准入机制，一般由行业里的机构、企业和政府组织的联盟发起，在联盟里架

设联盟链完成帐务的同步和交易的清结算，可理解为“企业间的数据库”。

(3)私有链：假设组织内部各机构或者“队友”不可信。在大型企业内部，或者是在政府各个相关主管部门之间部署，利用区块链技术将内部流程上链，以降低管理和沟通成本。

区块链的基本技术原理可以归纳为:一个基本概念、两个关键要素和三项核心机制^[2]。

(1)一个基本概念:多种传统技术的整合创新

区块链是多种传统技术的创新整合，是点对点网络、数据加密、分布式数据存储、共识机制等一系列技术的融合。区块链将各项相关技术要素集成，带来了全新的分布式协作模式，资产、权属、流程在分布式协作网络中被重新定义，这是区块链最大创新所在。

(2)两个关键要素:区块、智能合约

区块作为区块链数据存储的基本单元，通过一种巧妙的密码学机制进行串联，如同一条编号的链条，必须按照顺序组装，试图修改内容、调整顺序的企图都将被机器识别和拒绝，因此区块链上的数据一旦被记载，即成为一个可靠、可信、公开、无法被修改的记录。这是区块链上数据、合约不可篡改、可追溯的核心技术。

智能合约可视作一段部署在区块链上可自动运行的程序。通俗地讲，智能合约就是机器自动执行双方或多方约定的协议，一旦约定的条件达成，没有任何人能阻止协议的履行。智能合约的执行不需要也不能被任何人干预，不可篡改，让所有人都可以参与验证智能合约的执行，这是对社会信用的一大变革。

(3)三项核心机制:分布式账本机制、安全和隐私保护机制、共识机制

区块链平台由多个参与方组成，每个参与方都有一套账本记载数据，分布式账本就是将数据以一致的方式记载在每一个参与方持有的账本中的技术，确保了各参与方能够及时、准确地获得并记录区块链中发生的所有活动。

安全和隐私保护机制由区块链平台通过多种密码学原理进行数据加密实现，通过对数据加密及进行数字签名，防止出现未经授权的数据访问以及篡改数据的情况。

共识机制是区块链平台中各个节点达成一致的策略和方法，根据系统类型及应用场景的不同灵活选取。公有链如比特币采用的是PoW算法，而许可链往往采用BFT、类BFT共识协议等共识机制，具备更好的系统健壮性，性能更高。

蚂蚁链发布的《2020中国区块链发展报告》^[3]指出学术界、产业界持续加大对区块链相关技术的研究力度，分布式存储、共识机制、智能合约、加密算法等关键技术取得新进展，跨链、分片等技术研究深度进一步下沉。

(1)分布式存储：区块链本质是一个分布式的公共账本，将各个区块连成一个链条，实际上是一种点对点的记账系统(一个总账本)，每一个节点都可以记录信息。区块链中数据以区块的方式永久储存，区块按时间顺序逐个先后生成并连接成链，每一个区块记录了创建期间发生的所有交易信息。区块的数据结构一般分为区块头(Header)和区块体(Body)

(2)共识机制：共识机制是在互不信任的网络中对事件前后顺序达成共识的一种算法，区块链技术正是运用共识算法在各个节点间建立去中心化的信任网络，解决记账不一致性的问题，为特定场景中的应用提供保障。主流的区块链系统共识算法有工作量证明(POW)、权益证明(POS)、股份授权证明(DPOS)、分布式事务一致性协议(PAXOS)、实用拜占庭容错算法(PBFT)等，各类主流算法基于容错性、性能等因素在中心化程度上存在差异。此外，Kafka、Raft 协议、软硬件结合共识算法等也正在逐渐被区块链系统所采用。

(3)智能合约：智能合约是一种基于预定义事件触发、不可篡改、自动执行的计算机协议，旨在以数字方式促进、验证或强制执行合同的谈判或履行。长期以来，由于缺乏可执行、可验证的平台和规模化落地场景，智能合约并未受到广泛关注。2015 年，以太坊打开了智能合约规模化应用的窗口，智能合约在区块链中实现了防篡改、一致性、可审计、自动化执行等能力，从而也成为区块链技术的重要组成部分

(4)加密算法：加密算法将明文信息转换成密文信息，信息的接收方能够通过密钥对密文信息进行解密，获得明文信息。加密算法分为对称加密算法和非对称加密两种，区块链系统主要应用非对称加密算法来确认交易主体身份、交易数据消息摘要和信息安全编码解码。下图展示了非对称加密的原理，用户注册区块链账户后同时生成公钥和私钥，公钥、私钥加密后的数据可互相解密，公钥可向网络中其它用户公开。

(5)跨链技术：跨链技术本质上是一种将区块链上的数据、或者信息安全可信地转移到另外一条区块链上并在其链上产生预期效果的一种技术。区块链技术在过去迎来了新的爆发增长，应用落地从概念 POC 逐步走向商业应用，形成了覆盖政务、金融、交通运输等多行业探索。当前的应用探索大多聚焦在局部单一领域的应用，重点解决了“局域网”内部的商业协作

(6)分片技术：分片是一种通过将数据库分割为不同片区以达到系统扩容的技术。当多笔交易数据进入区块链系统中，各片区将分别处理一部分输入的交易数据，使更多的交易能够同时被处理和验证。通过分片技术，可以提高区块链系统交易处理和确认的并发性，进而提高整个网络的数据吞吐能力。可以提高交易数据处理验证效率，提升区块链系统服务能力，有效降低全网的交易转账成本。近年来双层分片、有向无环图(DAG)等机制和技术进一步丰富了分片技术的发展，但实现过程仍具有较大挑战性

区块链基础架构包含6层，每个层次都处在不断的迭代演进过程中。其中，数据层、共识层和激励层是核心^[4]。

数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术，保证链式连接； 网络层包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制，实现点对点通畅广播； 共识层封装了网络节点的各类共识算法，目的是确定记账节点，包括工作量证明(PoW)、权益证明(PoS)、DPoS(股权授权证明机制)； 激励层将经济因素集成到区块链技术体系中，包括经济激励的发行机制和分配机制等； 合约层封装了各类脚本算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础； 应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。

中国区块链能够在贸易、能源、文娱、物流、金融、社会公共服务、知识产权、社交、日常消费、医疗、工业、农业、政务、教育等14个行业大范围的应用

(1)贸易：应用方有不同，分为网络加入者、构建者以及扩展者，其中，网络构建者在贸易行业区块链网络中处于核心地位，是区块链市场极其重要的组成部分

(2)能源：应用区块链技术能够在能源行业发挥重要作用，能够有效提升分布共享、安全透明等指标，使得多方交易透明程度加深；全世界的区块链公司围绕分布式交易、能源金融、碳交易等场景建立深度应用

(3)文娱：通过区块链在该行业建立智能合约、透明点对点交易及信誉机制，进而推动促成高效动态定价机制；使得微计量与微变现服务成为可能

(4)物流：区块链主要能够在物流行业的快递报价、公益快递、行业黑名单共享、安全事件监管等业务中防范应用，用来确保货物安全，进行运输路径优化，解决物流企业融资问题

(5)金融：区块链在金融行业中大有可为，能够广泛应用于供应链金融、贸易融资、资金管理、支付清算、数字资产、延伸领域等环节，给质押、融资、项目管理等环节提供可信平台服务

(6)社会公共服务：在该领域能够在多场景应用，如身份验证、鉴证确权、信息共享、透明政府等；能够有效降低公共服务成本，提高业务效率和安全性

(7)知识产权：区块链技术中的时间戳、哈希算法、非对称加密等技术能够在一定意义上解决版权确权问题，而智能合约与共识机制可以用来辅助知识产权中多人协作、共识判断等环节

(8)社交：社交划分为即时通讯项目和社交平台项目，其中即时通讯项目操作简洁且安全性强； 社交平台项目奖励与审查机制较健全

(9)日常消费：区块链技术与物联网技术的深度融合能够实现消费品供应链端到端全程监控；基于区块链的供应链解决方案可以降低造假成本，提高供应链可信度

(10)医疗：在医疗领域，区块链技术可以化解部分行业痛点和瓶颈，改善行业效率、共享、管理、平台及金融等环节的问题，搭建完整技术框架，高效应用于数据加密、追踪溯源、资产数字化等场景

(11)工业：区块链可为工业场景提供可信安全维护及数据交换，为企业创造服务型收益

(12)农业：区块链可有效应用于农业中农场、物流、制造、零售商及消费者等场景，为农业记录产品质量数据、IoT及GPS数据，辅助路径优化、AI预测等智能化功能

(13)政务：区块链技术在政务领域的应用场景主要有数字身份平台、政府审计平台、涉公监管平台、电子票据、数据共享平台、电子存证、出口监管等，大幅提升操作便捷度与记录安全性

(14)教育：区块链技术造教育行业的应用愈加广泛，主要是用来解决教育行业信息分散、利益分配不均、盗版资源泛滥等问题，为行业提供兼具适用性、可靠性、安全性等性能的应用平台

自区块链问世以来，和其相关的衍生行业持续火爆，这其中就包括区块链游戏。所谓的区块链游戏也是就是以区块链技术为依托而运行的游戏。近几年来，想从区块链行业获得一杯羹的企业不在少数。2017年，在大多数人都沉迷加密货币的时候，一款基于以太坊平台涉及产生的区块链游戏“以太猫”(加密猫)横空出世，自此成功打开了区块链游戏的大门。当前区块链游戏主要有7大类型^[5]：

(1)养成游戏：玩家在游戏中收集、培育特定的对象(角色或宠物等)并可进，行繁殖和交易；典型代表有恋猫；

(2)RPG：玩家扮演虚拟世界中的一个或多个角色，角色独一无二且可成长、战斗或交易；典型代表有加密冒险；

(3)模拟经营：模拟现实社会，玩家对虚拟世界进行经营管理买卖，例如国家、房产、公司等；典型代表有加密城市；

(4)沙盒游戏：开放式场景游戏，丰富的开放世界体验，可买卖构造自己的土地；典型代表有分布式大陆；

(5)集换式卡片：卡片收集对战游戏，玩家拥有自己的卡片，可进行对战和自由交易；典型代表有我的英雄；

(6)放置游戏：几乎不需要对游戏进行操作，玩家花零碎而少的时间体验游戏数值增长的乐趣；典型代表有布洛克城；

(7)策略游戏：玩家通过决策对游戏角色和资源进行调配，达成游戏目标；典型代表有超越虚空。

除去以上游戏类型之外，还有收藏游戏、休闲、卡牌等等游戏。

(1)布比(北京)网络技术有限公司：国内领先的区块链金融科技公司，专注于区块链技术和产品的创新，已经拥有数十项核心专利技术，开发了高可扩展高性能高可用的区块链基础服务平台，具备快速构建上层应用业务的能力，满足大规模用户的场景。

(2)海南狂潮区块链技术有限公司：国内领先的区块链科技公司，专注于区块链技术和产品的创新，为企业提供完整的区块链数字资产管理体系。开发了高扩展高性能高可用的区块链数字资产全生命周期管理平台——狂潮宝，提出在行业内领先提出TAAS(TOKEN as a Service)理念，让通证化像上网一样简单。通过通证化实现了现实场景和业务的价值实现、价值转移、价值兑付等价值流通，致力于打造新一代通证价值流通网络。

(3)杭州云象网络技术有限公司：国际知名开源区块链项目HyperLedger成员，旨在打造全球领先的企业级区块链技术服务平台；已发布的云象BaaS平台在性能、安全、隐私、接口丰富性等方面已处于国际领先，并已申请超过30项国家发明专利。服务领域包括金融、供应链、不动产登记、征信等。

(4)江苏通付盾科技有限公司：2011年10月成立，是国内领先的信息科技公司，聚焦网络安全、 人工智能和区块链技术，为金融等机构提供信任基础服务。成立以来公司累计获得专业机构投资数亿人民币，连续四年入选安全牛“中国网络安全企业50强”，并获得 “2017毕马威金融科技50强” 、“2017区块链专利全球十强“ 、“2017德勤高科技高成长中国50强”等荣誉

(5)杭州复杂美科技有限公司：2008年成立，一直致力于高性能撮合技术的研发，目前已掌握了低延时、高并发的核心技术，公司于2013年启动区块链、智能合约的研发和应用，并依靠9年的技术积累，专注于区块链撮合系统、区块链清算系统的应用与推广。

(6)北京中链科技有限公司：2016年成立，专注于区块链基础设施研发及行业应用开发。公司拥有一群具备平均超过15年金融科技经验和平均超过6年区块链研发经验的核心团队，拥有自主知识产权的区块链底层技术和一批成熟的创新应用，可以为政府信息化和企业信息化提供良好的技术服务。

(7)上海唯链信息科技有限公司：致力于打造信息透明、协同高效、价值高速传输的可信任分布式商业环境。在过去两年的发展过程中，唯链(VeChain)经历了技术的升级换代、战略的适时调整、客户的不断扩容，在各行业中积累了大量的区块链应用商业落地经验。

(8)上海点融信息科技有限责任公司：专注于互联网金融信息中介服务业务，帮助个人和企业通过互联网发布经审核通过的借款需求。与选定该出借策略及规则的出借人资金完成匹配撮合，通过其强大、简单的平台基础设施，优质的借款人可以获得来自于中国各地出借人的资金支持。

(9)无锡井通网络科技有限公司：全球互享网的开创者，率先在国内用分布式技术构建分享经济生态系统，基于公司自主研发的区块链3.0底层技术。井通打造一个可供B端商户和C端用户接入、着眼于未来共享经济模式的互联网平台。借助井通互享网可以实现各类资产的互联互通，并以此开启了互联网3.0时代。

(10)杭州趣链科技有限公司：2016年成立，目前已获得连连科技、浙大网新和信雅达的Pre-A轮投资。以及复星国际郭广昌旗下亚东星辰的A轮投资，凭借自身领先的技术实力以及丰富的行业经验和资源，趣链科技在众多领域都取得了显著成绩^[6]。

[1]可信区块链推进计划：区块链溯源应用指南（66页）.pdf

[2]《浙商银行：2020年基于区块链技术的供应链金融白皮书》

[3]蚂蚁链：2020中国区块链发展报告（54页）.pdf

[4]【研报】区块链行业：区块链产业全景图-20200101[51页].pdf

[5]互联网传媒行业元宇宙系列研究：区块链游戏-220126（34页）.pdf

[6]IP：2019-2020上市公司区块链发展报告(40页).pdf