世界超级计算机排名2015 【紫冬声音】区块链技术综述：区块链技术发展现状与展望(2)

第三是集体维护：区块链系统采用特定的经济激励机制来保证分布式系统中所有节点均可参与数据区块的验证过程（如比特币的「挖矿」过程），并通过共识算法来选择特定的节点将新区块添加到区块链；

第四是可编程：区块链技术可提供灵活的脚本代码系统，支持用户创建高级的智能合约、货币或其他去中心化应用。例如，以太坊（Ethereum）平台即提供了图灵完备的脚本语言以供用户来构建任何可以精确定义的智能合约或交易类型 [4]；

最后是安全可信：区块链技术采用非对称密码学原理对数据进行加密，同时借助分布式系统各节点的工作量证明等共识算法形成的强大算力来抵御外部攻击、保证区块链数据不可篡改和不可伪造，因而具有较高的安全性。

区块链技术是具有普适性的底层技术框架，可以为金融、经济、科技甚至政治等各领域带来深刻变革。按照目前区块链技术的发展脉络，区块链技术将会经历以可编程数字加密货币体系为主要特征的区块链 1.0 模式、以可编程金融系统为主要特征的区块链 2.0 模式和以可编程社会为主要特征的区块链 3.0 模式 [1]。

目前，一般认为区块链技术正处于 2.0 模式的初期，股权众筹和 P2P 借贷等各类基于区块链技术的互联网金融应用相继涌现。然而，上述模式实际上是平行而非演进式发展的，区块链 1.0 模式的数字加密货币体系仍然远未成熟，距离其全球货币一体化的愿景实际上更远、更困难。

目前，区块链领域已经呈现出明显的技术和产业创新驱动的发展态势，相关学术研究严重滞后、亟待跟进。截止到 2016 年 2 月，以万方数据知识服务平台为中文数据源、以 Web of Science 和 EI Village 为英文数据源的文献检索显示，目前篇名包含关键词「区块链/blockchain」的仅有 2 篇中文 [5,6] 和 9 篇英文文献 [6~14]。

本文系统性地梳理了区块链的基本原理、核心技术、典型应用和现存问题，以期为未来研究提供有益的启发与借鉴。本文组织结构为：

第 1 节概述区块链与比特币的发展史及二者的关系；

第 2 节阐述区块链的基础架构模型及其关键技术；

第 3 节和第 4 节分别概要总结了区块链技术的应用场景与现存的问题；

第 5 节介绍智能合约及其在区块链领域的应用现状；

第 6 节展望了区块链驱动的平行社会发展趋势；

第 7 节总结本文内容。

1. 比特币与区块链概述

比特币是迄今为止最为成功的区块链应用场景。据区块链实时监控网站 Blockchain.info 统计显示，平均每天有约 7500 万美元的 120000 笔交易被写入比特币区块链，目前已生成超过 40万个区块 [15]。加密货币市值统计网站 coinmarketcap.com 显示，截止到 2016 年 2 月，全球共有 675 种加密货币，总市值超过 67 亿美元，其中比特币市值约占 86%，瑞波币和以太币分别居二、三位 [16]。目前比特币供应量（即已经挖出的比特币数量）已经超过 1500 万枚，按照每枚比特币 389.50 美元的现行价格估算其总市值已超过 59 亿美元，在世界各国 2015 年 GDP 排名中占据第 144 位（略低于欧洲的摩尔多瓦）。换言之，在没有政府和中央银行信用背书的情况下，去中心化的比特币已经依靠算法信用创造出与欧洲小国体量相当的全球性经济体【注：近日比特币价格突破 5800 美元/枚，流通的比特币总价值达到 967 亿美元】。预计到 2027 年，全球 10% 的 GDP 将会通过区块链技术存储 [17]。

比特币区块链的第一个区块（称为创世区块）诞生于 2009 年 1 月 4 日，由创始人中本聪持有。一周后，中本聪发送了 10 个比特币给密码学专家哈尔芬尼，形成了比特币史上第一次交易；2010 年 5 月，佛罗里达程序员用 1 万比特币购买价值为 25 美元的披萨优惠券，从而诞生了比特币的第一个公允汇率。此后，比特币价格快速上涨，并在 2013 年 11 月创下每枚比特币兑换 1242 美元的历史高值，超过同期每盎司 1241.98 美元的黄金价格。据 CoinDesk 估算，目前全球约有 6 万商家接受比特币交易，其中中国是比特币交易增长最为迅速的国家 [18]。

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