區塊鏈:2021年區塊鏈基礎設施研究報告_BSI幣

報告出品方：中國信息通信研究院工業互聯網與物聯網研究所

世界各國政府都普遍高度重視區塊鏈對技術和產業變革起到的戰略作用。區塊鏈不僅僅適用于加密數字貨幣等場景，更大的應用空間必將是工業互聯網、5G等與社會、經濟密切相關的新興領域，甚至可能對整個網絡空間的核心架構帶來變革。

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一、區塊鏈基礎設施概述

當前互聯網是信息傳遞的網絡，存在信任缺失問題。盡力而為的TCP/IP協議棧為互聯網的成功創造了巨大的活力，但同時互聯網體系架構也始終面臨安全信任框架的缺失。盡管學術界和產業界為增強互聯網的可信性，在現有的基礎上嘗試了許多打補丁式的修正努力，但隨著互聯網的快速發展，特別是互聯網技術對數字經濟的重要影響，信任問題的解決已經刻不容緩。區塊鏈的多中心塊鏈式存儲結構保證了存儲在鏈上的數據難以被篡改、可以被追溯，有效解決社會經濟活動開展所需的跨實體信任問題，區塊鏈正成為未來發展數字經濟不可或缺的信任基礎設施。

國家政策高度重視以區塊鏈為代表的新型基礎設施在新的技術革新和產業變革中的重要作用，積極推進區塊鏈技術與產業創新、經濟社會融合的高速發展。2020年4月20日，國家發展改革委首次提出“新基建”范圍，明確區塊鏈屬于新型基礎設施中的新技術類基礎設施。2021年3月，區塊鏈被寫入《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》，規劃提出培育壯大區塊鏈等新興數字產業。2021年6月，工信部、中央網信辦發布《加快推動區塊鏈技術應用和產業發展的指導意見》，意見提出構建基于標識解析的區塊鏈基礎設施，打造基于區塊鏈技術的工業互聯網新模式、新業態。

(一)區塊鏈技術具備基礎設施屬性

區塊鏈基礎設施具備基礎性、公共性、強外部性等三個新基建屬性。區塊鏈基礎設施通過分布式的賬本技術為社會經濟活動提供了信任的基礎屬性，通過開放共享的機制，為個人、組織、企業等實體提供公共服務，同時可作為一種管理型技術與實體業務強關聯，通過與其他技術的配合使用，優化業務流程，創新商業運行模式。

區塊鏈基礎設施為社會運轉提供基礎性的信任管理能力。在互聯網時代，通過超級鏈接實現了信息的傳遞和互聯，深刻變革了人們的生活習慣，使線上生活常態化。而區塊鏈技術創建了一種基于技術的社會信任體系，通過賬本描述了社會經濟活動，為社會運轉提供基礎性的信任能力，提升了主體參與者之間的協作效率。

區塊鏈基礎設施面向公眾提供公共普惠性的價值傳遞能力。區塊鏈基礎設施通過構建可信協作的分布式網絡，可以面向社會提供大規模泛在直連交易服務，進而支持交易在社會化活動的任意環節隨時觸發，具有巨大的市場規模，受眾范圍廣。區塊鏈基礎設施帶來的這種無處不在的價值交換能力，將提升各類要素的市場化配置能力，使生產、消費更加暢通循環，加速經濟運轉。

區塊鏈基礎設施與其他信息技術配合為各行各業賦能增效。區塊鏈基礎設施通過預定義的共識協議將硬件資源抽象為信任的底座，通過智能合約定義業務參與方承諾執行的協議，重新構建數字經濟時代秩序、規則和信任機制，同時輔以物聯網、云計算、大數據、人工智能等信息網絡技術實現業務邏輯的閉環，正在改變諸多行業的運行規則，是未來發展數字經濟不可或缺的設施。

(二)區塊鏈具有新型基礎設施特點

區塊鏈具備新型基礎設施范疇持續拓展延伸的特點。信息技術創新活躍，信息技術之間、信息技術與傳統領域之間都在深度融合，越來越多的新興信息技術正在演進形成新的基礎設施形態。區塊鏈起源于加密數字貨幣應用，但其價值不僅僅局限于該領域，其應用范圍正在逐步拓展至金融業、制造業、服務業等，隨著區塊鏈技術與實體經濟深度融合，區塊鏈基礎設施形態逐漸形成。

螞蟻鏈上榜福布斯2023全球區塊鏈50強:金色財經報道，近日，福布斯發布2023全球區塊鏈50強，螞蟻集團憑借螞蟻鏈成為中國唯一一家連續5年上榜的公司，福布斯重點介紹了螞蟻的數字藏品平臺“鯨探”和自研區塊鏈存儲引擎LETUS：一個名為“寶藏計劃”的項目通過制作和發行類似于NFT的數字藏品形式的中國古代文物復制品，來幫助博物館和畫廊推廣他們的收藏。

螞蟻還開發了一個引擎，據稱該引擎存儲區塊鏈數據的效率是主流提供商的15倍。螞蟻集團旗下的數字藏品平臺“鯨探” 已經在使用該引擎，并已節省了75%的存儲成本。（螞蟻鏈）[2023/2/9 11:56:25]

區塊鏈具備新型基礎設施技術迭代升級迅速的特點。新型基礎設施技術性強，技術在不斷升級，部分技術還不穩定，數字基礎設施需迭代式的開發。區塊鏈基礎設施也不是一蹴而就的，區塊鏈技術創新迭代不斷以完善自身性能并滿足瞬息萬變的市場需求，截止2021年4月，以太坊代碼總提交12597次并且還在不斷更新。

區塊鏈具備新型基礎設施持續性投資需求大的特點。信息技術迭代快的特點決定了新型基礎設施建設和運營需要大量的持續性投入，而不僅僅是一次性投資。區塊鏈架構雖然基本形成，但是擴容、分布式存儲、隱私保護等技術不斷創新以滿足業務發展的需求，區塊鏈項目多引入基金會的模式對生態可持續發展提供資金支持，Web3基金會給從事波卡開發或研究的項目進行資金方面的資助。

區塊鏈具備新型基礎設施互聯互通需求更高的特點。在市場力量為主的建設模式下，統一的建設標準和建設規范更為重要。單獨為政的區塊鏈類似于局域網，難以大范圍統一使用，規模影響力有限，而跨鏈互聯的區塊鏈類似于廣域網，實現了服務范圍的延伸，可以發揮基礎設施規模化優勢。所以，區塊鏈基礎設施互聯互通需求明顯，建設需要整合行業和區域需求，從頂層規劃出發，一盤棋考慮，實現跨鏈協同。

區塊鏈具備新型基礎設施安全可靠要求更高的特點。新型基礎設施實行聯網運行，惡意攻擊或者網絡故障將給社會帶來不可估量的損失。區塊鏈構建了機器的信任，但代碼的邏輯還是人構建的，如果出現漏洞或者被攻擊將導致信任基礎的全面瓦解，對新型基礎設施代碼的可信性檢查和安全審計至關重要。2016年ETH/DAO事件，攻擊者發現軟件存在遞歸調用漏洞問題，對其發起攻擊并盜走360萬以太幣，最終導致以太坊硬分叉。

區塊鏈具備新型基礎設施對技能和創新人才需求大的特點。新型基礎設施建設和運營對技術要求高，需要大量的技術型人才和融合型人才。尤其是區塊鏈相對前沿，可借鑒經驗少，擁有相關知識結構和工作經驗的人才在現階段極度稀缺。據國際權威咨詢機構Gartner預測，未來5年中國區塊鏈人才缺口將達75萬以上。2021年2月，人力資源社會保障部與工業和信息化部聯合頒布了區塊鏈工程技術人員國家職業技術技能標準，為人才需要構筑基礎保障。

(三)區塊鏈是信任管理的基礎設施

以信息技術為基礎的新基建迅速崛起導致基礎設施內涵和范疇不斷外延、擴展和豐富。傳統基礎設施主要是指鐵路、公路、橋梁等看得見、摸得著、服務于物理世界的設施，為物理世界建立起了實際連接網絡，有效提高了人類社會運行效率。而新型基礎設施是以技術創新為驅動，以網絡化或信息化形式服務于數字世界的基礎設施，創新了經濟運行模式。

狹義的區塊鏈基礎設施是分布式信任平臺。區塊鏈基礎設施是由遵循一套預先定義好共識機制的節點構成的可信網絡平臺，每個節點自下而上由基礎資源、區塊鏈核心框架、服務系統組成，任何去中心化的應用都可以部署在上面。區塊鏈基礎設施提供的分布式可信管理模式，將創新金融服務模式、促進醫療數據開放共享、文化成果轉化和實現制造業個性化定制，有助推動數字經濟高速發展。

廣義的區塊鏈基礎設施是大規模可信協作網絡。區塊鏈基礎設施可以定義為是一種新的分布式治理理念，核心是變革現有的社會經濟運行模式。區塊鏈基礎設施基于共識機制構建的智能計算網絡，形成了經濟社會運行的信任模型，通過智能合約定義業務參與方承諾執行的協議，將物理世界無序的業務規則化。兩者結合形成的大規模的協作網絡，將重新構建數字經濟時代秩序、規則和信任機制，直接影響原有社會的組織方式、商業秩序，顛覆數字經濟時代的生產關系，創新商業模式，實現市場智能化運作。

BitMEX Research：到2022年底，比特幣算力或超320EH/S:金色財經消息，BitMEX Research發布研報認為，當前比特幣挖礦周期處于牛市，對ASIC開發和部署的投資將使算力的增長速度超過許多模型的預期。

到2022年底，即使比特幣價格沒有任何重大變動，算力也或從目前的220 EH/S漲超320 EH/S。以太坊將很快轉向股權證明，幾乎所有新幣都選擇這種模式。PoW將僅存比特幣。[2022/4/11 14:18:19]

二、區塊鏈基礎設施組成要素

區塊鏈通過運用基于共識的數學算法，在機器之間建立“信任”網絡，通過技術背書來進行全新的信用創造，是支撐數字經濟傳遞信任和管理價值的關鍵。

水平來看，區塊鏈基礎設施是由具有廣泛接入能力、公共服務能力、可靈活部署的公共鏈網，及連接這些區塊鏈的跨鏈系統組成的網絡服務設施。

垂直來看，區塊鏈技術協議棧中的資源層、數據層、網絡層、共識層是構成區塊鏈基礎設施節點的必備要素。

總體來看，區塊鏈作為一種基礎設施，也需要服從治理，做到鏈運行規則可控、節點網絡可控、鏈上數據內容可控，以保障基礎設施穩定運行，企業、用戶權益得到有效保護。

(一)水平維度的區塊鏈基礎設施要素

水平來看，區塊鏈基礎設施與互聯網網絡呈現相同的發展路徑，傳統的互聯網網絡作為信息傳遞的載體由局域網逐漸發展成為廣域網，而區塊鏈基礎設施作為信任傳遞的載體由一個個獨立的鏈逐漸發展為跨鏈互聯的形態。

區塊鏈基礎設施中的公共鏈網，主要由存儲賬本能力、共識協議和算力、接入能力、服務接口能力組成。存儲賬本負責存儲事務的交易記錄，相比于傳統賬本數據庫具有可追溯、多方校驗，難以篡改的特點，支持本地存儲和云化存儲兩種模式。共識協議和算力通過引入外部成本來防止節點作惡，保證多個主體之間數據的一致性。接入能力負責鏈下業務與區塊鏈公共鏈網之間的適配。服務接口能力為上層用戶提供靈活的接入方式，提高應用便利程度。

區塊鏈基礎設施中的跨鏈系統，主要由價值跨鏈能力、數據跨鏈能力、業務跨鏈能力組成。區塊鏈基礎設施具備新型基礎設施互聯互通的特點，跨鏈系統是區塊鏈基礎設施的重要裝置。跨鏈系統實現跨鏈信任的延伸，價值跨鏈實現不同數字資產之間的交易和兌換，數據跨鏈實現不同鏈之間數據互通和信息可信共享，業務跨鏈實現業務邏輯的互聯、業務范圍的互補。主流跨鏈方案有公證人、側鏈\中繼鏈、哈希時間鎖定等，其中中繼鏈技術占比最高，中繼鏈即通過構建一條鏈和配套的策略的形式提供跨鏈信息傳遞和信息可信擔保，跨鏈項目包括Polkdot、Wecross、BitXHub等。

(二)垂直維度的區塊鏈基礎設施要素

垂直來看，資源層、數據層、網絡層、共識層是構成區塊鏈基礎設施節點的必備要素，是支持上層應用開發和運作的底層基礎，為區塊鏈運行提供所必須的核心技術。該部分主要由技術開源社區，聯盟組織或初創公司驅動，聚焦區塊鏈底層技術，通過不斷創新提高區塊鏈可擴展性、隱私性、安全性等，以更好的支撐上層應用。

資源層的核心要素是網絡、存儲、計算和電力，主要功能是為區塊鏈基礎設施穩定運行提供靈活可擴展的資源。該層主要由傳統的基礎設施和信息基礎設施服務商提供服務。當前，傳統的ICT企業正從區塊鏈基礎資源提供方切入，通過整合底層網絡、存儲和計算資源，以區塊鏈服務平臺的形式對外提供開箱即用的區塊鏈服務，包括亞馬遜、谷歌、微軟、阿里云、騰訊云、華為云等。

數據層的核心要素是賬戶結構、塊鏈結構和數據存儲，主要功能是為數據真實性和有效性提供保障。賬戶結構用于描述事務發起者和相關方的數據結構，當前主要賬戶模型包括基于過程記錄的UTXO模式、基于狀態記錄的Account模式、基于通證的TokenBase模式以及用于存證領域的無賬戶模式等。塊鏈結構是指按照時間順序將數據區塊以哈希嵌套的方式順序相連組合成的一種數據結構，這種鏈式的數據結構是保證區塊鏈數據難以篡改的關鍵，主要數據結構包括鏈式結構和DAG有向無環圖結構。數據存儲通常采用讀寫高效的NoSQL數據庫，如LevelDB、CouchDB、RocksDB等。

美聯儲戴利：預計通脹至少會在2021年內保持升勢:美聯儲戴利表示，預計通脹至少會在2021年內保持升勢， 臨時性通脹因素將在2022年初陸續消除。（金十）[2021/5/22 22:31:17]

網絡層的核心要素是節點發現、消息傳播和驗證機制，主要功能是維護區塊鏈網絡去中心化的特點。區塊鏈網絡拓撲結構可分為結構化、非結構化、半結構化，節點發現、消息傳播和驗證機制隨著拓撲結構不同而相應調整。結構化網絡去中心化程度低、傳輸效率高、節點易遭到攻擊，例如以太坊；非結構化網絡去中心化程度高、傳輸效率低、不易監管，例如比特幣；半結構化網絡兼顧通信效率、去中心化程度和監管要求，例如超級賬本。目前看，結構化網絡整體占優，但特定場景和需求下仍然存在較多非結構化的底層網絡實施方案。

共識層的核心要素是共識機制，主要功能是確保節點協作并維護全局數據一致性。共識機制主要分為概率型、確定型和混合型三種類型。概率型共識是指交易在區塊鏈上埋的越深，該交易被撤銷的可能性越低，例如工作量證明POW、權益證明POS、委托權益證明DPOS。

確定型共識是指一旦交易被添加到區塊鏈上，該筆交易即被確定，例如拜占庭共識BFT、消逝時間證明POET、存儲空間證明POC。混合型共識將兩種或多種共識機制運用到一條鏈上，彌補單一共識機制效率低、犧牲中心化程度的缺陷，混合共識有PoW+PoS、PoW+BFT、PoS+BFT和BFT+VRF+POS等種類，即先全民參與選取共識節點之后再由節點按照共識策略對交易進行共識。兼顧概率型和確定型特性的混合型共識機制在公共性和效率性上占有優勢，更加匹配區塊鏈基礎設施規模性和效率性需求。

三、區塊鏈基礎設施發展路徑

規模化的全球性區塊鏈基礎設施尚處于起步階段，不同組織、機構、企業選擇了不同切入點，發揮自身優勢去構建規模性區塊鏈基礎設施，從服務深度和服務廣度兩個不同維度分析，區塊鏈基礎設施呈現出四種發展路徑，即以社區驅動的區塊鏈開放生態路徑、分域建設的區塊鏈節點網絡路徑，聚焦行業應用打造的區塊鏈業務鏈路徑以及從公共服務角度出發建設的區塊鏈跨鏈平臺路徑。

(一)路徑1開源社區，運營區塊鏈開放生態

區塊鏈最初發起于開源社區，以技術為驅動，全民參與的開放生態為理念，旨在構筑數字世界的可信賬本。這種以技術理念為切入點建設的區塊鏈基礎設施公共服務平臺，專門為大、中、小型生態網絡提供公開、透明、可審計的底層運行邏輯，其生態組成包括區塊鏈協議開發者，上層應用開發者、算力節點及用戶。

通用技術與應用創新協同發展，工程化成為重點。從區塊鏈開源社區發起的項目主要為規模和體量較大的比特幣和以太坊，以及普及率最廣的超級賬本聯盟鏈。截止至2021年6月25日，比特幣網絡大約有10267個活躍節點，也是目前擁有節點個數最多的區塊鏈基礎設施。以太坊主網一共有5900個節點，排名第二，但其去中心化應用項目2812個，是目前擁有去中心化應用最多的項目。為了提高區塊鏈基礎設施商用性能，工程化攻關成為當前區塊鏈開源社區工作重點，主流項目通過升級主網向新版本過渡，通用技術與應用創新協同發展，聚焦構建開源工具集并不斷豐富區塊鏈基礎設施生態。

路徑1舉例：以太坊

以太坊于2013年由VitalikButerin發起的，是一個開源的有智能合約功能的公共區塊鏈生態網絡，旨在構筑下一代加密貨幣與去中心化應用平臺。截止2021年6月，以太坊是規模和體量最大的區塊鏈基礎設施生態網絡，總共5900個節點，0.56億個地址賬戶，節點遍布美國、德國、中國、法國和新加坡等地。

在生態運營方面，2014年以太坊開發者團隊在瑞士創建以太坊基金會負責資金管理、生態培育以及擴大全球開發者社區，隨著鏈上開放透明治理需求的增強，以太坊基金會將逐漸退出生態治理，改由基金會成員參與。在技術發展方面，以太坊面臨可擴展性不佳、隱私保護、通脹問題，包括解決以太坊擴展性問題的以太坊2.0分片、二層擴容Layer2，解決數據隱私安全的密碼學和零知識證明，解決通脹問題的EIP-1559提案等備受業界關注。在應用方面，截止2021年4月，以太坊上運行有2812多個應用，游戲、金融、社交占比較大。

2020減產幣種行情播報:金色財經數據顯示，11個減產幣種今日9漲2跌。TRUE（0.378美元，+43.06%）、BSV（120.39美元，+3.65%）領漲；BCD（0.404美元，-3.39%）下跌。其中，ETC已于昨日完成20%的減產，當前價格為4.64美元，近24小時下跌1.40%。[2020/3/18]

區塊鏈開源社區相對活躍，但決策效率低。區塊鏈開源社區是一種由理念驅動的自組織建設和運營模式，其走向和發展由社區成員通過協商決定，用戶參與活躍度相對較高。但是這種組織模式缺少長效的運營機制，由于參與者之間沒有較強的約束力，致使決策效率低，同時成員間由于理念沖突，也會引起整個社區的震蕩，延緩區塊鏈技術迭代速度。

(二)路徑2區域平臺，構筑區塊鏈節點網絡

以區域為切入點建設的區塊鏈基礎設施公共服務平臺，旨在推動區域協同發展，以地理區域為劃分，專門為某個縣、市、國家或者歐盟等區域內提供特定的服務，主要服務包括政府數據管理、區域數字身份、票務管理、公共資源交易服務等。

區域建設全面覆蓋，節點規模逐漸擴大。目前區域型區塊鏈基礎設施有歐洲區塊鏈服務基礎設施EBSI，中國的區塊鏈服務網絡BSN以及星火·鏈網。2018年由歐洲29國合作建立歐洲區塊鏈服務基礎設施EBSI，旨在為歐盟各國提供跨境公共服務，包括可信安全的數字身份認證和金融交易服務，截止2021年6月已經有25個節點在運行。2019年區塊鏈服務網絡正式提出，經過一年的籌備與運營，目前已有100余個城市節點部署，并支持多種主流公鏈。星火·鏈網于2020年正式投入建設，并部署超級節點、骨干節點，以及在智能合約、跨鏈和DID等方面進行基礎設施的突破與創新。

路徑2舉例：歐洲區塊鏈服務基礎設施

歐洲區塊鏈服務基礎設施EBSI，2018年歐盟委員會發起，通過在成員國間構建國家節點推動區域協同發展，面向公共行政、企業商戶和合法公民提供跨境數據服務。EBSI是首個在公共部門的推動下，全面遵守歐洲價值觀和法規的歐盟范圍內的區塊鏈基礎設施，截止2021年6月，已有25個節點在運行，11個節點在建設階段。

在生態運營方面，已有29個國家和歐盟委員會共同組成了歐洲區塊鏈伙伴關系共同推動EBSI發展，其中歐盟委員會在歐洲運營EBSI節點，EBP政策小組授權的成員國主管部門在本國運營EBSI節點。在技術發展方面，EBSI采用具有準入機制的權威證明共識算法，EBSI節點由三層構成，即基礎設施層提供提供底層資源，核心層提供底層鏈和存儲服務，服務層提供符合EBP規則的統一接口。在應用方面，目前主要支持4中應用模式，即公證服務、學歷管理、數字身份和可信數據共享。

區域建設便于管理，但域間互通難協同。區域型區塊鏈基礎設施的建設主體一般為政府機構，建設實力強、統籌能力強，對區域內的數據資源匯聚管理更方便，易于統籌和組織。但也存在一些挑戰，區域范圍內政府數據的對接統一，既要保證區域內數據統一，還應注重跨區域的數據統一接口，如果區域之間數據難以互聯互通，又會形成新的區域數據孤島。

(三)路徑3行業應用，打造區塊鏈業務系統

區塊鏈業務系統是從業務需求角度出發，通過構建一套行業治理范式，解決該領域長期存在的問題，一般為行業代表、企業代表、聯盟代表合力建設，多聚焦于金融、供應鏈、政務等領域。

區塊鏈賦能實體行業，垂直行業應用成落地首選。目前區塊鏈基礎設施平臺已經形成多條行業鏈齊頭并進驅動業務發展的局面，包括金融行業的Facebook數字貨幣鏈、電商行業的Amazon零售生態鏈、能源行業的國網鏈以及司法行業的天平鏈等。其中，在金融領域，Facebook布局的加密數字貨幣Diem，瞄準全球數字貨幣市場，建立無國界的全球支付系統，方便用戶快捷、安全地實現跨境支付。在零售領域，電商龍頭Amazon搭建的零售生態鏈以優化電子商務的支付流程和物流服務為目標，為用戶提供個性化的消費體驗。在能源行業，國網鏈實現電力數據上鏈，提供電力數字化服務，優化資源配置。在司法行業，北京市互聯網法院聯合司法機構和大型企業組建了天平鏈，實現了電子證據的可信存證，提升法官采信電子證據的效率。

ETC 2020技術路線圖公布：以太坊堆棧客戶端Core-Geth完成開發:ETC核心開發團隊（ETC Core）近日發布2020技術路線圖。路線圖顯示，其協議團隊開發完成了支持多種網絡的Go語言以太坊堆棧客戶端Core-Geth。同時，其EVM/編譯器團隊將在Q1-Q2完成SOLL和Vyper編譯器集成，及全局堆棧分配和性能優化的實施。其工具團隊于Q1完成了Signatory的發布，Signatory是EthereumStack的脫機交易和消息簽署人，與任何基于EVM的網絡兼容。[2020/3/4]

路徑3舉例：Facebook加密數字貨幣網絡

加密數字貨幣基礎設施Diem，2019年由數字媒體巨頭Facebook牽頭，在合規的前提下構建開放的金融基礎設施。截止到2021年6月，Diem尚未發布成員構建節點的情況，也未發行加密數字貨幣。在生態運營方面，成員組成Diem協會，負責基礎設施生態網絡建設、運營、開發、治理和監管。Diem協會包括協會執行團隊、Diem網絡執行團隊、董事會、技術委員會和會員。在技術發展方面，Diem網絡具有準入機制，目前只有Diem協會成員有權進行Diem節點部署。Diem開發人員通過DIP提案改進DPN網絡功能。在應用方面，Diem聚焦金融領域，旨在為全球數十億公民提供支付網絡基礎設施，受到政策影響Diem由錨定一攬子貨幣轉向錨定單一貨幣。

行業建設與實體經濟深度融合，但鏈島問題嚴重。區塊鏈基礎設施建設從構建行業鏈出發，在金融、能源、商務以及物流等行業之間建立聯系，為各類數字化信息提供無障礙流通的價值網絡，提高產業鏈協同效率。但是，相比其他模式而言該種建設模式存在的行業鏈孤島問題，會在一定程度上阻礙行業間協同發展。

(四)路徑4公共服務，建設區塊鏈跨鏈平臺

以跨鏈服務為目的切入的區塊鏈基礎設施公共服務平臺，專注于不同區塊鏈或者去中心化應用間的跨鏈信息傳遞服務，一般由區塊鏈企業、大型解決方案供應商或者區塊鏈開源社區建設，存在較高的技術門檻和技術限制，這類區塊鏈公共服務平臺當前還無正式落地，大多數項目處于開發狀態中。

跨鏈平臺項目全面爆發，生態構建成為重點。2013年開始，大量以資產互換或轉移為主，以開源社區或者技術領袖為組織形式的公有鏈跨鏈項目出現，例如BTCrelay、Cosmos、Polkadot和BlockCollider等。但是，由于不同區塊鏈的共識速度，數據結構等存在較大區別，多鏈互聯的效率依然很低。2018年開始，不少基于聯盟鏈的跨鏈項目開始活躍，應用場景以數據共享和業務協同為主，組織形式多以區塊鏈及解決方案供應商為中心，開發重心偏向于治理模式研究，例如螞蟻鏈推出跨鏈數據連接服務(ODATS)，趣鏈公司推出跨鏈平臺BitXHub和微眾銀行發布跨鏈平臺Wecross等。無論是基于已有公有鏈還是聯盟鏈，開發類似于互聯網TCP/IP協議的區塊鏈網絡協議，實現多鏈的高效互操作發展是當前區塊鏈市場的重要關注點，直接影響區塊鏈生態規模。

路徑4舉例：波卡跨鏈生態網絡

波卡跨鏈生態網絡，于2015年由GavinWood博士發起，旨在通過搭建跨鏈平臺實現信任的跨鏈延伸，解決區塊鏈的擴展性和伸縮性問題。截止到2021年6月，Polkadot啟動多條平行鏈插槽拍賣。

在生態運營方面，Web3基金會向Polkadot提供資金支持，推進波卡生態建設，發展波卡生態社區，目前已委托五個團隊和100多個開發人員來構建Polkadot。在技術發展方面，波卡由具備跨鏈功能的中繼鏈，其他功能的平行鏈和橋接構成，截止到2021年6月，技術上具備接入100個平行鏈的能力。在項目方面，已有300多個項目基于波卡生態開展，包括開發框架類、工具類以及應用等。

建設目標及實施路徑明確，但應用場景尚單一。跨鏈服務型區塊鏈基礎設施以實現跨鏈互聯，打通鏈島壁壘為建設目標，以跨鏈通信協議和主鏈建設為主要實施路徑，建設主體技術開發實力強，建設進展較順利。但跨鏈服務型區塊鏈基礎設施多以資產互換和數據查詢為主，應用場景單一，跨鏈效率不高，商業模式不明晰。

四、區塊鏈基礎設施面臨挑戰

(一)區塊鏈基礎設施建設挑戰

區塊鏈基礎設施建設牽扯利益主體多，商業模式難挖掘，標準規范難協商。一方面是成功的區塊鏈應用案例較少，區塊鏈基礎設施商業模式難以尋找。區塊鏈基礎設施還處于廣義為社會提供信任基石的概念階段，其建設目的、建設主體、服務范圍難以界定，尚未出現成功的商業模式，具體呈現方式和服務形式還有待探討。另一方面，政府和民間資本等多方利益需要協調。不同于建設主體明確的傳統基礎設施，區塊鏈基礎設施是由不同的節點構成的協作網絡，節點的建設和運行者由利益不對等主體構成，傳統的由政府出資建設和運營的模式不完全適用區塊鏈基礎設施，在一定程度上限制了區塊鏈分布式自治的發展路徑。

同時，基礎設施建設標準仍存爭議，系統工程化需推動。基礎設施建設缺乏統一的行業和技術標準，國內外圍繞公鏈和聯盟鏈分別進行商業化探索與建設，哪種最終成為基礎設施的底層還沒有定論。同時，主流項目系統迭代升級一再推遲，從設計到系統落地道阻且長。

(二)區塊鏈基礎設施技術挑戰

區塊鏈基礎設施服務范圍廣泛，需在分布式體系架構、商用性能瓶頸及核心技術方向實現突破，以滿足商用需求。

首先是區塊鏈系統架構的突破。受限于區塊鏈的分布式架構特性，為了保證數據的完整性和準確性，區塊鏈在數據寫入上花費時間比傳統技術長。同時，由于各節點不同的計算能力和網絡狀況，吞吐量和交易速度難以提升。只有突破現有區塊鏈系統架構，才能從根本上實現區塊鏈安全與效率的量變，從而適用于未來的大規模商業需求。

其次，需要在區塊鏈可擴展性、安全性、性能的“不可能三角”中尋找技術平衡點。目前區塊鏈基礎設施看似生態多樣，但多基于比特幣、以太坊、EOS等公有鏈系統，Cosmos、Polkadot等跨鏈項目以及IBM主導研發的超級賬本Fabric等底層技術衍生而來，這些項目在開放式網絡中難以突破區塊鏈的“不可能三角”瓶頸，離大規模商業應用還具有一段距離。

(三)區塊鏈基礎設施應用挑戰

區塊鏈技術的應用在金融領域率先起步，并逐漸拓展到實體經濟領域，包括電子政務、數字身份、版權保護等，但是其應用價值存在諸多疑慮。

首先是服務種類過于單一，目前應用開展多為存取證類，業務同質化嚴重，創新模式乏力。其次是應用信息并未出現互聯互通。由于缺乏頂層規劃，導致不同應用之間底層異構，鏈間不互通，信息孤島問題嚴重，區塊鏈系統最大價值就是通過分布式的技術實現跨系統、跨地域、跨主體的業務協同，而鏈島問題使區塊鏈基礎設施難以發揮其優勢作用，舊有煙筒式壁壘還未打通，新的鏈島問題又出現。

其次，基礎商業化應用工具并不完善。智能合約、通證與交易、隱私保護、數字身份等工具并未構建完善，導致目前區塊鏈上應用開發難度高，相比傳統平臺類開發并未降低。并且也無法發揮出區塊鏈網絡相比傳統互聯網的優越性。

(四)區塊鏈基礎設施監管挑戰

區塊鏈基礎設施對監管的挑戰主要體現在規則和手段兩個方面。一方面，應用區塊鏈技術或設施帶來的服務形式變化對既有監管規則產生了挑戰。例如多節點協作服務與服務主體責任要求，鏈上信息難以篡改刪除與不良信息治理要求，基于跨境區塊鏈形成服務和數據流動與國家司法管轄權，智能合約的執行與合同要件和效力要求等。為緩解這類區塊鏈業態和監管規則的矛盾，應在可控的范圍內推動區塊鏈沙盒實踐，實現認識、實踐和規則的快速迭代、試錯，推動業態和規則“相向而行”。另一方面，區塊鏈應用發展在各環節中對監管要求的忽視，導致了區塊鏈監管工具組件缺失以及監管抓手和角色分工不清晰等問題。對此，應積極推動構建具備監管功能，同時服務創新的國家級區塊鏈公共基礎設施體系，實現區塊鏈發展中監管理念和手段嵌入，引導區塊鏈技術應用發展與社會治理需求協調融合。

五、區塊鏈基礎設施演進趨勢

區塊鏈基礎設施處于規模化部署階段，但未來呈現形態還沒有定型。區塊鏈經過十年的發展技術和產品逐步成熟，各方勢力紛紛布局構建區塊鏈系統，導致存在互聯互通和擴展應用范圍的需要，整合各方需求的規模化部署呼聲越來越高。于此同時，隨著市場需求的瞬息萬變，區塊鏈基礎設施需要迭代式開發，其未來呈現形態尚未定性，區塊鏈基礎設施還處于演進階段。

(一)區塊鏈基礎設施呈現多維度發展態勢

區塊鏈基礎設施將圍繞多模式和多主體的多維度建設運營機制快速發展。雖然區塊鏈具有技術門檻和應用特征限制，但是并不影響區塊鏈基礎設施的全方位發展。在建設模式和建設主體方面，既有以開源社區為主體技術驅動為基礎的公鏈軟件架構模式，也有地方政府主導以區域級公共服務平臺為核心的區域型建設模式，既有以業務及行業劃分以快速落地為目的的業務型建設模式，也有以實現跨鏈互操作為目的的服務型建設模式。

(二)區塊鏈基礎設施逐漸向業務驅動演變

無論是規模和體量龐大的公鏈基礎設施，還是更注重效率和規則的聯盟鏈基礎設施，都存在業務需求碎片化與基礎設施通用化供給、業務性能要求差異化與基礎設施系統工程化成本之間難以平衡問題。

一切技術創新都要以賦能業務為目標，區塊鏈基礎設施軟件系統不再單純的追求性能優化，而是以業務需求為導向通過抽象共性業務功能和系統性能，并綜合考慮成本問題后，推動區塊鏈基礎設施工程化建設。區塊鏈基礎設施建設逐漸由技術供給型向以業務需求驅動型演變。

(三)區塊鏈基礎設施與前沿技術不斷融合

區塊鏈基礎設施的構建需要前沿技術作為支撐，同時區塊鏈基礎設施的發展對推動前沿技術產業發展具有重要的促進作用，二者相互賦能共同助力數字化轉型。在硬件方面，隨著存儲器、內存、芯片等技術發展，推動區塊鏈軟件的安全性、隱私和性能持續提升。在通信技術方面，5G等技術使區塊鏈軟件更好的與邊緣計算融合，為區塊鏈基礎設施提供靈活、高效的資源供給調度。在智能計算方面，隨著人工智能、大數據等技術與區塊鏈的融合，加速群體智能時代的開啟。

(四)區塊鏈基礎設施網絡規模更適配應用

公有鏈在性能、隱私保護等方面存在不足，許可鏈存在服務覆蓋范圍小，數據割裂不互通的問題，區塊鏈網絡節點規模更加適配開放應用生態的許可公有鏈架構將成為主流發展趨勢。公開和許可兼具的許可公有鏈上層應用開放共享，滿足多方業務需求，節點分級分類管理，支持差異化監管功能，在服務深度和廣度都滿足基礎設施的需求。

(五)區塊鏈基礎設施技術通用功能組件化

區塊鏈基礎設施功能架構逐漸清晰，各層級松耦合，技術通用化并形成工具集，以接口、組件形式供各單元調用。在應用層平臺化趨勢明顯，終端錢包、瀏覽器、開放接口等工具集逐漸豐富，提升區塊鏈基礎設施易用性。在核心層智能合約、預言機、數字身份、隱私保護、跨鏈管理等通用技術逐漸模塊化，提高區塊鏈基礎設施完備性。

在底層，算力芯片、組網架構、鏈上鏈下存儲、并行計算等組件逐漸形成，區塊鏈基礎設施性能不斷被提升。

(六)區塊鏈基礎設施監管與治理相輔相成

區塊鏈基礎設施作為數字經濟時代的基石，實體產業數字化和數字技術產業化是行業前進的方向，其合法合規運行問題不可避免。結合現有的開源社區主導的無信任區塊鏈基礎設施建設經驗，探索在政府指導下企業和開源社區廣泛參與的可信任區塊鏈基礎設施建設模式成為產學研各界關注的焦點，發展與監管框架相容的鏈上治理技術成為區塊鏈基礎設施發展的關鍵環節。

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