相關概念

區塊鏈（Blockchain）技術起源于化名為中本聰（Satoshi Nakamoto）的技術極客在2008年發表的奠基性論文《比特幣：一種點對點電子現金系統》。狹義上來講，區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以鏈條的方式組合成特定數據結構，并通過密碼學等方式保證數據不可篡改和不可偽造的去中心化的互聯網公開賬本。廣義上來講，區塊鏈是利用鏈式數據區塊結構驗證和存儲數據，利用分布式的共識機制和數學算法集體生成和更新數據，利用密碼學保證了數據的傳輸和使用安全，利用自動化腳本代碼（智能合約） 來編程和操作數據的一種全新的去中心化的基礎架構與分布式計算范式。區塊鏈是共識算法、非對稱加密算法、分布式存儲技術、P2P網絡技術等計算機技術在互聯網時代的創新應用模式，區塊鏈數據由所有節點共同維護，每個參與維護節點都能復制獲得一份完整記錄的拷貝，可以實現在沒有中央權威機構的弱信任環境下，分布式地建立一套信任機制，保障系統內數據公開透明、可溯源和難以被非法篡改。經過近幾年的發展，區塊鏈的相關概念不斷豐富，目前主要涉及以下重要概念。

共識機制。“共識機制”指形成共同認識或達成一致意見的運作方式、方法和規則。區塊鏈共識機制保證了以去中心化方式維護分布式數據庫數據的一致性。區塊鏈中常用的共識機制主要包括以下幾大類：工作量證明機制、權益證明機制、股份授權證明機制和驗證池機制等。區塊鏈共識機制主要由相應的共識算法來實現。

時間戳。時間戳（Timestamp）通常是一個字符序列，唯一地標識某一刻的時間。具體而言，它是一個能表示一份數據在某個特定時間之前已經存在的、完整的和可驗證的“標記”。區塊鏈中的時間戳是將某一時間內發生的所有事件在區塊鏈數據庫中進行唯一的、不可更改的記錄。

智能合約。智能合約的概念最早在 1994 年被學者 Nick Szabo定義為一套以數字形式定義的承諾，包括合約參與方可以在上面執行這些承諾的協議。區塊鏈的出現深化了智能合約定義。具體而言，智能合約是由事件驅動的、具有狀態的、運行在可復制的共享區塊鏈數據賬本上的一段計算機代碼程序。該程序代碼是現實世界中合約和規則的算法實現，能夠實現主動或被動的處理數據，控制和管理各類鏈上智能資產等功能。

公有鏈。公有鏈通常是指是無官方組織及管理機構，無中心服務器，全世界任何人、任何節點按照系統規則自由接入網絡，參與記賬和共識過程并開展工作，且記賬等活動信息可以得到有效確認的區塊鏈。公有鏈通過密碼學保證數據轉移不可篡改，利用密碼學驗證以及共識機制，在互為陌生的網絡環境中建立共識，從而形成去中心化的信用機制。公有鏈主要適用于加密數字貨幣、面向大眾的電子商務、互聯網金融等應用場景，公有鏈的典型代表是比特幣和以太坊。

聯盟鏈。聯盟鏈是一種需要注冊許可的區塊鏈，僅限于聯盟成員參與，加入需要申請和身份驗證，并提供對參與成員的管理、認證、授權、監控、審計等全套安全管理功能。聯盟鏈上的讀寫權限、參與記賬權限按聯盟的規則來制定，整個網絡由成員機構共同維護，網絡接入一般通過成員機構的網關節點接入，共識過程由預先選好的節點控制。一般來說，聯盟鏈適合于行業機構間的交易、結算或清算等應用場景。聯盟鏈對交易的確認時間、每秒交易數都與公有鏈有較大的區別，對安全和性能的要求也比公有鏈高。聯盟鏈的典型代表是Hyperledger 項目。

私有鏈。私有鏈一般是指建立在某個企業或私有組織內部的區塊鏈系統，只供該企業或私有組織使用。私有鏈的運作規則根據該企業或者私有組織的具體要求進行設定，應用場景包括數據庫管理、辦公審批、財務審計、企業或私有組織的預算和執行等，私有鏈的價值體現在提供安全、可塑源、不可篡改的相關數據服務。私有鏈通常只存在理論中。

側鏈。側鏈（Sidechains）實質上不是特指某個區塊鏈，該名詞是相對與主鏈來說的。側鏈是指遵守側鏈協議的區塊鏈。側鏈協議是指可以讓某一數字資產安全地從主鏈轉移到其他區塊鏈，又可以從其他區塊鏈安全地返回主鏈的一種協議。

跨鏈。跨鏈是區塊鏈之間互通性的一種技術解決方案，可以實現讓數據信息甚至價值跨過鏈和鏈之間的障礙，進行直接的流通。跨鏈技術的作用和意義在于極大程度的促進了區塊鏈之間互通性。不論對于公有鏈還是私有鏈，跨鏈技術都是實現價值互聯網的關鍵，它能夠打通各個區塊鏈形成的信息孤島，是區塊鏈向外拓展和連接的橋梁。

閃電網絡。閃電網絡是針對現有加密數字貨幣頻繁小額交易場景中交易延遲大等問題提供的安全的鏈下交易解決技術方案。閃電網絡主要包括了序列到期可撤銷合約（RSMC）和哈希時間鎖定合約（HTLC）兩個核心機制，其本質上是使用了哈希時間鎖定智能合約來安全地進行零確認交易的機制，通過設置巧妙的“智能合約”，使得用戶能在閃電網絡上進行未確認的交易。RSMC 保障了兩個個體之間的直接交易可以在鏈下完成。HTLC 保障了任意兩個個體之間的轉賬都可以通過一條“支付”通道來完成。

核心技術

區塊鏈主要涉及的核心技術包括共識算法、非對稱加密算法、分布式存儲技術、P2P 網絡技術。

共識算法。區塊鏈作為一種分布式系統，是由多個主機節點通過異步通信方式組成的網絡集群，其節點之間需要進行狀態復制以保證主機達成一致狀態共識。因此，區塊鏈必須解決分布式場景下各節點達成一致性的問題，共識算法則可以用于保證系統中不同節點數據在不同程度下的一致性和正確性。根據區塊鏈類型的不同劃分，共識算法主要可以分為兩大類。一類是用于公鏈場景的共識算法，主要包括工作量證明算法 POW、股權證明算法 POS 和委托權益證明算法 DPOS。例如比特幣采用通過求解 Hash256 數學難題的方式，即工作量證明POW 算法，保證賬本數據在全網中形成正確、一致的共識。另外一類是用于聯盟鏈場景的共識算法，主要包括拜占庭容錯算法 PBFT 和RAFT 等。共識算法之間并無優劣之分，共識算法的使用與應用場景高度相關，隨著不同場景需求，對于共識算法效率和安全的需求也有所不同，選擇合適的共識算法和調整共識算法以用于合適的場景才是最優選擇。

非對稱加密算法。非對稱加密算法主要用公鑰和私鑰對數據的存儲和傳輸的加密和解密。非對稱加密技術在區塊鏈的應用場景主要包括信息加密、數字簽名和登錄認證等。區塊鏈系統中涉及到非對稱加密算法主要有 RSA、D-H、ECC（橢圓曲線加密算法）。在區塊鏈系統中，基于非對稱加密算法生成公鑰和私鑰的密鑰對，公鑰用于數據信息加密，對應私鑰用于對數據解密。反之，用私鑰加密的數據信息進行數字簽名，對應的公鑰進行解密，即驗簽。以比特幣底層區塊鏈技術為例，比特幣交易過程中，公鑰通過哈希函數轉化為地址用于接受比特幣，私鑰用于比特幣支付時的交易簽名，從而確認支付者在該時刻對所交易的比特幣將擁有所有權。

分布式存儲技術。分布式存儲相關技術源于分布式存儲系統對于數據分散存儲過程中使用的技術，包括分布式存儲、分布式計算、CAP理論、一致性算法等，該技術用于解決分布式系統的數據存儲、備份、容錯和一致性等問題。區塊鏈作為一種分布式存儲系統，運用了分布式存儲技術。區塊鏈基于分布式存儲技術將數據分散存儲在多***立的節點上，每一個節點都參與了區塊鏈的記賬與存儲，因此避免了數據集中存儲模式下可能出現的服務器崩潰風險問題。區塊鏈的高容錯能力確保系統內所有內置業務都能從運行開始一直保持穩定延續，極大保證了區塊鏈系統的可靠性。

P2P 網絡技術。P2P 是英文 Peer-to-peer（對等）的簡稱，因此P2P 網絡技術又被稱為點對點網絡技術。P2P 網絡技術是區塊鏈系統中連接各對等節點的組網技術。P2P 網絡作為分布式網絡，網絡上的各個節點可以直接相互訪問而無需經過中間實體，同時共享自身擁有的資源，包括存儲能力、網絡連接能力、處理能力等。在區塊鏈技術出現之前，P2P 網絡技術已經在網絡視頻、網絡語音、搜索、下載等多種應用領域得到廣泛應用。區塊鏈技術應用中的各節點通信和交互即是運用了較為成熟的 P2P 網絡技術。因此，P2P 網絡技術是區塊鏈的核心技術之一。

主要特征

去中心化。從治理上來說，區塊鏈沒有中心化的組織或者機構，任意節點之間的權利和義務是均等的，區塊鏈通過共識機制防止少數人控制整個區塊鏈系統，因此區塊鏈是治理去中心化。從架構上來說，區塊鏈是基于點對點的對等網絡，任一節點的損壞或者失去都會不影響整個系統的運作，系統具有極好的健壯性，因此區塊鏈是架構去中心化。從存儲上來說，區塊鏈是一種分布式存儲技術，數據被分布存儲在所有節點并達成共識，并不存在某一中心掌握存儲權，因此區塊鏈同時也是存儲去中心化。

基于技術的信任。區塊鏈技術的信任機制是基于現代密碼學、共識機制、公開透明等原理，區塊鏈系統中的節點可以在不了解對方基本信息的條件下進行可信任的信息交換，滿足了信息安全需求。這樣的技術體系讓用戶在沒有統一中心節點背書的情況下達成共識和產生信任，幾乎完全消除了系統內價值交換過程中的摩擦成本，降低了系統運營成本并提高了效率。

數據不可篡改和可追溯。由于區塊鏈技術將系統創建以來的所有交易行為都明文記錄在區塊中，數據記錄不能被篡改或刪除，因此交易雙方的信息交換活動都可以被查詢和追蹤。這種完全透明的數據管理體系為審計查賬、操作日志記錄、物流追蹤等操作提供了值得信賴的追蹤捷徑。

系統和數據的高可靠性。從技術角度來看，區塊鏈本質是分布式數據庫系統。通過分布式數據存儲的形式，讓區塊鏈網絡中的每個參與節點都能獲得一份完整數據庫的拷貝。區塊鏈數據由所有節點共同維護，每個參與維護節點都能復制獲得一份完整記錄的拷貝。除非同時控制整個系統中超過51%的節點，否則單個節點上對數據庫的修改是無效的，也無法影響其他節點上的數據內容。因此參與系統中的節點越多、計算能力越強，系統中的數據安全性越高。

高拓展性和包容性。基于區塊鏈技術建立起來的數據庫未來有望形成若干個全球范圍內的巨型數據庫（公有鏈），人類所有的價值交換活動（包括登記、開戶、支付、交易、清算等）都可以在這些數據庫內完成，業務模式具有極高的拓展性和包容性。

發展歷程

業界傾向于將區塊鏈發展分為三個階段，分別是區塊鏈 1.0，區塊鏈 2.0 和區塊鏈 3.0。到目前為止，區塊鏈的發展主要經歷了兩個階段，即以比特幣為代表的區塊鏈 1.0 和以智能合約為代表的區塊鏈2.0，目前正在逐步走向區塊鏈 3.0 階段。

第一階段：區塊鏈 1.0（2008 年-2012 年）。區塊鏈 1.0 階段起始于 2008 年比特幣白皮書的誕生，其主要特征是以比特幣為代表的加密數字貨幣以及相關金融基礎設施的應用，包括支付清算設施，跨境支付設施等。比如 Ripple 提供了比較成熟的跨境支付區塊鏈解決方案，實現跨境支付電訊費免付，降低了交易成本。

第二階段，區塊鏈 2.0（2013 年至今）。區塊鏈 2.0 階段起始于2013 年具有智能合約功能的公有鏈平臺以太坊項目，該階段主要特征是區塊鏈技術應用超出了加密數字貨幣和金融基礎設施的范疇，并在金融領域得以更加廣泛的運用，表現形式為可編程金融。區塊鏈2.0 階段的應用主要特征有：一是主要集中于特定對象，如合同的雙方。二是交易內容主要特定數字資產的所有權或其他權益。例如，數字貨幣與智能合約相結合，產生了對金融領域更廣泛的場景和流程進行優化的應用，包括資產數字化，以及股票債券等權益證明的登記、轉讓、流通等。三是交易范圍還比較局限、頻次較低、領域較窄。例如，納斯達克推出區塊鏈私人股權市場 Linq，專為企業家和風險投資者提供私人股權轉讓和出售服務。區塊鏈 2.0 的典型代表是以太坊，以太坊是一個可編程且圖靈完備的區塊鏈，允許任何人通過其系統內的智能合約建立和運行去中心化應用。

第三階段：區塊鏈 3.0。當前，業界對區塊鏈 3.0 階段具體時間劃分并無統一認識，但有一點可以確定的是業界已紛紛開始提前布局區塊鏈 3.0。通常而言，區塊鏈 3.0 階段被認為是基于區塊鏈技術且更為復雜的智能合約超越了貨幣、金融領域的范疇，在社會各行各業包括政府、醫療、文化、司法、物流等各個領域的深入應用，表現形式為可編程的社會經濟活動。區塊鏈 3.0 主要有以下幾個特征：一是產品的表現形式主要是應用，包括實體產品和知識付費等其他虛擬產品。二是參與方為不特定的多數對象，而非特定的小范圍人群。三是市場中的交易行為會更加廣泛，面向全行業、全社會。區塊鏈 3.0 時代的應用主要體現為行業應用，例如在政府、健康、科學、工業、文化和藝術等領域的應用。區塊鏈 3.0 技術應用可以解決各行業信任問題，提高社會經濟的運轉效率，從而真正實現由信息互聯網向價值互聯網的轉變。

重要價值

從技術的角度，區塊鏈是一種整合共識算法、非對稱加密算法、分布式存儲技術、P2P 網絡技術等的互聯網應用技術體系，可以實現數據記錄、數據存儲管理及數據傳播方式的變革，推動了信息互聯網向價值互聯網的轉變，區塊鏈技術本身有望成為與超文本傳輸協議HTTP 同等重要的價值傳輸協議。從市場應用的角度，區塊鏈的去中心化、透明、不可篡改的特征從技術上解決了信任問題，在一定程度上實現了去中介化，從而有助于降低中介機構存在導致的交易成本。此外，區塊鏈能夠減少商業摩擦，降低信任成本，有助于經濟活動開展。總得來看，可以從以下方面闡述區塊鏈的重要價值。

一是有望實現去中介化降低中介成本。區塊鏈是一種去中心化的分布式賬本。首先，去中心化實現了點對點的交易，分布式賬本保證了交易能夠快速反應在每個交易參與者的賬本中，實現了交易與清算的同步，因此，區塊鏈消除了中心化的清算組織等交易中介存在的必要性，降低了交易中介帶來的成本。以金融行業為例，區塊鏈技術將對金融行業基礎設施產生極大沖擊。銀行支付清算系統、證券清算登記系統、跨國的匯兌結算系統等中心化的系統的交易費高昂且效率低下，區塊鏈去中介化和交易清算同步能夠極大提高支付清算效率，有助于經濟活動的開展。其次，區塊鏈保證了數據記錄全網公開透明和不可篡改，從技術上解決了信任問題，成為人與人之間在不需要互信的前提下進行大規模協作的有效信任工具，在一定程度上替代了信任中介，從而有助于減少信任中介的成本消耗，幫助社會削減中介成本。

二是不可篡改的時間戳可解決數據追蹤與信息防偽問題。區塊鏈技術為我們的信息防偽與數據追蹤提供了革新手段。在當今社會中，從假冒紅酒、劣質奶源、高仿奢侈品，到會計套票、虛假財務數據乃至地下錢莊交易等，大量偽造的信息與數據充斥著整個市場。由于信息與數據在傳遞過程中發生了多次轉手與交換，很多時候這些信息的真偽都無從考證。區塊鏈中的數據區塊順序相連構成了一個不可篡改的數據鏈條，時間戳為所有的數據信息貼上一套不可偽造的真實標簽，可以實現數據交易記錄全網透明、不可篡改和可追溯，有助于解決數據追蹤與信息防偽問題，這對于現實生活中打擊假冒偽劣產品和偽造虛假信息有著極其重要的意義。此外，區塊鏈技術中記錄可追溯和不可篡改的特征為構建誠信社會提供了除法律法規外的一種技術工具。隨著區塊鏈技術的日趨成熟，區塊鏈技術有助于重塑社會信任體系，降低社會經濟活動信任成本，使社會管理更加高效和低成本。

三是有效解決關鍵數據保護和授權訪問問題。以用戶隱私數據保護為例，當前用戶隱私數據保護面臨著重大安全問題。2018 年 3 月，Facebook 公司 5000 萬用戶數據遭到泄露引發全球對個人隱私數據保護的重大關注。用戶隱私數據保護和授權訪問體現在對用戶數據的獲取、使用和審計等方面，區塊鏈底層技術哈希算法、加密技術以及電子簽名應用能夠將用戶隱私數據進行映射后加密存儲于區塊鏈，任何個人和組織訪問用戶隱私數據的時候都需要獲得該用戶授權，只有經過該用戶授權后，其他個人和機構才能有權利對數據進行訪問和使用，且任何訪問和授權都會有可審計的記錄，因此，區塊鏈可較好解決目前信息化應用突出的信息保護和授權訪問問題。

四是靈活的可編程特性有助于規范現有市場秩序。當今社會的市場秩序仍不夠規范，在進行轉移資產時，無法保證所轉移資產可在未來的使用過程中不偏離最初資產所規定的用途和方向。例如，政府對農業進行的補貼、慈善機構的善款被挪作他用。區塊鏈技術的可編程特性，可以在資產或價值轉移的過程中將一段代碼寫入智能合約以此來規定資產未來的用途和范圍，從而有效解決扶貧資金被挪用濫用、貪污侵占等問題。區塊鏈可編程特性還可以幫助互聯網以智能合約的方式與真實世界里的資產進行交互，更好的規范市場秩序。

五是有助于實現商業組織形態的重構和社會協作方式變革。區塊鏈去中心化、數據不可篡改、可追溯等特征使得區塊鏈成為信任機器，建立了商業活動中個體與個體之間的信任，從而有助于商業活動去中介化，實現商業組織形態重構。此外，根據羅納德·科斯對于企業存在原因是為了降低市場交易成本費用的論述，基于區塊鏈共識算法和智能合約編程構建的信任關系的數字交易活動有望將市場交易費用極大的降低，這對企業這種制度安排帶來了沖擊，即企業這種組織結構在一些條件下有可能將會消失。區塊鏈作為信任機器有助于實現個體與個體之間的大規模協作、自主組織、自主治理，最終形成全新的社會協作方式和商業模式，甚至是引發生產關系變革。