区块链研究综述

引用格式:王元地,李粒,胡谍．区块链研究综述[J]．中国矿业大学学报(社会科学版),２０１８(３):７４Ｇ８６．CitationFormat:WANGYuandi,LILi,HUDie．ALiteratureReviewofBlockChain[J]．JournalofChinaUniversityofMining&Technology(SocialSciences),２０１８(３):７４Ｇ８６．区块链研究综述王元地,李　粒,胡　谍[摘　要]近年来,区块链受到了实业界、政府部门以及学术界的高度关注.作为信息技术体系的重要组成部分,区块链有望成为继蒸汽机、电力、信息、互联网科技后又一项改变人类社会和经济发展方式的技术.目前,区块链技术的研究和应用已经从数字货币领域逐渐进入金融、教育、医疗、公共服务等领域,正在国内外掀起一股探索研究的热潮.然而,现有研究大多集中在简单的概念性问题,对区块链还缺乏一个系统的认知框架.基于此,从区块链的概念、交易流程、基础架构、优势及问题、理论来源、技术支撑、发展及应用等多个角度对已有研究进行文献综述,对区块链进行全面阐述,希冀为相关研究提供有益的参考和借鉴.[关键词]区块链;交易流程;基础架构;优势及问题;理论来源;技术支撑;应用及发展[基金项目]国家自然基金青年基金项目“企业外部技术搜寻的平衡机制及其对绩效的影响研究”(项目编号:７１３０２１３３)[中图分类号]F４９　　[文献标识码]A　　[文章编号]１００９Ｇ１０５X(２０１８)０３Ｇ００７４Ｇ１３DOI:１０．３９６９/j．issn．１００９Ｇ１０５x．２０１８．０３．００６区块链(BlockChain)自２０１３年来逐渐获得国内外实业界的广泛关注,２０１５年迎来了井喷式的发展,以区块链技术为关键词的检索记录持续高居榜首.因此,２０１５年被称为区块链元年①,随后迅速进入了政府部门和学术界的视线.２０１６年１月２０日中国人民银行数字货币研讨会在北京召开,会议要求进一步明确央行发行数字货币的战略目标,做好关键技术攻关,研究数字货币的多场景应用,争取早日推出央行发行的数字货币②.同年１２月,央行数字货币研究所正式成立③.与此􀅰４７􀅰①②③马昂,潘晓,吴雷,等．区块链技术基础及应用研究综述[J]．信息安全研究,２０１７(１１):９６８Ｇ９８０．中国人民银行．中国人民银行数字货币研讨会在京召开[EB/OL]．http:∥．pbc．gov．cn/goutongjiaoliu/１１３４５６/１１３４６９/３００８０７０/index．html．闫斌．关于«央行法定数字货币研究取得阶段性成果»[EB/OL]．http:∥．eeo．com．cn/２０１７/０１０５/２９５９９２．shtml．同时,国务院印发的«“十三五”国家信息化规划»首次将区块链技术纳入其中①.２０１７年中国工业和信息化部已经成立了“可信区块链开放实验室”的研究机构,以支持区块链技术在中国的持续发展.２０１８年２月２６日«人民日报»１７版“经济周刊”用«三问区块链»«做数字经济领跑者»和«抓住区块链这个机遇»三篇文章整版报道了区块链.同时,学术界对区块链的关注也与日俱增.２０１５年,曹磊发表在«首席财务官»上的«区块链:金融的另一种可能»一文成为国内区块链学术研究的开端②.此后,我国区块链研究论文数量呈井喷式增长,表现出强劲的发展势头.以“区块链”为主题在知网中进行搜索,２０１５至２０１８年依次出现３５篇、９８８篇、２２０１篇、６５３篇文章.但总的来说,国内外的区块链研究仍处在起步阶段,现有的研究大多集中在一些简单的概念性问题,对区块链尚未形成一个系统的认知体系,学术研究也有待进一步展开.基于此,本文拟从区块链的概念、交易流程、基础架构、优势及问题、理论来源、技术支撑、发展及应用等多个角度对已有研究进行文献综述,形成一个区块链的整体认知框架,希冀对相关研究提供有益的参考和借鉴.一、区块链的概念、交易流程及基础架构全面理解区块链首先要深刻认识到区块链的概念、交易流程以及基础架构.下面将从这三个角度综合现有研究对区块链进行详细阐述.(一)区块链的概念作为比特币底层支撑技术之一的区块链概念源于２００８年中本聪(SatoshiNakamoto)在比特币论坛发表的一篇奠基性论文«Bitcoin:ApeerＧtoＧpeerelectroniccashsystem»,即«比特币:一种点对点的电子现金系统»③.此后,不同的学者基于不同的学科背景或视角对区块链的概念进行了阐述.但就现有文献对区块链的多种解释来看,目前尚未形成统一、公认的区块链定义.主要的定义集中在以下几个视角:第一,从数据视角看,一些学者认为区块链是一种数据结构.比如,邹均等指出,区块链即由区块组成的链,区块是一个结构数据单元,把数据区块按时间顺序连接组成的链式数据结构④.另一些学者则认为区块链是一种数据库.例如,美国学者MelanieSwan在其著作«区块链:新经济蓝图及导读»中指出区块链技术是一种公开透明的、去中心化的数据库⑤.国内学者梅海涛等认为,区块链本质上是一种去掉了删除和更新操作的分布式数据库⑥.董慧等认为,区块链的本质就是兼具􀅰５７􀅰　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　经济与管理①②③④⑤⑥中华人民共和国国务院．国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通知[EB/OL]．http:∥．gov．cn/zhengce/content/２０１６Ｇ１２/２７/content_５１５３４１１．html．曹磊．区块链:金融的另一种可能[J]．首席财务官,２０１５(２４):１２Ｇ１３．SatoshiN．Bitcoin:ApeerＧtoＧpeerelectroniccashsystem[J]．Consulted,２００８:１Ｇ３０．邹均,张海宁．区块链技术指南[M]．北京:机械工业出版社,２０１６．MelanieS．Blockchain:Blueprintforaneweconomy[M]．O＇ReillyMedia,Inc．,２０１５．梅海涛,刘洁．区块链的产业现状、存在问题和政策建议[J]．电信科学,２０１６(１１):１３４Ｇ１３８．去中心化、安全、可信等特点的,分布式记录着全部交易信息的数据库①.秦谊认为,区块链可以被理解为一个基于计算机程序的公开的总账数据库②.孙国茂也认为区块链技术的本质是一种分布式的可靠数据库③.而林小驰等在其研究综述中则较为全面地指出,区块链是一种把区块以链的方式组合在一起的数据结构,具有去中心化、按时序记录数据、集体维护、可编程和安全可信等特点.同时,也指出区块链是一种几乎不可能被更改的分布式数据库或称为分布式共享总账.他们还认为区块链是一种去中心化、去信任的集体维护数据库技术④.因此,从数据的角度来看,区块链是一种数据结构或分布式数据库,更是一种数据技术.第二,从记账视角看,区块链是一种分布式记账技术或账本系统.例如,张锐认为,作为比特币底层技术的区块链,实际上就是一种分布式记账技术,即区块链就是一个账本,而区块就是账本的每一页,区块上的每一个节点就是记账之人⑤.何蒲等也将区块链比作由一个个不可修改的区块组成的,从首页依次“链接”至下一页的电子账簿,每个区块都记录着发生在相应时段的全部交易数据⑥.同时,尹冠乔指出区块链本质上是一种基于非对称加密算法的分布式账本技术⑦.张健认为区块链的本质是一种去中心化的记账系统,是一个由信用记录以及信用记录的清算构成的体系⑧.第三,从协议视角看,区块链本质是一种类似于HTTP协议的互联网协议.在美国著名杂志«TheEconomist»上发表的文章«Thepromiseoftheblockchain:Thetrustmachine»里,认为区块链是一种可以在无第三方监督的状态下建立彼此信任的技术手段,从而可作为第二代互联网“价值互联网”的基础协议,其地位可比目前的HTTP协议⑨.而国内学者林小驰等也明确指出区块链技术实际上是互联网上出现的一种技术,类似于互联网上的一项应用协议,其本质是一种互联网协议,而且区块链技术所达成的协议与这两种协议类似􀃊􀁉􀁒.此外,陈龙强也指出区块链技术的本质是能够实现价值传递的新的互联网协议􀃊􀁉􀁓.第四,从经济学视角看,区块链是一个满足共享经济的价值互联网􀃊􀁉􀁔.于博认为,区块链技术的不断成熟,将带动互联网由信息互联网向价值互联网转变,而共􀅰６７􀅰中国矿业大学学报(社会科学版)　　　　　　　　　　　　　　Vol．２０|No．０３|May２０１８①②③④⑤⑥⑦⑧⑨􀃊􀁉􀁒􀃊􀁉􀁓􀃊􀁉􀁔董慧,张成岩,严斌峰．区块链技术应用研究与展望[J]．互联网天地,２０１６(１１):１４Ｇ１９．秦谊．区块链冲击全球金融业[J]．当代金融家,２０１６(２):４３Ｇ４６．孙国茂．区块链技术的本质特征及在证券业的应用[N]．上海证券报,２０１７(８):１．林小驰,胡叶倩雯．关于区块链技术的研究综述[J]．金融市场研究,２０１６(２):９７Ｇ１０９．张锐．基于区块链的传统金融变革与创新(下)[J]．求知,２０１６(１０):１８Ｇ２３．何蒲,于戈,张岩峰,等．区块链技术与应用前瞻综述[J]．计算机科学,２０１７(４):１Ｇ７．尹冠乔．区块链技术发展现状及其潜在问题文献综述[J]．时代金融,２０１７(６):２９９Ｇ３０１．张健．区块链[M]．北京:机械工业出版社,２０１７．Economist．Thepromiseoftheblockchain:Thetrustmachine[J]．TheEconomist,２０１６:１Ｇ６．林小驰,胡叶倩雯．关于区块链技术的研究综述[J]．金融市场研究,２０１６(２):９７Ｇ１０９．陈龙强．区块链技术:数字化时代的战略选择[J]．中国战略新兴产业,２０１６(６):５６Ｇ５８．马昂,潘晓,吴雷,等．区块链技术基础及应用研究综述[J]．信息安全研究,２０１７(１１):９６８Ｇ９８０．享经济正是基于价值的经济新模式①.邵奇峰等也认为,区块链在互不了解的交易双方间建立了可靠的信任,去中心化地实现了可信的价值传输,因此区块链被称为价值互联网②.第五,从技术视角看,区块链是一种技术方案或一种由多种技术组合集成的新技术.例如,穆启国指出,区块链是指通过去中心化和去信任的方式共同维护一个可靠数据库的技术方案③.谌麟艳认为,区块链就是一种不依赖第三方、通过自身分布式节点进行网络数据的存储、验证、传递和交流的一种技术方案④.董慧等指出,区块链是一种融合数学、密码学、计算机科学等学科知识而形成的新技术,相关的基础技术主要包括:时间戳服务、共识机制、非对称加密技术等⑤.颜拥也认为,区块链是通过安全散列算法、非对称加密等密码学原理、共识机制等一系列技术巧妙配合所形成的技术集合⑥.此外,学术研究领域对区块链的概念还有一些较为综合的阐述.例如,国外学者Decker等早在２０１３年就指出,区块链衍生于比特币的分布式技术,是一种基于比特币协议、由不同节点共同参与的开放式账簿系统,是海量数据存储、去中心化终端传输以及隐秘密码学等计算机技术的新型应用模式⑦.而在我国工信部发布的«中国区块链技术和应用发展白皮书(２０１６)»中,区块链被定位为分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式,是一种去中心化、去信任的基础构架与分布式计算范式⑧.综上所述,区块链是一种计算机技术在价值互联网时代的创新应用模式,是数据库、密码学、网络技术等多种技术整合集成的结果,具有去中心化、去信任化、集体维护、不可篡改等特点.虽然不同的角度对区块链有不同的理解,但单一的视角不能完全解读区块链,因此我们需要一个综合的、全面的概念对区块链进行定义(如图１所示).(二)区块链的交易流程区块链主要经历流程:“新交易创建—通过P２P网络传播—交易验证—验证结果通过P２P网络传播—交易写入账本”,即从生成到在网络中传播,再到通过工作量证明、整个网络节点验证,最终记录到区块链⑨,具体如图２所示.区块链的交易􀅰７７�