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区块链产业研究系列(六):区块链技术之三

区块链架构

从架构设计上来说,区块链架构分为协议层、扩展层和应用层,其中,协议层分为存储层和网络层,二者独立共生,不可分割。

协议层:也称为基础设施层,这是区块链技术的核心部分。包括网络编程、分布式算法、密码学和数据存储技术。这一层主要负责搭建网络环境、点对点网络设计、交易通道、节点奖励规则的实现等,应用到的技术主要有网络编程、分布式算法、加密签名、数据存储技术等。常见的技术难题包括点对点网络的实现和并发处理。

扩展层:这一层在协议层的基础上,为区块链产品提供更多实用功能,如跨链交互、隐私保护等。扩展层主要包括各类交易市场、法币与加密货币的兑换、智能合约等。扩展层应用到的技术是多元的,编程语言的选择也是更加自由的。扩展层利用分布式存储、机器学习、物联网、大数据等技术,实现与协议层的交互。

应用层:这是面向普通用户的层,提供直接可用的产品和服务。应用层实例包括各类轻钱包、去中心化应用(DApp)等。应用层基于区块链技术,实现去中心化的服务,如数字货币交易、供应链管理、版权保护等。

在进行区块链架构设计时,一是应确定应用场景和需求,例如数字货币交易、供应链管理、版权保护、房屋管理等,不同的应用场景对区块链的功能和性能要求也不同;二是选择合适的共识机制,确保所有节点达成一致意见,包括工作量证明、痊愈证明等;三是设计合理的数据结构和存储方式,同时考虑优化数据存储的性能和安全性;四是设计区块链网络的结构和通信协议,确保网络通信的安全性和稳定性,优化网络性能;五是根据应用场景和需求,编写合适的智能合约,实现各种业务逻辑;六是实现交易API、查询API等API接口,API接口需简单易学,可以起到保护用户隐私和数据安全的作用;七是根据应用场景和需求,对区块链的性能和安全性进行优化,包括优化共识机制、数据存储、网络通信等,以此来提高区块链的处理能力和安全性。

区块链技术人员标准

2021年2月3日,人力资源社会保障部办公厅联合工业和信息化部办公厅共同制定了区块链工程技术人员国家职业技术技能标准,区块链工程技术人员是指从事区块链架构设计、底层技术、系统应用、系统测试、系统部署、运行维护的工程技术人员。此次标准确定区块链工程技术人员分为三个等级,分别为初级、中级、高级,需要从业者具备一定的学习、分析、推理和判断能力,具有一定的表达能力、计算能力。

区块链基础设施发展路径

我国区块链基础设施发展路径可以分为以下几个阶段:

  1. 初步发展阶段:2015-2018年,我国区块链技术开始受到关注,逐渐形成了一定的市场规模。主要集中在数字货币、区块链底层技术研发、区块链应用场景探索等方面。此阶段,政府对区块链技术的态度以观察和研究为主。
  2. 政策扶持阶段:2019年至今,国家层面开始重视区块链技术的发展,出台了一系列政策文件,明确区块链技术在经济社会发展中的重要地位。政府鼓励企业和个人参与区块链技术的研究和应用,推动区块链技术与实体经济的深度融合。
  3. 区块链基础设施建设阶段:2020年至今,我国开始大力投入区块链基础设施建设,包括技术创新、产业应用、人才培养等方面。政府推动区块链技术在金融、供应链、公共服务、社会治理等领域的广泛应用,加快区块链技术在各行业的落地。
  4. 区块链产业发展阶段:2021年至今,随着区块链基础设施的逐步完善,我国区块链产业迎来了快速发展。许多企业开始布局区块链技术,创新应用不断涌现。政府继续出台相关政策,支持区块链企业在国内外市场发展,提升我国在全球区块链产业的竞争力。
  5. 区块链赋能阶段:未来,我国区块链技术将进一步赋能各行各业,成为推动数字经济发展的关键力量。区块链技术将在更多场景中发挥作用,提升社会管理效率,促进产业升级,助力实现全面建设社会主义现代化国家的目标。

我国对区块链基础设施的发展路径有明确的规划和部署,在2021年,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》将区块链纳入数字产业之一,对其发展做出了重要部署。同年6月,工业和信息化部和中央网信办印发的《关于加快推动区块链技术应用和产业发展的指导意见》指出,要解决制约技术应用和产业发展的关键问题,夯实我国区块链发展基础,加快技术应用规模化,建设具有世界先进水平的区块链产业生态体系。

随着政策红利的持续释放,我国的区块链技术应用和产业生态正在加速演进,进入了一个以“信任链”和“协作链”为导向的新发展阶段。区块链技术也进入了工程化发展期,向多层次融合创新和业务驱动优化演变。

在具体发展路径上,我国共有五条发展路径:

  1. 开源社区驱动的区块链基础设施生态化。这种发展路径得益于开源、开放等协作模式,吸引了大批投资者和贡献者加入来共同促进社区生态繁荣,形成的标准规范得到全球事实性认可,为大多公众创新应用提供服务。
  2. 分域节点建设的区块链基础设施网络化。由于整体规划庞大,前期容易受政策、资金、主体等方面较大影响,建设周期很长。但随着建设路径的逐渐清晰、网络规模的不断扩大,这种路径容易受到产业界的认可并与开展深度融合,在产业数字化转型中将发挥重要的作用。
  3. 行业应用优先的区块链基础设施。受到业务局限性影响,前述路径一、路径二日趋整合,进一步深化区块链技术在行业应用中的融合发展,由此出现了第三种发展路径,即前述路径一、路径二的融合。
  4. 公共服务引导的区块链基础设施。受技术和需求变革影响,形态持续调整。
  5. 坚持标准引领,推动区块链标准化组织建设,建立完善的区块链标准体系。

目前我国明确以联盟链为基础的发展思路,围绕服务实体经济、优化公共服务开展工作。为了培育健康的区块链产业链,政府提出了一系列具体举措,这包括建设行业级联盟链,打造一批技术先进、带动效应强的区块链“名品”。同时,鼓励培育一批具有国际竞争力的区块链“名企”,并孵化初创企业,朝着独角兽企业的方向努力。结合“监管沙盒”理念,支持基础条件好的园区建设区块链产业“名园”。

尽管我国在区块链领域的发展迅速,已经超过1400家企业,初步形成较为完善的产业链条,并且在专利申请数量上全球领先。但仍然存在一些挑战,如核心技术有待突破、融合应用尚不成熟和产业生态需要进一步完善等。因此,持续的研发、创新和合作将是确保我国区块链基础设施健康发展的关键。

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