区块链白皮书（2019年）-信通院.pdf

区 块 链 白 皮 书 （ 2019 年） 中国信息通信研究院 可信区块链推进计划 2019 年 10 月 版权声明 本白皮书版权属于中国信息通信研究院和可信区块链推进计划，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明 “ 来源：中国信息通信研究院和可信区块链推进计划 ” 。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。 前 言 2019 年 10 月 24 日下午，中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调，区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展。 区块链开创了一种在不可信的竞争环境中低成本建立信任的新型计算范式和协作模式，凭借其独有的信任建立机制，实现了穿透式监管和信任逐级传递。区块链源于加密数字货币，目前正在向垂直领域延伸，蕴含着巨大的变革潜力，有望成为数字经济信息基础设施的重要组件，正在改变诸多行业的发展图景。 为 加快推动区块链技术和产业创新发展， 中国信息通信研究院 于 2018年发起 可信区块链推进计划 ， 组织编写了区块链白皮书（ 2018）。本白皮书 是在去年的基础上，结合习总书记中央政治局学习内容及要求，对国内外行业发展状况重新进行了整理分析，阐 述了区块链技术近期的演变和发展趋势，梳理了区块链的应用逻辑和落地实践，分析了 当前 国内外 区块链 在 产业、 应用 方面的最新形势和发展机遇 ，剖析了区块链的监管挑战 ，并提出相应政策建议。 目 录 一、区块链技术发展现状及趋势 . 1 （一）技术架构现状 . 1 （二）技术发展热点 . 4 二、区块链产业发展状况 . 8 （一）全球区块链产业现状 . 8 1.赋能领域应用，落地步伐加快 . 8 2.资本热度下降，企业增速放缓 . 10 3.技术创新活跃，产业生态初现 . 14 （二）我国产业现状分析 . 16 1.聚焦数字经济创新，实践特色应用场景 . 16 2.布局工程技术研发，深度赋能实体经济 . 21 三、区块链行业应用现状 . 22 （一）赋能数字经济模式创新 . 23 （二）金融服务领域成效显著 . 24 （三）产品溯源领域优先起步 . 26 （四）政务民生领域重点探索 . 28 （五）电子存证领域多点铺开 . 30 （六）数字身份领域备受关注 . 32 （七）供应链协同领域渐落地 . 33 四、区块链面临的监管问题 . 35 （一）分布式共享记录导致相关监管责任主体分散 . 36 （二）智能合约自动强制执行法律有效性仍待商榷 . 37 （三）上链数据难以篡改带来隐私及内容监管风险 . 39 （四）激励机制的数字资产特性引发金融监管问题 . 41 五、区块链发展的制约因素 . 42 （一）社会认知层面，大众争议与行业疑虑蔓延 . 42 （二）监管环境层面，我国监管需增强政策弹性 . 43 （三）技术应用层面，大规模推广落地尚存难点 . 43 （四）人才培养层面，区块链专业人才相对稀缺 . 44 六、政策建议 . 44 （一）多方协同推进，加强关键技术研究 . 44 （二）以点带面探索，加速行业应用推进 . 45 （三）近期远期结合，开展审慎包容监管 . 45 图表目录 图 1 区块链系统架构图（ 2018） . 2 图 2 区块链即服务平台 BaaS 的总体架构 . 4 图 3 各国政府部门推动区块链项目数量 . 10 图 4 2018-2019 年国内互联网投融资金额 . 11 图 5 全球区块链产业投融资金额 . 11 图 6 美、中、韩、瑞、加五国近年区块链融资金额对比 . 12 图 7 全球区块链企业增长趋势 . 13 图 8 全球区块链企业 Top10 国家 . 13 图 9 全球区块链企业分类 . 13 图 10 区块链专利全球主要国家申请趋势 . 14 图 11 全球区块链典型行业组织节点图 . 16 表 1 互操作性相关技术性能对比 . 7 表 2 全球区块链专利申请逐年新增地区 . 15 表 3 我国各地方区块链项目梳理 . 17 表 4 专栏一：金融服务细分领域典型案例 . 24 表 5 专栏二：产品溯源细分领域典型案例 . 26 表 6 专栏三：政务民生细分领域典型案例 . 28 表 7 专栏四：电子存证细分领域典型案例 . 31 表 8 专栏五：数字身份领域典型案例 . 33 表 9 专栏六：供应链协同领域典型案例 . 34 表 10 区块链技术特征与监管挑战 . 35 区块链 白皮书 （ 2019 年 ） 1 一、 区块链技术发展现状及趋势 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。作为一种在不可信的竞争环境中低成本建立信任的新型计算范式和协作模式，区块链凭借其独有的信任建立机制，正在改变诸多行业的应用场景和运行规则，是未来发展数字经济、构建新型信任体系不可或缺的技术之一。 各类区块链虽然在具体实现上各有不同，但在功能架构存在共性。本章在总结各种区块链系统实现方案的基础上，将区块链的功能架构划分为基础设施、基础组件、账本、共识、智能合约、接口、应用、操作运维和系统管理等模块，同时阐述了区块链即服务（ Blockchain as a Service， BaaS） 1的架构。 （一） 技术 架构现状 区块链功能架构保持稳定。 2018 年，中国信通院发布的区块链白皮书（ 2018）中给出了一种通用型的区块链系统技术架构，将区块链系统划分为基础设施、基础组件、账本、共识、智能合约、接口、应用、操作运维和系统管理九部分。其中，基础设施层为上层提供物理资源和计算驱动，是区块链系统的基础支持；基础组件层为区块链系统网络提供通信机制、数据库和密码库；账本层负责交易的收1 区块链即服务（ BaaS， Blockchain as a Service）是一种帮助用户创建、管理和维护企业级区块链网络及应用，通常作为云服务的区块链设施租用平台。 区块链 白皮书 （ 2019 年 ） 2 集、打包成块、合法性验证以及将验证通过的区块上链；共识层负责协调保证全网各节点数据记录一致性；智能合约层负责将区块链系统的业务逻辑以代码 的形式实现、编译并部署，完成既定规则的条件触发和自动执行；接口层主要用于完成功能模块的封装，为应用层提供简洁的调用方式；系统管理层负责对区块链体系结构中其他部分进行管理；操作运维层负责区块链系统的日常运维工作 。 2 资料来源：区块链白皮书（ 2018） 图 1 区块链 系统 架构 图（ 2018） 区块链实现技术持续演进。在功能架构保持稳定的同时，不同系统的实现技术出现很多新的变化： 账本层：随着区块链系统存储总量的不断增加，区块链存储及节点的可扩展性问题逐渐凸显。对于这一问题的解决方案主要分为两个方向： 1）通过弱化区块链的可追溯性来降低单链的存储负担，如归档功能通过删除部分冷数据来减少存储量； 2）通过多链融合和跨链互操作实现区块链系统的可扩展，如同构多链和异构多链。其中，多链协同成为主要发展方向。2 上述功能的详细描述见：中国信通院 区块链白皮书（ 2018） 区块链 白皮书 （ 2019 年 ） 3 新版架构图在账本层添加了这两类扩展方向。 共识层：区块链系统的共识机制在交易吞吐量与共识节点数上同样存在可扩展性问题。解决问题的三种探索方向分别是：1）采用混合共识，通过组合不同共识机制来提升 共识效率，如 Ontology； 2）采用分片并行共识，将区块链网络进行分片，多个网络分片中的共识机制并行，如 Ethereum2.0； 3）采用双层网络构造，分担底层网络共识负载，如闪电网络， Nervos。新版架构图在共识层添加了这三类探索方向。 智能合约层：多样性竞争激烈，发展势头猛烈，应用场景也大幅增加。智能合约不再仅仅作为区块链系统的一个技术组件，而是成为了一个日益独立的新技术进行研究和应用。智能合约的治理模式逐渐改善并被业内接受，公平治理成为新趋势。新版架构图在智能合约层添加了这两类发展方向。多种成熟虚拟 机和解释器被引入智能合约应用，如 JVM 和Python。 运维管理：区块链系统的管理水平逐步提升，运维成熟度显著提高。随着区块链系统中的各个模块不断发展，区块链技术架构的模块化程度也变得越来越高。 Devops 的运维理念被引入区块链，多种成熟的运维工具开始被用于区块链。区块链和云管理理念融合而生的区块链服务应用模式大幅提高了区块链的可用性。 区块链即服务（ BaaS）逐渐成熟。 区块链即服务作为一种新的系区块链 白皮书 （ 2019 年 ） 4 统交付形态，与原有部署模式相比，在系统 扩展性、易用性 、安全性、运维管理等方面有很大优势。 BaaS 把云计算与区块 链 结合 起来，采用 容器、微服务 以及 可伸缩的分布式云存储技术等创新方案， 往往也提供多种不同底层链的技术选项，有助于简化区块链的开发、部署及运维，降低区块链应用门槛，提高应用灵活性。主流云厂商和区块链技术公司在今年纷纷推出了 BaaS 服务。实现上，区块链即服务系统可分为 管理平台和运行态两个部分 ，如 图 2 所示 ，详见可信区块链推进计划区块链即服务平台 BaaS 白皮书。 资料来源： 可信区块链推进计划 区块链即服务平台 BaaS 白皮书 ， 2019 年 1 月 图 2 区块链即服务平台 BaaS 的总体架构 （二） 技术发展 热点 区块链技术仍然处于高速发展阶段，各种创新方案不断涌现，发展热点主要体现在以下几个方面： 一是多种技术措施保障区块链安全。在账本数据、密码算法、网络通信、智能合约、硬件等方面采用技术措施保障区块链安全。在账本数据方面，为满足账本数据的一致性和可用性等安全要求，业界普遍采用数据校验、数据容灾备份等技术方