區塊鏈技術與應用行業分析報告
阿新 • • 發佈：2019-01-02
1 區塊鏈前言
1.1 區塊鏈市場
（1）百度指數搜尋熱度一度與人工智慧持平；
（2）全球區塊鏈相關公司融資近20億美元；
（3）區塊鏈+日益深入，場景化技術成為新趨勢；
（4）中國區塊鏈技術專利申請數量全球第一(550份)
（5）加密貨幣價格創下250億美元的歷史新高；
（6）ICO的異軍突起，持續佔領創投圈；
（7）國內叫停ICO，封殺比特幣交易平臺；
（8）賽迪區塊鏈研究院落戶青島嶗山，啟動中國區塊鏈沙盒計劃，計劃包含產業沙盒、保護傘沙盒和監管沙盒。
（9）8月25日，中國首個高校區塊鏈研究實驗室在京宣佈成立，該實驗室由北京區塊鏈通公司與北京郵電大學聯合建設;
1.2 區塊鏈背景
1.2.1 區塊鏈的起源
區塊鏈技術起源於化名為“中本聰”（Satoshi Nakamoto）的學者在 2008年發表的奠基性論文《比特幣: 一種點對點電子現金系統》，描述一個點對點電子現金系統，能在不具信任的基礎之上，建立一套去中心化的電子交易體系。2009年1月，第一個序號為0的比特幣的區塊——創世區塊誕生。1月9日出現序號為1的區塊，並與序號為0的創世區塊相連線形成了鏈，標誌著比特幣區塊鏈誕生。
區塊鏈是比特幣的底層技術，在比特幣的應用中，整個區塊鏈就是比特幣的公共賬本，網路中的每一個節點都有比特幣交易資訊的備份。比特幣是區塊鏈的一個“殺手級應用”。
1.2.2 區塊鏈的程序
（1）1.0時代|以比特幣為代表的可程式設計數字貨幣
數字貨幣，顧名思義，並非真實的貨幣，而是存在於數字化、網路化的世界中。它不完全等同侷限在網路遊戲等虛擬空間中的虛擬貨幣，區別在於遊戲虛擬貨幣是有企業發放，依靠企業信用背書。而數字貨幣經常被用於真實的商品和服務交易，目前全世界發行有數千種數字貨幣，包括比特幣、以太坊、瑞波幣等等。
數字貨幣中知名度最高的要屬比特幣了。比特幣通過計算機的特定演算法產生，不依靠特定機構發行，是一種虛擬貨幣。據瞭解，任何人都可以通過相關的軟體“製造”比特幣，然後利用電子簽名的方式來實現流通。目前，在全球範圍內，比特幣可以通過多個線上的交易所和服務商進行兌換交易。
（2）2.0時代|顛覆傳統貨幣和支付概念的智慧合約
定義：智慧合約是能夠自動執行合約條款的計算機程式，類似於其他計算機程式的if then語句。當一個預先變好的條件被觸發時，智慧合約便執行相應的合同條款。智慧合約並不依賴單箇中心化的伺服器，而是分散式的，通過網路節點來自動執行。他不但是有程式碼進行定義的，也是由程式碼強制執行的，完全自動而無法干預。可以最大限度地減少信任的方式來解決一些普通事情。下面以一個博彩交易的案例來闡述。
比如博彩交易，傳統的博彩交易一般都是由博彩公司接受買家交易，處理開獎後的賠付和款項接收籌碼，最後買家再將籌碼兌現，這中間是有中心的，博彩交易所充當賭場的背書。如果運用智慧合約，以NBA為例，假如你賭勇士贏，下注一個比特幣，你的朋友賭騎士贏，下同樣的注。首先你和你朋友將你們的比特幣傳送到一個由智慧合約控制的中立賬戶。當比賽結束時，智慧合約能夠通過ESPN、新華社、虎撲等權威媒體確認勇士戰勝了騎士，智慧合約將自動將你的賭金和從你朋友那裡贏得的錢傳送到你的賬戶。
因為智慧合約是程式，所以可以增加很多複雜的賭博元素，使賭博的爭議性更低，無可賴賬。且智慧合約是每一個人都可以使用的去中心化系統，不需要任何中介機構。
在區塊鏈領域，以太坊是十分出名的開源專案，他將比特幣針對數字貨幣交易的功能進一步進行了拓展，面向更為複雜和靈活的應用場景，最重要的是，他支援了智慧合約這一特性。從此，區塊鏈技術的應用場景，不再侷限於單一的數字貨幣交易，延伸到了圖靈完備的通用計算機領域。
以太坊支援通過圖靈完備的高階語言（包括Solidity、Serpengt、Viper）等來開發智慧合約。智慧合約作為執行在以太坊虛擬機器中的應用，可以接收來自外部的交易請求和事件，通過觸發執行提前編好的程式碼邏輯，進一步生成新的交易和事件。
智慧合約的使用案例：證券登記和清算。合約狀態包含了證券所有權的資訊。如果登記的證券所有者注意到該合約中證券已經出售給了其他的參與者，其他參與者就會把密碼學貨幣傳送到擔保賬戶，然後證券登記資訊就會更新，貨幣就會轉發給原來的證券持有者。取決於哪個資訊先到達，證券或貨幣都會保管在一個擔保賬戶中以避免雙重使用，當交易取消或過時後，擔保也將取消。
以太坊、超級賬本等為代表的區塊鏈智慧合約使用，將進一步拓深“區塊鏈+”的實施落地，未來繼續觀望。
（3）3.0時代|在非金融貨幣領域應用的“區塊鏈+”
跨鏈通訊、多鏈融合、價值網際網路
超越合約，深入各領域的區塊鏈+
1.2.3 政府對區塊鏈的態度
（1）歐洲議會：對新技術持開放態度
今年2月，歐盟委員會把加密數字貨幣放在快速發展目標領域的首位，這項舉措推動了各個機構針對數字貨幣的政策研究。同時，歐洲中央銀行對新技術持開放態度，表示歐洲央行計劃對區塊鏈和分類賬簿技術與支付、證券託管以及抵押等銀行業務的相關性進行評估。
（2）迪拜：建立全球區塊鏈委員會
該委員會於2016年初成立，目前擁有超過30個成員。包括政府實體(智慧迪拜辦事處、迪拜智慧政府、迪拜多商品交易中心(DMCC)、國際公司(思科、IBM、SAP、微軟)以及區塊鏈創業公司(BitOasis、 Kraken 以及YellowPay))。
迪拜計劃打造世界區塊鏈應用中心。致力於打造世界第一個區塊鏈政府發展未來經濟，主要基於三個原則：政府效率、產業創造和國際領導者意識。他表示，迪拜目標在2020年僅在節約用紙一方面每年就節省2500萬生產小時，減少超過115噸碳排放。
2016年5月30日，迪拜全球區塊鏈委員會(GBC)舉行了2016年行業主題會議，公佈了7個新的區塊鏈概念驗證。包括：醫療記錄、保障珠寶交易、所有權轉讓、企業註冊、數字遺囑、旅遊業管理、改善貨運。
（3）韓國：自上而下地進行區塊鏈創新
2015年年底，韓國新韓銀行參與區塊鏈企業的融資。
2016年2月，韓國央行在報告中提出鼓勵探索區塊鏈技術。
同月，韓國唯一的證券交易所Korea Exchange(KRX)宣佈正在開發基於區塊鏈技術的交易平臺。
（4）俄羅斯：態度由強硬趨於緩和
2016年初，俄央行開始考慮合法化比特幣和監管比特幣交易，尤其是P2P交易和個人業務託管，
（5）澳大利亞：多領域探索區塊鏈技術
2015年年底，澳洲證券交易所(ASX)(澳大利亞最大的交易所)正考慮申請區塊鏈技術以提高其交易系統，作為其清算和結算系統的替代品。2016年3月，據媒體報道澳大利亞郵政(Australia Post)(國內最大的快遞服務公司)，目前開始探索區塊鏈技術在身份識別中的應用。
區塊鏈技術在澳大利亞也被應用於政治領域。一個新政黨Flux正在試圖利用區塊鏈技術改寫政治通貨制度。
（6）美國：巨頭佈局
2015年年底，各大金融機構都加大了區塊鏈技術研究力度。IBM、JP摩根、倫敦證券交易所和富國銀行宣佈了一個開放分類專案，這個新的聯盟將幫助企業更輕鬆地建立他們自己的區塊鏈技術。
2015年12月，美國證券交易委員會(SEC)批准Overstock公司通過比特幣區塊鏈發行自己公司的股票。
矽谷的科技巨頭入局。IBM推出了“開放賬本專案”(Open Ledger Project)，開發企業級的區塊鏈軟體結構，推動區塊鏈技術的商用;微軟利用Azure平臺，為使用者提供“區塊鏈即服務”(BaaS，Blockchain as a Service);Intel也釋出了用來搭建、部署和執行分散式賬本的高效模組化平臺SawtoothLake。
政府機構，2016年6月，美國國土安全部對6家致力於政府區塊鏈應用開發的公司補貼發放補貼，以便讓企業研究政府的資料分析、連線裝置和區塊鏈。
（7）中國：行業聯盟迅速興起
政府部門， 2016年2月央行行長周小川指出，數字貨幣必須由央行發行，區塊鏈是可選的技術。此前，央行還召開了數字貨幣研討會。廣東省佛山市禪城區在6月22日推出“智信城市”計劃，是全國首個探索區塊鏈政務應用的縣區；
行業聯盟建立。2015年12月，區塊鏈研究聯盟、區塊鏈應用研究中心成立；2016年1月，全球共享金融100人論壇在北京宣佈成立“中國區塊鏈研究聯盟”；2月，中關村區塊鏈產業聯盟成立；4月，中國分散式總賬基礎協議聯盟(ChinaLedger)宣佈成立。
企業，中國眾安科技公司宣佈將推出基於blockchain（區塊鏈技術）生產系統，將區塊鏈技術應用到整個食品供應鏈。萬向實驗室，騰訊，阿里等巨頭入局。
2017.09.14，央行全面叫停ICO，封殺比特幣交易平臺。
（8）英國：鼓勵對區塊鏈技術的深入研究
2016年1月19日，英國政府釋出了長達88頁的《分散式賬本技術：超越區塊鏈》白皮書。英國政府認為，政府參與數字貨幣和區塊鏈網路的立法是非常重要的，政府鼓勵對區塊鏈技術的深入研究。英國政府正在積極評估區塊鏈技術的潛力，考慮將它用於減少金融欺詐，降低成本。
此外，英國政府計劃開發能夠在政府和公共機構之間使用的應用系統。英國政府首席科學顧問Walport和他的研究小組，將協作把分散式賬本技術整合到政府管理中，保障政府的隱私和安全。
1.2.4 區塊鏈行業聯盟
（1）R3區塊鏈聯盟
2015年年底，R3 CEV聚集了一個由42家知名銀行組成的聯盟，致力於研究和發現區塊鏈技術在金融業中的應用。
（2）超級賬本（Hyperledger）
2015年12月，Hyperledger Project由Linux基金會成立。這個專案的目的是推進區塊鏈數字技術和交易驗證的開源專案，共同建立並維繫一個跨產業的，開放的，分散式賬本技術平臺。
（3）中國區塊鏈研究聯盟CBRA
2016.01，由全球共享金融百人論壇（GSF100）設立，樂視金融、萬向控股是ChianLedger的發起人之一。
（4）ChinaLedger
2016.04成立的中國分散式總賬基礎協議聯盟，半官方屬性，含滬深兩大交易所。
（5） “金聯盟”
2016.06在深圳成立金融區塊鏈合作聯盟，旨在整合及協調金融區塊鏈技術研究資源，形成金融區塊鏈技術研究和應用研究的合力與協調機制。
2 區塊鏈概述
2.1 區塊鏈定義和特徵
定義：區塊鏈是一種由多方共同維護，以塊鏈結構儲存資料，使用密碼學保證傳輸和訪問安全，能夠實現資料一致儲存、無法篡改、無法抵賴的技術體系。包括三個概念：
特徵：
2.1.1 區塊鏈資料結構
（1）每個參與的節點都能獲得一份完整資料庫的拷貝。除非能夠同時控制整個系統中超過51%的節點，否則無法修改全域節點上面的資料內容。在實際中，發動51%攻擊是無意義的，因為掌握全網51%算力所需投入的成本，遠遠大於成功實施攻擊後獲得的收益。
（2）區塊鏈技術可以保障資料庫安全可靠，且參與系統中的節點越多和計算能力越強，該系統中的資料安全性越高。
2.1.2 區塊鏈的去中心化結構
區塊鏈，通過數字程式碼解決了信任問題，依靠非對稱加密和可靠資料庫完成了信用背書，所有的規則事先都以演算法程式的形式表述出來，參與方不需要知道交易對手信用度，更不需要藉助第三方機構來進行交易背書或者擔保驗證，而只需要信任共同的演算法就可以建立互信，通過演算法為參與者創造信用、產生信任和達成共識，完成去信任化。
2.1.3區塊鏈的非對稱加密
（1）區塊鏈通過數學共識機制是非對稱加密演算法，即在加密和解密的過程中使用一個“金鑰對”，“金鑰對”中的兩個金鑰具有非對稱的特點：一是用其中一個金鑰加密後，只有另一個金鑰才能解開；二是其中一個金鑰公開後，根據公開的金鑰其他人也無法算出另外一個金鑰。
（2）在區塊鏈的應用場景中，一是加密時的金鑰是公開所有參與者可見的（公鑰），每個參與者都可以用自己的公鑰來加密一段資訊（真實性），在解密時只有資訊的擁有者才能用相應的私鑰來解密（保密性），用於接收價值。二是使用私鑰對資訊簽名，公開後通過其對應的公鑰來驗證簽名，確保資訊為真正的持有人發出。
（3）非對稱加密使得任何參與者更容易達成共識，將價值交換中的摩擦邊界降到最低，還能實現透明資料後的匿名性，保護個人隱私。
2.2 區塊鏈的分類
2.2.1 公有鏈
公有鏈（Public blockchain）是指全世界任何人都可以隨時進入到系統中讀取資料、傳送可確認交易、競爭記賬的區塊鏈。公有鏈通常被認為是“完全去中心化”的，因為沒有任何個人或者機構可以控制或篡改其中資料的讀寫。公有鏈一般會通過代幣機制來鼓勵參與者競爭記賬，來確保資料的安全性。
公有鏈是完全去中心化，比特幣、以太坊都是典型的公有鏈，可以自由加入和退出。
2.2.2 私有鏈
私有鏈（Private Blockchain）是指其寫入許可權由某個組織和機構控制的區塊鏈，參與節點的資格會被嚴格限制。由於參與節點是有限和可控的，因此私有鏈往往可以有極快的交易速度、更好的隱私保護、更低的交易成本、不容易被惡意攻擊，並且能做到身份認證等金融行業必需的要求。相比中心化資料庫，私有鏈能夠防止機構內單節點故意隱瞞或者篡改資料，即使發生錯誤，也能夠迅速發現來源。
私有鏈能更好地對隱私進行保護，許多大型金融機構目前更加傾向於使用私有鏈技術。
2.2.3 聯盟鏈
聯盟鏈（Consortium Blockchain）是指有若干個機構共同參與管理的區塊鏈，每個機構都執行著一個或多個節點，其中的資料只允許系統內不同的機構進行讀寫和傳送交易，並且共同來記錄交易資料。
聯盟鏈只對特定組織團體開放的區塊鏈，本質上可歸入私有鏈分類下。已存在的應用有R3區塊鏈聯盟、Chinaledger、超級賬本專案聯盟等，通過授權加入和退出。
2.2.4 混合鏈
混合鏈（Hybrid Blockchain），特點是系統內所有節點有不同的許可權，有些節點只能檢視部分割槽塊鏈資料，有些節點能夠下載完整的區塊鏈資料，有些節點負責參與記賬。混合鏈可能同時具有公有鏈和許可鏈的優點，但開發難度較大，會是未來區塊鏈技術發展的方向之一。
系統內所有節點有不同的許可權，混合鏈同時具有公有鏈和許可鏈的優點，但開發難度較大。
3 區塊鏈應用
3.1 經典專案案例
3.1.1 比特幣
前言：之所以看的更遠，是因為站在了巨人的肩膀上。
3.1.1.1 定義
比特幣（Bitcoin）是一種用開源的 P2P 技術的軟體產生的去中心化、全球通用、不需第三方機構或個人，基於區塊鏈作為支付技術的電子加密貨幣，是首個得到大規模部署的區塊鏈技術應用。比特幣是基於區塊鏈技術的一種數字貨幣實現，比特幣網路是歷史上首個經過大規模、長時間檢驗的數字貨幣系統。它是加密貨幣及區塊鏈的始祖，也是目前知名度與市場總值最高的加密貨幣。
2017年8月1日出現比特幣現金（英語：Bitcoin Cash）(Bitcoin Cash, bcc, BCH)，是第一個比特幣的硬分叉。
3.1.1.2 專案簡介
（1）起源：2009年1月3日，中本聰第一次挖出第一批50個比特幣，比特幣誕生。2009年1月9日出現序號為1的區塊，並與序號為0的創世區塊相連線形成了鏈，標誌著比特幣區塊鏈誕生。
（2）特點：作為記帳系統，比特幣不依賴中央機構發行新錢、維護交易，而是由區塊鏈完成，用數位加密演演算法、全網抵禦51%算力攻擊保證交易安全。交易記錄以被全體網路電腦收錄維護，每筆交易的有效性都必須經過區塊鏈檢驗確認。任何人皆可參與比特幣活動，可以通過稱為挖礦的電腦運算來發行。比特幣協議數量上限為2100萬個，以避免通貨膨脹問題。使用比特幣是通過私鑰作為數字簽名，允許個人直接支付給他人，不需經過如銀行、清算中心、證券商等第三方機構。
（3）市場：自2009年正式上線以來，比特幣價格經歷多次動盪，八月初比特幣一度突破30000元一枚，比特幣網路中的總區塊數超過47萬個。9月14日，中國政府全面封殺國內電子貨幣交易所，國內比特幣價格遭遇滑鐵盧，目前在20000元上下徘徊。
3.1.1.3 產生原理
比特幣的本質其實是一堆複雜演算法所生成的特解。特解是指方程組所能得到無限個（其實比特幣是有限個）解中的一組。而每一個特解都能解開方程並且是唯一的。以人民幣來比喻的話，比特幣就是人民幣的序列號，你知道了某張鈔票上的序列號，你就擁有了這張鈔票。而挖礦的過程就是通過龐大的計算量不斷的去尋求這個方程組的特解，這個方程組被設計成了只有 2100 萬個特解，所以比特幣的上限就是 2100 萬。
3.1.1.4 “挖礦”
“在沒有中央權威存在的條件下，既鼓勵礦工支援比特幣網路，又讓比特幣的貨幣流通體系也有了最初的貨幣注入源頭。”——中本聰
（1） 定義：挖礦是指參與維護比特幣網路的節點，通過協助生成新區塊來獲取一定量新增比特幣的過程。
（2）工作原理：比特幣礦工通過解決具有一定工作量的工作量證明機制問題，來管理比特幣網路 —— 確認交易並且防止雙重支付。比特幣的挖礦與節點軟體主要是透過對等網路、數位簽章、互動式證明系統來進行發起零知識證明與驗證交易。
（3）挖礦過程：
每一個比特幣的節點都會收集所有尚未確認的交易，並將其歸集到一個資料塊中，比特幣系統會在系統節點上將他生成一個隨機程式碼，任何人都有權通過計算機去尋找此程式碼，爭奪具有記賬權的節點，挖礦節點不斷重複進行嘗試；礦工找到此程式碼，就會產生一個可記賬區塊，隨即得到一個比特幣的獎勵報酬；當一個節點找到了符合要求的解，那麼它就可以向全網廣播自己的結果。其他節點就可以接收這個新解出來的資料塊，並檢驗其是否符合規則。如果其他節點通過計算雜湊值發現確實滿足要求（比特幣要求的運算目標），那麼該資料塊有效，其他的節點就會接受該資料塊。
每隔一個時間點（10分鐘），比特幣系統會在系統節點上重新生成一個隨機程式碼。
（4）礦產收穫：
比特幣獎勵。將接收到的交易資訊打包到資料塊，每個資料塊都會允許發行一定數量的新比特幣，用來激勵成功發現資料塊的礦工。
支付交易中的手續費。由於礦工可以自行決定是否將某一個交易資料打包到資料塊中，因此礦工有可能優先選擇手續費較高的交易來打包。隨著新發行比特幣數量的下降，手續費將成為挖礦的主要動機。
3.1.1.5 貨幣特徵
（1）去中心化：比特幣是第一種分散式的虛擬貨幣，整個網路由使用者構成，沒有中央銀行。去中心化是比特幣安全與自由的保證 。
（2）全世界流通：比特幣可以在任意一臺接入網際網路的電腦上管理。不管身處何方，任何人都可以挖掘、購買、出售或收取比特幣。
（3）專屬所有權：操控比特幣需要私鑰，它可以被隔離儲存在任何儲存介質。除了使用者自己之外無人可以獲取。
（4）低交易費用：可以免費匯出比特幣，但最終對每筆交易將收取約1位元分的交易費以確保交易更快執行。
（5）無隱藏成本：作為由A到B的支付手段，比特幣沒有繁瑣的額度與手續限制。知道對方比特幣地址就可以進行支付。
（6）跨平臺挖掘：使用者可以在眾多平臺上發掘不同硬體的計算能力。
3.1.2 以太坊
3.1.2.1 定義
以太坊（ethereum）並不是一個機構，而是一款能夠在區塊鏈上實現智慧合約、開源的底層系統。以太坊從誕生到2017年5月，短短3年半時間，全球已有200多個以太坊應用誕生。以太坊是一個平臺和一種程式語言，使開發人員能夠建立和釋出下一代分散式應用。 以太坊可以用來程式設計，分散，擔保和交易任何事物：投票，域名，金融交易所，眾籌，公司管理， 合同和大部分的協議，智慧財產權，還有得益於硬體整合的智慧資產。
3.1.2.2 專案簡介
（1）以太坊將比特幣針對數字貨幣交易的功能進一步進行拓展，面向更為複雜和靈活的應用場景，打造一個智慧合約的平臺，使得該平臺支援圖靈完備的應用，按照智慧合約的約定邏輯自動執行；
（2）以太坊技術底層也是一個類似比特幣網路的P2P網路平臺，智慧合約執行在網路中的以太坊虛擬機器裡。任何人可以介入並參與網路中的資料維護，提供執行以太坊虛擬機器的資源。使用者通過以太幣購買燃料，維持所部署應用的執行。
3.1.2.3 主要特點
（1）支援圖靈完備的智慧合約，設計了程式語言Solidity和虛擬機器EVM；
（2）減少區塊產生間隔——從比特幣十分鐘降低到15秒左右；
（3）採用賬戶系統和世界狀態，容易支援更復雜的邏輯；
（4）支援POW共識演算法，計劃支援效率更高的POS演算法。
3.1.2.4 核心概念
（1）智慧合約：以太坊支援通過圖靈完備的高階語言來開發智慧合約。智慧合約作為執行
1.1 區塊鏈市場
（1）百度指數搜尋熱度一度與人工智慧持平；
（2）全球區塊鏈相關公司融資近20億美元；
（3）區塊鏈+日益深入，場景化技術成為新趨勢；
（4）中國區塊鏈技術專利申請數量全球第一(550份)
（5）加密貨幣價格創下250億美元的歷史新高；
（6）ICO的異軍突起，持續佔領創投圈；
（7）國內叫停ICO，封殺比特幣交易平臺；
（8）賽迪區塊鏈研究院落戶青島嶗山，啟動中國區塊鏈沙盒計劃，計劃包含產業沙盒、保護傘沙盒和監管沙盒。
（9）8月25日，中國首個高校區塊鏈研究實驗室在京宣佈成立，該實驗室由北京區塊鏈通公司與北京郵電大學聯合建設;
1.2 區塊鏈背景
1.2.1 區塊鏈的起源
區塊鏈技術起源於化名為“中本聰”（Satoshi Nakamoto）的學者在 2008年發表的奠基性論文《比特幣: 一種點對點電子現金系統》，描述一個點對點電子現金系統，能在不具信任的基礎之上，建立一套去中心化的電子交易體系。2009年1月，第一個序號為0的比特幣的區塊——創世區塊誕生。1月9日出現序號為1的區塊，並與序號為0的創世區塊相連線形成了鏈，標誌著比特幣區塊鏈誕生。
區塊鏈是比特幣的底層技術，在比特幣的應用中，整個區塊鏈就是比特幣的公共賬本，網路中的每一個節點都有比特幣交易資訊的備份。比特幣是區塊鏈的一個“殺手級應用”。
1.2.2 區塊鏈的程序
（1）1.0時代|以比特幣為代表的可程式設計數字貨幣
數字貨幣，顧名思義，並非真實的貨幣，而是存在於數字化、網路化的世界中。它不完全等同侷限在網路遊戲等虛擬空間中的虛擬貨幣，區別在於遊戲虛擬貨幣是有企業發放，依靠企業信用背書。而數字貨幣經常被用於真實的商品和服務交易，目前全世界發行有數千種數字貨幣，包括比特幣、以太坊、瑞波幣等等。
數字貨幣中知名度最高的要屬比特幣了。比特幣通過計算機的特定演算法產生，不依靠特定機構發行，是一種虛擬貨幣。據瞭解，任何人都可以通過相關的軟體“製造”比特幣，然後利用電子簽名的方式來實現流通。目前，在全球範圍內，比特幣可以通過多個線上的交易所和服務商進行兌換交易。
（2）2.0時代|顛覆傳統貨幣和支付概念的智慧合約
定義：智慧合約是能夠自動執行合約條款的計算機程式，類似於其他計算機程式的if then語句。當一個預先變好的條件被觸發時，智慧合約便執行相應的合同條款。智慧合約並不依賴單箇中心化的伺服器，而是分散式的，通過網路節點來自動執行。他不但是有程式碼進行定義的，也是由程式碼強制執行的，完全自動而無法干預。可以最大限度地減少信任的方式來解決一些普通事情。下面以一個博彩交易的案例來闡述。
比如博彩交易，傳統的博彩交易一般都是由博彩公司接受買家交易，處理開獎後的賠付和款項接收籌碼，最後買家再將籌碼兌現，這中間是有中心的，博彩交易所充當賭場的背書。如果運用智慧合約，以NBA為例，假如你賭勇士贏，下注一個比特幣，你的朋友賭騎士贏，下同樣的注。首先你和你朋友將你們的比特幣傳送到一個由智慧合約控制的中立賬戶。當比賽結束時，智慧合約能夠通過ESPN、新華社、虎撲等權威媒體確認勇士戰勝了騎士，智慧合約將自動將你的賭金和從你朋友那裡贏得的錢傳送到你的賬戶。
因為智慧合約是程式，所以可以增加很多複雜的賭博元素，使賭博的爭議性更低，無可賴賬。且智慧合約是每一個人都可以使用的去中心化系統，不需要任何中介機構。
在區塊鏈領域，以太坊是十分出名的開源專案，他將比特幣針對數字貨幣交易的功能進一步進行了拓展，面向更為複雜和靈活的應用場景，最重要的是，他支援了智慧合約這一特性。從此，區塊鏈技術的應用場景，不再侷限於單一的數字貨幣交易，延伸到了圖靈完備的通用計算機領域。
以太坊支援通過圖靈完備的高階語言（包括Solidity、Serpengt、Viper）等來開發智慧合約。智慧合約作為執行在以太坊虛擬機器中的應用，可以接收來自外部的交易請求和事件，通過觸發執行提前編好的程式碼邏輯，進一步生成新的交易和事件。
智慧合約的使用案例：證券登記和清算。合約狀態包含了證券所有權的資訊。如果登記的證券所有者注意到該合約中證券已經出售給了其他的參與者，其他參與者就會把密碼學貨幣傳送到擔保賬戶，然後證券登記資訊就會更新，貨幣就會轉發給原來的證券持有者。取決於哪個資訊先到達，證券或貨幣都會保管在一個擔保賬戶中以避免雙重使用，當交易取消或過時後，擔保也將取消。
以太坊、超級賬本等為代表的區塊鏈智慧合約使用，將進一步拓深“區塊鏈+”的實施落地，未來繼續觀望。
（3）3.0時代|在非金融貨幣領域應用的“區塊鏈+”
跨鏈通訊、多鏈融合、價值網際網路
超越合約，深入各領域的區塊鏈+
1.2.3 政府對區塊鏈的態度
（1）歐洲議會：對新技術持開放態度
今年2月，歐盟委員會把加密數字貨幣放在快速發展目標領域的首位，這項舉措推動了各個機構針對數字貨幣的政策研究。同時，歐洲中央銀行對新技術持開放態度，表示歐洲央行計劃對區塊鏈和分類賬簿技術與支付、證券託管以及抵押等銀行業務的相關性進行評估。
（2）迪拜：建立全球區塊鏈委員會
該委員會於2016年初成立，目前擁有超過30個成員。包括政府實體(智慧迪拜辦事處、迪拜智慧政府、迪拜多商品交易中心(DMCC)、國際公司(思科、IBM、SAP、微軟)以及區塊鏈創業公司(BitOasis、 Kraken 以及YellowPay))。
迪拜計劃打造世界區塊鏈應用中心。致力於打造世界第一個區塊鏈政府發展未來經濟，主要基於三個原則：政府效率、產業創造和國際領導者意識。他表示，迪拜目標在2020年僅在節約用紙一方面每年就節省2500萬生產小時，減少超過115噸碳排放。
2016年5月30日，迪拜全球區塊鏈委員會(GBC)舉行了2016年行業主題會議，公佈了7個新的區塊鏈概念驗證。包括：醫療記錄、保障珠寶交易、所有權轉讓、企業註冊、數字遺囑、旅遊業管理、改善貨運。
（3）韓國：自上而下地進行區塊鏈創新
2015年年底，韓國新韓銀行參與區塊鏈企業的融資。
2016年2月，韓國央行在報告中提出鼓勵探索區塊鏈技術。
同月，韓國唯一的證券交易所Korea Exchange(KRX)宣佈正在開發基於區塊鏈技術的交易平臺。
（4）俄羅斯：態度由強硬趨於緩和
2016年初，俄央行開始考慮合法化比特幣和監管比特幣交易，尤其是P2P交易和個人業務託管，
（5）澳大利亞：多領域探索區塊鏈技術
2015年年底，澳洲證券交易所(ASX)(澳大利亞最大的交易所)正考慮申請區塊鏈技術以提高其交易系統，作為其清算和結算系統的替代品。2016年3月，據媒體報道澳大利亞郵政(Australia Post)(國內最大的快遞服務公司)，目前開始探索區塊鏈技術在身份識別中的應用。
區塊鏈技術在澳大利亞也被應用於政治領域。一個新政黨Flux正在試圖利用區塊鏈技術改寫政治通貨制度。
（6）美國：巨頭佈局
2015年年底，各大金融機構都加大了區塊鏈技術研究力度。IBM、JP摩根、倫敦證券交易所和富國銀行宣佈了一個開放分類專案，這個新的聯盟將幫助企業更輕鬆地建立他們自己的區塊鏈技術。
2015年12月，美國證券交易委員會(SEC)批准Overstock公司通過比特幣區塊鏈發行自己公司的股票。
矽谷的科技巨頭入局。IBM推出了“開放賬本專案”(Open Ledger Project)，開發企業級的區塊鏈軟體結構，推動區塊鏈技術的商用;微軟利用Azure平臺，為使用者提供“區塊鏈即服務”(BaaS，Blockchain as a Service);Intel也釋出了用來搭建、部署和執行分散式賬本的高效模組化平臺SawtoothLake。
政府機構，2016年6月，美國國土安全部對6家致力於政府區塊鏈應用開發的公司補貼發放補貼，以便讓企業研究政府的資料分析、連線裝置和區塊鏈。
（7）中國：行業聯盟迅速興起
政府部門， 2016年2月央行行長周小川指出，數字貨幣必須由央行發行，區塊鏈是可選的技術。此前，央行還召開了數字貨幣研討會。廣東省佛山市禪城區在6月22日推出“智信城市”計劃，是全國首個探索區塊鏈政務應用的縣區；
行業聯盟建立。2015年12月，區塊鏈研究聯盟、區塊鏈應用研究中心成立；2016年1月，全球共享金融100人論壇在北京宣佈成立“中國區塊鏈研究聯盟”；2月，中關村區塊鏈產業聯盟成立；4月，中國分散式總賬基礎協議聯盟(ChinaLedger)宣佈成立。
企業，中國眾安科技公司宣佈將推出基於blockchain（區塊鏈技術）生產系統，將區塊鏈技術應用到整個食品供應鏈。萬向實驗室，騰訊，阿里等巨頭入局。
2017.09.14，央行全面叫停ICO，封殺比特幣交易平臺。
（8）英國：鼓勵對區塊鏈技術的深入研究
2016年1月19日，英國政府釋出了長達88頁的《分散式賬本技術：超越區塊鏈》白皮書。英國政府認為，政府參與數字貨幣和區塊鏈網路的立法是非常重要的，政府鼓勵對區塊鏈技術的深入研究。英國政府正在積極評估區塊鏈技術的潛力，考慮將它用於減少金融欺詐，降低成本。
此外，英國政府計劃開發能夠在政府和公共機構之間使用的應用系統。英國政府首席科學顧問Walport和他的研究小組，將協作把分散式賬本技術整合到政府管理中，保障政府的隱私和安全。
1.2.4 區塊鏈行業聯盟
（1）R3區塊鏈聯盟
2015年年底，R3 CEV聚集了一個由42家知名銀行組成的聯盟，致力於研究和發現區塊鏈技術在金融業中的應用。
（2）超級賬本（Hyperledger）
2015年12月，Hyperledger Project由Linux基金會成立。這個專案的目的是推進區塊鏈數字技術和交易驗證的開源專案，共同建立並維繫一個跨產業的，開放的，分散式賬本技術平臺。
（3）中國區塊鏈研究聯盟CBRA
2016.01，由全球共享金融百人論壇（GSF100）設立，樂視金融、萬向控股是ChianLedger的發起人之一。
（4）ChinaLedger
2016.04成立的中國分散式總賬基礎協議聯盟，半官方屬性，含滬深兩大交易所。
（5） “金聯盟”
2016.06在深圳成立金融區塊鏈合作聯盟，旨在整合及協調金融區塊鏈技術研究資源，形成金融區塊鏈技術研究和應用研究的合力與協調機制。
2 區塊鏈概述
2.1 區塊鏈定義和特徵
定義：區塊鏈是一種由多方共同維護，以塊鏈結構儲存資料，使用密碼學保證傳輸和訪問安全，能夠實現資料一致儲存、無法篡改、無法抵賴的技術體系。包括三個概念：
特徵：
2.1.1 區塊鏈資料結構
（1）每個參與的節點都能獲得一份完整資料庫的拷貝。除非能夠同時控制整個系統中超過51%的節點，否則無法修改全域節點上面的資料內容。在實際中，發動51%攻擊是無意義的，因為掌握全網51%算力所需投入的成本，遠遠大於成功實施攻擊後獲得的收益。
（2）區塊鏈技術可以保障資料庫安全可靠，且參與系統中的節點越多和計算能力越強，該系統中的資料安全性越高。
2.1.2 區塊鏈的去中心化結構
區塊鏈，通過數字程式碼解決了信任問題，依靠非對稱加密和可靠資料庫完成了信用背書，所有的規則事先都以演算法程式的形式表述出來，參與方不需要知道交易對手信用度，更不需要藉助第三方機構來進行交易背書或者擔保驗證，而只需要信任共同的演算法就可以建立互信，通過演算法為參與者創造信用、產生信任和達成共識，完成去信任化。
2.1.3區塊鏈的非對稱加密
（1）區塊鏈通過數學共識機制是非對稱加密演算法，即在加密和解密的過程中使用一個“金鑰對”，“金鑰對”中的兩個金鑰具有非對稱的特點：一是用其中一個金鑰加密後，只有另一個金鑰才能解開；二是其中一個金鑰公開後，根據公開的金鑰其他人也無法算出另外一個金鑰。
（2）在區塊鏈的應用場景中，一是加密時的金鑰是公開所有參與者可見的（公鑰），每個參與者都可以用自己的公鑰來加密一段資訊（真實性），在解密時只有資訊的擁有者才能用相應的私鑰來解密（保密性），用於接收價值。二是使用私鑰對資訊簽名，公開後通過其對應的公鑰來驗證簽名，確保資訊為真正的持有人發出。
（3）非對稱加密使得任何參與者更容易達成共識，將價值交換中的摩擦邊界降到最低，還能實現透明資料後的匿名性，保護個人隱私。
2.2 區塊鏈的分類
2.2.1 公有鏈
公有鏈（Public blockchain）是指全世界任何人都可以隨時進入到系統中讀取資料、傳送可確認交易、競爭記賬的區塊鏈。公有鏈通常被認為是“完全去中心化”的，因為沒有任何個人或者機構可以控制或篡改其中資料的讀寫。公有鏈一般會通過代幣機制來鼓勵參與者競爭記賬，來確保資料的安全性。
公有鏈是完全去中心化，比特幣、以太坊都是典型的公有鏈，可以自由加入和退出。
2.2.2 私有鏈
私有鏈（Private Blockchain）是指其寫入許可權由某個組織和機構控制的區塊鏈，參與節點的資格會被嚴格限制。由於參與節點是有限和可控的，因此私有鏈往往可以有極快的交易速度、更好的隱私保護、更低的交易成本、不容易被惡意攻擊，並且能做到身份認證等金融行業必需的要求。相比中心化資料庫，私有鏈能夠防止機構內單節點故意隱瞞或者篡改資料，即使發生錯誤，也能夠迅速發現來源。
私有鏈能更好地對隱私進行保護，許多大型金融機構目前更加傾向於使用私有鏈技術。
2.2.3 聯盟鏈
聯盟鏈（Consortium Blockchain）是指有若干個機構共同參與管理的區塊鏈，每個機構都執行著一個或多個節點，其中的資料只允許系統內不同的機構進行讀寫和傳送交易，並且共同來記錄交易資料。
聯盟鏈只對特定組織團體開放的區塊鏈，本質上可歸入私有鏈分類下。已存在的應用有R3區塊鏈聯盟、Chinaledger、超級賬本專案聯盟等，通過授權加入和退出。
2.2.4 混合鏈
混合鏈（Hybrid Blockchain），特點是系統內所有節點有不同的許可權，有些節點只能檢視部分割槽塊鏈資料，有些節點能夠下載完整的區塊鏈資料，有些節點負責參與記賬。混合鏈可能同時具有公有鏈和許可鏈的優點，但開發難度較大，會是未來區塊鏈技術發展的方向之一。
系統內所有節點有不同的許可權，混合鏈同時具有公有鏈和許可鏈的優點，但開發難度較大。
3 區塊鏈應用
3.1 經典專案案例
3.1.1 比特幣
前言：之所以看的更遠，是因為站在了巨人的肩膀上。
3.1.1.1 定義
比特幣（Bitcoin）是一種用開源的 P2P 技術的軟體產生的去中心化、全球通用、不需第三方機構或個人，基於區塊鏈作為支付技術的電子加密貨幣，是首個得到大規模部署的區塊鏈技術應用。比特幣是基於區塊鏈技術的一種數字貨幣實現，比特幣網路是歷史上首個經過大規模、長時間檢驗的數字貨幣系統。它是加密貨幣及區塊鏈的始祖，也是目前知名度與市場總值最高的加密貨幣。
2017年8月1日出現比特幣現金（英語：Bitcoin Cash）(Bitcoin Cash, bcc, BCH)，是第一個比特幣的硬分叉。
3.1.1.2 專案簡介
（1）起源：2009年1月3日，中本聰第一次挖出第一批50個比特幣，比特幣誕生。2009年1月9日出現序號為1的區塊，並與序號為0的創世區塊相連線形成了鏈，標誌著比特幣區塊鏈誕生。
（2）特點：作為記帳系統，比特幣不依賴中央機構發行新錢、維護交易，而是由區塊鏈完成，用數位加密演演算法、全網抵禦51%算力攻擊保證交易安全。交易記錄以被全體網路電腦收錄維護，每筆交易的有效性都必須經過區塊鏈檢驗確認。任何人皆可參與比特幣活動，可以通過稱為挖礦的電腦運算來發行。比特幣協議數量上限為2100萬個，以避免通貨膨脹問題。使用比特幣是通過私鑰作為數字簽名，允許個人直接支付給他人，不需經過如銀行、清算中心、證券商等第三方機構。
（3）市場：自2009年正式上線以來，比特幣價格經歷多次動盪，八月初比特幣一度突破30000元一枚，比特幣網路中的總區塊數超過47萬個。9月14日，中國政府全面封殺國內電子貨幣交易所，國內比特幣價格遭遇滑鐵盧，目前在20000元上下徘徊。
3.1.1.3 產生原理
比特幣的本質其實是一堆複雜演算法所生成的特解。特解是指方程組所能得到無限個（其實比特幣是有限個）解中的一組。而每一個特解都能解開方程並且是唯一的。以人民幣來比喻的話，比特幣就是人民幣的序列號，你知道了某張鈔票上的序列號，你就擁有了這張鈔票。而挖礦的過程就是通過龐大的計算量不斷的去尋求這個方程組的特解，這個方程組被設計成了只有 2100 萬個特解，所以比特幣的上限就是 2100 萬。
3.1.1.4 “挖礦”
“在沒有中央權威存在的條件下，既鼓勵礦工支援比特幣網路，又讓比特幣的貨幣流通體系也有了最初的貨幣注入源頭。”——中本聰
（1） 定義：挖礦是指參與維護比特幣網路的節點，通過協助生成新區塊來獲取一定量新增比特幣的過程。
（2）工作原理：比特幣礦工通過解決具有一定工作量的工作量證明機制問題，來管理比特幣網路 —— 確認交易並且防止雙重支付。比特幣的挖礦與節點軟體主要是透過對等網路、數位簽章、互動式證明系統來進行發起零知識證明與驗證交易。
（3）挖礦過程：
每一個比特幣的節點都會收集所有尚未確認的交易，並將其歸集到一個資料塊中，比特幣系統會在系統節點上將他生成一個隨機程式碼，任何人都有權通過計算機去尋找此程式碼，爭奪具有記賬權的節點，挖礦節點不斷重複進行嘗試；礦工找到此程式碼，就會產生一個可記賬區塊，隨即得到一個比特幣的獎勵報酬；當一個節點找到了符合要求的解，那麼它就可以向全網廣播自己的結果。其他節點就可以接收這個新解出來的資料塊，並檢驗其是否符合規則。如果其他節點通過計算雜湊值發現確實滿足要求（比特幣要求的運算目標），那麼該資料塊有效，其他的節點就會接受該資料塊。
每隔一個時間點（10分鐘），比特幣系統會在系統節點上重新生成一個隨機程式碼。
（4）礦產收穫：
比特幣獎勵。將接收到的交易資訊打包到資料塊，每個資料塊都會允許發行一定數量的新比特幣，用來激勵成功發現資料塊的礦工。
支付交易中的手續費。由於礦工可以自行決定是否將某一個交易資料打包到資料塊中，因此礦工有可能優先選擇手續費較高的交易來打包。隨著新發行比特幣數量的下降，手續費將成為挖礦的主要動機。
3.1.1.5 貨幣特徵
（1）去中心化：比特幣是第一種分散式的虛擬貨幣，整個網路由使用者構成，沒有中央銀行。去中心化是比特幣安全與自由的保證 。
（2）全世界流通：比特幣可以在任意一臺接入網際網路的電腦上管理。不管身處何方，任何人都可以挖掘、購買、出售或收取比特幣。
（3）專屬所有權：操控比特幣需要私鑰，它可以被隔離儲存在任何儲存介質。除了使用者自己之外無人可以獲取。
（4）低交易費用：可以免費匯出比特幣，但最終對每筆交易將收取約1位元分的交易費以確保交易更快執行。
（5）無隱藏成本：作為由A到B的支付手段，比特幣沒有繁瑣的額度與手續限制。知道對方比特幣地址就可以進行支付。
（6）跨平臺挖掘：使用者可以在眾多平臺上發掘不同硬體的計算能力。
3.1.2 以太坊
3.1.2.1 定義
以太坊（ethereum）並不是一個機構，而是一款能夠在區塊鏈上實現智慧合約、開源的底層系統。以太坊從誕生到2017年5月，短短3年半時間，全球已有200多個以太坊應用誕生。以太坊是一個平臺和一種程式語言，使開發人員能夠建立和釋出下一代分散式應用。 以太坊可以用來程式設計，分散，擔保和交易任何事物：投票，域名，金融交易所，眾籌，公司管理， 合同和大部分的協議，智慧財產權，還有得益於硬體整合的智慧資產。
3.1.2.2 專案簡介
（1）以太坊將比特幣針對數字貨幣交易的功能進一步進行拓展，面向更為複雜和靈活的應用場景，打造一個智慧合約的平臺，使得該平臺支援圖靈完備的應用，按照智慧合約的約定邏輯自動執行；
（2）以太坊技術底層也是一個類似比特幣網路的P2P網路平臺，智慧合約執行在網路中的以太坊虛擬機器裡。任何人可以介入並參與網路中的資料維護，提供執行以太坊虛擬機器的資源。使用者通過以太幣購買燃料，維持所部署應用的執行。
3.1.2.3 主要特點
（1）支援圖靈完備的智慧合約，設計了程式語言Solidity和虛擬機器EVM；
（2）減少區塊產生間隔——從比特幣十分鐘降低到15秒左右；
（3）採用賬戶系統和世界狀態，容易支援更復雜的邏輯；
（4）支援POW共識演算法，計劃支援效率更高的POS演算法。
3.1.2.4 核心概念
（1）智慧合約：以太坊支援通過圖靈完備的高階語言來開發智慧合約。智慧合約作為執行