區塊鏈發展歷程與研究初探

馬瑞鵬 張珂雯 河南大學軟件學院

1 引言

1.1 區塊鏈起源

在2008年世界金融危機后，人們逐漸認識到，只有改變引起此次經濟危機的機制，即以銀行為中心節點的金融體系結構，才能從根源上避免全球金融危機的復發。2008年，日裔美國物理學家中本聰(Satoshi Nakamoto)在《比特幣：一種點對點的電子現金系統》一文提出了電子現金架構理念，該架構主要包含時間戳、P2P網絡、非對稱加密等技術。

在區塊鏈中，區塊是一個又一個的存儲單元，記錄了一定時間間隔內各個節點所進行的全部交流信息。2009年1月3日，第一個被標記為序號0的創世區塊產生。幾天后，序號為1的區塊產生，通過哈希算法將其與創世區塊連接起來形成的交易鏈條就是區塊鏈產生的標志。區塊鏈的出現，徹底改變了傳統的計算機網絡集中式架構理念，是人類新金融思維誕生的標志。

2 區塊鏈的兩種定義

2.1 區塊鏈的專業定義

區塊鏈是數字經濟世界中用來“價值表示”及“價值轉移”的技術，它就像一枚硬幣，一面表示加密數字貨幣或通證，另一面表示進行價值轉移的分布式賬本與去中心化網絡。

2.2 區塊鏈的通俗定義

區塊鏈是實現“比特幣”的支撐技術。比特幣這一數字加密貨幣的出現很大程度上歸功于區塊鏈這一理論基礎信息技術的出現。

3 區塊鏈的三大分類

區塊鏈目前按照開放程度分為三類，公有鏈、私有鏈以及聯盟鏈。

3.1 公有區塊鏈(Public Block Chains)

公有區塊鏈產生時間的最早，且應用也最為廣泛。開放和透明的公共鏈，使得世界上的任何個人或團體都可以在其上進行交易，所有節點共同參與記錄。所以公有鏈的去中心化性質最強，其典型代表為比特幣。

3.2 私有區塊鏈(Private Block Chains)

私有區塊鏈相對封閉，它被某個機構或者組織所控制，記賬權并不公開，區塊鏈上信息的讀寫、記賬規則、權限全部由該組織根據自身需求所改變。

3.3 聯盟區塊鏈（Consortium Block Chains）

聯盟區塊鏈又稱聯合（行業）區塊鏈，其開放程度介于公有鏈與私有鏈之間。它由某一個群體內部選定的多個預選節點進行記賬，每個區塊的產生由所有預選節點共同決定，節點的進入和退出必須由所有預選節點同意。正是由于其多中心化的特點，保留了公有鏈與私有鏈各自的優勢，中國目前大力提倡發展聯盟鏈來作為金融行業和企業的技術解決方案。

4 區塊鏈的四類核心技術

4.1 分布式賬本

分布式賬本是一種在網絡成員之間進行信息共享、信息復制和信息同步的數據庫，交易記賬由各個網絡的參與者共同完成。這種技術可以減少因調節不同賬本產生的時間和成本開支。

4.2 共識機制

共識機制是對事物的前后順序在一定時間內達成共識的算法。全部的記賬節點之間如何達成共識，如何去判定一個記錄的真實性和有效性，是共識機制進行解決的問題。

4.3 非對稱加密

由于在區塊鏈技術中，各個賬戶信息是高度加密的，身份信息的訪問需要數據擁有者的授權才可以進行。實現非對稱加密技術需要使用兩種秘鑰，公開密鑰和私有秘鑰。非對稱加密是計算機通信安全的基石，它確保了加密數據不會被破解。

4.5 智能合約

1995年，尼克薩博首次提出了智能合約概念，它是作為一種研究以信息化管理方式進行傳播、驗證或執行一些預先定義好規則的計算機協議。在沒有第三方的情況下，智能合約允許可跟蹤且不可逆轉的可靠交易。

5 中國區塊鏈發展歷程

2016年，中國人民銀行數字貨幣研討會在北京召開，進一步明確了央行發明數字貨幣的戰略目標，同年，工信部發布《2016年中國區塊鏈技術和應用發展白皮書》，區塊鏈技術在國內開始引起學者們的廣泛關注。2017年，中國區塊鏈應用中心在上海正式成立。2018年，國內出現了第一個將區塊鏈技術寫入政府工作報告的城市——杭州。2019年，國家網信辦發布《區塊鏈信息服務管理規定》，同年10月24日，習近平總書記在中央政治局第十八次集體學習時強調要把區塊鏈作為核心技術自主創新重要突破口，加快推動區塊鏈技術和產業創新發展。2020年，由工信部人才交流中心參與共建的國內15家主流協會及聯盟共同發起的國內首個區塊鏈人才庫“鸞翔計劃”正式啟動。

6 區塊鏈技術發展面臨的挑戰

目前，區塊鏈技術已經將其具有的“自治”與“可信”兩大技術特點滲透到各行各業中。但是，區塊鏈的發展還面臨著科學技術、政策法律等方面的挑戰。

6.1 挑戰一：可擴展性問題

理想的區塊鏈系統應該具備可擴展性、無中心性和安全性三種屬性，然而，陳鵬在《區塊鏈技術發展現狀及面臨的挑戰》[1]中指出，目前的區塊鏈發展領域中，一個區塊鏈系統想要完全獲得這些屬性是不現實的。例如，在以太坊平臺中，每秒只能大概處理15筆交易，這個數據完全無法與京東、淘寶等電商平臺每秒百萬以上的交易吞吐量相比。因此，在確保可信的前提下，提高區塊鏈系統的交易吞吐量對于區塊鏈技術的研究而言還有很長的路要走。

6.2 挑戰二:互操作性問題

可信特性是區塊鏈技術的一個重要特征。但目前絕大多數的區塊鏈項目使用了不同的平臺、編譯語言、協議、共識機制及隱私保護方案。因此，如何將這些結構不同的區塊鏈鏈接起來，減少“信息孤島”效應，同樣是區塊鏈技術面臨的挑戰。

6.3 挑戰三:監管問題

區塊鏈的去中心化性質導致其在網絡監管方面存在劣勢。自比特幣誕生以來，洗錢、非法交易等金融市場欺詐行為現象頻頻發生。在保持區塊鏈“自治”優勢的基礎上，將其融入現代網絡監管體系是區塊鏈未來發展的必由之路。

7 結束語

本文重述了區塊鏈技術知識體系，簡要地分析了區塊鏈技術的起源、定義、分類、核心技術，并概括了區塊鏈技術在中國的發展歷程。最后，文章探討了區塊鏈技術存在的挑戰。我們要正確認識區塊鏈技術存在的問題，積極研究應對策略，擴展并完善區塊鏈應用領域，為我國區塊鏈建設貢獻出自己的力量。