中国区块链白皮书（2018）

区块链白皮书（2018年）中国信息通信研究院可信区块链推进计划2018年9月 版权声明本白皮书版权属于中国信息通信研究院和可信区块链推进计划，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院和可信区块链推进计划”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。前言2018年5月，习近平总书记在两院院士大会上的讲话中指出，“以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用。”区块链凭借其独有的信任建立机制，成为金融和科技深度融合的重要方向。在政策、技术、市场的多重推动下，区块链技术正在加速与实体经济融合，助力高质量发展，对我国探索共享经济新模式、建设数字经济产业生态、提升政府治理和公共服务水平具有重要意义。区块链作为点对点网络、密码学、共识机制、智能合约等多种技术的集成创新，提供了一种在不可信网络中进行信息与价值传递交换的可信通道。当前，基于区块链的应用探索一直在加速推进，跨链、隐私保护、安全监管等区块链关键技术也正在成为研究热点。然而，区块链技术仍处于社会实验阶段，各方对区块链的概念、架构、技术特点、发展路线及治理与监管等尚未形成共识。为推动区块链技术与实体经济深度融合，形成发展共识，中国信息通信研究院和可信区块链推进计划共同组织编写了《区块链白皮书》（2018年）。本白皮书深入解读了区块链内涵概念，提出了区块链技术体系架构，分析了区块链关键技术发展路线，剖析当前区块链在政策、产业、技术和标准方面的昀新形势和发展机遇，探讨了区块链发展面临的挑战，并提出相应政策建议。 目录一、区块链的概念和特征...........................................................................................1（一）区块链概念...................................................................................................1（二）区块链的特征...............................................................................................2（三）区块链适用的场景条件...............................................................................3二、区块链关键技术架构和发展趋势.......................................................................4（一）区块链的技术架构.......................................................................................41.基础设施（Infrastructure）.................................................................................52.基础组件（Utility）............................................................................................53.账本（Ledger）...................................................................................................64.共识（Consensus）..............................................................................................75.智能合约（SmartContract）..............................................................................96.系统管理（SystemManagement）...................................................................107.接口（Interface）...............................................................................................118.应用（Application）..........................................................................................119.操作运维（OperationandMaintenance）........................................................12（二）区块链的技术发展趋势.............................................................................131.架构方面，公有链和联盟链融合持续演进.....................................................132.部署方面，区块链即服务加速应用落地.........................................................143.性能方面，跨链及高性能的需求日益凸显.....................................................154.共识方面，共识机制从单一向混合方式演变.................................................175.合约方面，可插拔、易用性、安全性成为发展重点.....................................18三、区块链发展现状.................................................................................................19（一）各国竞相布局区块链产业制高点.............................................................19（二）区块链与实体经济融合成为主旋律..........................................................20（三）区块链技术创新日趋活跃.........................................................................25（四）区块链标准体系加速构建.........................................................................29四、区块链面临的挑战.............................................................................................31（一）技术成熟层面存在隐患.............................................................................31（二）应用场景模式尚不明确.............................................................................31（三）行业专业人才相对稀缺.............................................................................32（四）相关法律法规有待完善.............................................................................32五、发展措施和建议.................................................................................................33（一）引导社会客观理性认识.............................................................................33（二）加强核心关键技术研究.............................................................................33（三）推动与实体经济深度融合.........................................................................34（四）完善区块链发展政策环境.........................................................................34中国信息通信研究院&可信区块链推进计划区块链白皮书（2018年）1一、区块链的概念和特征（一）区块链概念区块链（Blockchain）是一种由多方共同维护，使用密码学保证传输和访问安全，能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术，也称为分布式账本技术（DistributedLedgerTechnology）。典型的区块链以块-链结构存储数据。作为一种在不可信的竞争环境中低成本建立信任的新型计算范式和协作模式，区块链凭借其独有的信任建立机制，正在改变诸多行业的应用场景和运行规则，是未来发展数字经济、构建新型信任体系不可或缺的技术之一。典型的区块链系统中，各参与方按照事先约定的规则共同存储信息并达成共识。为了防止共识信息被篡改，系统以区块（Block）为单位存储数据，区块之间按照时间顺序、结合密码学算法构成链式（Chain）数据结构，通过共识机制选出记录节点，由该节点决定昀新区块的数据，其他节点共同参与昀新区块数据的验证、存储和维护，数据一经确认，就难以删除和更改，只能进行授权查询操作。按照系统是否具有节点准入机制，区块链可分类为许可链和非许可链。许可链中节点的加入退出需要区块链系统的许可，根据拥有控制权限的主体是否集中可分为联盟链1和私有链2；非许可链则是完全开放的，亦可称为公有链3，节点可以随时自由加入和退出。1联盟链：根据一定特征所设定的节点能参与、交易，共识过程受预选节点控制的区块链。2私有链：写入权限在一个组织手里，读取权限可能会被限制的区块链。3公有链：任何人都能读取区块链信息，发送交易并能被确认，参与共识过程，是真正意义上的去中心化区块链，比特币区块链即是公有链最好的代表。区块链白皮书（2018年）中国信息通信研究院&可信区块链推进计划2（二）区块链的特征相对于传统的分布式数据库，区块链体现了以下几个对比特征：一是从复式记账演进到分布式记账。传统的信息系统，每位会计各自记录，每次对账时存在多个不同账本。区块链打破了原有的复式记账，变成“全网共享”的分布式账本，参与记账的各方之间通过同步协调机制，保证数据的防篡改和一致性，规避了复杂的多方对账过程。二是从“增删改查”变为仅“增查”两个操作。传统的数据库具有增加、删除、修改和查询四个经