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2008 年 11 月 1 日，中本聪（ Satoshi Nakamoto）在P2P Foundation网站上发布了比特币白皮书《比特币：一种点对点的电子现金系统》，阐述了基于P2P网络技术、数字签名技术、数字时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念，比特币概念就此面世。2009 年 1 月 3 日，中本聪生成了序号为 0 的比特币创世区块，将 50 个比特币转入账户地址中，标志着第一笔区块链挖矿酬金的产生。2009 年 1 月 9 日，序号为 1 的比特币区块出现，并与序号为 0 的创世区块连接形成了链，标志着第一个区块链的正式诞生。
比特币在 2008 年的金融危机中横空出世，它的出现是对传统货币制度的挑战。比特币不需要政治和金融保障，只依靠数学、程序和算法，就可以保持一个经济体系的正常运行。并且，比特币的公开记账，可以杜绝欺诈行为的发生。此外，固定的比特币发行总量，也使比特币供应处在可控范围内，可以避免出现因像中央银行无限印钱导致的通货膨胀。因此，我们认为比特币的出现，在一定程度上顺应了经济发展的需求。比特币发明者中本聪也曾在密码朋克（Cypher Punk）邮件列表中称，“我一直在研究一个新的电子现金系统，这完全是点对点的，无须任何可信的第三方”。并且，中本聪在比特币创世区块里写道：“财政大臣即将对银行进行第二次救助”，这句话是创世区块诞生当天泰晤士报头版的标题。所以，一般认为比特币就是中本聪针对传统货币制度的弊端，而构想的能够打破政府垄断和稳定货币市场的新型货币交易系统。
中本聪在比特币里面大量借鉴了密码朋克成员在Cypher Punks邮件中的各种成果。“密码朋克”是数字货币最早的传播者群体，在全世界大概拥有1 400 个用户。“密码朋克”用户发起了Cypher Punks邮件列表组织，并经常在这个邮件列表组织中讨论关于数字货币的实践。比如在 1998 年，美籍华人戴维（Wei Dai）在Cypher Punks邮件列表中第一次阐述了“加密货币”这个概念，指的是在给定的国家或经济体内通行的，用于支付商品、服务和偿还债务的物品或任何形式的记录。然后，在 2009 年，中本聪在Cypher Punks邮件列表中发表了第一个比特币规范和概念证明。在这期间，中本聪给戴维发过去了两封邮件。在第一封邮件里中本聪提到：“我读了您介绍b-money的网页，非常感兴趣。我很快就会发表一篇论文，能把您的思路扩展成一个完整的、可运行的系统。”在第二封邮件里中本聪称：“我想，您在b-money论文中想要解决的问题，比特币几乎都做到了。系统完全是去中心化的，无须任何服务器，也无须任何可信方。此网络的架构能够支持各种托管交易和合约类型，但当前还只是实现了货币和交易的功能”。由此可见，中本聪非常重视戴维关于数字货币的构想。但比特币与b-money的不同之处在于：①比特币的发行量是固定的，只有2 100万枚，这可能导致通货紧缩，而b-money的发行量由算力决定，原则上不会导致通货紧缩或通货膨胀；②比特币是基于交易的现金系统，并通过工作量证明来保证区块链全网的账本一致性，而b-money是基于账户的现金系统并通过验证服务器来保证区块链全网的账本一致性。
区块链起源于比特币，但不局限于比特币的商业模式或技术架构。事实上，在比特币诞生以后，区块链技术不断被发展并被尝试应用于智能合约、商品溯源、供应链和贸易金融、物联网、产权／版权、电子证据存证、保险、个人或企业征信、数字资产发现和交易、积分共享、企业财务登记和审核、会计和审计、跨境支付和结算、能源交易与管理、云存储服务、医疗健康、慈善公益等领域。正如中本聪所言，区块链构造的是一个去中心化、去信任和去中介服务器的平等世界。
区块链自 2009 年诞生以来，已经发展了十余个年头。梅兰妮·斯万（Melanie Swan）在其著作Blockchain： Blueprint for a New Economy中，根据区块链的发展脉络，将区块链的发展史分为区块链 1.0、区块链 2.0 和区块链 3.0 等 3 个阶段。图 2-1 显示了区块链发展史的 3 个阶段。沿着这 3 个阶段，我们可以以发展观的视角清晰地了解到区块链在不同时期的概念差异、关键技术和功能价值。
图2-1 区块链发展史的 3 个阶段
区块链 1.0 是区块链技术的基本版本，能够实现可编程数字货币。区块链1.0 在电子现金系统中部署加密数字货币，支持货币转账、汇款和数字支付等功能。区块链 1.0 的关键技术包括P2P网络、时间戳、非对称加密和工作量证明（PoW， Proof-of-Work）。 P2P网络技术是建立区块链分布式账本的基础技术，一个节点的数据信息通过广播的方式传递给全网节点。全网节点不停地查收和存储数据信息，避免数据篡改和丢失，从而保证了分布式账本的安全可靠。时间戳是由联合信任时间戳服务中心签发的一个电子凭证，是通过数字签名对包含原始数据信息、签名时间和签名者参数等信息的数据对象进行签名而产生的数据。时间戳可以用于证明数据信息产生的时间和自产生后的内容完整性。非对称加密技术是一种密钥的保密方法。在对称加密中，加密和解密过程用的是同一把钥匙；在非对称加密中，加密和解密过程用的是一对包含“公钥”和“私钥”的密钥。因为使用的是两个不同的密钥，所以这种算法被称为非对称加密算法。顾名思义，公钥就是可以公开的密钥且不用担心导致潜在的资产安全风险；而私钥是不能公开的密钥，私钥的泄露可能导致身份造假、通信安全和资产窃取等风险。在区块链应用中，公钥用于加密和私钥用于解密时，可以保障数据的安全传输；私钥用于加密和公钥用于解密时，可以验证数据签名者的身份。图 2-2 显示了区块链中数据的安全传输机制。图 2-3 显示了区块链中数据的身份验证机制。工作量证明PoW是由比特币引入的，通过求解一个hash难题来竞争记账的权利。例如，在比特币中，每个矿工需要找到一个nonce值，该nonce值与前一区块的hash值和现区块交易数据一起放入hash算法中，要能生成现区块的目标hash。最先找出这个nonce值的矿工得到记账权和比特币奖励。工作量证明PoW技术是节点算力的竞争，因为一般而言，计算能力强的节点能够优先找出目标nonce值。当对等节点的计算能力近似相等时，记账权利的分配是随机的，因而保证了记账公平性；当对等节点的计算能力悬殊时，记账权利的争夺是需要付出巨额算力成本的，从而提高了节点的作恶成本。
图2-2 区块链中数据的安全传输机制
图2-3 区块链中数据的身份验证机制
区块链 2.0 是区块链技术的升级版本，能够实现可编程智能合约。区块链2.0 通过智能合约来设置各种商业与非商业环境下的复杂业务逻辑，支持更广泛的金融应用场景，包括股票、债券、期货、贷款、抵押、产权和智能协议。区块链 2.0 的关键技术包括智能合约、账户状态管理和区块链准入控制。智能合约技术是指将简单的“if／ when…then…”等语句程序存储在区块链上，用于当满足预先确定的条件时，自动执行协议以便所有参与者都可以立即确定结果，而无须任何中间人参与。智能合约可以应用于资金及时结算、登记车辆信息、发送通知或开具凭单。开发人员可以提供更多的智能合约编程模板、Web界面和其他在线工具来简化智能合约的构建。账户状态管理技术专门针对基于账户模型的区块链系统，比如以太坊和Fabric。账户状态管理技术将一个或多个账户实例的所有状态以key-value的形式组织起来，并存储到状态树结构中，以便高效地管理账户状态。区块链准入控制技术是适用于联盟链和私有链的区块链技术，一般涉及证书颁发中心、组件配置和成员管理服务 3 个组件。以Fabric为例，具体的区块链准入控制分为以下几个步骤：
①证书颁发中心生成一个成员（通道、节点或用户）的相关证书和签名。
②开发者在成员的相关组件（通道、节点或用户）配置文件中设置成员信息，包括证书、签名和私钥的存储地址及权限信息。
③成员管理服务组件将成员信息写入区块链网络。
④成员管理服务组件通过证书验证成员身份并通过组建配置文件控制成员的权限。
区块链 3.0 是区块链技术多领域应用落地的表现，能够解决各行各业的信任危机和实现数据的安全管理。区块链 3.0 支持商业逻辑更加复杂的区块链应用，包括智能化政务系统、健康档案管理、自治性社区管理和艺术管理领域。区块链 3.0 的关键技术包括区块链性能优化、分布式智能和价值互联网构建。性能优化技术是区块链 3.0 的研究重点。目前，提高区块链系统性能的主流方法有分片、有向无环结构（DAG）、可扩展共识协议和侧链。分片是一种传统的数据库技术，它将大数据分成了更小的数据块以便于存储和管理，从而提高了区块链的性能和可用性。 Nxt社区提出使用DAG拓扑来存储区块，解决区块链效率问题。在DAG中，交易打包可以在不同的分支链上并行执行，以提高性能。可扩展共识协议指的是在保证一致性的前提下，尝试结合不同的共识机制形成新的、灵活的共识机制，比如PoW＋PoS、PoS＋PBFT。侧链的概念是通过双向锚定，实现主链和侧链之间的价值转移。侧链的目的是扩展主链的功能和性能。侧链的本质是先在主链上锁定一部分比特币（或以太坊），在侧链上操作货币，操作周期结束后在主链上进行结算。为了解决区块链之间的信任问题，区块链之间的交易数据验证可以通过公证机制或区块头来进行。分布式智能技术指的是将区块链、人工智能和边缘计算融合起来，用于扩展区块链的智能分析能力。比如，在区块链中引入人工智能算法形成联邦学习系统，从而提供高效的数据共享和计算能力。价值互联网构建指的是，通过研究价值互联网与区块链的概念和配置映射，来搭建基于区块链的价值互联网模型，实现互联网信息的可信共享、确权溯源和价值传递。
区块链在中国的发展因政策视角的演变在不同时期有不同的侧重点。图2-4 显示了中央单位关于区块链政策的视角演变，分为区块链技术、产业应用和产业监管三个时期。
图2-4 中央单位关于区块链的政策视角演变
在第一个时期，区块链的发展集中在技术的标准化和与人工智能的创新融合方面，具体政策内容包括：2016 年 10 月，工业和信息化部在《中国区块链技术和应用发展白皮书（2016）》中介绍中国区块链技术的发展路线及未来区块链技术的标准化方向和进程；2016 年 12 月，《国务院“十三五”国家信息化规划的通知》将“区块链”作为战略性前沿技术写入规划；2017 年 7 月，国务院《关于新一代人工智能发展规划的通知》提出促进区块链技术与人工智能的融合，建立新型社会信任体系；2018 年 6 月，工业和信息化部《工业互联网行动发展计划（2018—2020 年）》鼓励推进边缘计算、深度学习、区块链等新兴前沿技术在工业互联网的应用研究。
在第二个时期，区块链的发展集中在区块链技术的产业应用，具体的政策内容包括：2017 年 10 月，《国务院办公厅关于积极推进供应链创新与应用的指导意见》提出，要研究利用区块链、人工智能等新兴技术，建立基于区块链的信用评价体制；2018 年 2 月，《工业和信息化部关于组织开展信息消费试点示范项目申报工作的通知》提出，要积极探索利用区块链开展信息物流全程监测的技术，推进物流信息消费降本增效；2018 年 4 月，《教育部关于印发〈教育信息化 2.0 行动计划〉的通知》提出，积极探索基于区块链、大数据等新技术的智能学习效果记录、转移、交换和认证等有效方式，推进信息技术和智能技术深度融入教育教学全程。
在第三个时期，区块链的发展集中在区块链技术的产业监管，具体的政策内容包括：2017 年 9 月，《中国人民银行中央网信办工业和信息化部工商总局银监会证监会保监会关于防范代币发行融资风险的公告》，要求即日停止各类代币的发行；2019 年 1 月，国家互联网信息办公室发布《区块链信息服务管理规定》，要求区块链信息服务提供者和使用者不得利用区块链信息服务从事危害国家安全、侵犯他人合法权益等活动。