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(2022年)
前 言
如果把以太坊主网上线时间界定为区块链基础设施启动的原点,那么这项历程已经过近七年时间。包括星火·链网、区块链服务网络BSN、欧盟区块链基础设施EBSI、印度国家区块链框架NBF等,多个国家和地区的重大工程先后启动节点建设和应用探索,其他各种公有链网络和跨链系统项目更是多达数百个,足可见全球各国和产业界都高度重视构建这一信任和价值的新型基础设施。
中国信息通信研究院工业互联网与物联网研究所在去年首次编写并发布《区块链基础设施研究报告(2021年)》。今年的蓝皮报告在上一版基础上,跟踪研究了全球区块链基础设施实践的最新进展,分析技术、应用、路径的发展态势,希望能够有助于产业界和学术界凝聚共识,更好地发挥区块链作为基础设施的作用和功能,为技术和产业变革提供创新动力及指导建议。
特别是过去的一年,全球范围对Web3、元宇宙等数字原生空间的技术研究、产品研发、应用探索大幅加速。在新的网络空间内,从体系架构设计的初始阶段,就充分考虑信任底座的内生建设,更容易得到各方认可支持。同时,数字原生空间内部的经济理论模型已经发生改变,依赖于对数据要素的确权、交互、交易等基本支持和数字身份、数字资产等基本单元,也就迫切需要借助区块链基础设施在传递价值和管理信任等方面的功能。我们相信,随着区块链技术持续性改善,数据要素的市场化价值将不断得到发挥,区块链基础设施将有力支撑传统产业数字化转型和数字原生空间探索!
目
录
一、区块链基础设施概述 1
(一)基础设施框架逐步稳定,部署与接入方式丰富 1
(二)基础设施属性持续增强,政府与产业支持提升 5
(三)基础设施能力拓展延伸,成为Web3核心底座 7
二、区块链基础设施发展路径的交织与演化 8
(一)开源社区驱动的生态化路径:形成事实性标准规范 9
(二)分域节点建设的网络化路径:规模网络需较长周期 12
(三)行业应用优先的业务化路径:受业务场景影响较大 14
(四)公共服务引导的平台化路径:跨链实际需求在改变 15
三、区块链基础设施技术创新 16
(一)处理能力:单链交易的并发量取得突破 17
(二)交互能力:服务平台的用户友好性提高 18
(三)上链能力:接入终端的可信安全性增强 19
四、区块链基础设施应用实践 19
(一)数字藏品 20
(二)数据流通 21
(三)双碳交易 23
(四)供应链金融 24
(五)产品溯源 25
五、总结与展望 27
(一)网络信任底座是一项复杂的系统性工程 27
(二)基础设施建设与应用创新趋于同步开展 28
(三)数字原生空间将带来更直接的发展需求 28
图目录
图1区块链基础设施框架 1
图2主要区块链基础设施的接入方式统计 2
图3区块链基础设施部署模式分类 3
图4区块链基础设施跨链发展历程 4
图5区块链基础设施项目投资占比 6
图6历年区块链基础设施项目投资数 6
图7历年区块链基础设施项目投资金额 6
图8区块链基础设施发展路径演进趋势 9
图9依托公有链模式的全球区块链基础设施数量增长趋势 10
图10区块链社区开发者月活跃人数增长趋势 11
图11区块链社区开发者新增人数增长趋势 11
图12区块链社区开发者新增人数增长趋势 11
图13星火·链网数字原生资产服务网络解决方案 21
图14RivTrust数据要素确权流转平台的技术架构 22
图15Flowcarbon技术架构及其解决方案 24
图16壹诺供应链金融平台技术架构 25
图17IBMFoodTrust™的产品溯源功能模块与业务流程 26
一、区块链基础设施概述
区块链基础设施是由具有广泛接入能力、公共服务能力、可灵活部署的公共链网,及连接这些区块链的跨链系统组成的网络服务设施。狭义的区块链基础设施,是由遵循预定义共识机制的若干节点构成的分布式信任平台;广义的区块链基础设施,是面向数据这一新型生产要素,支持合规高效的数据要素流通和交易等市场化配置,从而推动构建大规模的可信协作网络。
(一)基础设施框架逐步稳定,部署与接入方式丰富
自《区块链基础设施研究报告(2021年)》首次从垂直的技术协议栈”和“水平的建设方案”两个维度梳理区块链基础设施组成要素以来,分布自治、跨链成网的区块链基础设施框架正趋于稳定。全球范围的区块链基础设施建设与运行实践普遍在节点接入方式上呈现多样化发展,在节点部署模式上重视简易化服务,在跨链系统建设中探索模块化方案。
图1区块链基础设施框架
来源:中国信息通信研究院
区块链基础设施接入方式多样化。门户网站为广大初级用户提供了解区块链资讯的渠道,同时可搭建区块链基础设施的信息集成入口;
API接口是众多资深用户及系统开发者构建去中心化应用的主要选择,
通过提供程序调用的便利,仍然是区块链基础设施的系统开发入口;数字钱包逐渐脱离加密货币交易的单一功能属性,出现浏览器插件、手机APP、硬件钱包等多种形态,正逐渐成为区块链基础设施的统一数字身份入口和一部分应用入口;区块链浏览器以其防止网络跟踪、避免恶意广告投放等特性发展迅速,被多数区块链基础设施的建设者和运行者作为重要的信息查询入口;数据网关通过融合多种通信协议、提供安全可信的数据缓存、计算、处理能力,成为区块链基础设施与企业信息化系统、实时数据采集设备以及其他网络数据源的连接器,未来有望成为区块链基础设施的数据连接入口。
来源:中国信息通信研究院
图2主要区块链基础设施的接入方式统计
区块链基础设施部署模式简易化。本地部署节点带来的成本问题,让众多开发者望而却步,一定程度限制了区块链应用发展和生态建设,因此简易化的节点部署方式受到社群高度关注。目前区块链基础设施部署模式主要分为集中托管和离散接入两类方式,均能够让开发者借助一系列通用功能组件和实用工具解决应用层问题,从而屏蔽底层的复杂度,快速搭建区块链应用。集中托管方式占比较多,如以太坊有超过63%的用户是通过统一的区块链开发平台Infura实现接入。该方式可以有效保障区块链节点运行的稳定性及可扩展性,通过提供API节点集群,让普通开发者无需在本地运行庞大的全节点就可快速接入区块链系统。离散接入方式则是为不同底层服务供应商制定接入标准并进行节点部署审核,帮助企业及开发者借助标准化的接口快速连接到不同区块链所对应的服务器,最终完成开发工作。因其统一的配置、统一的接口等标准化优势,逐渐得到众多服务厂商和用户认可。
来源:中国信息通信研究院
图3区块链基础设施部署模式分类
区块链基础设施跨链系统模块化。跨链系统建设主要采用中心化或多重签名的公证人、侧链/中继、哈希锁、分布式私钥控制等四种技术方案,特别是中继技术已经逐渐发展成为最典型的跨链实现机制。随着跨链从技术研究走向产品化,并结合多链方案开展建设应用实践,逐渐形成了快速接入、平台接入、服务枢纽等三种常用的服务模式。快速接入模式,通过构建三层跨链互操作架构(接入层、业务逻辑层、区块链层),基于可拆分、可流转的数字凭证,推动产业链企业开展合约化协同场景的跨域合作,提升跨链互操作效率;平台接入模式,借助侧链方案,将业务平台与区块链系统作为整体,通过跨链方式将平台交易信息存证到链上进行业务数据锚定,充分发挥基础设施提升业务数据可信度的作用;服务枢纽模式,基于可信跨链服务网关构建基础设施,可针对不同类型的链上业务参与方,以最小改动原则进行技术适配,满足各条异构链之间信息及资产跨链需求。
来源:中国信息通信研究院
图4区块链基础设施跨链发展历程
(二)基础设施属性持续增强,政府与产业支持提升
全球对区块链基础设施支持力度大幅提升。美国利用在全球金融和技术上的领先地位,希望继续引领全球区块链发展。美国拜登政府于2022年3月签发总统令,要求美国政府各部门研究区块链技术、数字资产发展与应用情况,分析其对美国金融、技术影响;美国国家科学技术委员会发布的《先进制造中的美国领导战略》和美国国防部发布的《国防部数字现代化战略》中均提到对区块链技术研究和基础设施建设的推动。欧洲注重区块链区域影响力和协同发展,重视数字身份的应用。欧洲区块链基础服务设施(EuropeanBlockchainServicesInfrastructure,EBSI),已获得30个欧洲国家参与和支持,覆盖率超过60%;2022年2月,欧盟委员会发布《数字欧洲计划》”并宣布将继续推进EBSI服务创新、区块链标准和数字身份等。日本决心抓住Web3机遇,探索区块链基础设施建设带来的经济增长机会。日本首相岸田文雄于2022年5月发表声明,将区块链基础设施为技术支撑的新一代互联网框架Web3发展上升为国家战略,并于6月批准了日本
《2022年经济财政运营和改革的基本方针》,提出将努力为实现这样一个去中心化数字社会进行必要的环境改善。韩国政府则以元宇宙建设为起点,,韩国知名公有链Klaytn依托韩国最大科技公司Kakao转型成为全球领先的区块链基础设施。我国对区块链基础设施的支持力度持续增加,33个省、市基于“十四五”规划中数字经济发展和区块链技术创新的指导方向,在资金、政策、产业、应用层面推出了一系列的政策支持。
面向区块链基础设施的投资规模持续加大。截止2022年5月,
全球区块链投资机构累计投资2897个项目,投资金额达658亿美元。在投资数量方面,基础设施项目占全部区块链投资22%左右,其中2021年共有285次区块链基础设施项目投资,达到2020年三倍规模。
在投资金额方面,2021年投资为75亿美元,而2022年仅前5个月
的投资就达到90亿美元,超过去年全年投资总额。在投资占比方面,a16z、Coinbase、Biance、AlamedaReasearch、MulticoinCapital等五家知名区块链投资机构都选择将基础设施视为重点投资领域。
来源:中国信息通信研究院
图5区块链基础设施项目投资占比
来源:中国信息通信研究院
图6历年区块链基础设施项目投资数
来源:中国信息通信研究院
图7历年区块链基础设施项目投资金额