序一

打造自主可控联盟区块链，开创金融科技发展新天地

近年来，以比特币为代表的“数字加密货币”在世界范围内广为流行，带来了新的机遇和挑战。区块链作为“数字加密货币”系统的底层支撑技术，展现出了巨大的潜在应用价值，将在金融、贸易、物流、征信、物联网、共享经济等诸多领域引发技术革新浪潮。美国、英国、俄罗斯、澳大利亚、日本等发达国家已从战略层面开展区块链的研究和应用。我国政府对区块链技术的发展也非常重视，国务院将区块链列入“十三五”国家信息化规划，工信部连续多年发布我国区块链产业发展白皮书。总体上来说，当前区块链技术尚处于起步阶段，国内外发展差距并不大。为了避免在该重要新兴技术领域出现类似操作系统、数据库等底层关键技术被国外巨头垄断的局面，研发一套完全自主可控的区块链底层平台意义重大。

区块链技术本质上是一种分布式账簿数据库，它利用块链式数据结构来验证与存储数据，基于分布式共识算法来生成和更新数据，并通过密码学的方式保证数据传输和访问的安全。从功能层面上来看，区块链记录不易篡改，无须第三方可信中介，天然适合多个机构在区块链网络中相互监督并实时对账，通过智能合约大大提高了经济活动与契约的自动化程度。

按其组织形态，区块链平台可分为公有链、联盟链和私有链。公有链是非许可链，具有完全去中心化的特性，但存在共识效率极低、缺乏权限控制与隐私保护等问题，除了“数字加密货币”之外，很难应用于其他领域。联盟链是许可链，需经过一定的权限许可方能加入网络。私有链也属于许可链，其许可权掌握在单一机构手中。

从时间维度来看，区块链技术自诞生以来发生了3次重要的技术演进。第一次发生在2009年，代表平台为“比特币”，首次验证了无中心机构的“数字货币”的可行性，但其交易性能极低，仅为每秒几笔交易。第二次发生在2013年，代表平台为以太坊，首次在区块链平台中增加了可编程特性，从而大大拓展了区块链的应用范围，但其交易性能仍然不高，仅为每秒数十笔。第三次发生在2015年，代表平台为Hyperledger Fabric和Hyperchain，首次在区块链平台中加入权限控制和隐私保护，并将交易性能提高到了每秒几千笔甚至到上万笔。

联盟区块链具有高效共识、智能合约、多级加密、权限控制、隐私保护等特性，辅以可视监控、动态配置等功能，主要面向企业级应用场景，是区块链发展的最新形态，在中国有极其广泛的应用价值，其核心优势主要有3点：(1) 从监管角度看，联盟区块链可以通过CA认证准入、制定监管规则合约等方式为监管提供便利；(2) 商业机构及用户对账户和部分交易信息有隐私保护的需求，联盟区块链可以通过加密、分区等方式实现隐私保护；(3) 从商业应用角度来看，交易吞吐量和时延是企业最关心的交易性能指标，联盟区块链通过共识算法的创新使交易效率得到很大提升。但是，一些商业需求的场景对联盟区块链提出了更高的技术要求，例如：(1) 高性能，如何在多个节点之间高效地达成共识，如何有效地提升智能合约的执行效率；(2) 高可用，应允许在不死机的情况下加入新节点，并可在节点重启之后快速恢复；(3) 安全隐私，如何设计权限控制机制，使之符合国家标准，并能有效地保护隐私数据；(4) 可编程，应提供图灵完备的、安全的智能合约引擎，可支持多语言的、复杂的智能合约。然而，当前主流的开源区块链平台（如以太坊、Hyperledger Fabric等）尚未达到上述技术要求。

在杨小虎、蔡亮等教师的带领下，浙江大学超大规模信息系统研究中心自2015年开始对联盟区块链的核心技术开展了多层次的研究工作。浙江大学于2018年6月成立了浙江大学区块链研究中心，专注于区块链理论、技术和应用的前沿研究。杭州趣链科技有限公司研发的Hyperchain联盟区块链平台在高性能、高可用、安全隐私和可编程技术方面取得突破，支持了国内首个接入银行核心系统的区块链项目的落地和稳定运行。目前Hyperchain平台已在金融等众多领域得到了实际应用。

本书对以太坊、Hyperledger Fabric和Hyperchain的技术特点及内核代码进行了详细的分析，对各平台的应用开发技术进行了介绍。相信本书对区块链技术的爱好者和区块链行业的从业者会有很好的参考价值。

陈纯
中国工程院院士，浙江大学计算机科学与技术学院教授