3.3.1 区块链技术发展路径及生态
1. 概述
当前，全球新一轮科技革命和产业变革持续深入，国际产业格局加速重塑，创新成为引领发展的第一动力。在这一轮变革中，信息技术是全球研发投入最集中、创新最活跃、应用最广泛、辐射带动作用最大的领域，是全球技术创新的竞争高地，是引领新一轮变革的主导力量。
区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用模式。区块链技术被认为是继大型机、个人电脑、互联网之后计算模式的颠覆式创新，很可能在全球范围引起一场新的技术革新和产业变革。联合国、国际货币基金组织，以及美国、英国、日本等国家对区块链的发展给予高度关注，积极探索推动区块链的应用。目前，区块链的应用已延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域，将为云计算、大数据、移动互联网等新一代信息技术的发展带来新的机遇，有能力引发新一轮的技术创新和产业变革。
2. 区块链技术发展路径
区块链技术起源于化名为“中本聪”（Satoshi Nakamoto）的学者在2008年发表的奠基性论文《比特币：一种点对点电子现金系统》。狭义上，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义上，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。目前，区块链技术被很多大型机构称为是彻底改变业务乃至机构运作方式的重大突破性技术。同时，就像云计算、大数据、物联网等新一代信息技术一样，区块链技术并不是单一信息技术，而是依托于现有技术，加以独创的组合及创新，从而实现以前未实现的功能。
3. 区块链技术来源
1）P2P网络技术
P2P网络技术是区块链系统连接各对等节点的组网技术，学术界将其翻译为对等网络，在多数媒体上则被称为“点对点”或“端对端”网络，是建构在互联网上的一种连接网络。不同于中心化网络模式，P2P网络中各节点的计算机地位平等，每个节点有相同的网络权力，不存在中心化的服务器。所有节点间通过特定的软件协议共享部分计算资源、软件或者信息内容。在比特币出现之前，P2P网络计算技术已被广泛用于开发各种应用，如即时通信软件、文件共享和下载软件、网络视频播放软件、计算资源共享软件等。P2P网络技术是构成区块链技术架构的核心技术之一。
2）非对称加密算法
非对称加密算法是指使用公私钥对数据存储和传输进行加密和解密。公钥可公开发布，用于发送方加密要发送的信息，私钥用于接收方解密接收到的加密内容。公私钥的计算时间较长，主要用于加密较少的数据。常用的非对称加密算法有RSA和ECC。区块链正是使用非对称加密的公私钥对来构建节点间信任的。
3）数据库技术
数据库技术涉及计算机技术发展的大半历程，是基础性技术，也是软件业的基石。数据库技术脱胎于软件业，将数据储存独立于代码，改变了此前数据处理软件的架构。数据库技术从早期的网状结构、层次结构发展到基于严密关系代数基础的关系型。关系型数据库用简单的二维表格集存储真实世界的对象及其联系，有业界统一的SQL语言，被极为广泛地用于构建各种系统和应用软件。世界互联网产生的海量数据催生了以键值（Key-Value）对为基础的分布式数据库系统。目前，世界上主要的互联网公司根据各自需要研发和构建了NoSQL数据库管理系统。在区块链系统建设方面，传统的关系型数据库和分布式键值数据均适用。
4）数字货币
数字货币（Digital money）又称为电子现金（Ecash）或电子货币（Emoney），视为对现实货币的模拟，涉及用户、商家和处于中心化地位的银行或第三方支付机构。数字货币是电子商务和网上转账的基础。现实中数字货币也指一类免密支付的卡，如公交卡。第一个数字货币方案于1982年由Chaum创造性地提出，致力于解决重复花费问题，使用了盲签名技术，可以完全保护用户隐私。完全匿名的数字货币不能满足政府和金融机构的监管要求，于是提出了匿名可控的概念。匿名可控即在适当条件下可以撤销匿名性且用户无法察觉，也可以是在审计时用户主动撤销匿名性。
4. 区块链1.0——数字货币
2009年初，比特币网络正式上线运行。作为一种虚拟货币系统，比特币的总量是由网络共识协议限定的，没有任何个人及机构能够随意修改其中的供应量及交易记录。在比特币网络成功运行多年后，部分金融机构开始意识到，支撑比特币运行的底层技术——区块链实际上是一种极其巧妙的分布式共享账本及点对点价值传输技术，对金融乃至各行各业带来的潜在影响甚至可能不亚于复式记账法的发明。从其实质分析，区块链就是一种无须中介参与，亦能在互不信任或弱信任的参与者之间维系一套不可篡改的账本记录的技术。
5. 区块链2.0——智能合约
2014年前后，业界开始认识到区块链技术的重要价值，并将其用于数字货币外的领域，如分布式身份认证、分布式域名系统、分布式自治组织等。这些应用称为分布式应用（DAPP）。用区块链技术架构从零开始构建DAPP非常困难，但不同的DAPP共享了很多相同的组件。区块链2.0试图创建可共用的技术平台并向开发者提供BaaS服务，极大提高了交易速度，大大降低资源消耗，并支持PoW、PoS和DPoS等多种共识算法，使DAPP的开发变得更容易。
随着区块链技术和应用的不断深入，以智能合约、DAPP为代表的区块链2.0，将不仅仅只是支撑各种典型行业应用的架构体系。在组织、公司、社会等多种形态的运转背后，可能都能看到区块链的这种分布式协作模式的影子。可以说，区块链必将广泛而深刻地改变人们的生活方式。区块链技术可能应用于人类活动的规模协调，甚至有人大胆预测，人类社会可能进入到区块链时代，即区块链3.0。
6. 区块链类型
区块链系统根据应用场景和设计体系的不同，一般分为公有链、联盟链和专有链。公有链的各个节点可以自由加入和退出网络，并参加链上数据的读写，运行时以扁平的拓扑结构互联互通，网络中不存在任何中心化的服务端节点。联盟链的各个节点通常有与之对应的实体机构组织，通过授权后才能加入与退出网络。各机构组织组成利益相关的联盟，共同维护区块链的健康运转。专有链的各个节点的写入权限收归内部控制，而读取权限可视需求有选择性地对外开放。专有链仍然具备区块链多节点运行的通用结构，适用于特定机构的内部数据管理与审计。
7. 区块链发展生态
随着区块链技术的演进，越来越多的机构开始重视并参与到区块链技术的探索中来。从最初的以比特币、以太坊等公有链项目开源社区，到各种类型的区块链创业公司、风险投资基金、金融机构、IT企业及监管机构，区块链的发展生态逐渐得到发展与丰富。
1）开源社区
不同于很多其他技术，区块链技术并非发源于科研院所，也不是来自于企业，而是发源于开源社区，并在社区中发展壮大，此后逐渐受到金融机构、IT巨头等机构的关注。目前，具有代表性的区块链开源项目有两类。一类是以比特币、以太坊为代表的源自于技术社区的开源项目。这一类项目主要以公有链为主，大部分项目采用PoW作为共识机制。相应的社区组成包括开发者、矿工、代币持有者及代币交易平台等。另一类是由传统企业发起的区块链开源项目，最具代表性的便是Linux基金会，允许任何人加入网络及写入和访问数据。任何人在任何地理位置都能参与共识，每秒3～20次数据写入，授权公司和组织才能加入网络，参与共识、写入及查询数据，通过授权控制，可实名参与过程，可满足监管AML/KYC每秒1000次以上数据写入，公有链、联盟链、专有链的使用范围控制于一个公司范围内，改善可审计性，不完全解决信任问题。
2）产业联盟
随着区块链技术的发展，其在各行业的应用潜力开始受到参与者的关注。为了协调推进区块链技术及其应用发展，国内外先后成立各种类型的区块链产业联盟。例如，美国银行、花旗银行、纽约梅隆银行、德意志银行、法国兴业银行、摩根史丹利等国际大型金融机构参加的R3区块链联盟，万向控股、乐视金融、上海矩真等发起成立的分布式总账基础协议联盟（Chinaledger），微众银行、平安银行、招银网络、恒生电子等共同发起成立的金融区块链合作联盟（金联盟）。
3）骨干企业
目前，国内外互联网、IT等领域的大量企业开始涉足区块链行业，着手研发或推出从基础设施到应用案例的一系列解决方案。其中，国内已经初步发展形成了一批区块链骨干企业。例如，万向控股于2015年9月成立了万向区块链实验室，开展区块链产业研究、开源项目赞助等活动，并建立了国内首个区块链云平台——万云（Wancloud）。此外，万向设立了专注于区块链领域的风险投资基金，已在全球范围内投资超过30个区块链初创公司，累计投资金额超3000万美金。2016年9月，万向集团宣布未来7年还将投资2000亿人民币，在杭州建设以新能源汽车为核心产业的“万向创新聚能城”，该项目将全方位大规模应用区块链技术，成为迄今为止全球最大的区块链应用项目。蚂蚁金服在以公益为代表的普惠金融场景中利用区块链解决信任缺失的问题。万达网络科技积极加入国际区块链开源联盟，专注推动国内开源区块链技术发展，研发安全可控的自主区块链平台，同时将区块链技术融入智慧生活、物流网等领域，整合海量实体商业应用场景，实现实体产业的数字化转型升级，已内部试运行区块链征信及区块链资产交易所等应用。微众银行倡议发起金融区块链合作联盟，推出基于腾讯云的联盟链云服务，发布了基于联盟链技术的银行间联合贷款清算平台并已上线试运行。
4）初创公司
随着区块链技术的发展，区块链领域的初创公司如雨后春笋般涌现出来。这些初创公司将区块链技术应用到包括金融与非金融在内的多个领域。其中，金融领域包含支付汇款、智能债券、资产发行与交易后清结算等应用。在非金融领域包括数字存证、物联网、供应链、医疗、公益、文化娱乐等应用。此外，还出现了一些为区块链开发者提供开发平台的技术型公司。
5）投资机构
资金是推动区块链技术发展不可或缺的力量之一，各类投资机构也是区块链生态的重要组成部分。由于区块链技术仍处于较为早期的阶段，风险投资机构是区块链领域内的主要投资力量。另外，以高盛为代表的传统金融机构在区块链投资领域也占据重要地位。随着区块链技术的快速发展，区块链领域的投资金额一直在成倍地增长。自2009年以来，全球已有数十亿美元的资金投入到区块链行业中。2015年以前，主要的投资集中在与比特币相关的企业中，例如矿机芯片、交易平台、支付汇款、钱包服务等相关企业。随着区块链技术的发展，越来越多的资金投入在区块链技术研发及行业应用上，包括交易后清结算、智能合约、供应链、物联网、医疗、身份认证、数据存证、数据分析等。这些项目相对来说还处于比较早期的阶段。目前，区块链领域的投资金额仍处于线性增长阶段。其中，绝大多数的投资集中在北美，其次是欧洲，最后是亚洲。由于区块链技术发源于欧美，相应的区块链初创公司数量也远高于亚洲。
6）金融机构
自2015年以来，全球主流金融机构纷纷开始布局区块链，以高盛、摩根大通、瑞银集团为代表的银行业巨头分别成立各自的区块链实验室，发布区块链研究报告或申请区块链专利，并参与投资区块链初创公司。其中，高盛不仅参与投资了区块链创业公司Circle，还在2015年11月提交了一份专利申请，描述了一种可以用于证券结算系统的全新数字货币SETLcoin。美国存管信托和结算公司DTCC、Visa、环球同业银行金融电讯协会SWIFT等金融巨头也相继宣布其区块链战略。其中，DTCC于2016年1月发布了名为《拥抱颠覆》的白皮书，呼吁全行业开展协作，利用区块链技术改造传统封闭复杂的金融业结构，使其变得现代化、组织化和简单化。除此之外，上海证券交易所、纳斯达克、纽约证券交易所、芝加哥商品交易所等各国证券交易所也对区块链技术进行了深入的探索。其中，纳斯达克在2015年12月30日宣布通过其基于区块链的交易平台Linq完成了首个证券交易。
7）监管机构
区块链涉及包括金融在内的多个行业，各国监管机构在区块链技术的发展与落地中势必会发挥重要作用。当前，各国政府对以比特币为代表的数字货币政策定义不一。但对于区块链技术，各国政府普遍采取积极支持的态度。英国、新加坡政府相继推出了沙盒计划，以促进区块链领域内的创新。中国互联网金融协会也成立了区块链研究工作组，深入研究区块链技术在金融领域的应用及影响。