区块链 – Page 7 – 道伽会计事务所

2023年11月29日，第六届中国信息通信大会数字基建专题报告会在上海召开，大会由中国通信学会指导，中国通信学会区块链委员会、中国信息通信研究院工业互联网与物联网研究所、上海浦江数链数字科技有限公司、北京泰尔英福科技有限公司主办，中关村区块链产业联盟协办。上海市通信管理局党组成员、副局长戴斌，中国通信学会副秘书长宋彤，中国信息通信研究院首席专家续合元出席并致辞。会上，由中关村区块链产业联盟指导，中国信息通信研究院、北京邮电大学、北京航空航天大学、中国联合网络通信集团有限公司牵头，联合四川大学、北京科技大学、北京交通大学、华控清交信息科技（北京）有限公司、光之数科技、中兴通讯股份有限公司、布比科技股份有限公司、蚂蚁科技集团股份有限公司、西安纸贵互联网科技有限公司等20多家单位围绕“星火·链网”共同编制的《区块链+》系列3本技术报告正式发布。中关村区块链产业联盟技术标准委员会副主席、中国信息通信研究院工业与互联网研究所技术研究部主任池程，以及编制单位代表溪塔科技有限公司副总裁俞之贝、树根格致科技（湖南）有限公司产品研发总监郭剑南、上海摩联信息技术有限公司总经理许刚、北京泰尔英福科技有限公司曾西平参加了发布仪式。本批技术报告涉及数据模型、非同质化通证、隐私计算3大关键技术，报告围绕区块链核心技术挑战，总结凝练关键技术路线，提出技术应用实践方案，有助于产业界和学术界凝聚共识，为技术和产业变革提供创新动力，更好的推动区块链基础设施规模化落地。《区块链+非同质化通证技术与应用研究报告》报告聚焦“区块链+非同质化通证”方向，对“区块链+非同质化通证”的基本概念与内涵进行界定，分析“区块链+非同质化通证”的关键技术与应用实践，总结国内外“区块链+非同质化通证”核心挑战和发展路径，提出面向数据要素确权登记、交易流通的数字基础设施建设，推动区块链基础设施应用规模化落地，为数字经济与实体经济融合发展提供创新动力。《区块链数据模型技术与应用研究报告》本报告聚焦区块链数据模型方向，梳理区块链数据模型概念，阐述区块链数据模型的重点关注问题，分析“区块链数据模型”核心挑战和发展路径。通过对区块链的账户数据模型、区块数据模型、交易数据模型进行分析，总结当下主流区块链采用的数据模型，并给出相关数据模型的数据应用案例，基于对区块链数据模型的研究，整合各个模型层次的数据，形成统一规范的标准数据库，推动区块链基础设施与数据模型融合化部署，优化区块链基础设施性能，加快区块链基础设施规模化落地。《区块链+隐私计算技术与应用研究报告》区块链与隐私计算结合，是解决数据共享难题、构建可信运营环境、实现数据高价值流通的有效技术手段，区块链确保计算过程和数据可信，隐私计算实现数据可用而不可见，两者相互结合，相辅相成，实现更广泛的数据协同。为了进一步凝聚产业共识，推动“区块链+隐私计算”的规模化发展和实践应用，为技术和产业变革提供创新动力，启动了本报告的编制工作。报告聚焦“区块链+隐私计算”技术与应用探索，剖析了“区块链+隐私计算”的核心挑战、关键技术和发展路径，旨在推动区块链基础设施与隐私计算融合化部署，优化区块链基础设施性能，推动区块链基础设施规模化落地。

将抢占2024风口的区块链技术值得我们深思……

区块链技术是一种基于去中心化、分布式、不可篡改的数据存储和传输技术，以链式数据结构为基础，通过密码学算法保证数据传输和访问的安全。它允许多个参与者在没有中心化的第三方机构干涉下达成共识，并且所有数据都是公开的、透明的。这种技术可以被用于多种场景，如数字货币交易、供应链管理、电子投票等。区块链中的每个数据块包含了一定的信息，包括交易信息、时间戳、链上地址等等，并且每个数据块都被数字签名和加密算法保护，以确保其完整性和真实性。每个数据块都按照时间顺序链接在一起，形成一个不可篡改的数据链，其中的每个参与者都拥有同样的数据链副本。区块链技术的优点包括去中心化、安全性高、透明度高、可追溯等。但同时，也存在着一些问题，如可扩展性差、能耗高等。目前，区块链技术已经被广泛应用于数字货币、供应链管理、电子投票等领域，并且还有很大的潜力可以被开发和应用。 1.高收入潜力精通区块链的人才通常享有超过全国平均水平的薪酬，这也反映了对于专业技能的需求正在迅速增长。无论你选择成为这个领域哪一块业务的人员，掌握区块链技能均可以显著提升你的收入。 2.职业多样性无论你目前从事什么职业，都可以将区块链技能无缝地融入现有的角色，或涉足全新的职业领域。对区块链人才的需求涵盖了金融、医疗保健、物流和政府等各种领域，使之成为当今动态就业市场中的宝贵资产。 3.创新与创业对于那些具有创业精神的人来说，掌握区块链技能可以成为一种强有力的催化剂，使他们能够创造新的解决方案，并启动自己的区块链企业。这个充满活力的生态系统为有抱负的创业者提供了机会，他们不仅可以开辟自己的市场领域，还可以利用区块链技术的巨大潜力推动变革。 4.全球机遇在区块链方面培养的技能具有普遍适用性，为打开了通往全球机遇的大门。这种全球影响力确保了你在区块链领域获得的专业知识始终是一项宝贵的资产，为跨境合作和职业发展创造了无限可能。 5.为未来的职业生涯做好准备随着区块链和非同质化通证技术继续渗透各行各业和经济体，熟练掌握这些技能变得至关重要。熟练掌握区块链等新兴技术以及与之合作的能力，是职业生涯面向未来的基本要素。通过走在时代前沿并掌握这些创新工具，不仅能增强自己的专业多面性，还能在瞬息万变、充满活力的就业环境中将自己定位为炙手可热的人才。在去中心化、加密安全、隐私及可扩展性等诸多方面，整合多年来在区块链、人工智能、大数据等技术解决方案方面的经验已沉淀了相当丰富的客源资源、专业人才和技术服务能力，将有利于获得未来竞争优势，继续成为市场强者。结论 2024年，区块链技术已经远远超出了其起源，成为了各行各业的变革动力。其提升安全性、透明度和效率的能力已成为迫切需求，而精通区块链技术的专业人士正在收获丰厚的回报。社会对区块链人才的强烈需求、丰厚收入的潜力以及区块链职业的适应性，使其拥有不断发展的技术领域中极具吸引力的前景。

2023-2024年区块链技术发展大趋势

一、政策数量爆发增长，政策内容覆盖全面一是区块链作为“十四五 ”新经济发展时期的重要基础设施，在各领域全面开花，涵盖区块链技术的政策数量爆发式增长。根据赛迪区块链研究院统计，截至2022年底，各部委及各地方政府在内出台的区块链相关政策数量已有千余项。一方面，国家及各部委统筹区块链在农业、商贸、交通、旅游、政务、教育、金融等各领域规划和路线图，仅2022年发布的区块链相关政策已有69项，同比增长8%，旨在通过区块链技术加速数据要素流通，提升数据价值，加快推动各行各业新业态新模式，为构建全国统一大市场提供有力支撑。 2020 年—2022 年国家及各部委区块链相关政策数量另一方面，各地方政府持续强化区块链在数字经济与实体经济融合、公共服务治理、保障改善民生、金融科技服务等重点方向应用场景布局和探索。据不完全统计，包括北京、上海、成都、重庆、西安、青岛、昆明、无锡、赣州、湖州等在内一二三线城市发布的区块链相关政策已超1200项，旨在以区块链技术为基础，加快政务服务、社会治理、智慧城市、智能制造等方面数字化升级，打造高效便捷数字化政府，构建数字经济创新发展标杆城市。截止2022年底各地方政府区块链相关政策数量（不完全统计）二是区块链专项政策持续出台，扶持领域更加细化，专项资金力度加大。一方面，国家部委以身作则，加快区块链在交通、司法领域数字化建设，提升数字化服务水平。2022年5月，交通运输部发布《基于区块链的进口干散货进出港业务电子平台建设指南》，强调要推动区块链技术与交通行业深度融合发展，推进基于区块链技术的全球航运服务网络建设，推动在进口干散货运输中的应用，深入推进数据共享和业务协同。同月，最高人民法院发布《最高人民法院关于加强区块链司法应用的意见》，提出要充分发挥区块链在促进司法公信、服务社会治理、防范化解风险、推动高质量发展等方面的作用，全面深化智慧法院建设，推进审判体系和审判能力现代化，创造更高水平的数字正义。另一方面，各地方政府一是细化区块链技术创新应用，深入推进区块链应用推广工作。2022年3月，江苏省印发《江苏省区块链应用推广行动计划（2021—2023年）》，旨在通过打造区块链技术应用系统、培育区块链知名企业和产品、探索区块链应用服务和监管治理新模式新机制等途径争创全国区块链创新发展示范区。此外，北京市、常州市等城市围绕不动产登记、电子劳动合同的细化领域，充分发挥区块链信息技术的驱动引擎作用，提升企业办事效率，优化城市营商环境。二是加大区块链资金扶持，培育区块链产业应用市场，推动区块链服务主体做大做强。如2022年8月，昆明市发布的《云南省人民政府办公厅关于印发云南省支持区块链产业发展若干措施的通知》中提到对企业年度区块链营业收入（不含政府奖补）首次突破500万元、2000万元、5000万元的，分别给予6%、8%、10%的奖励，以此加大招商引资力度。三是部分城市积极落实国家区块链创新应用试点，扎实推进试点工作。2022年7月，滁州市发布《滁州市“区块链+民政”创新应用试点工作方案》，将聚焦保障和改善民生，加快区块链信息基础设施建设，构建滁州市民政联盟链，积极探索区块链技术在民政领域的运用，全面提升民政信息化建设水平，为实现民政高质量发展提供支撑。三是与区块链相关的元宇宙创新发展政策争相推出，前瞻布局数字经济新机遇。自2021年元宇宙概念火爆以来，我国国务院办公厅，主抓产业发展的工业和信息化部等部门在多个规划、多次会议中提及元宇宙相关行业发展，旨在紧抓技术发展前沿，推进数字经济发展。2022年1月，国务院在《“十四五”数字经济发展规划》中强调，要深化人工智能、虚拟现实、8K高清视频等技术融合，拓展社交、购物、娱乐、展览等领域应用，这些都是元宇宙涵盖范围之内。在元宇宙相关产业的加持下，我国数字经济发展将更快一步，覆盖范围也更加广阔。2022年11月，工信部工业文化发展中心牵头成立工业元宇宙协同发展组织，并发布《工业元宇宙创新发展三年行动计划（2022-2025）》，表示将通过元宇宙创新发展，助力制造强国建设、数字中国建设。同时，各地方政府陆续出台元宇宙专项政策，抢先布局数字经济新赛道，2022 年是中国元宇宙政策的开启年，多地政府更加意识到元宇宙在新的技术革新和产业变革中的重要作用，因地制宜制定推动当地元宇宙产业发展的专项政策。四是区块链监管开始注重平台经济、城市建设高质量、高水平化发展。2022年1月，国家发展改革委等部门发布《关于推动平台经济规范健康持续发展的若干意见》，其中提到要加强区块链平台技术创新，完善平台经济领域监管规则体系，推动协同治理。2022年8月，中国银保监会发布《关于银行业保险业支持城市建设和治理的指导意见》，提出鼓励银行保险机构合理应用区块链等新兴技术，提升城市金融服务能力和风险管控水平，更好推动城市智慧化水平建设。二、标准制定加速推进，体系规范持续完善一是区块链技术规范标准及区块链在供应链、能源等领域应用国际标准积极制定。2022年，我国积极参与区块链技术和区块链应用国际标准，提升区块链发展国际话语权。一方面，分布式技术、智能合约标准研究不断加大，为智能合约应用的功能、性能、安全提供指引。2022年11月，由蚂蚁链和中国信通院联合立项的《分布式账本系统智能合约生命周期管理要求》《基于分布式账本技术的授权服务应用指南》获得国际电信联盟立项，旨在为用户、开发者、服务提供商、审计方等提供高效、稳定、安全的开发环境，加强身份信息及隐私保护，促进区块链应用推广。另一方面，区块链在供应链金融、数字藏品、绿电消费等领域应用标准加快研制。2022年4月，IEEE 计算机协会区块链和分布式记账标准委员会发布《基于区块链的供应链金融标准》，对基于区块链的供应链金融通用框架、角色模型、典型业务流程、技术要求、安全要求等方面进行定义，有助于提升企业自身的供应链金融系统标准化水平，以标准促协同，助力产业数字化升级。2022年12月，由北京电力交易中心有限公司联合国网数字科技控股有限公司等单位编制的《基于区块链的绿电消费信息溯源参考架构》获得国际电信联盟立项通过，为国际国内区块链在绿电消费信息溯源领域应用、绿电绿证方案提供指引，有助于提升我国在绿色低碳领域的国际规则制定权和话语权。二是区块链国家标准进展不断。2021年《信息技术区块链和分布式记账技术存证应用指南》《信息技术区块链应用服务中间件参考架构》《信息技术区块链和分布式记账技术系统测试要求》等起草的区块链技术标准于 2022年已经征求意见，有望对区块链技术在存证应用、系统部署、应用接入等方面提供显著帮助，加强区块链系统安全性能，促进各领域区块链业务实际需求。同时，国家继续加大区块链在实体经济应用标准研制，如《信息技术区块链和分布式记账技术物流追踪服务应用指南》将为物流行业数据保护、监管合规等提供规范，深入区块链与实体经济融合，探索数字经济发展新模式。三是地方标准加快制定。2022年，各地方政府及企事业单位加快区块链在自身优势领域标准研制，助力提高地方技术应用品牌和竞争能力。如北京市作为全国做政治、文化、国际交往、科技创新等中心，在实现“互联网+政务”，建设数字政府方面处于领先地位。在政务服务领域，北京市已落地百余个应用场景，在促进数据共享、业务协同等方面成效显著，为城市发展提供良好的营商环境。2022年，北京市深入政务服务，打造全国首个超大城市区块链基础设施“目录链”。同时，北京市经济和信息化局、大数据中心联合中国科学院计算技术研究所、北京航空航天大学、北京工业大学、中国科学院自动化研究所、北京微芯区块链与边缘计算研究院华为技术有限公司等多个校企，发布《目录区块链技术规范》，旨在以“目录链”为核心，进一步促进“目录链”上政务和社会数据安全的有序流通，构建数据要素可信流通、治理体系高效协同的“北京模式 ”。云南省作为东南亚地区重要的贸易赛道，2022 年发布《区块链跨境贸易服务应用指南》，旨在进一步引导云南跨境贸易规范、健康、有序发展，打造中国跨境贸易高质量品牌。四是团体标准成果显著。在中央网信办、工信部等多部门的推动下，2022年是区块链应用推广元年。为促进区块链技术在各应用领域的健康、有序发展，企事业单位、高校等社会各界团体加快区块链技术和行业应用标准制定。根据赛迪区块链研究院统计，2022 年颁布的区块链团体标准超 40 余项，涵盖电商、农产品溯源、支付交易、工业、政务服务、能源、医疗、物流等多个领域。同时，随着元宇宙的概念不断深入，基于区块链的元宇宙相关标准也在不断研制中，力促新业态新模式规范发展。三、技术研究实力不断增强，推动解决方案更新迭代一是以高校为主的区块链团队实力不断增强，区块链人才培养持续输出。一方面，根据赛迪区块链研究院统计，截至2022年底，由高校主导的区块链实验室、创新中心、孵化基地等数量已有41家。且以高校为主导的技术不断创新，如北京邮电大学提出的一种基于区块链的数据受控流转方法，可在不可信网络环境下建立数据流转联盟链，设立可信第三方、数据上传区和下载区，执行数据通过加密上传的智能合约，设置不同用户间的访问控制结构树，对流转数据加密并将其上传至数据流转中台，在执行密钥生成的智能合约时，可信第三方根据数据接收者的身份属性，动态生成资源访问密钥，最后执行数据解密获取的智能合约，数据接收者利用资源访问密钥进行解密获得流转数据明文，并通过链上链下数据摘要对比，验证流转数据的真实性。这种方法即可确保数据来源可信，也可控制数据流动范围。另一方面，目前，区块链复合型、创新型人才问题依旧突出，高校是解决人才培养的重要途径。根据赛迪区块链研究院统计，截至2022年底，我国已有超 60 家高校开设区块链专业或课程，其中2022年新增8所。如三亚学院开设《区块链工程》课程，旨在贯彻当前“新基建”战略，布局“新工科”建设，为培养掌握区块链技术基本理论和区块链项目开发方法，具有区块链系统设计与实现能力、区块链项目管理与实施能力的人才提供输出途径。打造具备较强团队协作、沟通表达和信息搜索分析职业素质，在区块链项目系统设计开发、区块链项目管理、区块链系统服务等领域发挥作用的复合应用型专业技术人才。二是以企业为主的区块链技术研发不断深入，解决方案更新迭代。一方面，截至2022年底，由企业主导的区块链实验室、创新中心、孵化基地等数量已超60家。如国家电网提出的基于区块链的近零碳排放园区的能源交易系统，可为包括园区区域链和能源供应区块链提供基于蚁群算法共识构建的跨链交互模型进行能源交易数据功能，实现园区区域链与能源供应区块链的跨链交互，提高了跨链交互效率，实现园区区块碳减排管理的智能化、自动化管理。另一方面，以企业为主的区块链专利申请数量和公开数量遥遥领先。根据赛迪区块链研究院统计，截至2022年底，我国区块链专利申请量和公开量均已超6万项，其中申请量2022年约7800余项，公开量约16000余项，且均位居全球第一。从应用方面来看，区块链专利涉及了数据存储、金融支付、信息检索、商贸服务、电子标签、数字资产等领域。从技术方面来看，区块链专利主要涉及共识算法、验证机制、跨链技术、数据安全等方面。从专利申请主体来看，截至2022年底，包括高校、企业、个人在内的申请主体已有近5000个，其中以企业最为突出，是区块链专利方案贡献的中坚力量。2022 年专利申请排名前十的企业依旧以科技型和金融类公司为主。 2022 年我国区块链专利公开量排名前十企业三是多方合作共促技术集成创新。从合作角度来看，企业与高校合作是共同推动区块链技术创新的重要途径。高校是基础理论知识的策源地，而企业是技术实践应用的试验田，校企合作已经成为区块链基础设施建设、平台创新、场景应用等发展的重要支撑。根据赛迪区块链研究院的统计，截至 2022年底，已有近30家在国家、省市等为主要牵头单位，多个企业和高校共同合作的研究机构成立，其中不乏清华大学、北京邮电大学、上海交通大学、深圳大学等全国知名高校。同时，在专利申请方面，企业与高校、企业与企业之间不断加深合作，共同探索区块链技术创新，为区块链产业发展提供内容和场景服务。 […]

重塑区块链的社会价值

未来的世界是建立在“万物互联”的假设基础上的，区块链为这个万物互联的世界提供了强有力的支撑——将经济行为、社会交往行为置入一个孪生、并发的巨大网络中。严格来说，区块链并非是一项独立的技术，它是若干基础技术的综合，是“汇聚技术（Converging Technologies）”的典范。区块链中的基础技术包括密码学、Hash函数、分布式网络、可信计算、对等网络等。“汇聚技术”是技术嵌入生命的重要历史现象，用海德格尔的术语来说，是生命嵌入技术“座架（Ge-stell）”的过程。这一历史现象诞生于广泛使用碳能源、蒸汽机械的第一次工业革命时期。在技术汇聚导致“人类增强”的大背景下，区块链技术应运而生，并受到世界各国的关注。自1969年互联网诞生以来，区块链已成为为数不多的几项能够重新塑造未来世界形态的伟大技术之一。这一伟大技术之中包括包交换技术、分布式计算技术、万维网技术、人工智能技术等。自2016年以来，世界主要经济体纷纷关注区块链，并相继将区块链纳入发展战略。专业技术媒体和大众媒介纷纷解读区块链时代的意义，这在技术演化史、传播史中并不少见。从150年前的电灯、电话，到100年前的汽车、飞机，以及近百年来的广播电视与互联网，这些重大的技术创新都伴随着人类日常生活、生产方式、社会组织方式的重塑。技术与社会形态的共生关系，提示人们在一项新的技术涌现后，除了需要密切关注其技术动向、经济价值之外，还需要深入思考其社会含义和文化意义。作为一项汇聚技术，区块链将给未来带来何种变革？它的意义何在？本文试图通过三个关键词—信任、共识、知足社会，粗略地探讨区块链的社会价值和未来影响。 01 信任：从多次重复博弈到陌生人的信任信任问题在人类社会发展中占据重要地位。德国哲学家雅斯贝尔斯认为，信任是“轴心时代”的核心问题。在雅斯贝尔斯的《论历史的起源与目标》一书中，他将2500年前左右，发生在北纬3度到25度区间内的文明形态，称为“轴心时代”。轴心时代面临的根本挑战是如何建立世界秩序。古希腊、希伯来、古印度和华夏四大文明区域的贤哲，总结出了一个建构秩序的“金规则（Golden Rules）”，这一法则的中文表述是“己所不欲，勿施于人”，用《旧约圣经》的话说则是“以眼还眼，以牙还牙”。这种贯穿整个人类数千年文明史的“金规则”，在社会实践中有两个特征：一是代价巨大，二是冤冤相报。这两个特征出现的根本原因是人与人之间需要建立信任，它们是在多次“打交道”的基础上形成的。社会的基本信任建立在重复博奕的基础上。在建立信任、谋求共识的过程中，不断有人投机取巧、抄近路、抖机灵，让遵守规则的人感受到了莫大的伤害和不公。美国纽约大学哲学教授詹姆斯卡斯称之为“有限游戏”，即“零和博弈”。这种多次、重复的零和博弈，让经济生活、商业活动中的两大成本居高不下—缔约成本和履约成本。经济学家科斯认为，这种“交易成本”的存在，正是现代企业出现的原因。因为信息不对称和出于自利的动机，买东西时，顾客要货比三家、讨价还价，其中会产生大大小小的缔约成本。又因为“道德风险”“劣币驱逐良币”带来的“柠檬市场”，经济学家发现制度也是维系自由市场运转的经济要素。然而，制度的建构又会进一步引发“公地悲剧”，带来更多的履约成本。为什么我们一定要在降低交易成本、化解道德风险方面花费那么多的时间、精力和资源？这是生产、交易、分配和日常生活绕不过去的“坎儿”吗？在这里我重提这一问题，对深入理解区块链背后的思想很有必要。在区块链思想出现之前，众多社会学家、经济学家甚至生物学家，都试图从各自领域解释或者解决“合作”的问题。我在这里举三个例子。一来自美国密歇根大学的政治学教授罗伯特·阿克塞尔罗德（Robert Axelrod），他在1980-1984年间组织了两场计算机竞赛游戏，他抛出的问题是：获利的最佳策略是弱肉强食，但是能不能在自私的个体之间达成合作呢？最终，多伦多大学的一个团队获胜，他们采取的游戏策略就是“己所不欲，勿施于人”。正如阿克塞尔罗德在《合作的进化》（The Evolution of Cooperation）一书中提出，人的天性中不仅包括自私的一面，也存在合作的一面。二哈佛大学数学与生物学教授马丁·诺瓦克（Martin A.Nowak），他在数学、生物学领域进行了探索，认为合作是继突变和自然选择之后的第三种进化原则。诺瓦克研究物种的群体行为，重点研究物种和物种之间的互惠行为。他发现，挠痒痒和互相梳毛是上百万年生物演化过程中遗存下来的非常重要的“亲社会”行为。三纽约大学宗教历史系教授詹姆斯·卡斯（James P.Carse）在《有限与无限的游戏》（Finite and Infinite Games）一书中提出，过去2000多年来，人类在“有限游戏”中的特征是资源竞争、论输赢、有生死，这种残酷竞争的意识被社会达尔文主义者推波助澜，变成一种社会思潮。詹姆斯·卡斯认为，人类社会演进过程中的各种博弈可以分成两类：一类是有限的，必有终结，必有输赢；一类是无限的，没有终结，如母子之间的互动，必须信任和互惠才能获得和谐共赢的长久关系。卡斯认为，未来的游戏是无限游戏，局部输赢不会使整个游戏被彻底“玩坏”。 2016年，谷歌公司的智能机器人AlphaGo战胜李世石之后，很多棋手和围棋爱好者觉得很受挫，认为在具体的对弈中，人终将无法战胜机器，在“作为竞赛的围棋”中棋手已经毫无悬念地被机器人完败。甚至有人认为，围棋已经索然无味。事实上，AlphaGo战胜人类棋手，只是“有限游戏”。但对于人而言，“下棋”的乐趣依然存在，AlphaGo让我们重新理解围棋，也重新理解人与机器、人与围棋的关系。在信息时代，数据成为新的生产要素之后，新的分工法则（人与机器之间、机器与机器之间的分工法则）是什么，新的组织形态（自组织）是什么，这些问题都将成为信息经济、信息社会研究的重要课题。在这些问题的背后，如果建立信任的方式不发生改变，未来的信息社会将无法正常运转，因为信息社会联结的广度和深度远远超过传统社会。信息社会的特征可以用“万物互联、虚实交互”来描述。当人们通过无数的传感器彼此相连，通过智能技术的“嵌入”成为赛博格（Cyborg）；当数字世界成为实体世界的“孪生世界”，每个人不但拥有生物学意义上的生命，进而拥有数字世界的多重化身的时候，人或将演变为新的物种，接纳智能机器也将成为新的“生命现象”。在这种未来预想之下，如果人与人之间建立信任的方式依然停留在“多次重复博弈”的层级，停留在“零和博弈”的价值状态，这个世界的正常运转将遥不可及。在万物互联的世界中，我们希望能够快速建立与陌生人的信任，希望能超越轴心时代的“金规则”。这听上去有种“乌托邦”的意味，但在数字化进程方兴未艾的大背景下，已经充满了实现的可能性。我们可以从三个方面来观察。一拓展“生命”的边界。18世纪的生命观带有强烈的机械论色彩，法国思想家拉梅特里在《人是机器》中鲜明地表达了这种生命观。进入20世纪之后，对大脑的研究，对DNA的研究，对意识的研究，以及在过去40年内形成的认知科学、认知神经科学、系统生物学、社会生物学等诸多交叉学科，这些对“生命”的理解开拓了诸多新的领域。二拓展了“世界”的理念。“世界”是一个现代概念，英国历史学家汤因比将文明纳入历史研究的视野，但他对世界的界定依然是不同文明演进的物理综合。20世纪60年代，西方出现了新史学思潮，麦克尼尔等将人类历史的维度放大到物种角度，即关注人的早期演化、迁徙。“人类世（Anthropocene）”概念将人的活动作为重要的“地质营力”，再次拓展了“世界”的维度。互联网、智能科技技术，进一步提出了新的可能。中科院自动化所研究员王飞跃将这一架构称之为“平行世界”，他认为：“未来世界的和谐，一定是‘物理世界+心理世界+人工世界’的和谐，加起来就是平行世界。”数字资产研究院创办人、著名经济学家朱嘉明教授认为：“区块链是非物质世界和非物理世界的基础结构，是物质世界和非物质世界两个世界相连的桥梁。”这一世界观念的演化，已经凝结为一股认知世界的洪流。“世界”这一概念的变迁，显示了历史意识、人类意识的变迁。三拓展“账户”的概念。在认知视野不断拓展的时代，区块链思想的出现击中了人们的神经。透过这种建立在加密技术、分布式计算和对等网络架构基础之上的“账户”体系，区块链为未来数字世界构建秩序、为未来数字生活和信息社会构建信任奠定了坚实的基础。但要注意的是，这里的账户其实是“广义账户”的概念。早在2014年，上海证券交易所前总工程师白硕就用“记账+认账”这四个字简明扼要地概括了区块链技术的核心特征。在这里，账户是区块链技术处理的重要对象。简单来说，账户就是任何一笔经济活动的财务记录。所谓“广义账户”，不只包含经济活动的账户，还包含社会活动的账户。换句话说，在今天的互联生活中时刻发生的点赞、转发、评论、上传，都可以成为账户体系的一个记录。甚至在未来数字孪生的世界中还可能包括情绪账户、心理账户，也就是说，任何人有关其生存状态的全方位记录，都可以成为广义账户所记载的内容。这里我们暂且将相应的伦理、法律等问题放到一边，聚焦广义账户在缔结信任中的基础功能。从狭义角度说，区块链支撑下的信任机制，建立在账户信息不可伪造、不可篡改、不可抵赖等基础上。区块链可以通过加密手段确保账户信息的保密性和完整性。经济活动和社会生活一旦被纳入区块链账户，将永久不能赖账，财务造假事件也就不复存在。但对于广义账户而言，区块链技术的作用不仅限于防止账户造假，它还有“信任评估”的功能。“日久见人心”这一古老的谚语，在区块链上得到了体现。一个人的信用状态，不只通过具体的交易过程来体现，也综合了社会行为的点滴记录。数字世界的信用度量系统，也是“攒积分”的过程。通过“攒积分”来积累社会声誉，并“威慑”违规行为，有助于社会行为数据与经济交易数据之间的互联互通。在这种广义账户的体系下，消费者意愿得到了充分的保证，个性化消费、个性化定价、个性化生产也将成为可能。从这个意义上说，区块链告诉我们，未来信任的基础设施发生变化以后，人与人之间的经济关系从某种意义上来说将变得更加简单。“漫天要价，就地还钱”将永远成为过去。价格作为“信号”的必要性大大降低。综上所述，区块链技术使得社会信任的“立足之本”发生了根本性的变化，从“多次重复博弈”转向“陌生人一次信任”。工业时代的信任，是建立在信息不对称假设之上的，认为信息不对称无法逾越。信息时代最大程度地减少了信息不对称，换句话说，技术完全可以实现供需双方的信息对称，信任基础也就发生了变化。而将信任建立在全新的基础上，依靠的是区块链的“共识机制”。 02 共识：从同意到计算什么是共识机制？按照区块链的定义，共识机制是指在很短的时间内通过特殊节点完成对交易的验证和确认。如果利益不相干的若干个节点能够对同一笔交易达成共识，我们就可以认为，全网对此也能够达成共识。主要的共识机制有工作量证明（POW）、权益证明（POS）等。从这个定义可以看到两个内涵：其一，区块链思想中的共识是建立在计算的基础上的，工作量证明是算力证明，权益证明是权力证明；其二，区块链所谓的共识机制，就是前述的“认账”机制，在某种程度上是传统共识概念的延伸。这两个特点可以归纳为一个，就是区块链的共识机制建立在“多数同意”的基础上。用技术术语来说，区块链所谓的“共识”其实是分布式计算的一致性问题，其早先的技术思想，源自1959年兰德公司的Edmund Eisenberg和布朗大学的David Gale研究特定概率空间时，提出的一组个体的主观概率分布如何形成“共识概率分布”的问题，以及在分布式计算研究领域美国纽约州立大学石溪分校的E.A.Ak koyunlu和K.Ekanadham、R.V.Huber，1975年首次提出的“两军问题”和1980年Marshell Pease、Robert Shostak、Leslie Lamport提出的“拜占庭将军问题”。这些技术思想成为了区块链共识算法的工程基础。相关内容可参考中科院自动化所袁勇、王飞跃的《区块链理论与方法》一书的第四章“共识算法”。这里需要讨论的共识思想的社会学、政治学乃至伦理学含义，并借此理解“共识”在区块链中的主要意义。值得注意的一个问题是：共识是可计算的吗？或者换一个说法，可计算是否是共识的一个基本特征？讨论这个问题，我们除了需要了解“共识”一词在社会科学领域有什么含义，还需要理解区块链背景下共识的意义。 “共识”一词的定义可谓“五花八门”。这里我们参考政治学里的“共识”定义—在一定的时代，生活在一定的地理环境中的人们共有的一系列信念、价值观和规范准则。在政治意义上，共识指的是与政治体系有关的信念。这个定义虽然来源于政治学，但更多强调的是信念、价值和准则这样的“道德”含义。前文所述轴心时代的“金规则”是2000多年来人们形成的“共识”，无论有多少种有关这一共识的补充意见，都无法撼动“金规则”作为伦理学元命题的核心地位。然而，这一状况正在发生巨大的变化。变化的根源就在于我们正进入一个巨变时代，这一时代是通过接近50亿网民、海量的数据、万物互联的可能性以及智能装置的嵌入来表征的。自苏格拉底以来，传统的西方学者将共识的达成视为一个理性思辩、理性对话的过程。哈贝马斯坚持认为，完全合乎理性标准的对话，必定能产生一致认可的理解。中国学者赵汀阳指出：“哈贝马斯忽略了一个关键性问题，那就是理解并不能保证接受。”“达成共识与合作的充分理由不是互相理解，而是互相接受”，互相接受超出了知识论和理性所能处理的范围。无论政治学者和社会学者对共识有多少种主张，有一点是他们共同的软肋，即他们无法量化共识。只有深刻理解这一点，我们才能深入思考区块链共识的伟大意义。换一个说法，就是共识是否可以计算。伴随信息技术的发展，国际哲学界提出了“计算转向”。王飞跃指出：“从技术本质而言，以AlphaGo为代表的人工智能方法之意义可用一个‘AlphaGo […]

成果推介 | 区块链综合实验教学系统

激发科创火花，促进成果转化。北航杭州创新研究院始终坚持“创新+转化”双轮驱动，建设产教研融合的高能级新型研发机构。过去5年，研究院一直致力于高效聚合科技创新资源，实现科技成果转移转化，促进协同创新与融合发展，助力地方经济的高质量发展。值此研究院成立5周年之际，北航杭州创新研究院微信公众号推出“成果推介”栏目，搭建信息交流的平台，让科研贴近市场需求，使企业获得智力支撑，推动创新链产业链深度融合，打通科技创新的“最初一公里”和科技成果转移转化“最后一公里”。第五期栏目聚焦我院基于区块链产业融合的技术应用创新研究平台，重点推介“区块链综合实验教学系统”。一、成果简介随着新兴数字技术的快速发展和商业应用，区块链技术被认为是现代生产关系的核心支撑技术，是彻底改变现有业务乃至机构运作方式的重大突破技术，被国家定义为构建新型信息基础设施的核心技术之一，成为现代国家抢占科技创新制高点的关键领域。因此，为满足区块链行业日益增长的人才需求，培养区块链领域应用人才具有重要意义。北京航空航天大学杭州创新研究院区块链平台依托北航网络空间安全学院的专业教学优势，打造出集“在线课程”、“在线实验”、“在线考试”、“后台综合实验管理”和“自主研发配套教材《区块链工程实验与实践》”等为一体的区块链综合实验教学系统，为区块链教学群体提供一站式在线教学服务，包括区块链在线实验环境、教学资源和互动社区，服务各大教学机构与不同层次的学习群体。二、成果介绍 1、所属领域数字教育领域、区块链领域 2、主要应用场景区块链综合实验教学系统是一个面向区块链教学群体的一站式在线教学服务平台，可以应用于以下主要场景： ❶ 高校教育：该系统可为区块链相关专业的学生提供实践和实验环境，帮助他们深入理解区块链技术的原理和应用。学生可通过参与实验，了解区块链工作机制、智能合约的编写和部署，以及区块链应用的开发和部署等方面知识。 ❷ 虚拟/线上实验室：区块链综合实验教学系统可以构建虚拟的实验室环境，让学生在模拟的区块链网络中进行实验和操作。这种虚拟实验室可以提供可控的环境，方便学生进行各种实验，如共识算法对比、交易模拟和智能合约测试等。 ❸ 企事业单位培训：区块链综合实验教学系统也可以应用于企业和事业单位的培训场景。企业员工可以通过这个系统学习区块链的基本概念、工作原理和应用案例，以及如何利用区块链技术解决实际业务问题。员工可以通过实验和模拟操作，加深对区块链技术的理解和应用能力。 ❹ 技术研究和开发：区块链综合实验教学系统也可以作为技术研究和开发的平台。研究人员和开发者可以使用这个系统进行新的区块链算法、协议和应用的实验和验证。 ❺ 社区学习和分享：区块链综合实验教学系统可以让用户共享实验和项目成果，交流和合作。这种社区学习和分享的模式将促进区块链知识的传播和交流，激发创新思维，并促进吸引更多的人参与到区块链技术的学习和应用中来。因此，区块链综合实验教学系统能够解决传统课堂教学难以与新兴技术快速发展的步伐同步更新难题，通过该系统，学生、教师、企业员工、研究人员和开发者可以更好地学习、掌握和应用区块链技术，有助于培养更多区块链领域的专业人才，促进区块链领域生态人才队伍的发展和壮大。 3、市场背景和痛点目前各大高校相继开设了区块链相关课程，但是由于区块链的特殊性，高校已有的各种实验室或课程管理系统无法满足快速搭建区块链实验环境的要求。北航杭研院区块链综合实验教学系统旨在解决区块链教学信息化发展中的各种痛点，丰富高校和教育机构已有教学平台的信息化生态体系。痛点一：在课程体验方面区块链课程缺少学生动手实际体验的实验平台。由于区块链系统特点，传统搭建方式需要有多个共识节点参与，教师需花费大量时间来进行试验平台搭建，而学生又很难独自去搭建相关试验环境，给实操区块链技术带来困难。为解决该痛点，区块链综合实验教学系统能够为学生提供区块链在线实验环境，实现能联网就能做实验。痛点二：在实验管理方面区块链技术繁多，现有实验管理系统无法同时支持多种区块链。目前主流区块链技术有比特币、以太坊、Fabric等，教师在教学过程中需要在各个区块链技术中切换，现有实验室管理系统很难同时支持多种不同技术的区块链体系。为解决该痛点，区块链综合实验教学系统支持比特币、以太坊、Fabric等主流区块链的一键搭建功能。痛点三：在教程管理方面现有实验室管理系统与评测、课程管理结合不够紧密。忽视了与实验管理密切相关的课程管理、学生评测等环节，造成与实际教学流程脱离，教师需操作多个信息系统才可以达到目的，整个教学管理流程结合性弱。为解决该痛点，区块链综合实验教学系统提供后台管理系统，为教师提供高效便捷的教务管理和课程-实验-考试体系。痛点四：在系统维护方面现有实验操作平台普遍以课程为主，针对支持区块链技术的需求维护成本过高。现有实验平台的底层很难兼容或需要做大量改造来支持新的区块链应用，造成区块链相关教学维护性较差，无法持续升级。为解决该痛点，区块链综合实验教学系统的专业针对性强，拥有区块链团队进行维护和功能升级。综上所述，区块链综合实验教学系统能够解决现有区块链教学方面的不足，为学生提供在线区块链基础知识教学和在线区块链应用开发服务，为教师提供便捷的教务管理和“课程-实验-考试”体系以及区块链专业技术教学的数字教育领域新模式，帮助学习者更好地理解和应用区块链技术。 4、产品或技术成果介绍区块链综合实验教学系统面向区块链教学群体，提供一站式线上教学服务。系统集在线课程、在线实验、在线考试、后台综合实验管理和自主研发配套教材《区块链工程实验与实践》等为一体。在线课程、在线实验和在线考试模块面向系统学员用户提供在线区块链教学与实训服务，后台综合实验管理系统面向教师用户以及管理员用户提供课程、实验、考试等的教学管理功能。区块链综合实验教学系统提供了优质的区块链理论与实验课程，配套教材基于北航网安学院的专业教学优势进行自主研发和改良，包括《分布式共识与区块链理论基础》、《现代密码学基础》、《区块链原理与技术》、《信息安全网络》、《区块链技术指南》、《区块链工程实验与实践》、《超级账本应用开发实战》、《以太坊DApp开发实战》八大核心课程，课程知识点的讲解由浅入深，实验指导清晰，选择的区块链实验全面、具有代表性。配套教材《区块链工程实验与实践》区块链综合实验教学系统构建了强大的区块链仿真实验环境，通过在线终端实现对区块链节点的实时操作。实验环境融合了主流区块链智能合约IDE，支持多语言智能合约在线开发、部署、测试、升级等全生命周期管理。核心功能包括： ✦支持比特币、以太坊、Fabric等主流区块链的一键搭建功能 ✦配套专业的实验教材，线上教学，能联网就能做实验 ✦提供课程-实验-考试体系，全面提升区块链技能 ✦支持教师在线评卷、自动打分，提供便捷的教务管理 5、核心优势区块链综合实验教学系统采用前后台分离的架构，整体架构如图6所示，分为用户层、服务层、存储层和基础层。用户层为面向学员的实验教学前台和面向教师以及系统管理员的综合实验管理后台。服务层为资源管理服务，依托大型服务器资源构建了强大的区块链仿真实验环境，所有资源请求由资源管理服务进行处理，整个系统运行在k8s集群中，采用容器化提高服务器资源利用率。存储层包括Redis缓存、MySQL数据库、OSS对象存储和NAS文件存储。基础层用到的持续集成和容器技术有Docker、Maven、Gitlab和K8s等。区块链综合实验教学系统角色共有两种，如图7所示，分别为学员、教师/系统管理员。学员使用实验教学前台学习区块链理论知识与实操，其中具体包括在线课程、在线实验、在线考试、在线论坛和资源管理；教师以及系统管理员使用综合实验管理后台进行区块链教学及管理，具体包括课程管理、实验管理、考试管理、论坛管理、系统管理和资源管理。系统拥有强大的区块链仿真实验环境，支持比特币、以太坊、Fabric主流区块链的实时仿真，支持国密化算法插件，通过在线终端实现对节点的实时操作。实验环境融合了主流区块链智能合约的IDE，支持Go、Solidity的多语言智能合约在线开发、部署、测试、升级等全生命周期管理。区块链综合实验教学系统作为一个支持自主研发的区块链教学应用系统，在区块链课程实验中添加了自主知识产权联盟链的动态创建链、IDE编辑器，如图10所示。该联盟链是首个完成账本数据层与网络通信层完整国密适配的区块链。系统在安全性保障方面，系统在交互过程中进行防止重复提交，在系统接口交互中，需要通过RSA加解密验签方式，保证系统交互安全；系统设置了相对应的用户角色，角色不同权限不同，用户权限不会出现权限越界问题；用户账户的数据安全机密，不会出现盗取的情况；系统数据及时进行备份，有对应的应急响应措施解决突发情况。系统在性能方面，能够至少满足10000用户数，100并发数，并支持用户数扩容；页面响应及加载时间≤2秒，视频课件加载时间≤5秒，实验操作响应时间≤3秒；实验仿真链链上交易的响应时间≤1秒；峰值响应时间≤3秒；且在达到系统性能指标峰值要求的同时，系统处理能力仍留有余量，CPU、内存等系统资源的使用率低于80%。保证系统的长期稳定运行。 6、技术成熟度及应用情况区块链综合实验教学系统已在工信部完成系统域名备案，可通过网址www.knowonchain.com试用。目前系统设置了密码学与区块链的科普、理论和实践等相关课程，已在国内多所双一流高校推广使用。另外，区块链综合实验教学系统目前申请获得软件著作权。

央行正式公布数字货币专利，人人都能看得懂的区块链

在高科技领域，中国的研究从来没有止步过。中国人民银行是最早对数字货币进行研究和试验的中央银行，其他主要国家央行也高度重视数字货币的研究。早在今年三月份的人大记者会上，我们的前央行行长周小川表示： “三年前人民银行就成立了数字货币研究所，数字货币是未来的一个发展方向，未来纸币可能会消失。” 最近，中国人民银行数字货币研究所公布了6项数字货币的专利研究，今天就来看看央行的研究情况。最热数字货币钱包具体来看，公布的6项专利分别为：一种数字货币钱包的登录方法、终端和系统；一种数字货币钱包注销的方法和系统；基于数字货币钱包查询关联账户的方法和系统；一种数字货币兑换方法和系统；一种数字货币钱包的同步方法、终端和系统；数字货币交易信息的查询方法和查询系统。在今年公布的6项专利中，就有4项关于数字货币钱包的发明，其中各有侧重，集中解决数字钱包登陆、同步、注销、关联账户查询等方面存在的技术缺陷和问题。在数字资产世界里，跟我们平时所保管资产并不一样，数字钱包是一个密钥 (包含私钥和公钥) 的管理容器。用户使用私钥进行签名交易，从而证明拥有该交易的输出权，其交易信息并不是存储在该钱包内，而是存储在区块链中。拿我们所熟知的事物来类比一下，钱包地址就是银行卡号，数字货币钱包就是银行卡。全方位来看数字货币专利从专利的说明书中，我们可以了解到更多央行的研究情况。在数字货币钱包登录上，这个过程我们可以理解为登录网上银行。从“一种数字货币钱包的登录方法、终端和系统”发明中，登录共分3步： 1)响应于用户的登录请求，获取并验证用户的认证信息；2)所述认证信息验证通过后，获取并验证待登录的数字货币钱包的合约包；3)所述合约包验证通过后，向用户展示所述数字货币钱包的功能界面。这种实施方式能够满足数字货币发行机构要求，并与数字货币发行机构系统进行对接；不依赖后台系统；可以基于现有账户体系的用户身份开通数字货币钱包，实现现有金融基础设施和用户的无差异性体验和平滑过渡；方便实现各种不同应用场景的互连互通，有利于数字货币广泛应用。在数字货币钱包查询关联账户上，这个过程我们可以理解为查询跟自己有关系的联系人，比如收款人或者付款人等等，具体实施分2步： 1）数字货币钱包终端接收用户的关联账户查询指令，并利用钱包私钥对关联账户查询指令进行签名后发送至钱包服务机构；2）钱包服务机构利用证书对已签名的关联账户查询指令进行验证后根据查询参数进行查询以得到关联账户查询结果。在数字货币交易过程查询上，这个过程可以理解为平时去柜台或者网银登录查询交易记录，具体实施分3步： 1）数字货币钱包终端接收用户的交易信息查询指令，并利用钱包私钥对交易信息查询指令进行签名后发送至钱包服务机构；2）钱包服务机构利用证书对已签名的交易信息查询指令的签名进行验证后发送至数字货币发行登记机构；3）数字货币发行登记机构对已签名的交易信息查询指令进行验证后根据交易信息查询条件进行查询以得到交易信息查询结果。在数字货币兑换过程上，这个过程可以理解为平时换汇过程，兑换成不同的资产，具体实施分3步： 1）数字货币钱包终端根据取币信息生成取币指令；2）数字货币钱包服务端根据取币指令，将钱包关联账户中对应取币金额的余额资金兑换为待转移金额的数字货币；3）数字货币发行登记端根据取币金额和待转移金额确定实际转移金额，将实际转移金额的数字货币的属主变更为取币用户；数字货币钱包终端将实际转移金额的数字货币的币串列表存入取币用户钱包标识对应的数字货币钱包。能与数字货币发行登记机构系统对接，并与传统账户体系关联绑定，提供本地化安全保护机制，提高钱包操作和数字货币兑换过程安全性，提高钱包安全保护能力，提供数字货币真实存放和直接转移。专利申请的集中发布也显示出央行在数字货币领域技术实力，进一步加速了央行发布法定数字货币的进程。不过这些目前只是处于专利阶段，是一种技术的实现方式，并不意味着央行一定按照以上方式来实现。央行数字货币研究所所长姚前此前对媒体表示：“央行发行法定数字货币的原型方案已完成两轮修订，未来有望在票据市场等相对封闭的应用场景先行先试，但推出暂无明确时间表。” 小步慢走在央行带头引导区块链技术应用上，国内多家银行均已试水区块链应用。传统的四大行也纷纷拿出了自身的区块链应用：工商银行基于区块链技术完成了金融产品交易平台的原型系统建设；建设银行的区块链系统完成了首笔集团内跨境国际保理业务；农业银行与趣链科技宣布打造基于区块链的涉农互联网电商融资系统“e链贷”，并完成首笔线上订单支付贷款；中国银行上线区块链电子钱包(BOCwallet)的iOS版。再来看看央行在万亿级别的票据市场上的研究，中国人民银行数字货币研究所副所长狄刚在一篇专栏文章中表示，央行已初步完成一套基于区块链、以智能合约为载体的数字票据基础设施。每张数字票据，都是一段包含票据业务逻辑的程序代码及对应的票据数据信息，这些运行在区块链上的数字票据拥有独立的生命周期和自维护的业务处理能力，可支持票据承兑、背书转让、贴现、转贴现、兑付等一系列核心业务类型，各种业务规则可通过智能合约编程的方式来实现。自2016年中国央行宣布探索区块链技术时便开始了这项研究，目的是解决中国市场的支票欺诈问题，而后更在2017年开发出数字票据平台的原型系统。中国央行的区块链平台使用改良版的“实用拜占庭容错算法”作为预设的共识算法，在用户提交交易后，只需等待3秒便可将交易信息写入区块链，3秒左右的交易延时可以满足票据交易的大部分金融应用场景。不过在中央高度重视严控金融风险的当下，银行普遍选择谨慎前行，因此区块链应用想要大规模部署在银行还需要很长的路要走。三年前，当微信支付和支付宝都忙着发红包时候，央行早就嗅到了区块链对未来支付体系的影响，并早早投入研发，足以可见央行的高瞻远瞩。虽然数字货币目前仍然没有具体推出时间表，但是资产数字化是未来的大势所趋。

区块链轻客户端

在区块链技术的核心构成中，区块链客户端扮演着维系网络完整性和功能性的关键角色。其中，轻客户端作为一种重要类型，使得资源受限的设备也能高效参与区块链生态。本文将深入探讨轻客户端的工作原理、优势，以及其未来发展的创新趋势。区块链客户端概述区块链客户端是连接并参与区块链网络交易传播和验证的软件应用。它们形式多样、分工明确。其中，全节点、存档节点和轻客户端是三种主流类型。全节点是最标准的客户端类型，存储所有区块链数据并验证网络规则，而存档节点则包含了全节点的所有数据和区块链历史状态的存档。轻客户端介绍轻客户端以其独特的功能和特性受到广泛关注。轻客户端也称为 SPV（简化支付验证）客户端，它无需下载整个区块链即可与之交互，非常适合存储和处理能力有限的设备。轻客户端主要通过下载和验证区块头来运行，区块头是构成区块链的最小单元。它包含了区块的精简信息，如前一区块的哈希值、时间戳和 Merkle Tree Root。Merkle Tree Root 是一种数据结构，记录了区块内所有交易的压缩值。轻客户端验证这些信息，并向全节点请求其它数据（如具体交易详情）。为了更好地理解这一点，可以将此过程比喻为图书馆：全节点类似于阅读了所有书籍的图书管理员，而轻客户端则像只阅读了摘要的访客，必要时向管理员咨询更多信息。轻客户端在验证特定交易时，会向网络请求必要数据，包括交易本身和形式为 Merkle 路径的包含证明。通过这种方式，轻客户端可以验证交易的真实性。虽然轻客户端较为轻量，但其安全性依然很高。它们验证区块头并向可信的全节点请求额外数据，通过这种最小信任的验证过程，即使不存储整个区块链数据，也能安全地与区块链交互。轻客户端还在促进跨链交互（如跨链桥或侧链）中发挥着关键作用。这种交互使不同的区块链网络能够通信和数据共享，增强了区块链生态系统的整体功能和实用性。轻客户端的优势轻客户端为区块链生态系统提供了重要补充，具有众多优势。首先，它们使得资源有限的设备更容易接入区块链网络，需要的存储和计算能力远低于全节点，使得智能手机和浏览器扩展等设备也能参与其中。其次，轻客户端虽轻量，但在安全性方面并没有妥协。它们通过验证区块头和向可信全节点请求额外数据的方式来维持高安全标准，确保即使不存储完整区块链数据也能安全交互。轻客户端和跨链交互轻客户端在促进跨链交互中扮演着至关重要的角色。这些交互，如跨链桥或侧链，允许不同的区块链网络进行通信和数据共享，增强了整个区块链生态系统的功能性和实用性。轻客户端通过对区块头进行安全且高效的验证，使得这些跨链交互成为可能，为更广泛的用户群体提供了访问区块链网络的机会。可以将这个过程比作一系列岛屿（区块链网络）之间的桥梁，它们通过桥梁共享资源并进行沟通。在这个比喻中，轻客户端就像能够在这些桥梁上自由穿梭的车辆，从一个岛屿（区块链）传递信息到另一个岛屿。轻客户端的挑战及解决方案虽然轻客户端带来了许多益处，但它们也面临一些挑战。最显著的挑战之一是数据可用性问题。当轻客户端无法验证网络上是否有其所需的数据时，就会出现数据可用性问题。为了解决这个问题，人们提出了使用纠删码等技术。纠删码允许在部分数据丢失的情况下重建整个数据集，从而确保数据的可用性。另一个挑战是轻客户端可能会与不诚实的全节点交互。为了减轻这种风险，引入了欺诈证明的机制。这种机制允许轻客户端接收到关于不诚实行为的警报，从而增强其安全性。总结总的来说，轻客户端在区块链生态系统中扮演着至关重要的角色。它们不仅使得更多设备能够接入区块链网络，还促进了去中心化和包容性的发展。尽管存在挑战，但持续的研究和开发工作预示着轻客户端将在提升功能和效率方面取得重大进展，成为区块链技术未来不可或缺的一部分。随着区块链技术的不断演进，轻客户端在塑造区块链技术的未来方面发挥至关重要的作用。通过使资源有限的设备能够参与到区块链网络中，轻客户端正在推动区块链技术的普及，为更加包容和去中心化的数字未来铺平道路。字节君补充：11 月 1 日，Nervos CKB 主网如期完成重要的软分叉升级，升级后 CKB 主网开始全面支持轻客户端协议。Neuron 钱包已推出新版本 v0.111.1，激活了内置的 CKB 轻客户端协议，可支持钱包切换至 CKB 轻节点主网并从指定的区块高度开始同步。从此，大家再也不用花费十几个小时甚至一两天时间来同步数据了

IEEE TKDE’23: 面向图式区块链的高效连续型事务处理方法FLUID

在基于区块链的新型应用中，节点通过连续型事务来实现一整套应用逻辑。连续型事务处理需要按正确顺序执行，且提交取决于前一个事务确认的结果。然而，传统链式区块链存储模型存在确认延迟高等问题，无法高效支持连续型事务处理。基于有向无环图（Directed Acyclic Graph，DAG）存储模型的图式区块链成为了一个备受关注的解决方案，其并行拓扑结构能显著降低事务的确认延迟，具有支持高效连续型事务处理的潜力。然而，图式区块链仍面临无序的事务执行和存储以及弱事务一致性的问题。为此，提出了首个面向图式区块链的高效连续型事务处理方法FLUID。FLUID的核心创新点包括：1）首次在区块链系统中正式阐明连续型事务的定义，并深入分析了连续型事务处理与区块链存储模型的紧密耦合关系，得出制约区块链技术推广应用的另一种瓶颈；2）设计了一个面向图式区块链的高效可靠连续型事务处理方法FLUID，在DAG账本中引入依赖性跟踪结构并接入部分链式区块链系统能力，使得连续型事务处理在具备低延迟特性的同时，以正确的顺序被提交、执行和存储。该成果“FLUID: Towards Efficient Continuous Transaction Processing in DAG-based Blockchains”发表在IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering (TKDE) ，属于中国计算机学会CCF A类期刊，是计算机数据工程领域最权威的国际学术期刊之一，每月出版一期，影响因子为8.9，主要关注计算机科学、人工智能、电子工程、计算机工程等领域在知识与数据工程方向的研究。论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10114601 研究背景与动机传统的链式区块链中事务以区块为单位进行提交和处理，出块的高延迟导致其在连续型事务处理中存在延迟过高的性能瓶颈。最近的研究从链式区块链存储模型转向图式区块链存储模型，图式区块链显著减少了事务确认的延迟。具体来说，图式区块链中的事务可以直接追加到账本中，而不需要打包成区块，这比链式区块链在支持高效事务处理方面显示出更大的前景。然而，目前图式区块链在连续型事务处理方面面临几个关键的挑战：1）如何实现连续型事务的顺序和交互属性？在图式区块链中，事务没有全序关系，它们被随机地附加到区块链上；2）如何实现原子属性？即要求系统有一个唯一确定的中间状态记录。中间状态指的是该状态下的事务执行不会改变账本状态，在弱一致性环境下，会导致潜在冲突的事务被提交；3）如何保证账本数据的最终确定性以确保节点之间的一致性？图式区块链低延迟的代价是牺牲一定的事务一致性。为此，我们需要一种面向图式区块链的高效连续型事务处理方法。核心贡献我们第一个正式定义和描述了区块链系统中的连续型事务，区别于一般区块链事务，连续型事务是由节点交互提交的多个有明确依赖关系的事务。我们设计了一种基于依赖跟踪结构的新型图式区块链账本结构，使得连续型事务处理在具备低延迟特性的同时，以正确的顺序被提交、执行和存储。同时，提出了一种解决潜在冲突的冲突解决机制，并设计了一种基于检查点的一致性验证机制，以保证各节点的数据一致性。我们实现并评估了FLUID，与目前最先进的图式区块链OHIE进行了连续型事务处理性能对比，实验结果表明了FLUID在连续型事务处理方面的可行性和高效性。设计与实现为了应对前文中的挑战，我们设计了面向图式区块链的高效连续型事务处理方法FLUID，其主要包含三部分核心设计：1）基于依赖跟踪结构的新型图式区块链账本结构，允许复杂应用中的连续型事务根据依赖性进行交互式的顺序处理，同时，基于事务依赖跟踪结构，中间状态的事务不需要被系统直接确认，避免了过早提交潜在冲突的事务；2）基于可信共识组的冲突事务解决机制，FLUID能够基于可信共识组进行事务提交监听，并在事务提交前丢弃冲突的事务；3）基于检查点的连续型事务一致性验证方法，FLUID能够对账本数据进行确定性共识，从而避免由事务数据不一致导致的潜在连续型事务冲突。图1 数据交易场景中的连续型事务我们基于一个数据交易场景中的连续事务处理过程来介绍FLUID的设计，图1展示了这个数据交易过程，其中TX1~TX3是由买方和卖方交互提交的连续型事务。在买方确认交易前，用户余额并不发生改变，这意味着，在TX3被执行之前，TX1和TX2都是中间状态事务。图2 基于依赖跟踪结构的图式区块链账本结构图2展示了基于依赖跟踪结构的新型图式区块链账本结构，其顶点由一次应用逻辑处理中全部的连续型事务组成，其中连续型事务被依赖跟踪信息强制连接在一起。它是一个逻辑层面的顶点，可能包含多个事务，区别于现有图式区块链中的单一事务，如上述数据交易过程中的TX1~TX3。FLUID中有两种类型的边，一种是连接连续型事务的边。另一种是连接DAG账本顶点的边。连续型事务的边是确定的，它们代表连续型事务之间的依赖关系。DAG账本顶点之间的边是由节点在提交新的事务时，随机选择两个顶点来验证批准时产生的。该结构确保了连续型事务按照依赖顺序提交和执行，同时延迟了中间状态事务在账本中的最终确认时机，避免了事务冲突的发生。图3 基于可信共识组的冲突事务解决过程依赖跟踪结构解决了交互处理过程中潜在的中间状态冲突，因为它避免了对中间状态的事务的立即验证。然而，仍然有可能在事务的初始提交阶段发生冲突，从而破坏连续型事务的原子性，如一个余额为10的用户提交了两个开销为10的购买请求。为此，我们设计了一种基于可信共识组的冲突事务解决机制，利用部分链式区块链系统能力选取部分可信矿工节点在事务提交阶段进行交易监听并解决潜在事务冲突。图3展示了该过程，其中NV1~NVm是基于链式区块链系统中的DPoS算法经过投票选举得到的轮换矿工组。由发起的事务不会立即广播到网络，而是被可信共识组监听，验证新发起事务的有效性，并提交有效的事务。图4 基于检查点机制的事务一致性验证过程在保证了连续型事务处理能力之后，我们还需要解决图式区块链系统弱数据一致性的问题。我们设计了一种校验和机制来提取某一时刻DAG账本的事务信息，并利用链式区块链系统的确定性共识能力对其进行一致性校验。每个DAG顶点都有一个唯一的校验和信息，该校验和包含了该顶点及其前序路径上的信息，节点基于校验和可以快速地校验两份DAG账本数据在某个顶点及其前序路径上的数据是否一致。图4展示了基于检查点机制的事务一致性验证过程，我们使矿工以固定的频率进行系统范围的数据一致性验证，矿工将收集当前未被连接的DAG顶点的校验和，将他们打包成检查点提交到可信矿工组的节点上进行PBFT共识，矿工节点将基于本地校验和与检查点中的校验和信息来验证历史数据的一致性。性能评估我们将FLUID与链式区块链EOS（基于PBFT和DPOS的公链系统）和主流的图式区块链OHIE进行了全面的对比。评测根据随机产生的交易请求和响应来模拟节点之间的交易。工作负载的大小为10K交易量，请求字段的平均大小为457B，响应字段的平均大小为680B。评测中根据脚本参数不间断地向系统的网络接口提交数据交易请求，为了使测试条件标准化，测评过程利用相同的工作负载来测试两个基线系统。评测使用一个简单的数据交互过程来模拟数据交易流程：买方向系统提交交易请求，卖方根据交易请求返回签名后的数据包，最后由买方确认交易。图5 整体性能表现我们首先针对FLUID和基线系统在连续型事务处理过程中的整体性能表现进行了评估，图5展示了FLUID和基线系统在处理连续型事务时的系统吞吐量和延迟。与基线系统相比，FLUID能够实现超过1.5倍的吞吐量改进和降低两个数量级的延迟。这是因为FLUID避免了区块的打包开销。然而，FLUID的一些关键设计也不可避免地造成了一些性能上的妥协。图6 连续型事务提交延迟我们测量了FLUID和基线系统在处理不同交易量的连续型事务时的提交延迟表现。在基线系统EOS中，如6所示，当每秒提交1000个交易时，EOS的连续型事务提交延迟超过5s，是OHIE的1.7倍，是FLUID的7倍。图7 依赖跟踪结构和冲突解决机制对性能的影响进一步的，我们评估了依赖跟踪结构和基于可信共识组的冲突事务解决机制对系统吞吐量的影响。对于相同的数据量，FLUID的吞吐量几乎等于只禁用依赖跟踪结构的系统。这表明依赖跟踪结构的引入并没有对系统的吞吐量产生重大影响。这是因为依赖跟踪结构并没有改变DAG区块链系统的基本交易处理，而只是对交易之间的关系施加了限制。此外，可以看出，与FLUID相比，没有基于可信共识组的冲突解决机制的系统有1.8倍的吞吐量提升。基于可信共识组的冲突解决机制限制了吞吐量的表现。这是因为交易在提交时需要由一个可信的共识组进行验证。尽管验证单个交易的开销很小，但随着交易量的增加，由于拥堵导致的整体性能下降是不可避免的。 […]

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