区块链技术发展现状、趋势与影响

文/郑子彬

当前区块链技术广受关注，被誉为引发新一轮科技革命和产业变革的重要基础信息技术之一。信息技术研究分析公司Gartner连续4年（2017－2020年）将区块链技术列入全球十大战略科技发展趋势。早在2016年12月，国务院印发了《“十三五”国家信息化规划》，鼓励针对区块链等战略性前沿技术进行提前布局。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,习近平总书记在学习时强调，把区块链作为核心技术自主创新重要突破口，加快推动区块链技术和产业创新发展。发展区块链技术已然成为我国信息技术领域的重大国家战略。在此背景下，本文简要介绍区块链技术的发展应用现状、趋势和潜在影响，并在此基础上，给出几点发展建议。

区块链技术发展应用现状

区块链技术是比特币等加密数字货币的支撑技术，自比特币上线以来，区块链技术已经走过10年的发展历程。当前，区块链技术在国内外发展迅速，呈现出诸多特点。

1.基础关键问题研究不断深入

区块链技术是一项综合技术，涉及到多项传统技术。共识机制和可扩展性是区块链的基础关键问题。共识机制是保证区块链不同节点一致性的关键技术。比特币采用的工作量证明机制通过大量耗费系统中各节点的算力来保护过万个节点共识的稳定，而比特币过于耗电、吞吐率较低也成为其一直被诟病的缺点。因此，为了克服上述缺点，众多共识机制被相继提出，如以太坊的权益证明机制，通过代币的数量来决定获得记账权的概率。除此以外，传统分布式计算机系统领域的容错算法，经过改进后也被移植到区块链系统中，例如超级账本Fabric采用的PBFT算法，通过节点多阶段投票实现节点间的共识；又如脸书Libra的改进版尤物协议，通过聚合签名、增加主节点负载的方式减小网络的总体流量负载。以上的共识算法，都是在去中心化、可扩展性、安全性中进行取舍，从而适应特定区块链场景的需要。尽管众多机构、学者提出了不同的共识机制算法，但目前区块链共识机制的研究还需要继续进行更加深入的探索。

可扩展性是一种衡量计算处理能力的技术指标，高可扩展性代表在系统扩展成长过程中，系统的性能指标也不会受到较大的影响，通过很少的改动就能实现整个系统处理能力的线性增长，实现高吞吐量和低延迟。可扩展性是推动区块链技术应用的关键基础问题。根据技术种类不同，提高可扩展性分为Layer0、Layer1、Layer2三类技术手段。Layer0指点对点网络间的优化，如bloXroute使得区块在现有的点对点网络中传播得更快，变相地提高了整个区块链的吞吐量和响应速度。Layer1指对区块链本身数据结构、共识机制的优化，其中最为有代表性的是分片技术，如以太坊分片技术，将区块链交易分散到不同的分片链上执行从而提高吞吐率；另外还有ELASTICO安全分片协议、OmniLedger的一种两阶段客户端驱动的“锁/解锁”协议、RapidChain与 Monoxide的完全分片协议。Layer2指区块链链下的优化方案，最著名的是闪电网络，即在多个节点间通过密码学方法建立支付通道，用户通过连接到开启通道的节点即可实现链下结算，并保障用户链上资产的安全。

2.应用安全隐私问题日益成为关注焦点

区块链技术是基于传统技术的新型应用模式，具有许多新的特点，如分布式、匿名性等。在应用中，这些新的特点带来诸多新的问题，其中区块链的安全性和隐私保护是用户关注的焦点。区块链的安全性来源于共识机制、加密算法等技术，实现了数据的加密传输、难以篡改和可溯源。总体上看，区块链系统的安全问题可能发生在三个不同的层次：一是网络层，即底层点对点网络的安全，如在公有链系统中，通过“女巫攻击”即伪造多个节点与特定节点通讯的方式，可以攻击特定节点使其不能正常工作。二是共识层，即共识机制本身的安全，如工作量证明区块链系统中存在的51%算力攻击，通过获取大量算力控制特定时段网络区块的打包。三是智能合约层，即区块链上智能合约代码的漏洞，最为著名的是以太坊TheDAO事件，该智能合约被黑客攻击窃取了价值数千万美元的加密货币。面对以上不同的安全问题，研究人员从网络层、共识层角度进行优化，并开发智能合约检测工具对合约安全进行审计，从而保障区块链系统的安全。

区块链系统中的隐私保护问题是区块链应用中的另一个关键问题。用户隐私问题既包括用户身份的保密，也包括用户行为内容的隐藏和用户数据的保护。尽管区块链具有匿名性的特点，但是恶意的参与者还是可以通过公开信息来跟踪、窥探用户的隐私信息。目前常见的用户隐私保护措施有多种：一是通过零知识证明保护交易的隐私性。零知识证明实质上是一种涉及两方或多方的协议，证明者向验证者证明并使其相信自己知道或拥有某一消息，但证明过程不能向验证者泄漏任何关于被证明消息的信息，如Zcash区块链。二是通过隐蔽地址保证交易发送者的地址间的不可链接性。如在XMR区块链中，每次发送者要发起一笔交易时，先利用接收者的公钥信息计算出一个一次性临时中间地址，然后将金额发送到这个中间地址，接收者再利用自己的公私钥信息找到那笔交易进行花费，攻击者也无法对真实的发送者、接收者做任何关联。三是通过环签名技术保证交易接收者的不可追踪性。签名时将签名者的公钥和另外一个公钥集合进行混合，然后再对消息进行签名，这样对于签名验证者（任何人都可以验证）来说，无法区分混合后集合中哪一个公钥对应的是真正的签名者。四是多方安全计算技术与联邦学习技术的应用，通过同态加密、联邦学习等算法，在不泄漏数据隐私的前提下完成对数据的计算、比较、分析等。

3.应用创新展现新的特点

在区块链应用方面，展现出了加密货币创新与联盟链落点并重的新特点。区块链技术由比特币发展而来，凭借去中心化、难以篡改、可追溯、可匿名的特性，受到了学术界和业界的广泛关注。一方面，随着区块链智能合约平台以太坊的诞生，催生了匿名币、稳定币等众多加密数字货币。尽管这些加密货币被部分参与者用于洗钱、非法交易、市场炒作等场景中，但这并不能阻止区块链展现其在应用领域的巨大潜力。另一方面，以超级账本Fabric为首的开源联盟链平台在诸多产业联盟中具有多项代表性应用。例如，同行业中通过构建供应链金融区块链，打通同行各方的应收账款，通过银行的介入放款，提升企业融资效率；又如，利用区块链可溯源的特性，雄安新区实现房屋租售的信息上链及溯源，提升信息的透明性。以上统称为基于区块链的分布式商业应用，它们的特点是在多个参与方之间通过区块链实现共享业务、共通数据、去中介化以及提升对账效率。

发展趋势与影响分析

区块链技术当前仍处于发展初期，但已经展现出多方面的发展潜力。首先，区块链技术有望成为实现价值互联的全新信息化基础设施。随着区块链技术在各个行业的应用落地，区块链技术将成为个人与企业信息上链、资产上链、交易上链、各类服务上链的重要支撑，进而发展成一种重要的社会信息化基础设施。基于链上附加的各类Token，实现基于区块链的价值互联与流转。此外，区块链技术成为打通“数据孤岛”，提升社会效率的重要信息技术。在大数据时代，数据成为重要的资产。然而，“数据孤岛”问题成为数据发挥价值的“拦路虎”。区块链技术结合多方安全计算、隐私保护等密码学手段，成为打通“数据孤岛”，实现数据在保护用户隐私前提下的融合计算的重要支撑工具。“数据孤岛”的打通，将极大地释放数据的价值，实现社会效率的提升。

其次，区块链技术将有利于重构信任格局、重塑行业形象，提升政府部门服务管理能力。一方面，当前在某些领域存在公众对企业、行业等信任不足的问题，制约行业的发展。区块链技术方便追溯、很难篡改等特征，结合其他辅助手段，可能在未来部分领域重构社会信任关系格局，将公众对企业的信任，转变为对有政府监管、群众可参与的区块链技术的信任，重塑行业形象，打造行业发展新机遇。另一方面，除了在商业上的应用，区块链在政府部门的流程优化上，也存在较大的结合空间。对政府部门来说，安全保障是一切技术手段、执行政务和各项工作正常运转的基础条件，其中包括通信安全、数据安全、信息安全等。而区块链技术可以对链上信息提供溯源依据，从而确保网络上的数据和信息可信、可靠。区块链有望成为推进国家治理体系和治理能力现代化的一项有力抓手。

第三，区块链技术将变革中介行业，推动各种新业态诞生。部分中介行业存在的主要原因是打造中心化平台，利用信息不对称赚取利润。随着区块链技术的发展和民众对技术的理解、接受，区块链技术基于去中心化的特点，结合人工智能等技术，将首先取代部分低价值中介行业，进而实现对中介行业的变革。而围绕区块链平台，将诞生新的业务场景和服务模式。而从监管的角度看，区块链技术将革新法律行业，更新监管模式。事实上，区块链分布式、不可篡改、可追溯等特征已成功应用于司法存证，随着区块链技术的发展和行业应用的推广，未来法律行业面临全新的证据形式。围绕区块链数据的法律服务将成为法律行业的重要组成部分。而随着链上数据的累积，基于区块链数据的各类监管、取证将成为未来国家监管的重要一环。现有监管体系结合区块链技术将诞生全新监管模式，促进社会进步。发展、丰富面向区块链技术的监管手段，创新监管模式将成为重要研究课题。

最后，区块链技术有可能催生超主权货币，冲击法定货币体系。从金融属性上看，当前市场中大多数加密货币（如比特币等）更像是一个投资品（或者收藏品）而不是货币，因此对法定货币体系的影响有限。但是，近期提出的超主权稳定币（例如Libra等）存在冲击法定货币的风险：一是跳过外汇管制等监管政策，外部资金可以直接通过加密货币进入国内市场，国内资金也可以通过加密货币流入国外；二是丢失重要的交易数据以及货币流通信息，由于加密货币具有去中心化以及隐私性等特点，监管机构将丧失监管资金流向的能力；三是加密货币作为独立于主权货币之外的身份进入国际金融体系，可能会破坏当前各国的博弈平衡，对国际金融体系造成深远的影响。

总结与建议

当前，区块链技术的发展尚处于初级阶段，虽然技术上仍存在诸多不足之处，但已展示出广阔的应用前景。从技术上看，各种制约应用的关键技术正不断被研究突破，用户关心的核心问题正逐步解决；从发展趋势的角度看，区块链技术有望发展成为实现价值互联的全新信息化基础设施，重构社会信任格局、重塑行业形象，变革诸多行业、推动各种新业态诞生，催生超主权货币、冲击法定货币体系。

在发展区块链技术成为我国信息技术领域重大战略的背景下，为了促进我国区块链技术发展，占领技术制高点，可采取多方面对策。首先，需培育自主可控区块链系统，确立区块链生态优势。目前，在区块链公有链中掌握领先地位的是比特币、以太坊，联盟链生态中处于领先地位的是由IBM主导研发的超级账本Fabric。我国需要大力推动国产的、安全可控的区块链系统研发与应用，对标国外先进区块链系统，并推动国产区块链在国内的开源与应用，丰富国产区块链的应用生态，确立生态优势，才可与国际上的知名区块链系统直接竞争。其次，平衡各方利益，推动产业联盟改革。当前，区块链联盟链虽然在各产业中均有一定应用，但距离取代原有商业模式仍有巨大距离。国家可出台相关政策，从政府的角度扶持成立产业联盟，促进以联盟区块链为代表的商业模式更快推进，政府牵头平衡各方利益，从而推动产业改革。再次，加强监管力度，防范金融风险。区块链技术与数字货币代表新兴技术发展方向，而新兴技术需要由监管力量来引导其发展。一方面，可引入多方力量共同参与监管沙盒建设，并以监管沙盒为依托，鼓励各类新兴技术创新，积累和丰富面对区块链技术的各类监管手段与技术。另一方面，需严厉打击披着区块链“外衣”的各类骗局。最后，加强科普宣传，鼓励建设开源社区，形成良好的区块链发展社会氛围。当前，由于个别参与者利用区块链技术的名义进行非法融资、市场炒作、诈骗等活动，导致区块链这项新兴技术在公众心目中留下了负面印象。政府部门、科研教育机构、新闻媒体应加强区块链的科普宣传，鼓励学术界、业界和社会公众开展相关讨论，以提高国民对新兴技术的认识，促进普通民众对区块链技术的理解和接受，从而推动区块链在各行业应用。另一方面，开放源代码是技术发展的重要手段。当前国内区块链技术产品虽然有一部分是开源的，但是大部分仍为闭源商业软件，这其中固然有其合理性，但也限制了技术发展创新的速度。国家可鼓励区块链开源社区的发展，如向开源社区提供一定经费、筹办开源社区交流活动等，促进区块链技术的开源和创新。