陈纯院士：联盟区块链关键技术与区块链的监管挑战

引言

区块链正迎来发展的春风。我国“十三五”规划已经将区块链、量子通信、人工智能等作为重大项目进行推进。2019年2月18日《人民日报》头版提到区块链是“新一代的信息技术”。区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，其核心价值在于提升多中心的协作效率、去中介、提升多方信任、数据不可篡改、可追溯、可审计等。它与传统系统互相对账、中心化、可能篡改数据的特点是恰恰相反的。

区块链系统根据应用场景和设计体系的不同，一般分为公有链、联盟链和私有链。公有链的各个节点可以自由加入和退出网络，并参与链上数据的读写，性能很低。联盟链的各个节点通常有与之对应的实体机构组织，通过联盟授权后才能加入与退出网络，具有更高的数据写入速度。私有链各个节点的写入权限收归内部控制，而读取权限可根据需求有选择性地对外开放。目前，联合国、国际货币基金组织，以及美国、英国、日本等国家对区块链的发展给予高度关注，积极探索推动区块链的应用。目前区块链的应用已延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域。中国和国际上对区块链技术研究热点稍微有些区别，中国的研究热点主要集中于联盟链的关键技术，同时区块链的监管技术也是非常重要的。有一句话讲得好：“没有一个好的监管，就像马路上没有交警，或者说没有红绿灯。”

联盟链的四大关键技术

联盟链在国内具有广泛的产业化应用，包括金融、法律、医疗、能源、娱乐、公证等领域。今年以来我国在联盟链方面的应用很多，但与国外区块链应用有所区别，西方区块链的发展是利用金融创新带动其他行业创新，而中国除了金融创新外，更重要的是在各个行业的应用。联盟链的关键技术主要包括以下四个方面。

高性能　公有链的性能目前不够高。就大规模应用而言，现在国内领衔的联盟链技术，每秒可以处理上万笔交易。但在大规模节点或者大数据量的情况下，性能会急剧下降。联盟链高性能关键技术需要在各个方面进行突破，包括新型的共识算法，用以提高共识效率与安全性，以及高效的智能合约引擎等。当前还有一个研究热点是“软硬件协同优化”，就像人工智能(AI)的发展一样，没有芯片，AI应用就很难落地。

安全隐私　在我国，区块链应用首先要全面支持国家密码管理局制定的自主可控的国产算法和标准。其次，商业应用需要区块链平台能够支持对业务数据的隐私保护，命名空间隔离等技术在物理层面进行业务数据的分离，还可以通过更细粒度的隐私交易机制，实现交易的可验证但是不可见。还有基于可信执行环境等技术实现节点密钥管理和数据加密存储，基于默克尔树(Merkle Tree)、有向无环图(Directed Acyclic Graph, DAG)等数据组织技术，防止文件被篡改。

高可用性　包括节点的动态准入机制，以及节点失效后的快速恢复机制。区块链是一个分布式协作的系统，当新节点加入时不能让整个系统停下来，同样某一个节点出问题时，不能让整个系统停下来删除，所以区块链网络应该要支持实时动态地运维。联盟链是多中心化的，管理的公平性容易受到怀疑，为了保证联盟自治管理过程的透明公正，需要重点研究联盟自治管理机制。另外，高效的热备切换机制，也是联盟链高可用的关键技术。

高可扩展　首先是编程可扩展，支持多种编程语言的使用，尤其是常用的编程语言；其次是存储方式可扩展，需要支持多类型、多组织形式的数据可信存储；再次是支持预言机提供可信外部数据源服务；最后是支持跨链，实现同构链与异构链之间的跨链协同。