区块链发展历程与研究初探

马瑞鹏 张珂雯 河南大学软件学院

1 引言

1.1 区块链起源

在2008年世界金融危机后，人们逐渐认识到，只有改变引起此次经济危机的机制，即以银行为中心节点的金融体系结构，才能从根源上避免全球金融危机的复发。2008年，日裔美国物理学家中本聪(Satoshi Nakamoto)在《比特币：一种点对点的电子现金系统》一文提出了电子现金架构理念，该架构主要包含时间戳、P2P网络、非对称加密等技术。

在区块链中，区块是一个又一个的存储单元，记录了一定时间间隔内各个节点所进行的全部交流信息。2009年1月3日，第一个被标记为序号0的创世区块产生。几天后，序号为1的区块产生，通过哈希算法将其与创世区块连接起来形成的交易链条就是区块链产生的标志。区块链的出现，彻底改变了传统的计算机网络集中式架构理念，是人类新金融思维诞生的标志。

2 区块链的两种定义

2.1 区块链的专业定义

区块链是数字经济世界中用来“价值表示”及“价值转移”的技术，它就像一枚硬币，一面表示加密数字货币或通证，另一面表示进行价值转移的分布式账本与去中心化网络。

2.2 区块链的通俗定义

区块链是实现“比特币”的支撑技术。比特币这一数字加密货币的出现很大程度上归功于区块链这一理论基础信息技术的出现。

3 区块链的三大分类

区块链目前按照开放程度分为三类，公有链、私有链以及联盟链。

3.1 公有区块链(Public Block Chains)

公有区块链产生时间的最早，且应用也最为广泛。开放和透明的公共链，使得世界上的任何个人或团体都可以在其上进行交易，所有节点共同参与记录。所以公有链的去中心化性质最强，其典型代表为比特币。

3.2 私有区块链(Private Block Chains)

私有区块链相对封闭，它被某个机构或者组织所控制，记账权并不公开，区块链上信息的读写、记账规则、权限全部由该组织根据自身需求所改变。

3.3 联盟区块链（Consortium Block Chains）

联盟区块链又称联合（行业）区块链，其开放程度介于公有链与私有链之间。它由某一个群体内部选定的多个预选节点进行记账，每个区块的产生由所有预选节点共同决定，节点的进入和退出必须由所有预选节点同意。正是由于其多中心化的特点，保留了公有链与私有链各自的优势，中国目前大力提倡发展联盟链来作为金融行业和企业的技术解决方案。

4 区块链的四类核心技术

4.1 分布式账本

分布式账本是一种在网络成员之间进行信息共享、信息复制和信息同步的数据库，交易记账由各个网络的参与者共同完成。这种技术可以减少因调节不同账本产生的时间和成本开支。

4.2 共识机制

共识机制是对事物的前后顺序在一定时间内达成共识的算法。全部的记账节点之间如何达成共识，如何去判定一个记录的真实性和有效性，是共识机制进行解决的问题。

4.3 非对称加密

由于在区块链技术中，各个账户信息是高度加密的，身份信息的访问需要数据拥有者的授权才可以进行。实现非对称加密技术需要使用两种秘钥，公开密钥和私有秘钥。非对称加密是计算机通信安全的基石，它确保了加密数据不会被破解。

4.5 智能合约

1995年，尼克萨博首次提出了智能合约概念，它是作为一种研究以信息化管理方式进行传播、验证或执行一些预先定义好规则的计算机协议。在没有第三方的情况下，智能合约允许可跟踪且不可逆转的可靠交易。

5 中国区块链发展历程

2016年，中国人民银行数字货币研讨会在北京召开，进一步明确了央行发明数字货币的战略目标，同年，工信部发布《2016年中国区块链技术和应用发展白皮书》，区块链技术在国内开始引起学者们的广泛关注。2017年，中国区块链应用中心在上海正式成立。2018年，国内出现了第一个将区块链技术写入政府工作报告的城市——杭州。2019年，国家网信办发布《区块链信息服务管理规定》，同年10月24日，习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调要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。2020年，由工信部人才交流中心参与共建的国内15家主流协会及联盟共同发起的国内首个区块链人才库“鸾翔计划”正式启动。

6 区块链技术发展面临的挑战

目前，区块链技术已经将其具有的“自治”与“可信”两大技术特点渗透到各行各业中。但是，区块链的发展还面临着科学技术、政策法律等方面的挑战。

6.1 挑战一：可扩展性问题

理想的区块链系统应该具备可扩展性、无中心性和安全性三种属性，然而，陈鹏在《区块链技术发展现状及面临的挑战》[1]中指出，目前的区块链发展领域中，一个区块链系统想要完全获得这些属性是不现实的。例如，在以太坊平台中，每秒只能大概处理15笔交易，这个数据完全无法与京东、淘宝等电商平台每秒百万以上的交易吞吐量相比。因此，在确保可信的前提下，提高区块链系统的交易吞吐量对于区块链技术的研究而言还有很长的路要走。

6.2 挑战二:互操作性问题

可信特性是区块链技术的一个重要特征。但目前绝大多数的区块链项目使用了不同的平台、编译语言、协议、共识机制及隐私保护方案。因此，如何将这些结构不同的区块链链接起来，减少“信息孤岛”效应，同样是区块链技术面临的挑战。

6.3 挑战三:监管问题

区块链的去中心化性质导致其在网络监管方面存在劣势。自比特币诞生以来，洗钱、非法交易等金融市场欺诈行为现象频频发生。在保持区块链“自治”优势的基础上，将其融入现代网络监管体系是区块链未来发展的必由之路。

7 结束语

本文重述了区块链技术知识体系，简要地分析了区块链技术的起源、定义、分类、核心技术，并概括了区块链技术在中国的发展历程。最后，文章探讨了区块链技术存在的挑战。我们要正确认识区块链技术存在的问题，积极研究应对策略，扩展并完善区块链应用领域，为我国区块链建设贡献出自己的力量。