1、区块链介绍

1.1 区块链概述

区块链(Blockchain)是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用模式【1】。目前在世界范围内区块链还没有统一的定义，综合来看，区块链就是基于区块链技术形成的，具有去中心化、去信任特性的不可逆公共数据库。

通过区块链技术，互联网用户作为节点相互连接起来，所有在区块链架构上发布或生成的内容都会在加密后被每一个节点接收并备份，换而言之每一个节点都可以考证、监督历史上产生的任何数据。各节点将加密数据不断打包到区块中，再将区块发布到网络中，并按照时间顺序进行连接，生成永久、不可逆向的数据链，这便形成了一个公开透明的受全部用户监督的区块链。

当前世界，无论是针对单一中心企业、机构，还是从全社会角度考虑，中心化系统都存在维护成本过高的问题。单一企业需要高昂的设备成本和人力成本来维护中心化数据库，而由于信息的不互通，整个社会也浪费了大量的资源来管理重复的数据。同时，在某些行业，传统企业已经显露出了寡头化特征，这并不利于行业和社会的进步发展。区块链的去中心化可以有效解决以上问题。

另一方面，区块链的去信任化将有效解决信息不对称问题。去信任本质上是去信任中介，任何用户没有直接对接到服务提供商的场景下都存在中介。中介的本质也是为了解决信息不对称问题，但是随之而来的便是信息的不透明和高昂的中介成本。区块链技术可以打通用户和服务商之前的阻隔，确保数据的真实可信，取缔信任中介，极大的提高全社会效率。

1.2 区块链特性

1.2.1不可篡改

区块链加密技术多为单向性密码学技术，如哈希算法，椭圆曲线算法等等，因此存在于链中的非本节点产生的数据是不可被修改的。同时由于区块链系统共识算法的限制，几乎无法单方面修改本节点产生的数据并使其被确认。

1.2.2去中心化

相对于“中心化”的一个概念。区块链系统没有特定的中央服务器，是一个基于点对点技术的开源系统，众多节点共同进行系统的维护并保证信息传递的真实性。

1.2.3去信任化

任意节点之间的连接或数据交换都不需要信任为前提并受到全网监督，即每个节点都是区块链系统的监督者。

1.3共识机制

共识机制维系着项目的良性运作，是区块链设计中极为重要的一环，主要靠数学算法和编程语言实现。共识机制的设计应考虑到包括但不限于以下方面：

a) 是否可以使得用户有序参与到该系统中是否可以平衡参与者的成本和收益

b) 用户的作恶成本是否足够高

c) 能否满足区块链系统的性能需求

以下是几种目前主流的共识机制：

1.3.1工作量证明机制（Proof of Work，PoW）

区块的产生需要一定的算力，即计算设备每秒能进行哈希运算的次数。一台设备的算力在全网算力中所占的比重即由这台设备创建新区块（挖矿）的概率。

1.3.2权益证明机制（Proof of Stake，PoS）

此机制引入了“币龄”概念。一个节点拥有一定的数字资产，每持有单位数字资产一天则积累一个币天的币龄，若发现新的区块则现有的币龄将清零并重新累计。节点所拥有的币龄在全网币龄中所占的权重即由此节点创建新区块的概率。

1.3.3代理权益证明机制（Delegated Proof of Share，DPoS）

该机制是一种基于投票选举的共识算法，类似民主代议制。在POS的基础上，DPOS将区块生产者的角色专业化。所有具有权益的节点先进行投票选举出数量有限的代理人，然后代理人之间再轮流出块。该机制由于出块节点数量有限，无需全节点共识，因此简单高效，但受人为因素影响的概率相对而言较高，是一种目前较为有争议的共识机制。

1.4通证模型

通证(Token)是区块链系统的经济模型和激励模型里最关键的一环。在一个机器治理的系统中，如果想要使得各方用户协同而高效的参与其中，自愿的贡献和付出，那么就一定需要一个符合经济发展规律的激励模型，使得做出贡献的用户获得一定的回报。这种回报便被设计成了通证。

通证的本质是按照某一协议开发并基于一定的规律分发到社区的加密货币，可以等同于在该区块链系统中流通的一般等价物。在系统中获取或提供有偿服务，发生买卖，均可以使用通证作为价值转移的手段。随着整个生态的发展，通证的需求将会逐渐增加，其价值也会逐渐升高。

2、区块链应用生态阐述及分析

该部分将目前的区块链应用分为四大类若干小类，并对典型类别以及类别下的典型项目进行阐述和分析。

2.1货币

最早期的区块链应用，主要作为支付手段使用，也被称作区块链1.0。

作为支付手段，主要分为基础货币及分叉币、匿名币，每一类中均选取最具代表性的进行阐述。

2.1.1基础货币

2008年10月31日，一位化名为中本聪的人在论坛上发布《比特币：一种点对点式的电子现金系统》一文，宣告了历史上第一个区块链应用比特币诞生。次年1月3日，中本聪通过代码制作了比特币区块链的第一个区块：创世区块，比特币网络正式上线。比特币通过“挖矿”的方式产生，当“矿工”（自然人或群组，他们自愿进行哈希计算来解开区块内置方程并验证发生的一系列数据交换）解开一个新的方程时，会获得生成下一个

区块的权利并将解密期间内产生的交易数据记录到该区块中。作为奖励，该矿工将得到这个区块内包含的比特币和交易的手续费。通过比特币，转账可以跨过信任中介（银行），因此可被用于跨境贸易、支付、汇款等领域，在这些领域采用比特币支付将大大减少手续成本和时间成本。另外，由于比特币的归属权只显示在一串哈希值之中，因此很难追溯到现实世界里的拥有者，具有一定的匿名性，所以也被广泛用于违法交易中。早在2010年便有人用10000比特币购买了两个匹萨，这是历史上最早的一笔比特币与实物的交易，目前，日德已经合法化比特币交易，比特币的支付领域已经大大扩展。

2.1.2分叉币

a) 以太坊经典

2016年6月。以太坊出现重大漏洞，社区对漏洞的处理方式产生了两种看法，最终导致了以太坊的硬分叉。在硬分叉之后由于两种方案分别对应的主链都具有一定的算力支持，于是导致了原链和分叉链共存，最终导致了分裂，即出现了分叉币——以太坊经典。

b) 比特币现金

比特币系统由于在早期设计中每个区块的容量只有1MB，只能承载少量的交易数据，因此随着比特币交易的日益频繁出现了堵塞现象，为了解决这一问题，比特币开发者和算力掌控者提出了众多的解决方案，由于没有良好的决策共识机制，最终无法达成共识，导致了比特币的分裂，比特币现金是第一个比特币分叉币。该分叉币由矿工主导，采用大区块模式，放弃了由核心开发团队主导的扩容方案，因此每个区块的容量扩展到了8MB。由于资本的逐利性，后续又出现了众多比特币分叉币，但是大多没有广泛共识，逐渐销声匿迹。比特币现金也是目前共识度最高，最被看好的分叉币。

2.1.3匿名币

Zcash诞生于2011年11月9日，是首个使用零知识证明技术的区块链系统。该系统整体结构和运作模式与比特币十分类似，但是通过对交易记录的加密化实现了节点信息的完全匿名，比基础货币更能保护交易的隐私。

目前零知识证明技术是区块链开发中用以提升安全性的最有效手段之一，Zcash团队在这个领域的研究和开发非常领先。