區(qū)塊鏈助力數(shù)據(jù)可信流通 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施關(guān)鍵構(gòu)建技術(shù)第1期

　　隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，數(shù)據(jù)作為新型生產(chǎn)要素，已成為推動實(shí)體經(jīng)濟(jì)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。黨的二十屆三中全會明確提出，要建設(shè)和運(yùn)營國家數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)數(shù)據(jù)共享，這為推進(jìn)數(shù)據(jù)領(lǐng)域的改革發(fā)展、進(jìn)一步釋放數(shù)據(jù)要素價值指明了方向。建立數(shù)據(jù)可信流通體系，通過增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可用、可信、可流通和可追溯性，能夠充分激活數(shù)據(jù)要素潛能，賦能實(shí)體經(jīng)濟(jì)。

　　“CAICT數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施”公眾號特別推出“數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)”專題，旨在深入探討數(shù)據(jù)可信流通的核心技術(shù)及其應(yīng)用場景。本期將重點(diǎn)介紹區(qū)塊鏈技術(shù)，探討其去中心化、共識機(jī)制、不可篡改和可追溯等特性在數(shù)據(jù)流通中的關(guān)鍵應(yīng)用。

　　如何成為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可信流通的重要支撐。

　　區(qū)塊鏈技術(shù)概述

　　概念

　　區(qū)塊鏈技術(shù)起源于“中本聰”的學(xué)者在2008年發(fā)表的奠基性論文《比特幣：一種點(diǎn)對點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)》。從狹義上講，是一種按照時間順序?qū)��?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。從廣義上講，區(qū)塊鏈技術(shù)涵蓋了利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗(yàn)證與存儲數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全，以及利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式[1]。

　　技術(shù)架構(gòu)

　　區(qū)塊鏈從技術(shù)架構(gòu)層面來看，可分為五層，從下往上依次是：數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、合約層及應(yīng)用層。

　　邏輯架構(gòu)

　　區(qū)塊鏈邏輯上分為四層，習(xí)慣上稱為Layer0到Layer3。其中Layer1和Layer2的定義及內(nèi)容區(qū)塊鏈技術(shù)界已經(jīng)達(dá)成共識，Layer0和Layer3分歧較大。

　　核心技術(shù)

　　區(qū)塊鏈的核心技術(shù)包括密碼學(xué)、分布式賬本、共識機(jī)制、P2P網(wǎng)絡(luò)和智能合約等。密碼學(xué)為區(qū)塊鏈提供了堅(jiān)不可摧的安全保障，確保了數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和不可篡改性。分布式賬本則打破了傳統(tǒng)中心化數(shù)據(jù)庫的束縛，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的去中心化存儲和管理，提高了系統(tǒng)的魯棒性和可擴(kuò)展性。共識機(jī)制作為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的核心，確保了各個節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)更新和驗(yàn)證方面能夠達(dá)成一致，從而維護(hù)了整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性。P2P網(wǎng)絡(luò)則實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)之間的直接通信和數(shù)據(jù)交換，為區(qū)塊鏈的去中心化特性提供了有力的支持。智能合約的引入使得區(qū)塊鏈能夠支持復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯和自動化操作，為區(qū)塊鏈應(yīng)用的發(fā)展開辟了廣闊的空間[2]。

　　技術(shù)特點(diǎn)

　　去中心化是區(qū)塊鏈最顯著的特點(diǎn)之一，它打破了傳統(tǒng)中心化系統(tǒng)的束縛，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的去中心化存儲和管理，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。不可篡改性則確保了區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)一旦寫入就無法被篡改或刪除，為數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可信度提供了有力保障。透明性使得區(qū)塊鏈上的所有交易和數(shù)據(jù)都公開可見，提高了系統(tǒng)的透明度和可追溯性。可編程性則賦予了區(qū)塊鏈強(qiáng)大的靈活性和可擴(kuò)展性，使得開發(fā)者能夠根據(jù)需要構(gòu)建各種去中心化應(yīng)用。

　　區(qū)塊鏈分類

　　區(qū)塊鏈根據(jù)其訪問權(quán)限和控制方式的不同可以分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈三種類型。公有鏈是完全開放的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，任何人都可以參與交易和數(shù)據(jù)寫入過程，具有高度的去中心化和透明性。然而由于參與節(jié)點(diǎn)眾多且性能有限，公有鏈在交易處理速度和吞吐量方面可能存在一定的瓶頸。聯(lián)盟鏈則是由多個組織或機(jī)構(gòu)共同參與管理的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，只有經(jīng)過授權(quán)的節(jié)點(diǎn)才能參與交易和數(shù)據(jù)寫入過程。聯(lián)盟鏈在保持一定程度去中心化的同時提高了系統(tǒng)的性能和可擴(kuò)展性，適用于行業(yè)內(nèi)部或跨行業(yè)之間的合作。私有鏈則完全由單一組織或機(jī)構(gòu)控制和維護(hù)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，只有該組織內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)才能參與交易和數(shù)據(jù)寫入過程。私有鏈具有高度的安全性和可控性但去中心化程度較低通常用于企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)管理和業(yè)務(wù)流程優(yōu)化。除此之外，許可公有鏈、開放聯(lián)盟鏈也是一種發(fā)展趨勢。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　區(qū)塊鏈技術(shù)正處于快速發(fā)展階段，已經(jīng)從金融領(lǐng)域擴(kuò)展到物聯(lián)網(wǎng)、供應(yīng)鏈、醫(yī)療、藝術(shù)、出版等眾多領(lǐng)域。全球范圍內(nèi)的政府、企業(yè)和非營利組織都在積極探索如何利用區(qū)塊鏈技術(shù)來改善和優(yōu)化各自的業(yè)務(wù)流程，其在存證追溯、多方協(xié)作等方面的應(yīng)用潛力已初步顯現(xiàn)。

　　技術(shù)發(fā)展趨勢

　　在傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)中，一致性(consistency)、可用性(availability)和分區(qū)容錯性(partition tolerance)，簡稱CAP，最多只能同時滿足其中兩項(xiàng)，稱為“分布式三難困境”。區(qū)塊鏈作為一種分布式系統(tǒng)，存在著區(qū)塊鏈的“三難困境”，即擴(kuò)容(scalability)、安全性(security)和去中心化(decentralization)，也就是說區(qū)塊鏈無法同時兼顧擴(kuò)容、安全性、去中心化這三個特性。在保證去中心化和安全性的前提下，提高區(qū)塊鏈系統(tǒng)的吞吐量和交易速度，在滿足安全性和去中心化的基礎(chǔ)上解決區(qū)塊鏈的可擴(kuò)容性問題，成為亟待解決的問題。

　　現(xiàn)有的擴(kuò)容方案分別針對不同層級進(jìn)行改進(jìn)，分為Layer0擴(kuò)容、Layer1擴(kuò)容、Layer2擴(kuò)容。目前業(yè)界最認(rèn)可的擴(kuò)容方案是Layer2擴(kuò)容，即鏈下（off-chain）擴(kuò)容，不改變底層鏈基本協(xié)議，通過鏈下的應(yīng)用層進(jìn)行改進(jìn)提升性能。Rollup是目前Layer2擴(kuò)容的主流方案，思路就是將執(zhí)行層單獨(dú)拿出來做一條子鏈完成主鏈的交易處理工作，然后將結(jié)果再返回至主鏈。

　　區(qū)塊鏈助力數(shù)據(jù)可信流通

　　區(qū)塊鏈作為一種去中心化的分布式賬本技術(shù)，具有不可篡改、可追溯、透明等特點(diǎn)，為構(gòu)建數(shù)據(jù)可信流通體系提供了關(guān)鍵支持：

　　鏈上可信數(shù)據(jù)集助力分布式數(shù)字身份更可信

　　數(shù)字身份是指為解決數(shù)字空間對象的識別與信任，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)安全傳輸、存儲、使用、管理，賦予對象的唯一對應(yīng)數(shù)字標(biāo)識及與之關(guān)聯(lián)的屬性聲明。在數(shù)據(jù)流通過程中，可信數(shù)字身份是確保交易安全、維護(hù)數(shù)據(jù)隱私和建立信任關(guān)系的基礎(chǔ)。

　　基于分布式標(biāo)識DID可實(shí)現(xiàn)數(shù)字身份的標(biāo)識，基于可驗(yàn)證憑證VC技術(shù)，身份認(rèn)證機(jī)構(gòu)可為用戶簽發(fā)身份憑證(可驗(yàn)證憑證VC)。結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，將身份認(rèn)證機(jī)構(gòu)DID注冊到區(qū)塊鏈可信數(shù)據(jù)集中，通過鏈上查詢其公鑰校驗(yàn)憑證簽名的方式，使得用戶不再依賴中心化身份認(rèn)證/管理機(jī)構(gòu)對其身份信息進(jìn)行管理，快速構(gòu)建起用戶完全自主管理的數(shù)字身份體系。通過區(qū)塊鏈將身份管理的控制權(quán)從中心轉(zhuǎn)移到個人，具備可驗(yàn)證、隱私安全、全局唯一及永久性等優(yōu)點(diǎn)。

　　基于智能合約透明規(guī)則及自動執(zhí)行保障數(shù)據(jù)流通交易過程更可信

　　數(shù)據(jù)流通交易過程中，需確保各參與方在業(yè)務(wù)活動中所簽署的合約具備自動化履約能力。智能合約能夠在應(yīng)用層上進(jìn)行存儲、驗(yàn)證和執(zhí)行，依托區(qū)塊鏈智能合約技術(shù)，將數(shù)據(jù)交易約定的規(guī)則和流程等內(nèi)容的合約化，保證可信數(shù)據(jù)空間服務(wù)過程自動化執(zhí)行、安全可信。

　　數(shù)據(jù)供需雙方可通過智能合約編寫數(shù)據(jù)要素流通/交易過程中所有規(guī)則，保障各方嚴(yán)格遵守，提高數(shù)據(jù)流通交易自動化水平。鏈上部署數(shù)據(jù)信息合約、數(shù)據(jù)發(fā)布合約、數(shù)據(jù)授權(quán)合約、數(shù)據(jù)積分合約、數(shù)據(jù)共享合約、數(shù)據(jù)評價合約等，通過調(diào)用合約，執(zhí)行數(shù)據(jù)流通全過程， 保障了各方嚴(yán)格遵守，同時提高自動化交易水平的同時。

　　全生命周期數(shù)據(jù)鏈上存證保障數(shù)據(jù)更可信

　　日志存證為數(shù)據(jù)流通過程提供可信記錄，包括數(shù)據(jù)流通的每一個環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)，是確保數(shù)據(jù)真實(shí)性和可追溯性的重要依據(jù)，為后續(xù)審計(jì)提供基礎(chǔ)。通過區(qū)塊鏈將數(shù)據(jù)流通全生命周期數(shù)據(jù)上鏈存證固化，基于區(qū)塊鏈去中心化、公開透明、不可篡改等特點(diǎn)保證溯源數(shù)據(jù)真實(shí)可信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)主體權(quán)利聲明得到共識、數(shù)據(jù)交易記錄可追溯。

　　從數(shù)據(jù)產(chǎn)品申請上架開始到交易結(jié)束的全生命周期關(guān)鍵環(huán)節(jié)核心信息上鏈存證，使數(shù)據(jù)要素流通全生命周期安全可追溯，建立一套完整的權(quán)益保護(hù)體系及監(jiān)測監(jiān)管條件。在強(qiáng)化數(shù)據(jù)流通合規(guī)監(jiān)管的同時，建立完善的內(nèi)容監(jiān)管機(jī)制，依托區(qū)塊鏈技術(shù)對數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)、數(shù)據(jù)質(zhì)量和使用流程進(jìn)行全面監(jiān)管和追溯，確保數(shù)據(jù)流通過程中的安全性和合規(guī)性，有效防范和化解各類數(shù)據(jù)風(fēng)險。

　　區(qū)塊鏈助力數(shù)據(jù)資產(chǎn)通證化確保資產(chǎn)流動透明度

　　數(shù)據(jù)資產(chǎn)化發(fā)展到一定程度將進(jìn)入數(shù)據(jù)資產(chǎn)通證化階段，將數(shù)據(jù)資產(chǎn)轉(zhuǎn)化為可流通交易通證，通過對數(shù)據(jù)資產(chǎn)進(jìn)行價值創(chuàng)造、價值標(biāo)記、價值交換和價值分配，讓數(shù)據(jù)資產(chǎn)在未來能夠真正像股票、債券一樣在交易市場上流通，數(shù)據(jù)資產(chǎn)通證化所帶來的通證經(jīng)濟(jì)將成為經(jīng)濟(jì)增長的新引擎[3]。

　　區(qū)塊鏈?zhǔn)琴Y產(chǎn)通證化表達(dá)的理想基礎(chǔ)設(shè)施。將數(shù)據(jù)資產(chǎn)通過區(qū)塊鏈等分布式賬本技術(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的代幣或通證，允許數(shù)據(jù)的產(chǎn)權(quán)、使用權(quán)以及價值可以在區(qū)塊鏈上進(jìn)行數(shù)字化表示和交易�；�于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)資產(chǎn)通證化提高了數(shù)據(jù)資產(chǎn)的流動性和透明度。

　　生態(tài)伙伴案例展示

　　“區(qū)塊鏈 × 數(shù)據(jù)資產(chǎn)登記”解決方案

　　市場來看，數(shù)據(jù)資產(chǎn)登記是每個地方政府和數(shù)據(jù)局必備的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，目前部分地方已有試點(diǎn)建立，市場潛力巨大;技術(shù)來看，多地?cái)?shù)據(jù)局出臺數(shù)據(jù)資產(chǎn)相關(guān)管理辦法，明確用區(qū)塊鏈技術(shù)支撐數(shù)據(jù)資產(chǎn)登記。

　　“星火·鏈網(wǎng)”數(shù)據(jù)資產(chǎn)登記平臺，基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)資產(chǎn)登記平臺致力數(shù)據(jù)登記的規(guī)范化，基于鏈上數(shù)據(jù)存證能力，生成數(shù)據(jù)資產(chǎn)登記證書，完成數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制，保證數(shù)據(jù)流通真實(shí)可信。貫穿數(shù)據(jù)資產(chǎn)的登記、合規(guī)認(rèn)定、授權(quán)、質(zhì)量認(rèn)證、價值評估、價格評估、會計(jì)審計(jì)等服務(wù)環(huán)節(jié)，打造完整的數(shù)據(jù)要素市場生態(tài)體系，并進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)備份，避免重復(fù)登記注冊，實(shí)現(xiàn)“一次登記，全網(wǎng)聯(lián)動”。

　　“區(qū)塊鏈 × 綠色低碳”解決方案

　　供應(yīng)鏈企業(yè)在轉(zhuǎn)型綠色發(fā)展、推動節(jié)能降碳方面，通常面臨由于參與主體多、覆蓋范圍廣導(dǎo)致的數(shù)據(jù)歸集困難、核證流程復(fù)雜、數(shù)據(jù)質(zhì)量低等問題。區(qū)塊鏈技術(shù)可以為該場景中上鏈的碳數(shù)據(jù)打造以統(tǒng)一身份為基礎(chǔ)、以透明公開征信為公信、以統(tǒng)一結(jié)算工具為依托的技術(shù)工具，構(gòu)建“鏈主”企業(yè)與鏈上供應(yīng)商之間的高效可信數(shù)據(jù)共享流通通道。通過統(tǒng)一的區(qū)塊鏈數(shù)字信任基礎(chǔ)平臺，可有效打通碳數(shù)據(jù)的供給、需求和監(jiān)管方之間的數(shù)據(jù)孤島和信任壁壘，帶動產(chǎn)業(yè)全鏈條生態(tài)聚合與綠色集約發(fā)展。

　　同向科技碳數(shù)據(jù)核算與確權(quán)登記平臺，支持供應(yīng)鏈上的研發(fā)商、生產(chǎn)商、運(yùn)輸商等企業(yè)主體，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式模板和智能合約接口規(guī)范上傳、上鏈自身生產(chǎn)經(jīng)營相關(guān)的能耗與碳排放數(shù)據(jù)。該平臺鏈接開放、可信的第三方行業(yè)生態(tài)，具備資質(zhì)的審定核查機(jī)構(gòu)、咨詢機(jī)構(gòu)將鏈上存證的能耗與碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化加工與處理，生成合規(guī)可信、可查證可追溯的企業(yè)碳排放報(bào)告與產(chǎn)品碳足跡報(bào)告。環(huán)境主管部門對跨組織的碳數(shù)據(jù)流通利用進(jìn)行全程合規(guī)監(jiān)管。最終“鏈主”企業(yè)基于鏈上各環(huán)節(jié)精準(zhǔn)能碳核算數(shù)據(jù)，整合優(yōu)化資源配置，提高運(yùn)營效率，實(shí)現(xiàn)全鏈綠色集約發(fā)展與能碳數(shù)據(jù)價值閉環(huán)。

　　《數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施關(guān)鍵構(gòu)建技術(shù)01：區(qū)塊鏈》

　　報(bào)告目錄

　　區(qū)塊鏈技術(shù)介紹

　　1.概念

　　2.技術(shù)架構(gòu)

　　3.邏輯架構(gòu)

　　4.核心技術(shù)棧

　　5.技術(shù)特點(diǎn)

　　6.區(qū)塊鏈分類

　　7.應(yīng)用領(lǐng)域

　　8.研發(fā)熱點(diǎn)

　　二、區(qū)塊鏈助力數(shù)據(jù)可信流通

　　1.鏈上可信數(shù)據(jù)集助力數(shù)字身份更可信

　　2.智能合約提高數(shù)據(jù)流通的自動化水平

　　3.基于區(qū)塊鏈的全生命周期鏈上存證及追溯

　　三、區(qū)塊鏈應(yīng)用實(shí)例介紹

　　1.區(qū)塊鏈 × 綠色低碳 解決方案

　　2.區(qū)塊鏈 × 綠色低碳 解決方案

　　參考文獻(xiàn)：

　　MIIT, China's Blockchain Technology and Application Development Whitepaper[M]. 2016.工信部，中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書M.2016.

　　區(qū)塊鏈原理及其核心技術(shù)[J]蔡曉晴;鄧堯;張亮;史久琛;陳全;鄭文立;劉志強(qiáng);龍宇;王堃;李超;過敏意.計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)2021(01)

　　《數(shù)據(jù)資產(chǎn)通證化上海路線圖》.上海數(shù)據(jù)交易所.2024