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图9已落地政务区块链应用分布23
图10已落地政务区块链应用效果24
图11我国区块链政策数量统计27
图12区块链备案企业地域分布统计28
图132020至今各省政府部门推进区块链项目领域分布29
表目录
表1区块链应用场景分类17
表2区块链应用服务疫情防控案例汇总21
表3联盟链建设模式示例32
表4国内区块链底层开源项目基本情况34
随着数字经济深入发展,区块链等新一代信息技术日益融入经济社会发展各领域全过程,正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的重要力量。
区块链技术基于多方共识、不可篡改、透明可追溯等特征,能够助力构建数字经济信任基础设施,形成产业链多方之间的分布式可信协作网络,推动实现更加强劲、绿色、健康的全球发展。
一、区块链发展综述
围绕数据要素可信流通,区块链开始步入以“信任链”“协作链”为导向的新发展阶段。
数据要素价值正在持续释放,全社会对数据更大范围更深层次的共享需求不断提升,如何确保数据共享全过程真实可信成为影响数字化发展的关键因素。
区块链技术在低成本构建数据全流程信任通道的基础上,促进产业主体数据共享、紧密协作,助力产业数字化转型;
与此同时,区块链自身也正从技术、应用和产业维度全面升级,深度服务于跨主体、跨领域、跨地域的可信协作网络建设。
(一)区块链技术持续融合优化,精准匹配复杂业务场
景
区块链技术创新持续活跃,底层功能架构趋于稳定,结合业务场景需求开展技术优化迭代成为下一步重点。
区块链技术经过多年发展已逐步形成一套稳定的基础功能架构,面向业务场景需求的工程技术优化成为业界共识,其技术路线将沿着更快速、更庞大、更互通、更
安全、更可控的方向演进。
具体而言,“更快速”要求为业务提供更高吞吐、更快响应,“更庞大”是扩大区块链节点规模,“更互通”需要铺开更为广泛互联的区块链生态体系,“更安全”是进一步提升应对物理、数据、应用系统、加密、风险控制等方面的安全能力,“更可控”则是让技术创新发展更加稳健。
通过多个方向共同发力,支撑更广泛的区块链应用落地。
为应对区块链技术大规模、深层次应用时代的到来,融合其他新型信息技术的“区块链+”日渐成为业界共识。
区块链技术在各行各业的落地应用过程,也是区块链技术本身打破行业壁垒,与5G、物联网、人工智能、大数据、云计算等新技术融合创新的过程。
当前,区块链作为跨业态跨技术融合枢纽的地位逐步加强,各企业和机构正在积极探索“区块链+”应用场景,如“区块链+物联网”能够实现链上链下信息锚定,“区块链+云计算”可以降低区块链应用开发部署成本,
“区块链+隐私计算”为数据可信流转提供了有效解决方案。
“区块链+”的提出与实践充分扩展了区块链应用场景和现有局限,必将带来更多的价值提升。
(二)区块链应用脱虚向实趋势显现,新应用领域不断
拓展
区块链应用围绕数据信任,脱虚向实深度服务产业发展,加速行业水平化渗透速度。
区块链与其他新兴数字技术之间的关系,是“补充”而非“颠覆”,通过技术融合共同助力行业数字化转型进程。
实
际应用中,无论是“+区块链”还是“区块链+”商业模式,更多展现的是在促进数据可信共享、构建可信协作体系等方面的核心价值,发挥其“价值互联网信任基座”的变革潜力,不断向与其技术特征相契合的应用领域实现水平化拓展。
总体而言,区块链应用布局探索呈现根状蔓延态势,应用深度层面与实体经济进一步融合,市场潜能被持续激发,产业生态不断稳固繁荣。
产业界对“双碳”、“开放金融”、数字权属等新理念关注度持续提升,牵引区块链技术由传统业务改造向创新业务赋能转变,为其大规模推广开辟新路径。
当前,区块链技术应用进入深水区,其大规模推广需要与行业深度结合,推动产业实现转型升级、提质增效,助力实体经济创造新的价值增量。
区块链实际落地方面,需要综合考虑时间、人力、资源等各类因素,相较于改造现有成熟业务,引入区块链技术赋能创新业务的路径更清晰、成本更优化、风险更可控。
比如在“双碳”领域,区块链能够实现碳排放管理的高效协同和可信透明。
在分布式结算领域,基于区块链多方共识、智能合约等特征,可以实现高效的交易结算及穿透式监管。
在数字人民币领域,区块链智能合约赋予数字人民币可编程性,助力打造高效便捷和公开透明的金融体系。
(三)区块链产业生态纵深发展,开源生态建设提速
区块链产业发展快速推进,技术赋能实体经济的路径和模式更为明晰,区块链基础设施化趋势渐显。
区块链技术通过共享数据、流程
和规则,以可信信息流为基础,服务于生产协同、流通管理、产融管理、数字金融四个经济环节,能够打通物质流、资金流,实现数据要素的可信互联,促进参与主体之间的可信协作,服务于实体经济,推进产业互联网纵深发展。
区块链基础设施作为价值互联网的关键支撑底座,具备基础性、公共性、强外部性等基本属性,能够为社会提供信任传递能力和公共服务能力,降低信任构建成本,进一步提升经济运行效率,扩大区块链技术服务范围。
我国企业主导的联盟链开源项目陆续启动,开源生态建设驶入快车道。
区块链开源项目在技术突破、应用推广、人才培养、产业支撑等方面具有重要作用,以Hyperledger为代表的开源项目对我国联盟链技术应用发展影响深远。
随着区块链技术应用价值获得认可,为了产业长远发展,我国开源生态建设逐步引起业界重视,国内区块链企业主导的底层链、中间件、智能合约框架、跨链组件等开源项目陆续启动,相应的开源社区持续保持活跃,促进我国区块链开源生态走向繁荣。
二、区块链技术演进趋势
目前,区块链技术架构已趋于稳定,围绕产业区块链场景实际需求,相关技术朝着“高效、安全、便捷”持续演化。
联盟链主要服务于企业级应用,其关注重点在节点管控、监管合规、性能、安全等方面。
其中,密码算法、对等网络、共识机制、智能合约、数据存储等核心技术进展相对缓慢,运维管理、安全防护、跨链互通等扩展技术
发展较快,且与其他信息技术融合趋势明显,行业焦点逐步由核心技术攻关转向为面向场景优化为主。
图1区块链技术演进趋势
(一)核心技术:
多点突破带动整体提升,产品形态逐步分化
区块链整体技术稳中有进,针对不同解决方案精细化发展。
2020
年将区块链技术分为扩展技术、核心技术和配套技术三大类。
相较而言,2021年区块链整体技术未有明显突破,但核心技术的渐进式创新仍在持续,其中
对等网络、共识机制、智能合约的优化改进最为突出。
联盟链场景下,联盟成员通常经过线下建立信任基础,节点准入和管理能力较强,对恶意节点容错需求不高;
同时联盟链的应用场景相对复杂,对共识速度和数据量有较高要求。
因此,联盟链技术优化目标以高效、易用为
先。
核心技术优化具体表现在:
一是对等网络深度优化,蚂蚁链推出BTN(BlockchainTransmissionNetwork),提升区块链节点的通信能力,加速区块链网络数据传输;
长安链发布自研P2P网络Liquid代替开源组件libp2p,提升区块链系统兼容性和通信效率。
二是异步共识算法取得进展,中科院软件所张振峰团队与美国新泽西理工学院共同提出的国际上首个完全实用的异步共识算法小飞象拜占庭容错算法
(DumboBFT),有望应用于实际生产环境。
三是智能合约开发框架持续探索,FISCO-BCOS发布基于Rust的新型Wasm合约语言框架Liquid,探索智能合约新模式。
国内区块链技术呈点状突破态势,对于细分技术领域边界的探索力度不断加大,整体技术水平持续提升。
图2近3年可信区块链性能评测结果统计
性能的不断提升是区块链技术优化的重要表现。
区块链诞生以来,
性能问题始终是争论的焦点,公链交易性能相对较低,网络通信、密码运算和共识机制是制约性能的主要因素。
联盟链将用户限定在特定范围,去中心化需求较弱,性能方面有了显著提高。
据中国信通院可信区块链性能评测显示,2021年参测区块链产品平均CTPS
(ConfirmedTransactionsPerSecond,每秒钟确认上链交易数)已达到35531,远超比特币、以太坊等公链系统的性能水平。
但是,在高压力场景下,链上交易成功率普遍下降,系统稳定性和容错性进一步降低,对区块链系统的可用性影响不容小觑。
图32021年可信区块链受测产品共识支持情况统计
为配合解决性能和安全的差异化需求,国内区块链产品的共识协议选择出现分化。
其中,BFT类共识协议是目前国内区块链底层产品的主流选择,2021年可信区块链受测产品中除类Fabric底层以外,其他产品均支持BFT类共识。
而为实现更高性能,部分联盟链采用
Raft等CFT(CrashFaultTolerance,故障容错)类共识保障账本数据的全局一致性,该类系统最高交易性能已突破十万。
但CFT类共识进一步减弱了联盟链系统的去中心化程度和共识容错能力,导致部分链系统逐渐趋向分布式数据库。
因此,为了更好适应不同业务场景的需求,多数区块链平台可以支持多种共识算法的切换,超六成受测产品支持两种及以上共识算法。
如针对性能需求较高,但节点数较多且节点间可信度较高场景,CFT类共识可以较好满足,而对性能要求较低,节点数较少且存在不诚实节点可能性的场景BFT共识则是较好选择。
此外,多智能合约引擎、多语言SDK、多网络模式、多状态数据库的灵活搭配,都为不同业务场景提供了动态调整方案以实现精准适配。
(二)扩展技术:
深度融合拓展,突破单链诸多瓶颈
1.区块链+物联网实现物理-数字世界可信链接
区块链与物联网的结合可以弥补两者自身缺陷,实现物理-数字世界可信链接,保障链上链下数据一致性。
一是物联网设备可有效提升上链数据真实性。
利用物联网终端设备安全可信执行环境,可以将物联网设备可信上链,从而解决物联网终端身份确认与数据确权的问题,保证链上数据与应用场景深度绑定。
二是区块链为数据要素流转和价值挖掘提供可信保障。
区块链记录的准确性和不可篡改性也让隐私数据变得有据可循,而且在安全方面更易于防御和处理。
通过将区块链作为数据市场确权和交易基础技术,可推动数据市场交易规范化,
助力物联网由数据采集走向场景应用深度融合。
三是区块链促进物联网应用拓展。
万物互联的时代使得数据价值越发凸显,区块链提供的安全性和透明度为解决当前物联网面临的问题提供了新的思路。
区块链将加速物联网应用拓展,丰富“区块链+物联网”智能应用场景,并为服务商和消费者开辟新的机遇,加速行业融合创新。
2.区块链+隐私计算赋能数据可信安全共享
区块链与隐私计算融合,保障数据流通全过程隐私安全,为实现数据价值共享提供了新的技术路径和解决思路。
隐私计算和区块链相结合,既融合了二者优势,也解决了各自面临的难点问题。
区块链为多方协作流程增信,隐私计算实现数据可用不可见,两者相互结合相辅相成,既能保障数据共享全流程可验证、可追溯、可审计,还能有效保护数据免受泄露。
两种技术可以应用到数据活动的各环节当中,包括数据生成及采集合法性验证、数据处理存证和共识、数据使用授权、数据流转、数据协作、以及数据监管审计等。
随着行业对数据可信可控共享的需求持续释放,区块链结合隐私计算技术将逐渐成为各行业数据流通的标配,解决多方协作过程中
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