一、全球区块链技术与应用发展现状

（一）区块链技术创新不断迭代

区块链跨链技术快速演进。区块链跨链技术是连接各区块链的桥梁，主要解决各区块链之间的原子交易、资产转换、区块链内部信息互通以及预言机（Oracle，是可信任的实体，是区块链智能合约获取外部信息的唯一途径，通过预言机可以实现智能合约与外部进行数据交互）等问题，以达到区块链互联互通并实现区块链价值自由流动的目的。跨链技术使区块链适合应用于场景复杂的行业，以实现多个区块链之间的数字资产转移，如金融质押、资产证券化等。跨链成为当前业界关注的焦点，多种跨链创新解决方案相继被提出，主流的跨链技术有侧链/中继、公证人机制和哈希锁定三种方式，代表项目分别有COSMOS，Ripple，Lightning network。随着跨链技术发展，不断有创新方案被提出，例如，Wanchain提出基于分布式私钥控制技术的跨链解决方案。

分片技术创新方案持续涌现。区块链性能成为制约区块链技术大规模应用的瓶颈之一，区块链性能提升将会成为区块链技术发展重要推动力。针对区块链性能不足的问题，业界提出多种创新解决方案，其主要思路是链上和链下扩容、单任务转多任务并行处理、算法优化等。分片技术是属于链上扩容的一种方案。分片技术来源于互联网数据库技术，区块链分片借鉴其思想，将区块链网络节点进行分组（分片），每个分组并行处理不同任务，从而提高区块链性能。分片技术根据不同的分片机制可以划分为三种：网络分片（network sharding），交易分片（transaction sharding），状态分片（state sharding）。许多公有链项目都提出了不同的扩容方案，涌现数十个分片项目，其中比较著名的有以太坊、Quarkchain为代表的状态分片，以Zilliqa为代表的交易分片。分片技术作为区块链链上扩容方案之一，能够在不牺牲中心化程度前提下提高区块链处理性能，引发业界关注。但是当前还存在开发难度较大（例如跨分片验证和交易的处理策略），以及女巫攻击、DDOS攻击和双花攻击等安全问题。

隐私保护技术正逐步完善。为提高区块链技术的匿名性，保护用户身份安全隐私及交易数据隐私，多种区块链隐私保护方案被提出，大致分为三类：基于混币协议的技术、基于加密协议的技术、基于安全通道协议的技术。基于混币协议技术的主要理念是指在交易中包括大量交易输入和交易输出，使得外界很难在输入和输出中找出某个用户交易的上下游信息，导致输入与输出之间的联系被割裂以达到交易隐私保护。基于加密协议技术是通过密钥对敏感数据加密，只有持有相应密钥的用户才能查看数据内容，从而保证用户数据的安全性，达到隐私保护目的。例如，多方安全计算、盲签名、环签名及零知识证明等加密技术。基于安全通道协议技术主要是通过使用诸如双向微支付通道、闪电网络、Sprites等链下支付安全通道，将交易细节转移至链下执行，从而达到交易信息隐私保护目的。区块链技术实现不可信环境中信息与价值的传递交换，是构建未来价值互联网的基石。但区块链的公开透明特点，仍存在诸多隐私安全问题，随着区块链技术的发展，业界将提出更多解决隐私问题方案。

可信计算技术展露头角。可信计算最早主要以TPM硬件芯片为主，随后逐步转向了可信执行环 境（TEE, Trusted Execution Environment）的应用模式。由于其在区块链网络交易或者合约隐私保护、钱包密钥管理、跨链交易、区块链扩容等领域发挥重要作用，“区块链+可信计算”逐步得到业界关注。当前，区块链+可信计算的主要方式是基于多方安全计算的解决方案。多方安全计算又分为混淆电路（Garbled Circuit）、同态加密（Homomorphic Encryption）和密钥分享（Secret Sharing）等方式。上述方法基本逻辑是在源头上对数据进行加密或编码，即在数据参与计算之前对数据加密或编码，计算过程中使用都是密文，从而防止数据信息的泄漏。由于区块链可信计算在数据安全共享、反欺诈、联合数据建模等方面具有巨大应用潜力，业界也展开积极探索。例如，阿里、百度等互联网企业都已经推出数据安全协同方案。此外，区块链初创企业公信链推出《可信计算协议白皮书》，阐述了可信计算协议解决思路和技术方案，为业界提供参考。当然，同态加密和安全多方计算因为其技术本身的难度较大且效率较低，在实际应用中存在瓶颈。未来该技术的性能大幅提升还有待密码学理论的突破。

（二）区块链应用从金融向其他领域全面铺开

全球科技巨头和主流金融机构加速布局区块链和加密数字货币。区块链技术因其去中心化、数据不可篡改、多方记账等特点，重构信用形成机制，冲击传统中心化金融机构组织结构和运作模式，深刻影响和改变金融交易过程，推动金融基础设施变革和全球价值低成本转移。区块链在金融领域应用的典型场景包括加密数字货币、跨境支付与结算、票据管理、证券发行与交易等。上述领域对应用区块链技术并解决其痛点有着极高的需求，全球科技巨头和主流金融机构正加快区块链技术在该领域应用。早在2016年，摩根大通、巴克莱银行等几十家全球知名银行加入R3区块链联盟，探索和研究区块链在银行业的应用场景。2019年2月，摩根大通银行发布用于机构间清算的加密数字货币摩根币；2019年3月，IBM宣布跨境支付区块链World Wire正式投入实际生产运营；2019年 6月 12日，Visa宣布推出跨境支付区块链网络B2B Connect。2019年 7月 18日，Facebook发布Libra项目白皮书，旨在基于开源的区块链技术，建立一套简单的、无国界的非主权国家货币体系，并打造为全球数十亿人服务的金融基础设施。可见，全球主流科技企业和金融机构，正在或已经将区块链技术应用于金融场景，推动金融行业变革。

（三）区块链应用从金融领域向其他领域扩散

医疗行业数据隐私保护与共享成为区块链应用的重要领域。医疗行业的数据大多涉及个人隐私，私密性极强，目前中心化模式下的数据存储方式不能保证数据安全性，导致用户隐私泄露事件时有发生。区块链可编程、匿名性的特征能在去中心化的环境下保护用户隐私，大幅降低数据泄露风险，提高服务质量和管理效率，在医疗领域应用价值巨大。IBM商业价值研究院指出，区块链技术会在临床试验记录、监管合规性和医疗/健康监控记录领域发挥巨大价值，以及在健康管理、医疗设备数据记录、药物治疗、计费和理赔、不良事件安全性、医疗资产管理、医疗合同管理等方面都能发挥专长。美国的卫生保健提供商、患者和政策制定者正在寻找基于区块链的可移植和安全的方法，以数字化存储医疗记录，以实现创建个人一生的一站式医疗记录。涉及的应用方案包括协调支付(healthnexus)、监测和奖励患者的临床推荐(RoboMed Network)、追踪药品供应链(MediLedger)，甚至识别与阿片类危机相关的特定供应链问题(BlockMedx)。飞利浦医疗、Gem医疗巨头和Google、IBM等科技巨头都积极探索区块链技术的医疗应用。例如，飞利浦与区块链数据存储初创企业Tierion达成合作，探索区块链技术在医疗保健行业的应用。

数字版权保护领域的应用逐步深入。区块链技术通过分布式账本技术对数字版权的归属进行全网公布并达成共识，同时通过时间戳技术保证版权的唯一性和不可伪造性，从而解决数字版权登记、确权、维权难的问题。国内外诸多企业将区块链技术应用数字版权保护。包括国外的 Monegraph、Colu、Binded、SingularDTV，以及国内的亿书、纸贵、原本等团队。资本市场对区块链数字版权保护给予积极关注，例如网上维权平台维权骑士获得千万元级Pre-A轮融资，纸贵版权半年内完成天使轮和Pre-A轮融资，并因著名作家贾平凹率先携《秦腔》、白夜》《废都》等13部作品入驻而引发关注。著名互联网企业百度和360在区块链数字内容版权保护积极展开布局。

通信、供应链等其他领域的应用迅速拓展。随着区块链技术快速发展和市场认可度逐渐提升，越来越多的领域展现出对区块链的应用需求，区块链从数字货币加速渗透至其他领域。目前，供应链、智能制造、零售、社会公益、旅游等多个领域均开始探索区块链应用场景。在供应链领域，沃尔玛为解决追踪水果、牛排和蛋糕沙门氏菌爆发的源头问题，使用区块链来进行产品溯源和追踪后，效率得到了很大的改善，对商品的溯源时间从将近7天缩短到2秒。Provenance公司运用区块链的不可篡改特点来记录其产品运输的信息，追踪产品的历史信息。在智能制造领域，飞利浦等全球领先制造企业开始布局区块链，飞机制造巨头Airbus宣布加入Hyperledger区块链项目，探索区块链在航空制造领域的应用。欧洲空客公司基于区块链来分析供应商和其他组件的源头，利用上链数据帮助空客减少飞机零部件修复的时间和费用。此外，区块链系统存储3D打印生产过程中的数据，可解决工业制造业中3D打印存在的质量、溯源、知识产权问题，从而保证和验证产品的质量。在零售领域，Loyyal是一个基于区块链的通用忠诚框架，旨在让消费者以新的方式整合和交易忠诚奖励；Blockpoint.io允许零售商围绕诸如比特币这样的区块链货币、区块链衍生品和忠诚度计划建立支付系统。

二、全球区块链技术与应用发展趋势

（一）开源正成为公有链技术创新主要模式

开源一直以来在软件技术创新中都扮演着重要的角色。公有链领域，技术创新几乎都是采用开源模式。GitHub是面向全球开源及私有软件项目最大的托管平台。据统计，GitHub上平均每年新增区块链相关项目8600个，截至2018年，GitHub总计近10万个区块链项目。此外，赛迪全球公有链技术评估项目显示，作为评估对象的37条全球知名公有链，全部采用开源模式。

代码开源有助于公有链创新发展。一是开源开放的创新模式使得公有链有机会汇集全球各地的智力资源，使其共同参与系统的持续开发和优化。二是区块链代码开源有助于区块链创新成果传导，极大减少了重复创新的工作量，提高了创新效率。三是区块链被誉为“信任的机器”，区块链代码开源有助于用户从代码层面建立信任，从而信任区块链的去中心化的共识机制和密码学技术能够保障区块链网络数据无法被单方面篡改和抵赖，从而构建可信的交易环境。

（二）数据和场景将成为驱动创新的重要动力

数字经济时代的到来，数据成为继土地、劳动力、资金之外的关键生产要素，由数据萃取的信息，由信息提升的知识或智慧，正在成为企业经营和决策过程中新的驱动力，信息化商品和服务的新内容，社会治理的新手段。特别是区块链、人工智能等新兴技术及应用创新对于各类场景下的数据渴望和依赖达到了新的高度。区块链本质上是不同场景下，数据的生成、计算、共享、存储方式上的创新。例如，金融领域：区块链一定程度上消除了中心化的清算组织等交易中介存在的必要性，通过技术去中介化和交易清算同步能够极大提高支付清算效率。商品溯源领域：区块链不可篡改、分布式存储等技术为溯源行业的信任缺失提供了解决方案，从算法层面为商品的信息流、物流和资金流提供透明机制，保证了即便存在单方账本伪造情况也难以找到全部链条节点来协作拟合其造假数据，使得造假成本大幅上升。数字内容版权领域：区块链技术将数字产品记录上链，建立完整数字版权产品库，降低数字版权确权、维权的成本。

在当前区块链技术并不成熟的情况下，区块链企业应用模式创新，技术应用场景化实际上非常依赖真实的场景和数据。数据和场景成为区块链创新驱动的重要动力。

（三）分布式应用活跃度成为公链生态建设风向标

DApp（Decentralized Application，分布式应用）是公有链技术创新产物，也是公有链技术落地及其核心价值体现。公有链发展至今，DApp巨大的发展潜力逐步得到业界的关注。在一定程度上，公有链平台上DApp的多寡和活跃度反映了该公有链应用生态建设的效果。一方面， 主流公有链在API（应用程序编程接口）、SDK（软件开发工具包）、PRC（远程过程调用）工具、VM（虚拟机）环境方面不断完善，目的在于为公有链功能拓展和DApp开发提供必要支持。另一方面，针对公有链技术应用开发，除智能合约的开发外，主要是针对去中心化应用程序DApp的开发。从 DAppRadar、SpiderStore、DAppreview三大DApp网站统计数据来看，DApp的应用总数在1200个左右。其中，著名公有链项目以太坊和EOS囊括了市场上90%的DApp。当然，区块链DApp整体生态还不完整，其中，游戏、抽奖和高风险博彩类的DApp数量占据较大比例，呈娱乐化倾向。目前距离DApp大规模应用还有一段距离，DApp发展还有很大空间。

三、对我国的启示

（一）加强区块链技术相关基础理论研究

一是加强区块链底层技术学科基础建设。发挥高校、科研院所和骨干企业的智力资源优势，建立区块链技术学科，构建联合实验室，鼓励高校开设区块链课程。紧跟国际区块链理论发展前沿，通过重大科学计划、国际科技合作计划等方式开展区块链基础理论研究，探讨区块链技术中涉及到数学、信息学、密码学、经济学的基础理论和基本方法，为区块链技术研发提供理论支持。二是建立区块链科学理论体系。加快研究分布式计算、博弈论、加解密算法等理论问题，探索区块链性能、隐私、安全之间的平衡规律和链上链下协同治理机制，加快区块链技术理论、方法与其他领域融合研究，形成跨专业、多领域交叉的区块链技术科学。三是加强区块链安全与隐私保护研究。重点研究零知识证明、同态加密、多方安全计算等密码学前沿问题，研究缺乏可信第三方的情形下安全计算约定函数的方法，探索保护隐私的安全数据统计和安全模型训练及预测的规律。

（二）加快共性关键技术突破

一是基础共性关键技术。明确区块链技术核心技术，攻克区块链系统在去中心化条件下的性能提升、互联互通、安全与隐私保护等关键技术，加速区块链技术的基础层、中间协议层、应用服务层创新探索。重点突破共识协议、智能合约安全、跨链通信、数据隐私保护、国密算法、第三方CA认证等共性关键技术。二是共识协议。保持对国际前沿共识算法的分析与跟进，包括PoX系列算法，BFT系列、Algorand,Honey Badger,Thunderella等算法，研究混合共识、新型共识协议的工程实践、共识协议的性能提升等技术方案。三是智能合约技术。研究智能合约安全脚本语言，探索支持可证明正确的简单智能合约的创建的技术方案，突破智能合约语言形式化验证、安全性分析等技术。四是跨链技术。突破去中心化情况下区块链平台间连接以及解决跨链操作的原子性等问题，重点改进和完善公证机制、侧链或中继网络、哈希时间锁合约和分布式私钥控制等技术。

（三）推动开源社区建设构建区块链技术生态

一是推动行业对开源世界基本规则的认识。明晰区块链技术发展的路径和方向，强化对开源软件开发模式和商业运营模式的理解，厘清开源软件开发及应用模式和自主知识产权的关系，组织研究开源软件中保障信息安全的方式和途径。二是鼓励区块链企业组建开源软件企业联盟。鼓励区块链企业在遵守开源软件许可证协议的基础上开展商业运营模式创新，借鉴比特币、以太坊等开源信息项目的成功经验，大力推广订阅服务、集成应用等商业模式。三是加快建设区块链开源社区。整合各方力量重点建设一到两个综合性的、功能完善的、面向全球用户的开源社区，全面提升社区的代码托管、项目迁移、代码审查等能力。四是支持开源区块链项目发展。支持科技企业加大对全球区块链共性基础技术资源的整合和利用，支持典型区块链企业或组织主导全球区块链项目创新发展。

（四）以需求为引导展开区块链产品和服务试点示范工作

一是技术应用示范平台。重点面向数据开放与交易、权利运行与监督、个人隐私与保护等应用场景，组织实施具有代表的区块链技术应用工程，形成具有可复制、易操作的区块链技术应用示范平台。二是区块链行业应用试点示范。在民生服务、社会治理领域开展区域性示范工程，培育形成社会服务和管理的新模式、新手段。针对区块链技术特点，围绕对区块链技术有重大需求的领域，支持基础条件好、示范效应强的行业，组织开展区块链技术应用试点示范工作，形成具有行业应用价值的解决方案，带动区块链技术的融合发展应用。三是龙头企业区块链应用解决方案示范。鼓励行业龙头企业加强区块链技术与既有产品与服务的融合创新，构建资源丰富、多方参与、合作共赢的跨行业区块链应用产品体系及行业解决方案，形成典型案例。

（五）培育具有国际竞争力的区块链企业和项目

公有链方面：支持国内知名公有链项目培育面向全球、利益共享、激励创新、共同治理的开源技术社区和应用生态，支持公有链开展开发者平台和公有链网络建设，提供开发环境、接口、工具和数据，举办面向全球区块链社区DApp开发、智能合约开发、不同行业和场景的开发者大会，黑客松、优秀项目评选、应用创新大赛促进项目孵化和应用落地，培育一批有国际竞争力的底层技术项目。联盟链方面：鼓励国内重要行业领军企业、IT巨头、科研机构依托创新资源，共同研发联盟链，支持联盟链开发主体在共识协议、可扩展性、隐私保护与安全、数据分析技术、适配性方面创新探索，支持联盟链在特定行业和领域的应用推广以及技术人才培育。BaaS平台方面：支持区块链企业在BaaS平台通用性、技术架构分层解耦、功能模块化、多业务和多场景适配、安全测试、开发工具等方面创新探索，鼓励企业面向不同行业提供快速、安全、适配的技术解决方案，鼓励BaaS平台在政府管理、民生项目、跨境贸易等领域先试先行，加速区块链与产业融合。