ACM | 区块链在中国
2021年11月,国际计算机学会(ACM)旗舰杂志CACM刊登由浙江大学区块链研究中心常务副主任蔡亮、中国科学院计算技术研究所研究员孙毅等学者共同撰写的论文:Blockchain in China。该篇论文首次从政策、技术、产业、案例等多个方面系统介绍中国区块链发展。中国人民大学金融科技研究所(微信ID:ruc_fintech)对文章核心内容进行了编译。
作者 | 蔡亮,孙毅,郑子彬,肖江,邱炜伟
来源 | CACM
编译| 孙翼(贸易金融课题组)
引言
由于点对点通信、分布式存储、加密算法和智能合约等技术的颠覆性融合,区块链获得了较高的关注。通过为不可信方提供可靠的数据服务,它已成为构建可信分布式系统的新范式。
区块链作为可信任的分布式系统,具有不可篡改、透明、可审计、防篡改等多重优势。任何参与者都可以查看完整的区块并跟踪每个状态的转换。此外,集成了链式结构和共识机制的安全保障,区块链具有抗恶意伪造记录的能力。
凭借其独特的特性,区块链为重建公众信心、实现可靠的信息共享和价值转移提供了强大的技术支持。区块链的发展也带来了新的经济合作方式,并对社会基础设施产生了深远影响。它正在迅速成为全球重要的战略部署。未来,区块链可能会成为一种新的基础设施,为企业和公众提供可信且必不可少的数据服务。
中国对区块链的看法
中国强调区块链技术在新一轮技术创新和产业变革中的关键作用。然而,与其他国家不同的是,中国对区块链的发展和崛起有自己的看法:拥抱区块链技术,同时抵制以区块链或虚拟货币的名义开展发币、筹款和交易等相关的非法金融活动。
中国人民银行(PBoC)于2017年9月发布了《中国人民银行、中央网信办、工业和信息化部、工商总局、银监会、证监会、保监会关于防范代币发行融资风险的公告》。然而,此类对加密货币的监管并未给区块链技术带来负面影响。公告发布两周后,中国工业和信息化部启动了可信区块链开放实验室,旨在促进区块链技术的探索,而不涉及加密货币或交易加密货币的交易所。
中国区块链技术整体发展现状
经过几年的发展,我国在区块链技术方面奠定了坚实的基础,具有以下特点。
(1)提升核心技术研发能力。截至2020年上半年,中国有1309家提供区块链服务的公司和80多家区块链研究机构。从图1可以看出,这些企业大多集中在北京、广东、上海等经济发达地区,是中国科研人才和研发资源最多地区。而在学术领域,如图2所示,截至2020年10月,中国区块链相关论文数量已增至1189篇。区块链学术研究已从数字货币扩展到金融、商业、民生、政务等领域,与国内区块链行业的发展趋势相吻合。由于对核心技术的重视,中国涌现出了很多区块链解决方案提供商。
图1.中国区块链公司数量排名前10的省份
图2.2013-2020年中国区块链论文总量
(条形图表示每年新增论文数,连线表示累计增加)
(2)解耦架构以获得更好的性能。中国的研究机构和企业正在致力于将区块链架构解耦以提高性能,包括解耦共识和验证、解耦执行和状态、解耦交易等。这也允许不同的区块链研发机构参与设计不同的层,降低企业的研发成本。此外,架构解耦的趋势推动中国建立统一的标准化体系,实现不同层次的互联互通。
(3)与其他新兴创新技术的集成。迄今为止,中国各企业着力推动区块链与云计算、物联网、人工智能和5G等新兴创新技术与重点行业深度融合。这些丰富的功能组合可以解决传统行业的核心问题,进一步提高生产效率。随着区块链与新兴技术融合的尝试,中国正在寻求新的基础设施形式,创造新的经济增长点。
(4)专利数量稳步增长。中国公司正在加速他们在区块链方面的专利布局。中国专利申请量居世界首位。图3显示,截至2020年底,我国专利申请总量已超过3万件。超过4,100家公司为这些专利申请做出了贡献,占全球区块链专利申请的很大比例。
图3.2013-2020年中国专利申请量。
(由于专利公开滞后,实际数据可能多于此处所示)
中国区块链产业概况
中国政府指出,有必要建立区块链产业生态系统以推动区块链与实体经济深度融合。目前主要的工业应用都集中在这个目标上。主要参与者包括主管部门、工业应用公司、技术服务提供商和研究机构。
(1)当局通过产业政策对监管体系和应用场景进行指导。2020年,中国国家部委、省政府、省会城市共发布区块链技术相关政策、法规和方案文件217件。最高人民法院也就审查规则、区块链证据强化认定、数据上链前真实性审查等问题公开征求意见。各地高度重视区块链技术,积极建设区块链应用试点。
(2)区块链技术公司加大了对行业发展的技术支持力度。区块链行业正在蓬勃发展。2019年以来,参与区块链业务的1000家企业中有57%是初创企业;1000家中只有23%是建立区块链行业的传统IT公司。以趣联科技为代表的科技公司为区块链行业提供底层技术支持和应用建设方案支持。百度、阿里巴巴、腾讯、京东等互联网巨头也积极发展区块链技术,扩大应用布局。
(3)金融、能源等行业深化区块链技术应用与融合。金融是2015年以来第一个广泛应用区块链技术的领域。2020年,中国人民银行发布了首个金融区块链标准规范。贸易金融、供应链金融等场景应用逐步进入深度阶段。2021年福布斯全球区块链50强列出了采用分布式账本技术的领先平台,包括中国建设银行的BC Trade 2.0和中国工商银行的30个区块链应用。同时,在能源领域,国家电网提出“一主两侧”区块链服务,服务可再生能源市场,推动分布式发电市场化。
中国区块链应用典型案例
中国的区块链应用主要集中在金融、政务服务、智慧城市等场景。
(1)贸易融资区块链平台。它最初由中国人民银行数字货币研究所于2018年9月推出,旨在从金融、税收和监管角度服务中小企业。目前该平台已经运行了5个业务应用和50家商业银行数百家分行的应用。2020年11月,贸易融资区块链平台与金管局eTradeConnect平台完成互联互通,成为首个多平台跨境合作的贸易融资区块链平台。此次合作首次通过两个平台之间的数据交换实现了跨境贸易融资交易,对贸易融资产生了重大影响。
(2)跨省住房公积金平台。住房公积金(HPF)是中国最大的公共住房计划。跨省住房公积金平台由Hyperchain提供支持,验证节点包括中国建设银行分行和住房城乡建设部(MOHURD)。该平台支持居民在全国303个住房公积金管理中心实时提取“住房公积金”,无需人工审核。该平台承诺了超过4.8亿笔交易,并为HPF计划运行了1998万个抵押账户。在该场景下使用区块链的核心优势在于:通过建立跨部门的联动,提高了跨职能协作的效率。区块链平台支持实体在一个系统中更新和利用数据,而不是交换来自不同系统的数据。由区块链保证,发布的数据必须是不可变的,因此个人和实体从平台收集的数据对于数据用户来说是值得信赖的,例如国家税务总局。
(3)雄安新区区块链核心系统及应用。雄安新区是中国河北省保定地区的国家级新区。它已被官方视为“对未来千年具有持久重要性的战略”。2017年以来,雄安新区一直在探索区块链技术的应用。雄安在2020年推出了市级区块链应用核心系统,搭载非税票据、土地流转管理、司法存款、供应链金融等区块链应用,如工银信息科技有限公司与政府合作的使用区块链进行补偿支付的系统,该系统有助于减少可能的中间环节,避免资金被挪用或挪用。到2020年底,雄安已经通过区块链系统实现了160多个建设项目和40,000名农民工的薪酬支付。
中国区块链发展的核心技术
综合这里介绍的案例的特点,一个能够切实服务中国经济的区块链平台应该具备以下特点:承载大量的账户和交易吞吐量;提供高效可靠的存储模型和网络架构;优化合约虚拟机;保护网络安全和隐私;支持异构区块链之间的连接。中国的区块链研究者们正在努力加强基础研究,目前取得了以下创新成果。
(1)可扩展的高性能共识协议。基于许可区块链的共识协议可以分为两类:半同步和异步协议。企业级许可区块链主要采用半同步协议。中国研究人员已经在共识算法优化上取得了一些进展,如Monoxide、Dumbo-BFT、Conflux和Pyramid。最优化的算法往往具有线性复杂度和更少的提交阶段。
(2)合作存储模型。为了承载海量数据存储,可以采用协同存储模型(例如Jidar、BFT-Store、ElasticChain、CUB)来降低存储开销,提高可扩展性。进一步努力支持区块链平台上的SQL语法和数据。
(3)高效可靠的网络架构。为了提升区块链网络的可扩展性,专业人士借助中继网络,创新了适合区块链网络的多层网络架构(例如,Shrec和BlockP2P)。还提出了由系统区块链和多个应用区块链组成的并行区块链结构。
(4)网络安全和隐私保护。保证区块链网络的访问控制和隐私保护数据效用至关重要。MSP机制广泛用于许可区块链中,以验证身份和管理区块链网络的成员资格。此外,还配备了零知识证明和安全多方计算等先进技术,以释放隐私保护的数据效用。
(5)异构区块链之间的连接。作为基础设施,区块链网络应该在这些异构区块链之间建立价值和信任连接。中继链架构是主流的区块链互通方案。例如,趣联科技有限公司为异构区块链提供基于中继链架构的开源自适应跨链通信解决方案。
(6)智能合约和虚拟机优化。除了Solidity,为了支持行业应用,区块链平台还提供了各种流行语言的合约虚拟机,如Java和GoLang。例如,TEE可以推出智能合约,以提供安全可靠的私人交易执行。同时,智能合约安全也是一个研究热点,其目标是降低智能合约的漏洞、攻击和问题构造的风险。
结论
随着区块链技术被列入十四五规划,中国政府高度支持区块链产业的发展,例如,通过制定标准和监管政策,规范行业发展,加强人才培养。这都为区块链的发展提供了新的机遇。
整体来看,区块链在中国野蛮增长的时期已经结束。随着区块链监管和标准化的不断推进,市场将更加关注核心技术的能力。具有竞争力的区块链企业将逐渐涌现,标志着行业发展的最新阶段。这鼓励企业加大研发投入,探索区块链与传统经济模式的融合,思考区块链在未来新的商业模式和基础设施中的作用。
其次,我国区块链产业具有良好的发展基础。国家政策设置将为区块链的发展和技术标准和体系的快速形成提供坚实的推动力。到2020年,我国已发布区块链行业标准3项、省地方标准5项、团体标准34项。中国政府正在起草三项区块链国家标准来指导应用实践。
再有,近年来,中国非常重视区块链人才的培养,技术人才不断涌现。截至2020年,中国已有40多所大学开设了区块链专业或相关课程,各省也出台了30多项区块链人才政策,加快区块链产业发展。人才涌入带来的竞争和机遇,有利于区块链产业的发展。
未来,中国的区块链技术要足够应用于不同类型的场景,还有很长的路要走。重点企业和科研院所要加强协作,不断突破共识协议、分布式存储、P2P网络等核心技术,进一步提高区块链的扩展性和互操作性。
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责编/杨泽栖