蚂蚁链-信任经济的崛起-2020中国区块链发展报告(搜搜报告).pdf
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1、更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o012020 年区块链在加速构建新一代价值网络和契约社会,悄悄改变了社会的交易方式、生产效率甚至人际关系。区块链的价值不在于计算机技术,而在于链接各产业,让数字经济时代没有信任难题。随着区块链逐步进入产业应用阶段,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。区块链将成为打造信任经济的新引擎,多场景被逐步激活,物理世界、数字世界与资金体系将高度连通,数据和资产可信流转,激发经济增长内生动力。围绕“数据、信任、平台、应用、
2、治理”等关键词,阿里研究院、蚂蚁研究院“区块链 +”研究中心对未来区块链发展给出 7 大预判:1. 区块链让信任经济成为可能。区块链基于数据可信的基础,奠定了物的可信,物的可信让资产变得可信,而资产可信实现了人的可信。未来 3 年将在金融、政务领域获得全面爆发式增长。2. 融合应用将成为未来应用主战场。区块链应用市场未来将保持 3050% 左右的复合增长率,存证、溯源两大特性成为主要应用支撑,并在票据管理、电子存证、数字版权保护和供应链金融等广泛应用,在政务、司法、民生、贸易、金融、生产制造、智能合约等场景的融合应用将成为未来主要应用领域。3. 万链互联成为新趋势。区块链技术将加快从小切口应用
3、向规模化转变。2020 年,蚂蚁链日均上链交易量已经超过 1 亿条。行业性、地域性区块链应用网络、同一价值链上不同区块链应用网络的有机组合、搭配和统一将逐步提速。4. 数据和资产实现可信流转。数据成为重要的生产要素,在区块链技术保驾护航之下,物理世界、数字世界与资金体系将高度连通,数据和资产可信流转,激发经济增长内生动力。未来经济竞争的核心命题之一在于如何通过区块链促进可信数据这一新型生产要素的作用发挥,重塑信任经济。区块链让数字经济时代没有信任难题更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o02信任经济的崛起20
4、20 中国区块链发展报告5. 安全和隐私保护得到进一步解决。“主权在我、安全可控、互联互通”将成为区块链技术和产业发展的重要原则,自主可控的安全与隐私保护算法、固化硬件芯片等将取得重大突破,安全和隐私保护问题将进一步得到解决。6. 区块链发展中应用推广是核心。决定区块链未来发展的核心在应用场景的拓展,推动区块链与实体经济深度融合,在农业、金融、政务、社会治理和民生领域中打造一批可验证、可复制、可推广的典型案例,并结合各省的特色和需求进行大规模推广。7. 区块链发展需要新治理。数字经济时代,人与人的联系拓展到人与物、物与物的万物互联,区块链提升社会治理效能,降低社会信任成本。同样区块链也需要强化
5、治理,明确数据产生、使用、流转、存储等环节和主体的权利义务,实现数据开放、隐私保护和数据安全之间的平衡,进而促进科技与社会治理的深度融合。区块链发展已经进入快车道,但是考虑到技术发展及应用发展的非线性,信任经济的发展必然是在探索中前行的。在区块链技术发展及制度建构的过程中,不仅带有与其他国家和地区同样存在的“普遍性”,也必然带有与其经济发展相伴生的“特殊性”,而这些一定直接关涉技术发展、法律制度、应用创新等诸多领域。需要特别指出的是,区块链技术本身并不能解决我们目前业已存在的所有问题,如何通过区块链重构信任社会,让数字经济时代没有信任难题更多的还取决于我们设计和运行规则的能力。更多细分领域报告
6、请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o03第一章 区块链概述及发展方向 061.1 区块链的定义及发展 081.2 区块链关键技术发展向应用端快速突破 10 1.2.1 分布式存储10 1.2.2 共识机制11 1.2.3 智能合约12 1.2.4 加密算法13 1.2.5 跨链技术13 1.2.6 分片技术14第二章 国内外区块链发展现状 162.1 发达国家和地区区块链发展现状 182.1.1重视技术研发和平台建设,美国授权专利领先182.1.2产业重心仍在金融,供应链和政务探索力度加大192.1.3政策注重监管,标准体
7、系走在前列202.2 我国区块链产业发展现状 222.2.1专利申请全球领先,重视底层技术自主可控 222.2.2应用实践多面开花,处于全球领先地位 232.2.3政策扶持不断加码,标准体系日趋完善 242.3 我国区块链区域布局情况 262.3.1华北地区技术体系全、研发实力强 262.3.2华东地区金融基础强、创新能力强 272.3.3华南地区龙头企业多、营商环境好 282.3.4西南地区应用场景广、发展后劲大 28目录更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o04信任经济的崛起2020 中国区块链发展报告第
8、三章 典型应用场景 303.1 政务服务场景 323.1.1数据孤岛阻碍政务共享互通 323.1.2一站式政务服务 323.1.3构建政务数据共享新模式 333.2 司法服务场景 343.2.1电子证据真实性和完整性难甄别 343.2.2电子证据生命周期溯源 343.2.3构建多方线上互信体系 363.3 民生服务场景 373.3.1多主体信息不流畅影响协同效率 373.3.2全流程民生数据可信流转 373.3.3创新民生发展协作新模式 393.4 金融服务场景 403.4.1金融排斥导致成本加剧 403.4.2跨机构业务协同和转型升级 413.4.3促进普惠金融纵深拓展 443.5 版权保护
9、场景 453.5.1确权难维权贵阻碍文化内容创新 453.5.2全生命周期版权治理新平台 453.5.3科技赋能的创新版权交易 46第四章 区块链发展趋势和建议 484.1 区块链发展趋势 504.1.1技术从单一走向融合 504.1.2应用从小规模探索进入大规模实践 504.1.3成为实现数字资产创新升级的关键要素 50更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o054.1.4技术驱动新型信任机制变革升级 504.1.5 自主可控和安全、隐私保护将有重大突破 514.2 推动区块链发展的建议 524.2.1加强顶
10、层规划设计 524.2.2提升标准引领水平 524.2.3加快关键技术攻关 524.2.4加快应用孵化推广 534.2.5强化资源汇聚协同 53更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o06信任经济的崛起2020 中国区块链发展报告第一章Chapter 1更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o07区块链概述及发展方向更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o
11、g a o信任经济的崛起2020 中国区块链发展报告082008 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(ISO 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
12、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。目前,区块链分为公有链和联盟链两种类型。1.1区块链的定义及发展经过十余年的发展,区块链(Blockchain)逐渐被社会认知,并开始应用在更多领域。目前,区块链发展大致经历了三个阶段:第一阶段,2009 年至 2013 年为技术验证阶段,区块链被应用在比特币的交易信息加密传输上;图 1 区块链的主要应用场景以及区块链的技术特点交通交通一卡通,共享出行协作供应链农产品/商品溯源,供应链金融游戏娱
13、乐游戏、音视频、SNS社区、广告金融资金清结算,证券,保险,贸易金融政务服务产权管理,司法/公证,诚信管理文化教育知识产权保护,版权交易医疗药品溯源,分级诊疗,处方流转更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o第一章 区块链概述及发展方向09第二阶段,2013 年至 2017 年,随着智能合约的提出,区块链进入可编程时期,升级为可记录程序计算结果,极大丰富了应用潜力,进入平台发展阶段;第三阶段,2017 年至今,区块链技术被应用于供应链管理、司法记录、数字版权、食药溯源、交通出行等多个领域,区块链与实体经济深度结
14、合,被认为是区块链发展的产业应用阶段。更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o信任经济的崛起2020 中国区块链发展报告10在区块链的运作原理中,块链式数据结构与分布式存储有机结合,通过多方共识记录交易结果,在技术和机制上实现了可信、共识、防篡改能力,其关键核心技术有点对点通信、共识机制、加密算法、智能合约等。随着应用场景的不断深入,高性能、强隐私、互联互通等成为区块链技术发展的重要方向和着力点,关键技术进阶正朝着应用端汇集。近年来,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
15、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。1.2区块链关键技术发展向应用端快速突破图 2 区块链技术发展历史1.2.1 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),如下图所示。图 3 区块链数据结构技术起源区块链1.0区块链2.0区块链3.0P2P网络加密数据库技术电子现金分布式账本块链式数据默
16、克尔树工作量证明智能合约虚拟机去中心化应用多链系统新型共识算法隐私保护物理世界映射区块主体此区块中的所有交易信息父哈希 Merkle根时间戳 难度 Nonce块高度 头哈希区块主体此区块中的所有交易信息父哈希 Merkle根时间戳 难度 Nonce块高度 头哈希区块主体此区块中的所有交易信息父哈希 Merkle根时间戳 难度 Nonce块高度 头哈希更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o第一章 区块链概述及发展方向112019 年以来,面向区块链数据存储能力的技术研究取得新突破,星际文件系统(IPFS)等技术
17、有效解决了区块链系统存储能力不足的问题,使超媒体数据上链成为可能。IPFS 是一个面向全球的、点对点的分布式文件系统,帮助万维网在网页寻址、访问效率、数据存储、隐私保护和数据交易等方面大幅提升,通过 IPFS 处理大量数据,将不可变的永久 IPFS 链接放入区块链中,大大提高了区块链系统的存储能力。1.2.2 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
18、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,如图 4 所示。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。2019 年以来,区块链网络运行整体呈现“高效化”、“节能化”的特点。以 POW 为例,依托高能耗的 POW 共识机制的区块链网络呈减少态势,POW 共识机制架构下的节点呈现出低能耗、高效率的特点。以太坊在 2019 年完成了数据结构的重大升级,共识机制从“POW+POS”双共识机制驱动转化为 POS 共识机制驱动,网络运行效率得以提升的同时,也降低了能耗。图 4 共识算法中
19、心化程度对比POW工作量证明PBFT拜占庭容错POS权益证明DPOS股份授权证明PAXOS分布式事务一致性协议中心化程度效率更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o信任经济的崛起2020 中国区块链发展报告12图 5 智能合约平台1.2.3 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
20、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。用户组织合约模板用户一级市场用户二级市场智能合约平台更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o第一章 区块链概述及发展方向132019 年以来,智能合约逐渐向高效智能合约引擎、合约算法库、预言机等方向发展,例如,融合 Docker 和虚拟机实现高效的智能合约引擎,包含科学计算、字符串处理、序列 / 反序列等协议的合约算法库,实现同外部数据验证交互的区块链预言机等。1.2.4 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
21、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。图 6 非对称加密2019 年以来,零知识证明和同态加密在区块链中得到进一步应用。与传统的加密技术相比,零知识证明和同态加密增强了区块链系统隐私保护能力,提高了加解密效率,强化了数据安全性。其中,零知识证明在不向验证者提供信息内容本身的情况下,让验证者相信某个论断是真实可信。同态加密通过对明
22、文进行环上的加法和乘法运算再加密,与加密后的密文进行相应的运算,确保结果等价。众多企业端区块链系统使用零知识证明和同态加密方法,强化了交易信息加密存储和验证,提升了区块链系统数据安全和保密性。1.2.5 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。随着商业应加密解密公钥PK私钥SK明文M发送方密文C公开通道明文M接收
23、方更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o信任经济的崛起2020 中国区块链发展报告14图 7 一种抽象的跨链模型用大规模落地,各场景下现有的局部数字资产流转已经不能满足未来数字经济的发展需求,如何突破不同区块链之间互通性的限制走向跨行业跨领域的深度互链,成为突破行业发展瓶颈的关键。当前跨链技术核心相关技术包含:跨链隐私安全、高性能交易、中继技术、跨链事务、跨链治理、命名寻址、异构协议等,部分技术在现有跨链平台上有较成熟的解决方案及应用。标准化方面,跨链技术整体已形成多层次多模块的标准架构雏形,其中部分应用成熟
24、的子层次模块已在相关标准组织立项,标准化推进中。跨链技术架构趋于统一及核心技术的进一步升级,有望加速演进出支撑万链互联真实需求的生产级平台。1.2.6 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。跨链信息智能合约或其他链上程序共识验证跨链报文跨链信息智能合约或其他链上程序共识确认跨链报文链下中继组件或中
25、继网络链上协议链下协议更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b a o ),行研君胃:s o s o b a o g a o第一章 区块链概述及发展方向15图 8 分片技术逻辑结构处理内部数据对接其它分片片区A处理内部数据对接其它分片片区B处理内部数据对接其它分片片区C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。 作为解决区块链拓展性问题的技术之一, 分片技术的优势和前景毋庸置疑,未来在共识算法交互性、片区安全性等方面还需要开展相关的技术研究和攻关。更多细分领域报告请关注搜搜报告(s o s o y a n b
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