2019-2020区块链行业研究报告.docx

2019-2020区块链 行业 研 究 报 告 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 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。 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） 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 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 5 案，以保证各节点数据在上链过程中的一致性，及链上数据因系统故 障导致丢失损毁后及时恢复，同时国内已有多家区块链技术提供商采 用数据归档技术来应对账本数据日益增加带来的挑战。在密码算法方面，随着区块链技术在供应链金融、司法存证、政务数据共享等对数据安全有强需求的领域推广落地，在签名验签、链上数据 授权访问等业务流程中，国密加密逐渐成为区块链应用的主流选择；在网络通信方面，节点认证机制、账本隔离技术、数据分片技术等网络准入技术 及网络防护不断完善，攻击者利用网络协议漏洞进行日蚀攻击、路由 攻击及 DDoS 攻击（ 分布式拒绝服务攻击 ） 的威胁程度在不断降低； 在智能合约方面，智能合约问题主要集中在合约代码漏洞、业务逻辑 漏洞，合约运行环境问题及区块链系统自身源码存在的接口漏洞等， 随着形式化验证技术更加完善，代码审计手段日益丰富，由合约漏洞 导致的安全事件也有所降低；在硬件方面，为平衡安全性与性能之间的矛盾，防止 代码运行过程中被篡改，主流硬件供应商在近些年纷纷 推出了以可信执行环境（ TEE） 为代表的硬件安全防护解决方案，目 的是为链上数据及运行过程中产生的中间数据提供一个受保护的存 储和执行环境的安全策略。例如 Intel 的 SGX， ARM 的 TrustZone、 RISC-V 的 KeyStone、 AMD 的 SME/SEV 等。可信执行环境结合区 块链技术，实现了一种可行的速度快、成本低的数据安全防护方案。 二是隐私保护手段日趋多样化。 在以比特币为代表的区块链系统发展的早期阶段，隐私保护的主要手段通过“假名”来实现用户真实身份的匿名化。但随着区块链技术的深入发展，“假名”的隐私方案 6 已经满足不了现实的需求，诸多公链、联盟链项目在积极探索隐私保护方案。从保护的对象来看，隐私保护手段可以分为三类：一是交易 信息的隐私保护，对交易的发送者、交易接受者以及交易金额的隐私 保护，有混币、环签名、机密交易 （ Confidential Transaction）和 Mimblewimble 方案等。二是智能合约的隐私保护，针对合约业务数据的保护方案，包含零知识证明、多方安全计算 （ MPC） 、同态加密 等。三是链上数据的隐私保护，主要有账本隔离、私有数据和数据加 密授权访问等解决方案。目前，混币、机密交易、零知识证明等方案 多出现在公链项目，在供应链金融等对隐私保护有强烈需求的应用场景中，则由以往以数据加密、账本隔离为主的实现方式，逐步出现了 基于零知识证明、安全多方计算等隐私保护技术的应用落地。 三是互操作性成为应用需求新热点。 区块链技术在发展早期聚焦 在各个独立链自身的技术创新与生态建设，网络逐渐被拥有特定利益 的子群体隔离，当前多链并存的情况下，区块链的互操作性由于可以 带来价值自由流动，促进链间协同工作，是区块链向着网络效应规模 化发展的强力推手，逐渐成为应用需求的新热点。互操作性技术包括 哈希锁定、公证人机制、侧链与中继链等技术。应用场景从双链资产 互通逐步过渡到多链间全状态的自由流通，同时中继链这一融合公证 人机制与侧链的技术在新型区块链互操作性平台中发挥影响力。虽然 当前区块链的网络效应初显，但仍需要技术上针对相关组件进行趋同 化设计，如各链统一跨链消息的输入输出口径，构建标准消息格式， 设计高效可验证的 数据