區(qū)塊鏈是一種把區(qū)塊以鏈的方式組合在一起的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每一個區(qū)塊通過散列的方式與上一個區(qū) 塊相連，實現(xiàn)了可追溯；同時，用密碼學保證了數(shù) 據(jù)的不可篡改和不可偽造。每一個區(qū)塊的生成，都 是參與者對整個系統(tǒng)交易記錄的事件順序和當前狀態(tài)建立的共識。每一個參與者都可以參與數(shù)據(jù)的記 錄、存儲，都可以擁有整個區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的備份，從 而在沒有中央控制節(jié)點的情況下，使用分布式集體 運作的方法，構(gòu)建了一個分布式對等網(wǎng)絡(luò)。因此， 區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、分布式、去信任、數(shù)據(jù) 不可篡改、可追溯等諸多優(yōu)點。

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于化名為“中本聰（SatoshiNakamoto）”的學者在 2008 年發(fā)表的奠基性論文 《比特幣：一種點對點電子現(xiàn)金系統(tǒng)》。作為比特 幣的底層實現(xiàn)技術(shù)，區(qū)塊鏈是一種分布式賬本技術(shù) （DLT），由于其具有分布式、去信任、不可篡改等 優(yōu)點，該技術(shù)被認為是構(gòu)建未來“信任互聯(lián)網(wǎng)”“價 值互聯(lián)網(wǎng)”的支撐性技術(shù)，已成為全球創(chuàng)新領(lǐng)域最 受關(guān)注的話題，受到投資界、學術(shù)界、工業(yè)界及政 府部門的熱烈追捧。雖然各國政府對比特幣和各種 虛擬幣的態(tài)度各不相同，但對區(qū)塊鏈技術(shù)大多持積 極的態(tài)度。

近年來，聯(lián)合國、國際貨幣基金組織等機構(gòu) 以及多個發(fā)達國家先后發(fā)布了有關(guān)區(qū)塊鏈的系列報 告，探索區(qū)塊鏈技術(shù)及其應(yīng)用。當前，區(qū)塊鏈技術(shù) 的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)超越了金融領(lǐng)域，并逐步在供應(yīng)鏈、 征信、身份認證、公益慈善、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域展開實 踐。創(chuàng)業(yè)公司如雨后春筍般涌現(xiàn)，烏鎮(zhèn)智庫 2017 年 發(fā)布的《區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》指出，自 2012 年 以來，全球區(qū)塊鏈企業(yè)數(shù)量以超過 65.2 % 的復(fù)合增 長率快速增長。一種樂觀的預(yù)測認為，到 2025 年 之前，全球 GDP 總量的 10 % 將利用區(qū)塊鏈技術(shù)儲 存。據(jù)數(shù)字市場漫記（DMR）估計，到 2024 年， 區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達到 200 億美元。

國內(nèi)外行業(yè)應(yīng)用現(xiàn) 狀

作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)源地，美國在區(qū)塊鏈技術(shù) 和應(yīng)用上投入巨大。2017 年，美國至少有 8 個州提 出和研究了提升區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的法案。2018 年 2 月，美國眾議院連續(xù)兩次召開區(qū)塊鏈聽證會， 探討區(qū)塊鏈技術(shù)的新應(yīng)用。美國國務(wù)院強調(diào)通 過區(qū)塊鏈技術(shù)提高透明度，可以解決腐敗、欺詐 或挪用公共采購資金的問題。美國財政部正在進 行試點計劃，以確定區(qū)塊鏈技術(shù)是否可以用于供 應(yīng)鏈管理，還采取了措施來改善針對基于區(qū)塊鏈 加密貨幣的“反洗錢 / 打擊恐怖主義融資（AML/ CFT）”的相關(guān)法律，并與金融機構(gòu)形成公私合 作關(guān)系（PPPs）以共享信息。佛蒙特州的南柏林頓市將試用區(qū)塊鏈技術(shù)，記錄房產(chǎn)交易。加利福 尼亞州立法者已經(jīng)提交了一項法案，如果能夠順 利通過，那么該州的電子記錄法律將會認可區(qū)塊 鏈簽名和智能合約。紐約州電力公司 TransActive Grid 提出了基于區(qū)塊鏈的 P2P 分布式微電網(wǎng)絡(luò)的 新能源概念，通過區(qū)塊鏈建立微電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，提高清潔能源利用率，在區(qū)塊鏈上記錄剩余的電量并通 過智能合約賣給鄰居用戶。

2016 年 1 月，英國政府發(fā)布了一份名為《分布 式賬本技術(shù)：超越區(qū)塊鏈》的報告。報告指出，區(qū) 塊鏈技術(shù)在改變公共和私人服務(wù)領(lǐng)域都有著巨大的 潛力。除了創(chuàng)建一個基于區(qū)塊鏈的公共平臺為全民 和社會提供服務(wù)，英國政府還計劃開發(fā)一個能夠在 政府和公共機構(gòu)之間使用的應(yīng)用系統(tǒng)。日本政府則 大力支持區(qū)塊鏈和數(shù)字貨幣行業(yè)，建立了首個區(qū)塊 鏈行業(yè)組織——日本區(qū)塊鏈協(xié)會（JBA）與區(qū)塊鏈 合作聯(lián)盟。俄羅斯正在大力推動區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施建 設(shè)，俄羅斯最大的銀行 Sberbank 與政府合作，用區(qū) 塊鏈轉(zhuǎn)移和保存文件，成為區(qū)塊鏈真實的應(yīng)用案例。加拿大有一個龐大的區(qū)塊鏈創(chuàng)業(yè)社區(qū)，匯集了包括 以太坊創(chuàng)始人 Vitalik Buterin 在內(nèi)的一大批區(qū)塊鏈 頂級人才。加拿大證券管理委員會（CSA）日前主 動地推出了新的“Fintech 沙箱（SandBox）”計劃， 以促進加拿大區(qū)塊鏈行業(yè)的發(fā)展。

區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)源于開源社區(qū)，并在社區(qū)中發(fā)展 壯大，此后逐漸受到金融機構(gòu)、IT 巨頭等機構(gòu)的 關(guān)注。例如，以比特幣、以太坊為代表的開源項目 主要以公有鏈為主，打造了區(qū)塊鏈公共平臺；Linux 基金會于 2015 年發(fā)起的超級賬本項目（Hyperledger）則偏重于研究聯(lián)盟鏈技術(shù)。同時，IBM、微軟 Azure、AWS 等互聯(lián)網(wǎng)國際巨頭企業(yè)正在極力打造 支持區(qū)塊鏈應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，區(qū)塊鏈即服務(wù)（Blockchain as a Serveice，BaaS）。

2016 年以來，我國政府也通過多種形式關(guān)注 和支持區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2016 年 10 月， 工業(yè)和信息化部發(fā)布《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā) 展白皮書（2016）》[1]，同年 12 月區(qū)塊鏈首次 被作為戰(zhàn)略性前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)寫入國務(wù)院 “十三五”國家信息化規(guī)劃，明確提出需加強區(qū)塊 鏈等新技術(shù)的創(chuàng)新、試驗和應(yīng)用，以實現(xiàn)搶占新 一代信息技術(shù)主導(dǎo)權(quán)。中國人民銀行在 2017 年成 立了數(shù)字貨幣研究所，研究數(shù)字貨幣發(fā)行和支撐該 技術(shù)的商業(yè)運作框架。中國人民銀行的基于區(qū)塊 鏈的數(shù)字票據(jù)交易平臺于 2017 年初進入試運行階 段并測試成功。此外，騰訊計算機系統(tǒng)有限公司、 阿里巴巴網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司等國內(nèi)知名互聯(lián)網(wǎng)公 司也積極布局區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)，全國另有超過 100 家 區(qū)塊鏈創(chuàng)業(yè)公司，主要瞄準區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù) 研發(fā)及其在征信、供應(yīng)鏈、資產(chǎn)管理、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)的應(yīng)用。2008—2017 年，我國區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng) 域?qū)＠暾垟?shù)量全球第一，共遞交 550 份專利申 請；美國專利申請數(shù)量全球第二，共遞交 284 份專 利申請。

區(qū)塊鏈面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

比特幣是區(qū)塊鏈技術(shù)的第一個成功應(yīng)用。截至 目前，比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)已經(jīng)運行了 8 年多，除了 有限的幾次分叉，沒有出現(xiàn)重大安全事故，充分顯 示了其強大的穩(wěn)定性和安全性。區(qū)塊鏈技術(shù)目前的 應(yīng)用大多仍集中在金融領(lǐng)域，例如，數(shù)字貨幣、跨 境支付、證券交易、財產(chǎn)注冊與認證等。然而，其 未來要在金融領(lǐng)域做大規(guī)模推廣應(yīng)用還需要攻克很 多問題，如性能問題、可監(jiān)管性問題等。

在供應(yīng)鏈領(lǐng)域，通過區(qū)塊鏈，供應(yīng)鏈各方可以獲 得一個透明可靠的統(tǒng)一信息平臺，實時查看狀態(tài)，追 溯物品的生產(chǎn)和運送整個過程，從而提高供應(yīng)鏈管理 效率、降低物流成本。當發(fā)生糾紛時，追查和舉證也 變得更加容易。然而，供應(yīng)鏈管理往往涉及到諸多 實體，包括物流、資金流、信息流等，這些實體之 間存在大量復(fù)雜的協(xié)作和溝通，應(yīng)用區(qū)塊鏈進行鏈 上鏈下的有效協(xié)同，也存在諸多技術(shù)難題需要攻關(guān)。

在制造業(yè)領(lǐng)域，工業(yè) 4.0 應(yīng)用，可以使用區(qū)塊 鏈來記錄生產(chǎn)過程的每一步，對于生產(chǎn)過程中的不 同參與者，采用不同的權(quán)限來訪問區(qū)塊鏈，以更加 可靠和安全的方式，為參與者提取相關(guān)信息并確認 生產(chǎn)過程中的步驟。但是不同的終端和傳感器要參 與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，進行協(xié)同和驗證，當前的物聯(lián)網(wǎng)終 端和傳感器計算能力及存儲很難支撐，而區(qū)塊鏈網(wǎng) 絡(luò)協(xié)同的實時性也亟待提高和優(yōu)化。

在能源領(lǐng)域，基于區(qū)塊鏈的微電網(wǎng)絡(luò)，也存在 可擴展性問題和驗證交易的能源消耗問題等。此外， 由于區(qū)塊鏈自身的存儲能力有限，應(yīng)用于社交、電 子商務(wù)等領(lǐng)域時，還要考慮大量數(shù)據(jù)的存儲問題、 交易效率問題等。

當前區(qū)塊鏈行業(yè)正高速發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)也得 到了越來越多的應(yīng)用。然而，在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，國 內(nèi)外相關(guān)研究工作仍處于初步階段，區(qū)塊鏈體系結(jié) 構(gòu)、共識算法、隱私保護、智能合約、跨鏈交易等 方面的技術(shù)挑戰(zhàn)越來越制約著區(qū)塊鏈技術(shù)及行業(yè)的 發(fā)展。盡快尋找有效方案，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破，增強完善區(qū)塊鏈領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)是當前區(qū) 塊鏈發(fā)展浪潮中的關(guān)鍵點與“殺手锏”。

（一）區(qū)塊鏈體系結(jié)構(gòu)研究

區(qū)塊鏈體系結(jié)構(gòu)是區(qū)塊鏈系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，但 隨著用戶數(shù)量、系統(tǒng)規(guī)模的不斷增加，其吞吐量低、 交易確認時間長、共識節(jié)點接入速度慢、存儲資源 浪費等問題愈發(fā)突出，嚴重影響用戶使用與行業(yè)拓 展。近幾年，工業(yè)界和學術(shù)界從區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計等 方面開展了一些初步的研究工作。

并行化架構(gòu)：區(qū)塊鏈分片技術(shù)（Sharding）采 用并行化思想，將用戶劃分到不同的網(wǎng)絡(luò)分片內(nèi)， 并行處理不相交的交易集合，進而提升整體性能， 但處理涉及不同分片的交易時，需要經(jīng)過復(fù)雜的跨 分片通信，開銷很大。Plasma 則通過利用側(cè)鏈層次 樹劃分整個網(wǎng)絡(luò)，用“分治”來擴大交易規(guī)模。

鏈上、鏈下協(xié)同架構(gòu)：閃電網(wǎng)絡(luò)（Lightning Network）以類比特幣區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)，提出將交易 過程盡可能放在鏈下，進行鏈下快速交易，而鏈上 交易僅用于擔保與結(jié)算。本質(zhì)上，閃電網(wǎng)絡(luò)并沒有 提升鏈上交易性能，并且鏈下交易環(huán)節(jié)未存儲到區(qū) 塊鏈中，會影響交易的可追溯性。雷電網(wǎng)絡(luò)（Raiden Network）作為“以太坊版本”的閃電網(wǎng)絡(luò)，可與 Sharding、Plasma 結(jié)合，進一步提升交易處理能力。

并行化、鏈上鏈下協(xié)同等新型架構(gòu)為解決區(qū)塊 鏈的性能和資源占用問題提供了新的研究方向，但 是這些研究工作目前還處于相對早期的階段，很多 具體的問題如并行化架構(gòu)的合理分片、跨片通信、鏈上鏈下協(xié)同的去中心化、可追溯等問題還缺少高 效的算法和機制。

（二）區(qū)塊鏈共識算法研究

區(qū)塊鏈共識算法保證了區(qū)塊鏈系統(tǒng)中各節(jié)點 可以維護相同的交易內(nèi)容和順序，是區(qū)塊鏈系統(tǒng) 的核心機制。目前應(yīng)用比較廣泛的、常見的共識 算法包括工作量證明算法（PoW）、權(quán)益證明算法 （PoS）、股份授權(quán)證明算法（DPoS）以及拜占庭 容錯算法（PBFT）[2]，這些算法各有優(yōu)勢但也都 存在自身的問題（見表 1）。

近年來，為了適應(yīng)實際應(yīng)用的需求，一些新型 共識算法被提出。Algorand 通過密碼抽簽機制隨機 選取一組驗證者使用優(yōu)化的拜占庭協(xié)議進行共識來提高共識效率 [3]；Bitcoin-NG 通過工作量證明選取 的領(lǐng)導(dǎo)者發(fā)布交易微塊，一定程度上改善了比特幣 區(qū)塊鏈 PoW 共識的性能 [4]；Casper 通過鎖定保證 金的驗證人下注共識以提升 PoS 算法實現(xiàn)的安全性 以及去中心化程度。

表 1 幾種常見的共識算法對比

然而，無論是 PoW、PBFT 這些經(jīng)典共識算法 還是 Algorand、Bitcoin-NG 這些新型算法都面臨“三 難困境”問題，即區(qū)塊鏈系統(tǒng)最多只能同時優(yōu)化去 中心化、高性能以及安全性三種目標中的兩個，尋 求“三難困境”的最優(yōu)解將是未來的主要研究方向 和技術(shù)挑戰(zhàn)。

（三）區(qū)塊鏈隱私保護研究

區(qū)塊鏈隱私保護是為了解決公開的交易信息帶 來的賬戶隱私泄漏問題。目前主要通過直接或間接 隱藏用戶關(guān)鍵信息來實現(xiàn)，典型的隱私保護技術(shù)包 括：混幣技術(shù)（CoinJoin）、隱秘地址（Stealth Address）、環(huán)簽名技術(shù)（Ring Signature）[5] 以及 zkSNARKs 零知識證明算法 [6]。

混幣技術(shù)、隱秘地址以及環(huán)簽名技術(shù)只是間 接隱藏交易涉及的關(guān)鍵信息，在可靠性方面存在不 足；zk-SNARKs 零知識證明算法雖然屬于直接隱藏 信息，但是其具有“可信賴的公共參數(shù)”以及效率 低下的問題。同時，量子計算的不斷發(fā)展對隱私保 護研究提出了新的要求，而這些典型的隱私保護技 術(shù)都不具備抗量子攻擊能力。新提出的 zk-STARKs 零知識證明算法完全依賴散列和信息理論，解決了 zk-SNARK“可信賴的設(shè)置”問題并具備抗量子攻擊 的能力，但是該研究處于早期階段，技術(shù)還不成熟且 存在證據(jù)過大等缺點。因此，設(shè)計既能保證高效安全， 還能保證交易關(guān)鍵信息隱藏與交易有效性驗證的技 術(shù)方案依然是未來區(qū)塊鏈研究面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。

（四）區(qū)塊鏈智能合約研究

Nick Szabo 于 1996 年首次提出了智能合約的 概念：一個智能合約是一套以數(shù)字形式定義的約定，包括合約參與方可以在上面執(zhí)行這些約定的協(xié) 議。區(qū)塊鏈為智能合約提供了一個去中心化、不可 篡改、公開透明的運行環(huán)境，使得智能合約無需信 任第三方即可根據(jù)預(yù)設(shè)合約協(xié)議自動執(zhí)行。目前針 對智能合約的研究主要圍繞智能合約虛擬機、智能 合約升級、鏈下數(shù)據(jù)可信喂養(yǎng)等方面展開。

智能合約虛擬機可以分為兩大類：自主可控的 虛擬機，如以太坊虛擬機（EVM）；使用現(xiàn)有成熟 的編譯運行環(huán)境的虛擬機，如 Java 虛擬機（JVM）。使用現(xiàn)有成熟編譯運行環(huán)境的虛擬機運行效率較 高，但不可控因素較多，而 EVM 等自主可控的虛 擬機當前的運行效率還存在較大問題。目前的研究 工作主要有 Solidity 編譯器的優(yōu)化、適合智能合約 的 Web 程序集（WASM）執(zhí)行環(huán)境研發(fā)等，上述工 作均處于早期研究階段。

智能合約是現(xiàn)實世界契約的計算機化交易協(xié) 議，在智能合約的開發(fā)過程中，開發(fā)者無法將所有 情況考慮在內(nèi)，當鏈上的智能合約沒有按照預(yù)期運 行時，就需要升級智能合約，并且對智能合約的行 為作出解釋。Corda 提出將合約法律文本與代碼結(jié) 合存儲于鏈上，當合約代碼發(fā)生未預(yù)期的行為時以 法律文本為準，但仍缺乏代碼可升級的靈活性，因 此一套可升級且可解釋的智能合約完整方案是智能 合約大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

智能合約存在于區(qū)塊鏈空間，與鏈下真實世界 活動相關(guān)聯(lián)是其大規(guī)模應(yīng)用的前提。Oraclize 將智 能合約與 Web API 通過加密證明鏈接起來，使得智 能合約無需額外的信任，即可獲得現(xiàn)實世界的真實 活動數(shù)據(jù)；IC3 提出可信數(shù)據(jù)喂養(yǎng)系統(tǒng) Town Crier （TC），通過英特爾最新可信硬件 SGX 向智能合約 提供認證可信以及機密性數(shù)據(jù)。然而，現(xiàn)有的可信 數(shù)據(jù)喂養(yǎng)解決方案靈活性較差，如 Oraclize 需要將 整個 https 請求響應(yīng)返回并且依賴于鏈下的中心化 服務(wù)器，TC 無法支持代碼的更新，需要研究新型 靈活、可信的數(shù)據(jù)喂養(yǎng)方案以滿足智能合約對鏈外 數(shù)據(jù)的喂養(yǎng)需求。

（五）區(qū)塊鏈跨鏈通信研究

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)被廣泛應(yīng)用于加密數(shù)字貨幣、 資產(chǎn)追蹤、身份管理等領(lǐng)域，產(chǎn)生了很多分立的區(qū) 塊鏈系統(tǒng)，而這些獨立的區(qū)塊鏈需要相互交易進而 實現(xiàn)價值最大化，就需要研究跨鏈通信技術(shù)。解決 跨鏈交易中有效性、可擴展性、原子性等問題是當 前區(qū)塊鏈跨鏈通信技術(shù)的研究重點。

目前區(qū)塊鏈跨鏈通信技術(shù)研究代表性方案包括 成 對 通 信、Interledger、Cosmos、Polkadot 等。成 對通信通過獲取對方區(qū)塊鏈的區(qū)塊頭與特定交易的 簡化付款驗證（SPV）證明，可在沒有外部參與的 情況下驗證跨鏈交易的有效性；Interledger 通過構(gòu) 建連接器，找到一條到接受者的資金轉(zhuǎn)移路徑，資 金在連接器之間轉(zhuǎn)移，從而實現(xiàn)跨鏈；Cosmos 利 用 Hub 與 Zone，當源 Zone 與目的 Zone 進行跨鏈 交易時，Hub 對 Zone 形成的包進行跨鏈轉(zhuǎn)發(fā)；而 Polkadot 的愿景是實現(xiàn)異構(gòu)區(qū)塊鏈之間的跨鏈，同 時事務(wù)可以在不同的區(qū)塊鏈上并行執(zhí)行，從而增加 系統(tǒng)的吞吐量。

上述跨鏈通信方案大多面向跨鏈某一具體場景 且性能較低，如成對通信僅限于交易存在性驗證， Interledger 以及 Cosmos 僅用于跨鏈轉(zhuǎn)賬這個單一 功能；雖然 Polkadot 支持的跨鏈類型更為豐富，但 是其仍處于非常早期的方案設(shè)計階段。隨著跨鏈交 易的需求不斷增加，實現(xiàn)安全、高效且通用性好的 跨鏈技術(shù)方案迫在眉睫。

高通量區(qū)塊鏈

性能問題是制約區(qū)塊鏈技術(shù)未來大規(guī)模應(yīng)用的 重要瓶頸之一。當前應(yīng)用廣泛的公有鏈（如比特幣、 以太坊）和聯(lián)盟鏈（如超級賬本）都無法支持高頻 交易的場景，在吞吐量方面與高頻交易（如支付、 大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)）的實際需求存在幾個數(shù)量級的差距。為了彌補這種差距，中國科學院計算技術(shù)研究所開 展了高通量區(qū)塊鏈技術(shù)的研究。

不同于已有的很多性能優(yōu)化的工作主要集中在 協(xié)議和算法層面 [2~4]，中國科學院計算技術(shù)研究 所高通量區(qū)塊鏈技術(shù)的研究聚焦于底層架構(gòu)層面的 技術(shù)突破，包括區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)以及承載區(qū)塊鏈系 統(tǒng)的硬件架構(gòu)。首先，在區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)上，通過 構(gòu)建交易圖譜，將原始區(qū)塊鏈切分為很多切片，并行處理不同分片的交易記錄，片內(nèi)共識使用流水化 技術(shù)優(yōu)化共識效率，并通過隨機輪換記賬節(jié)點集合 機制，在提升效率的同時保障安全性。對于跨切 片的交易，設(shè)計了 InterChain 跨分片通信架構(gòu)（見 圖 1），通過分片網(wǎng)關(guān)和互聯(lián)鏈節(jié)點的協(xié)同實現(xiàn)交易 的跨分片通信。其次，在硬件架構(gòu)上，針對現(xiàn)有通 用計算架構(gòu)效率不足，而專用芯片僅針對特定算法 應(yīng)用范圍有限的問題，提出支持自定義算法的專用 芯片架構(gòu)（見圖 2），通過抽象各類共識、驗證簽名 算法的計算內(nèi)核，設(shè)計基于松耦合計算內(nèi)核的芯片 架構(gòu)，并利用區(qū)塊鏈算法本身的容錯性，簡化功能 單元設(shè)計，從而提升計算通量。

圖 1 InterChain 跨分片通信架構(gòu)

圖 2 高通量區(qū)塊鏈芯片架構(gòu)優(yōu)化

政策建議

當前我國投資界、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界以及政府 給予了熱炒的區(qū)塊鏈技術(shù)以高度的關(guān)注。然而，很多項目只是披著區(qū)塊鏈的“外衣”，猶如當年互聯(lián) 網(wǎng)發(fā)展初期一樣，魚龍混雜。著名信息技術(shù)研究 和顧問機構(gòu) Gartner 每年都發(fā)布的技術(shù)成熟度曲線 （the hype cycle）顯示，任何一項技術(shù)的發(fā)展必經(jīng) 過 5 個階段：最初的興起期，熱炒的膨脹期，幻 滅的低谷期，穩(wěn)步的爬升期，以及成熟的實質(zhì)產(chǎn) 業(yè)期。云計算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等是這樣，區(qū) 塊鏈技術(shù)也不例外。經(jīng)過這兩年熱炒之后的區(qū)塊 鏈技術(shù)，必須經(jīng)過各方面扎實的技術(shù)研發(fā)、準備 和鋪墊，才可能大規(guī)模形成產(chǎn)業(yè)，影響社會進步、 經(jīng)濟發(fā)展，以及人們的生產(chǎn)生活，最終“飛入尋 常百姓家”。

因此，對待區(qū)塊鏈技術(shù)，不能盲目跟風，需要 理性看待。既要看到區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)點和可能帶來 的變革，也要認識到當前區(qū)塊鏈技術(shù)存在的不足和 挑戰(zhàn)。從技術(shù)層面，要加大區(qū)塊鏈底層和基礎(chǔ)技術(shù) 的研發(fā)和優(yōu)化；從治理層面，要適時跟進制定法律 法規(guī)，創(chuàng)新監(jiān)管模式；從人才層面，要加大交叉學 科人才培養(yǎng)的力度，補充人才空缺。

（一）應(yīng)重視區(qū)塊鏈底層技術(shù)的研發(fā)

應(yīng)該清醒地認識到，國內(nèi)區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)風風火火 發(fā)展的背后隱藏著區(qū)塊鏈底層技術(shù)研發(fā)投入不足的 現(xiàn)實。目前，大多數(shù)區(qū)塊鏈項目、區(qū)塊鏈團隊都是 基于比特幣、以太坊、超級賬本等國外提出的區(qū)塊 鏈平臺，或進行二次開發(fā)，或直接探索在特定領(lǐng)域、 特定行業(yè)的應(yīng)用。

為了應(yīng)對上述性能、安全性等區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展 和大規(guī)模應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)，區(qū)塊鏈底層技術(shù)的創(chuàng)新 才是重中之重。應(yīng)該加大在體系結(jié)構(gòu)、共識算法、 驗證簽名機制、（跨鏈）通信協(xié)議、專屬硬件等方 面的研發(fā)投入，耐心地從底層研發(fā)做起，做到技術(shù) 自主可控， 引領(lǐng)全球區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展。

（二）需要發(fā)展創(chuàng)新監(jiān)管模式

不同于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有專門的運營單位，可 以作為特定的監(jiān)管對象，秉承分布式、去中心化思 想設(shè)計的區(qū)塊鏈應(yīng)用（DAPP）一旦部署，就是所 有自由接入的節(jié)點和參與者共同負責，沒有中心化 節(jié)點和存儲，不存在某個特定機構(gòu)對其負責，這給 區(qū)塊鏈應(yīng)用的監(jiān)管帶來巨大的挑戰(zhàn)。

因此，一方面，國家在鼓勵區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用 發(fā)展的同時，要從立法層面積極跟進，引導(dǎo)區(qū)塊鏈 的應(yīng)用方向，規(guī)范區(qū)塊鏈應(yīng)用的審查和部署；另一 方面，要從信息技術(shù)工具層面，加大針對區(qū)塊鏈平 臺和應(yīng)用的監(jiān)測、分析、判別、預(yù)警等信息技術(shù)工 具的研發(fā)投入和力度，引入人工智能、大數(shù)據(jù)、信 息安全等先進技術(shù)，從而實現(xiàn)對區(qū)塊鏈平臺和應(yīng)用 的科技監(jiān)管。

（三）加強交叉學科人才

智能合約（Smart Contract）是運行在區(qū)塊鏈上 的計算機程序。區(qū)塊鏈技術(shù)讓人們可以在去中心化 的情況下達成共識，而智能合約則決定了可以達成 什么樣的共識。換言之，區(qū)塊鏈只是一個分布式的 記賬方式形成的公共賬本，智能合約則進一步結(jié)合 千千萬萬個不同的應(yīng)用場景和經(jīng)濟活動，約定了誰 與誰、在什么情況下記賬，進而產(chǎn)生什么樣的賬本。

未來，區(qū)塊鏈體系基礎(chǔ)架構(gòu)搭建完成，在商業(yè) 應(yīng)用場景中，所謂廣泛應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，很大程度 上就是利用區(qū)塊鏈編寫智能合約。參與各方進行談 判和協(xié)商，形成合約條款，再編寫計算機程序形成 智能合約，并保證準確無誤，方能部署運行。編寫、 審核智能合約需要精通計算機通信和其他專業(yè)領(lǐng)域 的大量跨界人才，需要加強這些交叉學科人才的培 養(yǎng)工作。