区块链基础设施研究报告（2023年）

区块链基础设施研究报告 (2023年) 中国信息通信研究院工业互联网与物联网研究所2023年12月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 前言 党的二十大报告提出，建设数字中国，加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合。区块链作为数字经济发展的可信基础设施，改变了传统生产方式和商业模式，催生了新产业、新业态、新模式，引发了多领域、多层次的变革，加快数字经济赋能实体经济，将在数字产业化和产业数字化过程中发挥关键作用。 中国信息通信研究院工业互联网与物联网研究所连续两年发布 《区块链基础设施研究报告（2021年）》、《区块链基础设施研究报告（2022年）》，今年的蓝皮书在上两版的基础上，研判了区块链总体演进趋势，分析了技术、应用、产业、监管的发展态势，重新定义区块链基础设施概念内涵和组成要素，研判四条路径发展趋势以及部署模式，赋能大规模应用场景，为我国区块链基础设施发展提供建议。 经过两年的跟踪研究，我们发现全球范围内对于区块链基础设施的探索正逐步由部署建设阶段步入到规模化应用阶段，但是仍然无法回答区块链基础设施具体形态是什么、采用哪种建设路径、商业化缺少杀手锏应用等问题。为此本报告重点研判了区块链基础设施形态、四条建设路径发展趋势，并给出区块链基础设施大规模应用构建机制，希望能够为技术和产业变革提供创新动力及指导建议，更好地发挥区块链作为基础设施的作用和功能。 目录 一、区块链形成多元化认知视角1 （一）经济发展格局：形成新型经济体系2 （二）产业发展格局：可信协作的产业链3 （三）技术发展格局：驱动网络体系重构4 二、区块链总体发展态势分析5 （一）技术性能取得突破，提升基础设施灵活可扩展性5 （二）应用虚实融合发展，推动基础设施应用创新发展7 （三）产业发展回归理性，壮大基础设施配套产品体系8 （四）监管举措逐步细化，引领基础设施安全合规发展10 三、区块链基础设施步入规模建设阶段13 （一）区块链基础设施概念再认识13 （二）四条发展路径互为补充演进16 （三）新技术融合化部署趋势明显18 四、区块链基础设施赋能大规模应用构建20 （一）数字原生化路径22 （二）接口式链改路径23 （三）融合式链改路径25 五、总结与展望26 图目录 图1区块链在多种认知视角下带来的多元化影响2 图2区块链形成新型经济体系3 图3区块链促进产业链可信协作4 图4区块链驱动网络体系重构5 图5全球区块链投融资轮次分布9 图6全球区块链历年投资金额和数量10 图7全球区块链投融资赛道10 图8全球区块链企业地域分布10 图9区块链基础设施演进趋势14 图10区块链基础设施三大应用路径22 图11数字资产服务网络23 图12可信存证服务网络25 图13智能金融服务网络26 近年来，随着6G网络、人工智能、云计算等新一代信息技术发展，以及Web3、元宇宙、数据空间等新概念的崛起，掀起了一股下一代互联网变革热潮。区块链与各类新一代信息技术的集成应用在新一代互联网变革中起着重要作用，具备引发社会经济与产业运行模式变革的巨大潜力。各个国家和地区都意识到了这一趋势的重要性，视图抢占构建以区块链为底座的下一代互联网基础设施先机，主导未来数字经济和社会发展。 区块链基础设施是区块链理念工程实践的具体形态，与6G网络、人工智能、云计算等新一代信息技术融合化部署，驱动分布、互联、智能、安全的下一代互联网基础设施构建，将催生新产业、新业态、新模式，加快数字经济赋能实体经济。随着“星火·链网”、欧盟区块链服务基础设施EBSI等国家级重大工程先后投入使用，全球范围内对于区块链基础设施的探索正逐步由部署建设阶段步入到规模化应用阶段。与此同时，区块链模块化、跨链桥、链下计算、中间件等扩展及接入技术的完善，也代表着区块链基础设施技术形态由初期的块链式单体网络架构演变为当前的分布自治、跨链成网的融合化体系，具备支持跨行业、跨领域开展大规模可信协作网络建设的服务能力。 一、区块链形成多元化认知视角 当前，区块链已形成了面向经济、产业及技术视角下的多元化认知体系，催生了以数字货币资产为核心的新经济生态，构建了以可信数据管理为核心的可信协作产业链，驱动了以算法背书信任为核心的网络体系架构重构。 资料来源：中国信通院 图1区块链在多种认知视角下带来的多元化影响 （一）经济发展格局：形成新型经济体系 从金融视角来看，区块链促进了以数字资产为核心的新型经济生态的形成。区块链通过通证流通与激励机制，重新定义了新的经济载体形式，能够提供更高效、更安全和更创新的金融服务，将彻底改变传统金融体系的经济格局。 资产描述类功能协议流通程度不断提升，重新定义新型经济载体。与金融属性密切相关的同质化通证、非同质化通证、资产流通协议等技术要素及功能协议，能够在映射物理资产的同时催生大量原生数字资产，在数字生态中进一步扩展资产的表现形式，扩大了数字经济的资产规模和想象空间，为金融体系提供了可描述、可确权、可流通的新型经济载体，促进形成数据权益化、权益资产化、资产流通化的价值闭环。 应用模式向数字化金融服务不断延伸，新型经济体系逐步形成。以分布式金融服务为代表的新型金融服务模式以区块链为底层平台，构建点对点、可信安全的创新型数字化金融体系。基于分布式网络环境的借贷、质押、交易等金融服务纷纷出现，与之相类似的游戏金融、 社交金融更是将数字资产的流通与交易带入到特定的真实消费场景，增加了数字资产的消费空间，也进一步加速了数字环境下的资产流通和信息消费，助力新型经济体系的形成。 图2区块链形成新型经济体系 资料来源：中国信通院 （二）产业发展格局：可信协作的产业链 从产业视角来看，区块链技术作为可信数据管理的核心，为整个产业链可信协作提供了可行性。传统行业将区块链作为去中心化的可验证数据库系统，形成多种面向产业数据的存证、追溯、核验的解决方案，促进产业链上下游企业之间可信协作的同时，赋能实体经济的转型升级与产业数字化发展。 区块链与实体经济融合度不断深化，满足垂直行业应用构建需求。区块链为赋能实体经济的可信数据要素流通提供了解决方案，通过将区块链作为底层支撑，与产业具体应用场景相融合，结合大数据、人工智能等新一代信息技术，能够提升数据作为生产要素的价值，满足政务、民生、制造等垂直行业可信应用构建的技术需求。截止2023年 12月，国家网信办区块链备案数达3453项，覆盖了制造、能源、政 务、金融等15个领域。 数据流通赋能类技术要素不断完善，助力产业链上下游资源协作。区块链与产业链资源协作与整合密切相关的隐私计算、数字身份、分布式存储等关键技术要素，为赋能实体经济的产业链上下游的可信协作及数据要素流通提供了解决方案。依托区块链技术，产业链上下游能够以用户订单数据为核心，通过数据存证、追溯、确权协议，保证关键节点添加合同、物流单、仓单和回单等文件数据的真实性与可靠性，实现上下游数据链条的可信闭环，提供高效供应链服务，提高效率和增强消费体验，释放更多增长潜力。 图3区块链促进产业链可信协作 资料来源：中国信通院 （三）技术发展格局：驱动网络体系重构 从技术视角来看，区块链驱动了以分布式信任为核心的网络体系重构。依托分布式网络标识及寻址技术，能够有效加强数字空间中数字身份的认证管理与数据确权。同时，随着扩展技术的不断创新发展，区块链技术已经逐步满足互联网规模化应用性能需求，将加速推动下一代互联网的演进。 标识寻址类技术成为业内探索重点，建立网络空间的分布式信任。 以太坊域名（EthereumNameSystem,ENS）作为首个面向区块链网络 空间的寻址技术，提供了一种安全且去中心化的方式实现链上资源的解析，与网络属性相关的分布式标识（DecentralizedIdentifier,DID）、自主管理身份等，也为以分布式信任为核心的下一代网络体系架构重塑提供了技术支撑。通过以区块链技术为底层支撑、以数字份为信任基础，结合数字生产、数字消费、数字交易为主的新型经济形态，形成自主掌控个人数据及数字资产的新型网络体系体系，实现互联网由非受信空间向可信数字空间的演进。 扩展技术稳步发展带动运行效率提升，满足规模化应用性能需求。受限于区块链技术自身的性能瓶颈，下一代互联网Web3依托区块链作为信任基础的蓝图难以实现规模化部署。随着2023年模块化、链下计算等扩容扩展技术不断投入使用，区块链在运行效率、能耗及时延方面得到了全方位的提升，有望驱动新型网络体系的重构与升级。 资料来源：中国信通院 图4区块链驱动网络体系重构 二、区块链总体发展态势分析 （一）技术性能取得突破，提升基础设施灵活可扩展性 共识算法取得重大突破，不断壮大基础设施节点网络规模。相对于同步共识算法，半同步、异步共识算法符合大规模节点网络延迟要 求，无论是网络好坏、网络负载高低,都能够提供高性能的服务，100节点性能达十万级以上，基本满足高并发场景区块链基础设施性能需求。中国人民银行数字货币研究所和清华大学提出的异步共识算法“大圣协议”在复杂网络环境的91节点测试中性能达25.6万TPS。蚂蚁链和上海交通大学合作研发的异步共识算法MyTumbler在广域网部署100节点的实验中共识吞吐量在交易大小为1KB和200B时分别达到13万和65万TPS。 模块化技术开始崭露头角，实现可扩展性与灵活性的双重突破。区块链面临着不可能三角难题，即任何一条区块链无法同时满足去中心化、安全性和可扩展性三个特性。现有的单体区块链倾向于优化三角形中前两个特性，例如比特币和以太坊更强调尽可能的去中心化和提高安全性，但交易处理的性能不足。扩展技术是解决区块链三难困境的关键，旨在提升区块链性能和容量，扩大服务种类和规模。模块化技术作为关键扩展技术，通过将单片区块链中的核心组件进行功能解耦分离形成“功能层级堆栈”，并根据应用场景需求进行定制化重组，有效实现区块链系统的高扩展性与灵活部署，性能逐步满足当前互联网规模化应用需求。以Celestia为代表的模块化技术能够降低区块数据计算成本达到95%，提升区块链事务处理吞吐量近千倍。 区块链与隐私计算技术融合趋势明显，共同护航数据安全流通。在互联网经济时代，数据已成为新的生产要素，但数据流通中面临着严重的数据安全风险。区块链与隐私计算结合形成可信数据服务网络，解决数据共享难题，实现数据高价值流通。一方面区块链凭借公开透 明和难篡改的特性，可以建立隐私计算所需的信任桥梁，在计算、流通、使用、销毁等多个环节中，都可以做上链验证。另一方面，借助安全多方计算、联邦学习、零知识证明等隐私计算技术，在不泄露原始数据的前提下，完成对数据的计算和分析。在国内数据要素市场化和数据跨境流通双轮驱动下，国内发布多项政策推动以区块链节点为枢纽的数据服务网络建设，促进跨域数据流通和共享。2023年上海市经济信息化委员会发布《上海市推进城市区块链数字基础设施体系工程实施方案》，提出打造国际区块链交换枢纽链接，实现数据要素交易全流程上链，构建场内场外互联互通、数据产品和数据资产互认互信的开放数据要素市场。 （二）应用虚实融合发展，推动基础设施应用创新发 展 智能合约和用户量进入高速增长阶段，区块链应用采用率提高。智能合约数量和用户量是衡量区块链应用市场占有率和产品成熟度的重要指标，2023年智能合约和用户量进入爆发增长阶段，极大提升区块链应用普及率。自2019年至2023年间，智能合约数量持续增 长，尤其是2023年智能合约数量较去年同期增长超过9倍。此外， 截止2023年10月，全球有超过4.25亿区块链应用用户数量，同比 2016年增长率达8,000%以上。但是值得注意的是，与50亿用户规模的互联网应用相比，区块链在应用层面仍需加大深耕力度，需要进一步降低部署成本，提高易用性。 通证机制成为应用发展