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第三章产业区块链稳步发展

2020年疫情蔓延全球，在以中国为代表的世界各国齐心协力之下得到了一定的遏制，但是仍然大幅影响了各国的实体经济。同时，产业区块链作为与实体经济紧密结合的一门技术，其发展速度也受到了一定影响。不过好在有政策和企业的双双支持，整个行业仍然实现了稳步的发展。

首先，产业区块链在“新基建”的建设浪潮中明确了定位，被明确写入了各地政府的行动方案和规划当中，为后续产业区块链的开展奠定了一个非常重要的基础，给从事产业区块链的公司送来了行业东风和突破方向，同时也让社会大众意识到了产业区块链是真正的未来社区基础设施之一。

另一方面，世界各地的企业在不断尝试，相较于其他赛道，政务、供应链，金融以及数据是2020年落地尝试规模最大的四个赛道。这些领域落地逻辑清晰，区块链技术能够真正改善业务逻辑，在疫情的冲击下，仍然有序推进。

同时，从产业区块链的真实需求出发，在2020年也陆续了诞生了一些基础设施，例如BSN，星火链网等，都旨在让区块链能够更稳定、更安全，更低成本地运行。同时，为解决此前企业普遍反映的使用门槛高问题，各家厂商均推出了自己的区块链一体机，最大程度上简化了区块链的落地和使用流程。

3.1. 趋势一：新基建发展，区块链融合其他新技术

3.1.1. 新基建浪潮下的区块链

新型基础设施建设（“新基建”）是基础设施建设中的一个相对概念，区别于以往被称为“铁公基”的铁路、公路、机场、港口、水利设施等建设项目，主要包括信息基础设施、融合基础设施以及创新基础设施三个方面的内容，涵盖5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网七大领域。

图3-1 新基建主要内容

图片来源：根据公开资料整理

“10·24”会议以来，国家就提出要培育壮大数字经济新引擎，特别指出将区块链作为数据经济世界的基础设施。新基建概念提出后，区块链又与人工智能、云计算等作为新技术基础设施的代表，归属于信息基础设施，被列入新基建的范围内。

相比于已有互联网技术，区块链的最大优势在于其及时性与安全性。区块链的引入不仅省去了解析IP地址、查询与访问具体设备等多个步骤，实现登陆即可实时查询与更新最新数据；而且由于不可篡改、可追溯等特性，利用多个不可篡改的节点实现了数据的高度安全，提高了交易环境的可信度。此外，区块链中利用的智能合约更代表着未来数字经济时代的新型契约体系，为商业交易主体提供了更为便捷的数字法规系统。

同时，在各地市积极推进“智慧城市”、“城市大脑”的发展战略下，融合区块链技术已成为新的趋势。2020年，国内第一梯队区块链企业与各地政府合作密切；如纸贵科技与厦门市达成合作，为集美区投资建设区块链产业应用中心，服务该区城市大脑区块链解决方案等基础设施，探索金融安全、智慧政务领域；趣链科技分别与宁波市、雄安新区合作，为宁波市城市大脑建设提供区块链解决方案、为雄安新区搭建城市级区块链底层操作系统—雄安区块链底层系统。

3.1.2. 各省市新基建政策目标

毋庸置疑，“新基建”是2020-2022年的重点建设工作任务。具体来看，湖北、浙江、四川等10个省市相继出台新基建政策，将建设5G网络、打造人工智能、区块链等新技术基础设施集群摆在关键地位。下表详细归纳整理了各省市的相关政策内容与规模。

表3-1 各省市新基建政策汇总

数据来源：火币研究院整理

3.1.3. 区块链与其他技术的结合

不同于5G、人工智能、工业互联网、物联网等具备明确目的、垂直性的技术，区块链是横向的、连接性的技术。也就是说，随着5G、大数据、人工智能、工业互联网等数字基础设施的不断搭建与完善，会出现更多的新场景和新应用，而区块链可以在这些全新的应用点上发挥至关重要的信任搭建作用。区块链技术可以发挥其桥梁作用，推动各行业、各领域之间的互通互联、互惠互信，构建多层次的新型应用场景，从而实现新兴基础设施建设行业与领域间的互通式发展。

图3-2 区块链赋能其他数字基础设施

图片来源：火币研究院整理

以区块链技术与5G、人工智能的融合为例，区块链技术的核心价值在于其能帮助构建一个适用于大数据世界的市场规则和经济激励制度，从而全方位解决在5G通信技术和AI算法充分驱动下，蓬勃发展的互联网大数据价值所可能面临的信任困境。

将区块链技术引入5G网络将推动万物交易网络的构建，具体来说：区块链不仅将对通信网络系统上的验证、地址、资源共享等产生较大影响，还会推动信息网络商业模式与体系的创新发展。通过构建新型互通关联模式，区块链将改变传统运营商间的信任机制，构建全新的5G链网。

在人工智能中应用区块链技术将加快智能商业2.0时代的到来。人工智能的发展离不开大数据的实时共享，而区块链的引入不仅有利于其更安全地分析开放数据，还能显著提高网络上的信任级别，从而实现更值得信赖的AI发展模式。

与此同时，数据资产化的实现将得益于大数据中心与区块链的结合，这主要体现在分割、确认产权与唯一分割数字资产上。数字经济时代下的安全经济交易与价值交换都与可靠的区块链技术密不可分。

3.1.4. 新基建发展催生区块链新应用

从长远来看，企业数字化与云端化的大趋势是不可避免的。结合新基建“数据中心”的建设指导意见可以得出；在不远的将来，以区块链技术为代表的新型数据中心、新型存储技术、新型云端技术等，将全面进入企业的实际应用层面。将区块链应用于防止数据丢失只是一个小小的开始，未来企业的技术升级与发展必将离不开区块链技术的赋能作用，也将由此催生出对于区块链的新要求与新型应用方式。

互联网的发展历史启示我们：新型基础设施的发展必将催生出对于新兴应用模式与商业模式的需求。正如应运而生的电商平台——淘宝、社交平台——QQ、微信以及搜索引擎——百度一样，区块链的新型应用平台也将随着新兴基础设施建设的持续推进而逐渐孕育并不断壮大。因此，新基建设施带来的区块链应用繁荣，将在整体生态建成后大大拉动经济的发展，形成良性闭环，为实体经济的发展形成更加强劲的推动力。

3.2. 趋势二：政务、供应链、金融等板块受追捧

进入2020年，全球及中国政府、企业对区块链兴趣加深，其对区块链的态度逐渐转为将区块链技术和加密资产分开认知，鼓励区块链技术在产业中的应用。

产业应用方面，受2020年疫情影响，全球经济体系下多方协作场景的不信任、政府基层执行及跨区域、跨部门信息管理效率、资本及资金流动效率等问题进一步暴露在大众视野之下。由此也加速了政务、供应链及金融等板块的应用落地。

3.2.1. 政务

政务方面，全球政府在2020年加速推进政务数字化转型，推出各类电子政务相关政策，旨在提供更便捷、高效的政务服务，而不仅仅通过平台提供基础的信息展示或搜索。根据联合国发布的《2020联合国电子政务调查报告》显示，与2018年相比，电子政务发展指数（EGDI）从0.55上升至0.60，非发达国家进展快速。

同时，疫情之下信息通讯在保证各国政府高效运转中起到重要作用，尤其是其中信息共享及在线服务的功能。而这些功能的实现一直面临着政务数据孤岛、信息安全、跨部门及区域的协调互信基础较弱等问题。区块链技术在这一特殊的背景下逐渐进入各国政府视线，目前全球范围内已落地或正在落地的区块链政务项目涉及到的方向已包括：数字身份、电子政务、司法存证、行政审批等多个方向。而区块链技术在政府方面的应用落地在政府领导力强、国家数字化水平高的地区速度较快。

进一步来看，受疫情及各国政策影响，2020年政务方向应用海外落地进度放缓，而中国由于数字化程度高、有序复工、政府层面大力支持等因素，区块链应用有了更扎实的落地；产生从小规模、区县级发起的试点向较大规模、省市级发起转变，而此前的部分试点应用也逐步迈向稳定发展。

海外动向

2020年，欧美国家疫情控制不当，加之美国换选、英国脱欧清算等事件，导致政务方向在欧美整体进度较缓；其中仅爱沙尼亚政府保持领先地位。其通过“X-Road”数据交换平台、“KSI无签名区块链系统”等技术，已实现数字身份认证、电子医疗、电子选举投票等多项功能。有新动向的国家则包括韩国和阿联酋的迪拜。

6月，韩国上线数字驾照项目PASS，由韩国三大移动运营商与警察厅、道路交通公团等机关共同研发。PASS通过区块链网络为基础，实现警察厅的驾照管理系统联动，可同步验证手机用户信息和驾照的真伪。解决了传统驾照检测方式单一、被冒领冒用等问题；同时对用户信息进行保护，支持在仅显示个人姓名、证件照、验证条形码等信息的前提下完成验证。截止8月，该项目已有超百万用户量，证照使用率占全韩驾驶人员的3%。

迪拜方面则是基于区块链及智慧城市方案推出“智慧迪拜”项目，又称10X计划。该计划下，道路与交通管理局推出基于区块链的车辆生命周期管理系统，提供车辆信息溯源，降低交易成本，并服务未来无人驾驶规划。教育监管部门推出学术档案区块链试点，实现证书链上发放，并可在学校及公司间共享，为证书增信并防止学术欺诈。

国内动向

国内方面，2020年区块链技术进入新基建范畴，多地出台相关政策。政务方向近60个项目落地，约占总项目落地数量的30%；其中，应用细分重点分布在司法、行政审批及电子证照方面，三个方向落地应用分别约占政务板块的33%、21%和17%。而从地域上看，北京落地速度最快，年内落地项目12个，适用场景140个，实现政务业务中平均减材料40%、打通了传统数据共享模式较难打通的310余项数据。从发起主体上看，头部区块链企业继续领跑，各地政府发起项目也逐渐发力。

头部企业方面，数秦科技的保全链继接入杭州互联网法院等合作方后，进一步打通上海市高级人民法院、四川省高级人民法院，于4月完成上海第一份区块链电子保单保函，加速落地区块链在保全司法应用方向的实践。权证链作为北京互联网法院的一级节点，在权证链所存的证据直通互联网法院，也帮助许多案件提升了电子证据可信度，帮助判决顺利完成。而微众银行率先在隐私计算方面落地应用，通过区块链技术助力粤澳地区健康码互认。

具体来看，国家级项目区块链服务网络（BSN）于4月进入商用，由国家信息中心进行顶层设计，中国移动、中国银联、北京红枣科技、火链科技等作为首批发展联盟成员参与。BSN 2020年推出BSN区块链政务专网，架构上其区块链平台层支持Hyperledger Fabirc，Fisco BCOS等区块链引擎；功能上可在不改变现有政务内网/外网的情况下，将区块链系统与传统政务信息化系统进行融合，避免重复建设；同时，专网能够与公网进行互联互通，为实现跨地区的数据共享与业务协同打下基础。2020年，BSN政务专网已经在杭州城市大脑平台成功部署，且在一周时间内，就完成了“城管道路信息及贡献管理”、“酒店消毒管理”、“内部最多跑一次”等多个应用的上链，产生了良好的效果。

图3-3 BSN政务专网结构

图片来源：《北京市政务服务领域区块链应用创新蓝皮书》

由北京互联网法院主导，由工信部、北京信任度科技等企业共建的电子证据平台—天平链进入试点。该平台通过开放标准和协议，主动链接互联网交易主体，实现跨链互信及跨链验证；同时通过数据哈希值上链并返回存证编号，实现数据存证功能；旨在同时提升存证安全、诉讼取证采信的效率。平台通过智能合约实现“一键立案”功能，并基于分布式账本实现执行信息多方共享。截至9月底，平台已接入节点20个，完成版权、著作权、互联网金融等9类25个应用节点对接，累计上链数据超3700万条，跨链存证超亿条，跨链验证证据超6500条，智能合约执行一键立案超20件。北京一地2020年便落地了12个项目，且在试点中均取得了不错的数据反馈。落地项目涉及海运通关系统、不动产登记、企业电子身份认证、中小企金融服务等多个应用场景。以规划和自然资源委员牵头推出的不动产登记信息系统为例，系统联合住建委、公安、银保监、水电共用事业在内共11家单位参；基于区块链特性实现数据共享，业务执行及流程可溯源；解决了此前存证的信用度不高、跨部门协作时间过长等痛点；实现了抵押注销登记等智能秒批、支持查证部门跨部门直接进行核验、减少服务流程等功能。平台上线至今已完成不动产登记业务14万件；累计减少大厅人流量超10万人次；7项不动产登记业务实现“全流程不见面”。

总体而言，受中国应对疫情得力，政府积极推动区块链技术及应用落地影响，2020年我国在政务板块落地进度领先，这一趋势也将在持续的疫情背景下延续。但同时，也面临着包括行业标准及相关制度仍不完善；基础设施依旧缺乏；业务庞杂各地独立推进，未来或出现重复建设及跨地域协作难度等问题。这些问题将随着政务应用不断试点迭代、标准稳步推出而化解。

3.2.2. 供应链

近年来全球供应链正在数字化进程之中，由于同时涉及资金流、信息流、物流、商业流四个方向；涉及主体范围包括政府、商贸上下游企业、物流企业、政府至个人。供应链系统高度复杂，在同一国家下已横跨多个领域及部门，在跨境场景下还涉及接入境外政府/机构/企业的系统，因而其数字化进度在不同环节所在产业、不同国家间有着巨大的差异。

造成差异的源头主要包括各参与方信息不对称；信任、沟通、合规成本高；交易流程冗长，参与方资金占用压力大三大痛点。在这一背景下，区块链技术通过保证信息互通互认，创建可信任环境，并将资产映射至链上从而提升流动性。通过解决现存的痛点，区块链技术将提升协同效率，减少资金占用，加快周转效率，从而加速跨境贸易及全球供应链。本次全球疫情让供应链中的信任、数据共享机制缺失等问题被放大，激发了核心企业及政府快速改善供应链效率的决心，也激发了终端买家对产品全生命周期溯源的需求。

Everest Group Research发布的报告显示，目前已有不少企业部署区块链解决方案，区块链作为供应链的解决方案正成为一大趋势。但同时，报告数据也显示，目前79%的项目已经完成了试点，但仅有7%的项目在2020年部署到生产中。而造成这一情况的主要因素主要包括两点，一是性价比问题，二是发起主体问题。供应链本身是多方参与的传统商业活动，部署区块链解决方案意味着短期增加成本，以及变化带来的风险。同时，早期项目多以技术公司发起，核心企业无广泛落地，也缺乏政府层面的参与，从而消减了各方采纳的积极性。但2020年以来已逐渐呈现出由核心企业乃至政府层面主导项目的趋势：目前海外落地项目仍多由传统核心企业主导，而中国则出现了政府主导的项目。

海外动向

从项目上看，海外进入落地阶段项目仍由IBM、沃尔玛、马士基等龙头企业主导。这些企业均具备上下游资源丰富、号召力强、主营业务多元且具备竞争力、以及良好的数字化基础等共性。

2020年，沃尔玛加拿大联合初创公司DLT Labs推出的区块链供应链平台—DL Freight已纳入实用，作为沃尔玛货运发票和付款管理的自动化解决方案。DL Freight采用Hyperledger Fabric架构并集成超过8个外部系统，参与方在链上有独立数据配置，由此数据可信；同时，其通过集成FourKites IoT数据，实现货物流动记录自动化。该项目降低了物流环节中发票、货物状态等数据存汇总难度；实现多方认可的数据交互，从而加速供应链交易环节。截至9月末，项目已在沃尔玛体系下60+运输方中使用，并纳入物联网进一步将流程由11个步骤优化至5个；目前已处理超过15万张发票，只有少于2%的发票产生纠纷。

IBM联合Chainyard推出的跨行业区块链采购网络Trust Your Supplier（TVS），旨在简化供应链管理、加速供应商验证、入职和生命周期管理。TVS基于Hyperledger Fabric为供应商创造“数字护照”；接入Ecovadis等外部平台实现审计跟踪；并开放供应链中参与方的外部数据接口，给出低成本数据上链方案。最终，TVS可有效提升买卖双方信息审核的效率，缩短接入时间，降低与供应商资格决策相关的风险。2020年，TVS与IBM联合推出针对疫情下医疗物资的Rapid Supplier Connect项目，接入比亚迪、Northwell Health、全球供应链联盟等外部合作方，协助医院，州政府，药店等采购方匹配新的供应商。

国内动向

国内项目此前多家巨头企业已有布局，而2020年出现的新趋势则是政府主导的项目有所落地。政府层面的参与将带来更大的号召力及可信度，或可成为供应链系统升级的“最后一公里”。

2020年，北京市商务局推出空港国际物流区块链平台，由平台由北京市商务局牵头发起，联合北京海关、市税务局、首都机场和大兴机场空港园区、货站5家参与，旨在为通关企业及政府部门间打通业务数据共享交换。平台通在BAAS层中引入区块链技术，进而在SAAS中提供应用服务层，从而实现数据上链、存储、验证、共享等功能，同时将内外服务于web端分开，解决此前协同效率低下并保证节点运行灵活。平台上线2个月内，实现上链各类通关物流数据共计300 余万条，121 家企业先后使用了区块链系统查询验证各项功能共计7784 次。

图3-4 空港国际物流区块链平台结构

图片来源：《北京市政务服务领域区块链应用创新蓝皮书》

国家电网基于区块链开发的新能源云平台—国网新能源云，由国家电网主导，旨在打破部门、企业、用户间数据壁垒，实现全产业链数据共享。平台利用区块链技术提出轻量级多元化身份认证技术，构建多主体间数据可信协作机制，实现数据共享和全生命周期可溯源。由此解决新能源行业上下游企业间协同效率及新能源供需两侧信息不对称引起的消纳问题。截止9月末，平台已累计接入新能源电站162万座、装机容量3.6亿千瓦，服务企业9332家，在国网宁夏电力等单位的试点中上链业务数据超380万条。

总体来看，2020年区块链在供应链场景中正加速落地，且发起主体海外由核心技术或商贸/物流龙头主导，而国内则出现政府下场推动的趋势。尽管目前多数项目仍处于试点中，但这一趋势将会延续。而随着未来个别大国CBDC的率先落地，供应链场景中链上结算的问题也将化解，区块链项目的大面积落地或将出现。

3.2.3. 金融

传统金融行业业务场景广泛，且与个人、企业、政府间紧密相连，因此对安全性、稳定性、隐私性、可监管性有较严的需求。不同于加密资产圈层内以创新为导向，区块链在金融中的落地受监管导向影响明显。2020年以来，全球监管环境逐渐将区块链技术及资金面分开对待，积极鼓励技术与产业融合。因此也逐渐出现应用由小型组织向大型企业链盟发起、由企业向政府主导发起、由国内向跨境落地的变化，如中国金融认证中心（CFCA）联合布比区块链在厦门落地全国第三方函证与询查数字化服务平台。

Ÿ Contour—新加坡贸易金融平台

Contour是由汇丰银行、ING等8家银行共同创建并试点的区块链贸易金融平台，其前身为Voltron，于2020年正式商用上线。平台基于R3 Corda开发，旨在支持用户创建、交换、审核及签发信用凭证和贸易文件；同时，Contour通过集成EssDocs、Bolero等平台的电子订单，实现与外部环境交互。该平台具备较高的节点可用性、数据静态加密、支持秘钥更新及撤销、生态开发易于集成等特征，结合区块链技术特性，实现信用凭证、交易文件及各方交易指令自创建起就具备安全可信、高效、易于共享的性质；最终实现对银行端融资决策加速、对企业运营效率的提升及对整个生态信任风险的降低。

项目此前已完成在17个国家的试点，目前已有超15家国际银行正式加入，12家企业提供技术或数据支持服务；此外，2020年我国宝钢股份、鞍钢国贸分别通过该平台试点人民币无纸结算业务，11月中信银行也为客户完成业务，成为首家使用Contour的内资银行。

Ÿ Bakong—柬埔寨支付系统

柬埔寨新一代支付系统Bakong正式上线，底层技术由日本公司Soramitsu设计的Hyperledger Iroha区块链支持，用户可通过电话号码或二维码接入服务，并可通过该平台实现跨行转账。Bakong账户及传统账户通过许可链链接，在分布式账本上记录交易，并通过基于区块投票哈希的“Yet Another Consensus”算法达成共识。系统TPS约在每秒1,000 至2,000笔，平台交易速度可实现在5秒内处理。该平台利用区块链点对点特性消除了中心化清算所模式的低效率，且无需用户支付交易成本。

项目于10月正式上线，目前已接入近20家银行及小额贷获牌机构，并将在未来拓展跨境支付场景。值得注意的是，现阶段Bakong并不发行原生数字货币，而是由银行存入现金作为抵押。Bakong出现的初衷是解决柬埔寨本地货币线上流通问题，同时实现央行逐步弱化美元控制的诉求。

Ÿ 国家外汇管理局跨境金融区块链服务平台

该平台由国家外管局发起，底层区块链技术由人民银行下属的中钞区块链研究院自主研发，于2019年启动试点，首期推出“出口应收账款融资”及“企业跨境信用信息授权查证”两个场景。平台采用许可联盟链，以白名单管理协作方式，建立银企间端对端的可信信息交换和有效核验、银行间贸易融资信息实时互动等机制，实现多种业务信息共享，优化融资流程及效率，助力解决中小企业融资难、银行风控难问题。

2020年7月，该平台开始试点“资本项目收入支付便利化真实性审核”应用场景；截至当月末，该平台已在全国31省市推广试点，接入银行超250家，完成融资放贷超4.1万笔，累计放款387.83亿美元，服务企业超4000家，其中中小企业占75%。

Ÿ 上海保交所保险风控区块链平台上线

该平台由上海保险交易所发起，联合14家险企推出，底层区块链采用此前自主研发并上线的保交链。平台首期支持航延险类产品，旨在解决保险中诈骗等风险事项。技术架构上，平台底层保交链采用多链构建，嵌入国密算法；并优化性能，保单存证场景下最高支持每秒5万笔哈希数据上链。平台通过调用底层身份认证、智能合约、共识及平台服务等模块，可实现行业内信息实时共享、保证数据安全的同时实现联合风控，并不断纳入生态伙伴，打破数据壁垒。

平台于6月上线，目前用于监控及预防航延险恶意重复投保和恶意重复理赔行为，并在拓展其他险种及应用场景。

3.3. 趋势三：配套设施涌现

3.3.1. 一体机

一体机即软硬件结合的服务器，它将原本需要专业技术人员操作配置的过程进行了自动化，直接部署在硬件产品上，使得用户能够通过简单的配置便能实现复杂的上链操作。

2020年很多企业都发布了自己的区块链一体机，包括蚂蚁链一体机、纸贵科技一体机、众享区块链超级工作站、北信源区块链机等，他们的功能各有侧重，但核心理念都是通过软硬件结合，解决企业的上链难题。

以蚂蚁链一体机为例，通过内置自研安全设备和共识加速处理器，它能够在保证企业隐私安全的情况下，节省企业的部署时间，加速相关的区块链应用场景落地。

总的来说，这些不同类型的一体机都旨在帮助区块链的企业和个人克服技术门槛，提升部署效率，对于我国产业区块链的发展具有较大的推进作用。

3.3.2. 区块链芯片

区块链芯片属于智能芯片领域，通过将区块链中密码学、智能合约、算力计算存储等技术与芯片结合，实现提高安全、数据传输及共享、合约执行或挖矿等方向效率。

目前，从应用方向上区块链芯片可大致分为2类，与资产相关或与数据相关；从推测产业发展阶段上可分为3个阶段，第一阶段即我们目前所处阶段，实体经济中主要应用于IoT相关数据上链，虚拟经济中应用于加解密操作、提升矿机效率；实体与虚拟经济中又都可以用于提升系统安全性，加解密操作、签名验证、共识、智能合约引擎加速等。第二阶段将是融合阶段，虚拟经济不再局限于加密世界，数据成为资产，可在链上安全、高效地交易及清结算。第三阶段则是最终阶段，区块链技术与芯片与其他新基建下技术高度融合，构建数字社会。

现在区块链芯片处于起步阶段，研发及各类应用场景仍在探索中，但已有一定落地。如溪塔科技已自主研发区块链芯片，实现物联网设备数据直接上链，并与中国移动共同研发上线基于区块链和 5G 技术的新一代智慧停车场系统，打通多方记账功能。又如阿里巴巴下属芯片公司平头哥推出国内首款全链路智能合约处理器，为上文提及的蚂蚁链一体机提供安全高效算力。

3.3.3. 底层网络设施 

2020年在底层网络设施方面发力的主要为“国家队”的三项基础设施：区块链服务网络、星火·链网和长安链。

区块链服务网络（BSN）

BSN（Blockchain-based Service Network）是由国家信息中心会同中国移动等单位发起建立的一项公共基础设施网络，使用者可以在这个网络上运行和部署自己的区块链应用。

在BSN出现之前，不同的企业和个人开发者想要开发和使用联盟链应用，需要购买传统的云服务来搭建一个联盟链局域网环境，并自行开发联盟链的底层框架，这需要开发者付出较大的金钱和时间成本。

而BSN通过在全球设置公共城市节点，可以协调全球的云服务资源，降低服务成本。根据2020年主流云服务商的报价，每年最低成本也要十万以上，而通过BSN，使用者可以按需租用资源，一个应用每年仅需2～3k即可成链并投入运转，能大大减轻开发者的金钱成本。

此外，BSN也支持许多主要的联盟链框架，截止2020年12月7日，已经适配Hyperledger Fabric、FISCO BCOS、百度超级链XuperChain、CITA，这些底层框架能够帮助使用者更快地构建区块链应用，比如Fabric就支持使用通用编程语言编写智能合约，这就意味着技术人员不需要额外的培训来学习新的语言。这种对于主流区块链底层框架的适配将大大减少开发者的时间成本。

截止2020年12月7日，BSN官网已推出32款指定区块链应用，包括火链科技用于积分兑换的“区块链+积分”应用、用于版权保护的IPTM时间标志应用；以及用于防伪溯源的天演维真农业产品全过程溯源云平台区块链应用、用于供应链金融的链平方等。

总的来说，作为一个跨云服务、跨门户、跨底层框架的基础设施网络，BSN能够降低开发者开发、部署、运维和链与链之间之间数据互通的成本，能够有效鼓励区块链应用的开发者，并加强区块链的标准化和链间互通能力。

星火·链网

星火·链网是由中国信通院规划的一项链网协同的基础设施，其主要理念为通过区块链技术解决工业互联网的标识问题。

星火·链网内置标识管理能力，其架构分为两层：

在下层，骨干节点与各行业的区块链网络相连，获取标识、数据，提供跨链互通的服务；

在上层，超级节点构成主链，可用于管理标识、公共数据和国家未来的相关法定资产。

可以看到，星火·链网希望能够促进工业互联网上标识和数据的管理互通，促进区块链应用的发展，并规范相关标识、数据的管理，目前已有超级节点和骨干节点在中国签约落地，未来发展还需进一步观察。

长安链

20年1月27日，自主可控区块链软硬件技术体系“长安链”发布，同时推出首批应用场景，并由国家发展和改革委员会、科学技术部、工业和信息化部、中国人民银行、国务院国资委、国家税务总局、国家市场监督管理总局、北京市人民政府联合指导，国家电网、中国建设银行、中国人民银行数字货币研究所、腾讯、北京微芯研究院等27家成员单位共同发起成立长安链生态联盟。

长安链是由北京市联合央企、头部企业及高效共同研发的自主可控区块链软硬件技术体系，致力于建设可信数字基础设施、构建新型信息高速公路；围绕推动数字经济发展，应用于跨境贸易、供应链金融、商品溯源管理和绿色金融等场景。

长安链具备自主可控、灵活装配、软硬一体、开源开放的特点，是融合区块链专用加速芯片硬件和可装配底层软件平台。软件方面，长安链独创深度模块化、可装配、高性能并行执行的区块链底层技术架构，交易处理能力达10 万TPS。硬件方面，首创基于RISC-V开源指令集的96核区块链芯片架构，构建物理安全隔离的高效可信运行环境，实现智能合约的并行加速处理。

不管是一体机、区块链芯片还是底层网络设施，它们都着眼于当前联盟链发展遇到的痛点，致力于推动我国区块链应用的发展。随着相关设施的逐步完善，相信中国的联盟链发展将更加迅速稳健，产业也将在区块链的技术下发生变革。

3.4. 趋势四：资产上链萌芽发展，数字证券或成领头羊

目前，我们可以将资产划分为金融资产、实物资产与无形资产三大类。其中金融资产又可细分权益类资产（股票/股权）、债权类资产（债券、商业票据及应收帐款）以及衍生资产（期货、期权等）。实物资产则包括以酒、文化艺术品、奢侈品等为代表的动产、大宗商品、贸易及不动产这几类。而无形资产主要指的是以版权、工业产权（专利、商标）为主要组成部分的知识产权、数据等。

实体资产在现有行业中存在信息流与价值流分离、资产流动性差、资产交互性差以及有效监管难度较大等问题。推动实体资产的数字化有助于推动资产降本增效，建设完整的标准化资产监管体系以加强监管，从而形成创新的数字化生态。而基于区块链技术的资产数字化，即资产上链，具有公开透明可溯源、扁平自治提效率以及智能自动不篡改等优势。

如下图所示，我们根据资产上链的需求、难易程度以及上链后的价值三大维度出发，筛选出了如下所示的具备“强”资产上链需求且能实现“高”资产上链后价值的几类资产，分别是区域性股权交易中心股权及其他股权，应收帐款与仓单，酒、文化艺术品、奢侈品等动产。

图3-5 资产分类与选择

图片来源：火链科技产业赋能中心

3.4.1. 数字证券

纵观全球，数字资产管理与数字证券的未来正蓄势待发。

（一）国际：

以美国为代表，美国SEC主席Jay Clayton在2020年10月表示：所有股票可能都会通证化，愿意尝试通证化的交易型开放式指数基金（ETF）。美国知名交易所纳斯达克(Nasdaq)早在2015年就推出了基于区块链的股权登记平台Linq，私募股权所有人得以享有数字化所有权，交易后的所有权也变更为由智能合约来自动完成，无需担心人工变更所产生的错误。通过Nasdaq LINQ出售私有股权的初创公司可以将股权从登记到执行的数据信息，连续记录在区块上并形成唯一的数字凭证，保证信息真实完整性和可追溯性；同时将时间缩短到10分钟，有效降低了资金成本和系统性风险。此外，Nasdaq更是在2020年建立与R3的合作关系，利用Corda生态系统为数字资产的发行、交易、结算和管理创建市场。

2018年，澳大利亚证券交易所(ASX)宣布将把现有的清结算系统以区块链技术取代，这种区块链技术取代原有中央存管系统的证券交易所的情况为全球首例。使用基于区块链技术的新系统的用户可以通过运行节点而非发送消息的方式连接至数据库以避免错误发生。在该方式下，与用户相关的结构化数据被允许实时查看并存储在分布式分类账本上，用户可根据需要复制和查询这些数据来确认其他系统可依赖数据的真实性，优化不同来源的外部数据的协调过程。除此以外，资产交易的参与者可以在不必咨询证券交易所的情况下，实时访问正确的数据，使交易过程更容易快捷。

（二）国内：

正如中国证监会科技监管局局长姚前所说：证监会着手利用金融科技，尤其是区块链技术，在区域性股权市场打造新一代金融基础设施。

中国证监会已于2020年7月启动了区域性股权市场区块链登记托管基础设施建设的试点工作，首批确定了北京、上海、江苏、浙江、深圳等5个试点地区。9月3日，江苏区域性股权市场成为首家与中国证监会监管链业务实现连通的试点单位；9月28日，“上股交区块链项目”实现全部业务数据上链，并成功与证监会监管区块链实现连通对接；9月28日，北京区域性股权市场区块链登记托管系统上线并与深圳证券通信有限公司签署技术合作框架协议。目前5个试点地区已全部完成技术联通。

此前，香港交易所和恒生电子，联合云象区块链也推出过一套私募股权交易系统。该联盟链由监管机构、交易机构、非上市公司、第三方服务机构以及金融机构组成。基于区块链技术，将非上市公司的股权登记、变更、转让、期权激励、虚拟股权等数据上链，确保信息纪录公开、透明、真实、可追溯，避免投融资双方信息不对称及重复质押，从而改善企业融资环境，加快融资效率，降低投资机构授信成本，提升股权流动性。

总结来看，对于私募股权类资产来说，区块链的分布式账本可以有效解决企业信任问题，通过交易数据上链，各方可以查询账本获取对方的历史信用记录，解决金融服务中信任问题，为中小微企业提供快捷便利的融资渠道。此外，区块链技术驱动的点对点交易形式也可以有效解决贸易结算、跨境汇兑中的问题等。无论区块链技术如何迭代发展，最终目标是解决私募股权市场发展过程中存在的痛点，促进传统金融商业模式转型升级，为推动金融的协调发展提供安全可靠的技术保障。据此，我们认为数字证券，尤其是私募股权类资产的数字化将在2021年提速发展，实现一定程度的突破。

3.4.2. 供应链金融场景下的资产上链

目前一些金融业务场景，尤其是供应链金融领域，本身的业务已经实现了技术层面和业务层面基于区块链的处理。供应链金融生态涉及的参与主体多元，业务操作复杂，在实际操作的过程中仍面临着供应链中信息孤岛现象严重、核心企业信用跨级传递难、传统票据使用场景有限，流转困难、贸易真实性易造假以及合约约束力度有限，履约风险高等发展痛点。区块链技术凭借其分布式账本技术、密码学基础等具有不可篡改、可追溯、高透明等特性，解决供应链金融中核心的信任问题，通过建立高效透明的信任机制，为供应链金融生态体系的运行降本提效。

Ÿ 趣链科技飞洛供应链金融平台

趣链科技专注于区块链技术产品及应用解决方案，旗下飞洛供应链金融平台基于趣链科技自主研发的区块链底层平台Hyperchain所研发，专注于底层交易资产的数字化与标准化。Hyperchain平台在大中型金融机构的技术测评中均名列第一，是国内第一批通过工业和信息化部标准院与中国信息通信研究院区块链标准测试并符合国家战略安全规划的区块链核心技术平台。

飞洛供应链金融平台为供应链提供多种基于区块链的解决方案，我们筛选出了其中涉及资产上链的案例，介绍如下：

（1）应收账款：

平台通过标准化数字资产凭证“金票”，实现平台中应收账款的在线流转、融资和拆分。帮助核心企业维护供应链，实现核心企业信用的跨级传递，拓宽金融机构的服务面。

图3-6 趣链科技应收账款模式示意图

图片来源：趣链科技

（2）资产证券化：

趣链科技通过区块链，联合多方构建多“中心化”的ABS管理平台，完成交易资产的证券化及数字化确权，实现基础资产的全生命周期管理，缩短资产证券发行周期，提高资产的流动性及清算效率。

图3-7 趣链科技资产证券化模式示意

图片来源：趣链科技

趣链科技构建ABS项目管理平台，有效地解决证券化过程中信息不透明、信息披露不充分、操作效率低、风控能力弱、难以定价等问题；另外，通过搭建基于区块链技术的ABS管理平台，并联合券商、交易所、评级机构、律所等建立联盟链，实现ABS业务全流程线上化管理。

（3）数字仓单：

通过区块链联合仓储、物流公司以及保险、质检机构，保证货物的全流程监管，仓单及交易信息全上链。通过创造区块链监管环境，杜绝仓单造假，确保资金安全，为中小企业仓单流通提供渠道。

图3-8 趣链科技数字仓单模式示意

图片来源：趣链科技

对资产上链业务参与金融机构来说，可直接基于供应链场景的链上信息进行更加高效的资产证券化工作。从资产端角度来看，区块链已经将资产的真实性进行了技术层面的保障。两个业务场景如果都能够通过区块链进行处理，则能够实现更大程度上的效率提升和风控保障。

我们也看到目前金融行业里的信贷资产（如房地产信贷、消费信贷）、不良资产、融资租贷、各类保险等业务也与区块链有较高的结合可能性，后期上述资产有望在业务处理、资产证券化全流程中由区块链平台进行管理。

3.4.3. 动产上链

酒、文化艺术品、奢侈品等代表的动产在近年来受到较高关注，相关上链溯源的应用也已陆续实现一定程度的落地。以酒类商品为例，葡萄酒等高价值酒类商品常面临假冒伪劣的问题，消费者因此对商品的真假存疑，影响了正规品牌的正常销售。

2020年7月30日，腾讯安全领御区块链与百年张裕达成战略合作，将基于腾讯云平台和区块链技术，为张裕打造高端葡萄酒区块链溯源平台。

图3-9 腾讯安全领御为张裕提供的区块链溯源建设方案

图片来源：联商网资讯

该平台初期将以七大酒庄产品为主，基于“一物一码”防伪系统，同时打通张裕品牌小程序，利用区块链防篡改属性，实现400万瓶酒庄酒的全流程信息的上链追溯，助力张裕葡萄酒打通消费者“验真”和企业“防伪”双向机制，实现品牌安全管理体系升级。

第四章区块链技术突破

2020年是区块链技术乘风破浪的一年，这一年，Layer2技术开始被广泛实践，Rollup技术被纳入进了以太坊的扩容路线图；ETH2.0 阶段0正式上线，并更改了路线规划；跨链的头部项目Polkadot和Cosmos都取得了重大进展，Polkadot上线了中继链，平行链也已经开始在Rococo上测试，Cosmos的IBC 1.0已经开发完成准备上线；Filecoin主网10月上线也为分布式存储行业与区块链的结合带来了新的火花。本章将介绍这些突破在2020年的进展。

4.1. Layer2

2020年是Layer2技术新一轮大规模探索与尝试落地的一年。此前，状态通道技术、Plasma等技术都曾层掀起过对Layer2解决扩容问题的强烈期待。2020年，在Defi浪潮的席卷下，“世界计算机”以太坊开始算不过来了，日Gas消耗暴涨(0)，日均Gas Price创2016年以来的新高(0)，2020年9月的日均Gas Price更是高达193Gwei，是19年整年平均数据的12倍。在此背景下，Layer2技术再次焕发新生，成为区块链生态中最受关注的技术之一。而在Layer2技术中，Rollup技术又尤为显眼，成为2020年Layer2技术崛起的主力军，甚至被以太坊创始人Vitalik加入到了ETH2.0的技术路线当中。下文中将逐一介绍各类Layer2的技术发展情况。

图4-1 以太坊日Gas消耗

图片来源：Etherscan

图4-2 年度以太坊Gas Price变化(Gwei)

图片来源：Etherscan，火币研究院整理

4.1.1. Rollup异军突起

Rollup技术是2020年Layer2的主旋律，Vitalik将Layer2纳入以太坊扩容路线图时(图4-3)，在各个场合呼吁生态方关注Layer2甚至把战略转向Layer2时，这个“Layer2”也有特指Rollup技术的意味。同时，2020年多个Defi赛道的头部项目如Uniswap、Curve、Compound、Synthetix等都开始尝试他们在Layer2上的版本，而这些项目对Layer2的选择也无一例外是Rollup技术路线的。

图4-3 以太坊扩容路线图

图片来源：网络公开资料

Rollup的核心思想在于将原本散落在区块中的多笔交易打包压缩为一笔交易再统一发布到主链上，以降低单笔交易的Gas消耗。这样一来，即便每个区块有Gas上限，但可容纳的交易数量相对还是增加的，区块扩容性也就得到了提升。相比于其他路线，其最大的不同在于解决了数据的可用性问题，交易数据中验证必要的信息会被压缩上传到主链，因此不需要以往状态通道、Plasma对用户的活性假设，这对用户而言是一个极大的体验提升。

在Rollup路线中，最核心的两条分支技术路线是ZK Rollup和Optimistic Rollup，这两条路线分别在18年和19年就被提出，在社区内已经经历了一段时间的讨论和实践，因此在2020年以太坊性能问题凸显时，作为有一定积淀且尚未被证明难以推广的技术方案，被推到聚光灯下也是十分顺其自然。目前两条技术路线各有优势也都还面临一些问题。

ZK Rollup的特点在于其用零知识证明的方式保证了提交上链的交易的正确性和完整性，所以其拥有和Layer1相近的安全性，同时也没有退出的争议期，但是也正是因为使用了零知识证明，其目前还难以通用化，已有项目的迁移成本也会比较高。

目前已经有团队在尝试开发通用的零知识证明框架，头部团队Matter Labs开发的zkSync在2020年上线了主网，目前其合约地址上处理交易总数量逼近80万，并且已经和Curve、Balance达成合作开发Layer2版本；StarkWare也于近期宣布完成了其基于ZK Rollup的扩容解决方案的阶段0。除了通用的以外，也有团队在专用场景下使用ZK Rollup方案，如Loopring 2020年2月上线了基于订单簿的Loopring Exchange，6月上线了支付产品Loopring Pay，近期也上线了Layer2上的AMM的DEX，当前，其Loopring3.0每秒可清算高达2025笔交易；此外，还有围绕隐私交易的项目Actec在2020年10月上线了测试网；iden3也在2020年宣布了其基于ZK Rollup的支付网络项目Hermez。

Optimistic Rollup对智能合约的通用化支持比ZK Rollup要好，但是由于没有使用ZK Rollup这种有效性证明的方式，而是使用了与闪电网络和Plasma类似的欺诈证明的方式，因此会存在争议期，影响资金效率，同时安全性较ZK Rollup会差一些。但是由于其通用性好，现在有更多的团队在尝试该条路线。

Optimistic Rollup通用技术研究的头部团队包括Optimism、Fuel Labs，这些团队在2020年也有很大的进展。Optimism是有原本研究Plasma的技术团队Plasma Group转型而来，在上一届Devcon上其联合Uniswap推出了Layer2上的Demo版Uniswap——Unipig，2020年2月他们发行了支持Layer2的OVM 的alpha版本，并在4月与Synthetix一同推出了一个demo应用，在9月上线了测试网。Fuel Labs在1月公开了他们的测试网，并在11月发布了v1.5的预览页面，预计在2021年下半年对以太坊智能合约提供通用的支持。

总体而言，无论是从社区关注度、技术团队的投入度还是生态项目的参与度Rollup系列技术都是2020年Layer2的核心，经过此前几年的积累和2020年的集中投入，Rollup技术在2020年已经初步落地小试牛刀，相信2021年会是是否真的具备落地实用性的见证年。

4.1.2. 侧链方兴未艾

侧链技术在2013年底就被提出，2014年第一份关于侧链技术的白皮书发布。侧链作为主链功能和性能上的扩展，可以具有独立的分布式账本层的技术方案。侧链可以分为两大类，需要基于信任和不需要基于信任。下文即将提到的Plasma是典型的不需要基于信任的解决方案，而当前更多的侧链项目均是采用的基于信任(但不必将信任集中在极少数的团体上)的方案。

2020年侧链技术的应用出现了专用化的趋势。在比特币生态中，老侧链项目Liquid(图4-4)开始专注于做针对交易员和交易所的结算网络，其上已经加入了50多个联盟成员，近期日交易笔数在900上下。以太坊生态中在2020年拥堵问题的凸显的背景下，也有一些针对特定应用场景的基于侧链技术的项目出现，如针对支付场景的XDai和针对衍生品场景的Injective等。其中XDai虽然容纳资金量仅有4百万美金左右，但目前每天的交易笔数在3万上下波动，已经聚集了一定的活跃度。头部的锚定BTC项目WBTC 2020年也宣布计划建立以太坊侧链。

图4-4 Liquid侧链

图片来源：Liquid官网

总的来看，侧链技术2020年没有太多技术上的突破，反而是在主链相对拥堵，而二层上又还没有落地相对完美的去信任化技术方案的间隙，以基于信任的方式做了一些特定应用场景的尝试，整体势头方兴未艾。

4.1.3. Plasma艰难推进

Plasma技术最早是由闪电网络的创始人Joseph Poon和以太坊创始人Vitalik共同提出的提升以太坊网络的扩展性的方案。Plasma在分类上其实是可以被划归到子侧链一类的技术路线上的，但是因为没有信任假设的侧链由于算力不足会带来一些安全隐患，Plasma即是为了解决这一类问题而提出。在2017年被提出之际，Plasma技术同样也是被寄予厚望。

图4-5 Plasma MVP原理示意图

图片来源：网络公开资料

但经历了Plasma MVP(0)、Plasma Cash等技术路线后，Plasma技术还是没有走到大规模应用阶段，Plasma MVP的批量退出问题，Plasma Cash的高存储要求以及他们共有的退出争议期和活性假设导致的资金效率低用户体验差等问题使得该项技术推进十分艰难。多数原本在Plasma方案上探索的团队已经停止或者更换方向，只剩少数团队还在坚持。

剩下的团队中，最为知名的是OMG和Matic两个解决方案。OMG Network 2020年6月发布了其主网测试版，近期还被Genesis Block Ventures收购，但目前看来采用率还是比较低，每天其上仅发生几十笔交易。Matic Network在2020年5月主网上线，其尝试通过抵押借贷、交易等方式解决争议期资金的流动性问题，目前主网采用率相对OMG来说高很多，已经有超过15万的钱包地址，近期每天也有10万笔以上的交易发生。

总体来看，Plasma技术目前不算是Layer2赛道最受关注的技术，但2020年两个Plasma项目的主网上线和生态推广似乎也为Plasma技术的推进带来了一缕希望。

4.1.4. 状态通道技术持续迭代，资金增长停滞

状态通道与上文介绍的侧链一样，都是最早的Layer2技术之一。状态通道的核心思路是为交易双方直接建立一个链下的点对点的通道进行两者的状态共享和转换，支付通道是状态通道的一种，在通道中共享和转换的是交易双方的资金状态，这也是在区块链系统中比较常见的一类状态通道。

用户之间两两的状态通道可以形成一个网络，未直连的用户可以借由网络中已有的通路进行资金和信息的路由(如0)。如此，可以构建一个二层的状态通道网络。由于通道两端的用户是点对点直连，交易只需交易双方确认即可达成，可以获得极高的理论TPS值。其也是目前Layer2里面对交易吞吐量的扩展上限最高的一条技术路线。

图4-6 状态通道网络示意图

图片来源：网络公开资料，火币研究院整理

但即便如此，该项技术由于安全性、易用性、其本身的扩展性问题等因素仍然没有获得较好的发展。诞生于比特币扩容之争年代的闪电网络技术，曾被比特币核心开发人员寄予厚望，期待能通过隔离见证+闪电网络的技术路线，一方面扩展链上区块的交易容纳数，一方面通过二层网络以链下的形式提升吞吐量。

但是，迄今，比特币网络的支付中隔离见证的采用率已达67%，而2020年虽然闪电网络的几个技术团队先后落地了瞭望塔、大支付通道、Autoloop等改善使用体验的技术，闪电网络通道中的容量仍保持在1000 BTC上下，对比来看锚定BTC的头部资产WBTC铸币量已经是其100倍。

图4-7 闪电网络通道中BTC容量

图片来源：Bitcoin Visuals

其他的状态通道技术也面临类似的境地，2020年5月以太坊版的闪电网络——雷电网络的1.0上线，但迄今其上也仅有数十个账户。Celer Network的状态通道网络中也仅有几十条通道。

除了前述典型的状态通道作为二层网络的技术路线外，目前也有一些新的尝试，试图将状态通道技术融入其他Layer2的解决方案中，通过状态通道解决Layer2之间的资产和信息转移问题。

总体来说，以闪电网络为代表的状态通道技术，技术迭代仍在继续，资金增长却是陷入停滞状态的。不过，将状态通道技术融入到其他Layer2技术中，使之相互协作的技术路线或许是值得期待的。

4.1.5. 小结

虽然在前面的小节中我们是分别对Layer2技术进展进行的阐述，但Layer2技术之间其实并不是绝对的割裂，我们能看到各种Layer2技术之间的演进和相互借鉴，如欺诈证明在闪电网络、Plasma和Optimistic Rollup技术里的使用和使用方式的变化，同时越来越明显地能看到各个技术之间的融合，如Blockstream对Liquid侧链和闪电网络的融合、Vadium对Plasma和Rollup的融合，我们也相信在未来的发展中，会有更多的借鉴、融合与创新。

同时，不同的Layer2解决方案已经并且可能会长期共存，因此Layer2与Layer2之间的互操作会成为一个十分重要的话题，我们已经看到有团队，如Connext，在尝试连接不同的Layer2。

最后，Layer2技术的可能会直接影响未来以太坊的走向，以太坊社区已经有声音在讨论如果有了足够高性能和实用性的Layer2解决方案，是否还有必要建设以太坊2.0。总而言之，Layer2自2020年爆发后，会是在未来至少两年内都会被热烈讨论的话题，并且这个话题也将会长期存在在区块链的世界中。

4.2. ETH2.0

ETH已经成为世界级的区块链平台，它实现了第一个支持可编程智能合约的区块链底层架构，然而ETH还有很多问题需要解决，比如性能、扩展性以及隐私保护等问题，尤其是随着ETH的生态发展，以及更多DApp应用在平台上部署智能合约，底层PoW共识的低效问题凸显，严重的网络拥塞和交易确认延迟极大地影响了平台用户体验。

在这种背景下，Vitalik和ETH技术社区一直致力于寻找新的解决方案来突破以太坊的“瓶颈”，实现ETH作为高性能分布式“世界计算机”的目标，以支持未来更多商业化应用场景，ETH2.0也可以视为是以太坊社区为达成这一愿景目标而新设的开源项目。首个阶段PoS信标链作为整个ETH 2.0网络的“指挥和控制中心”，是ETH 2.0之路迈出的关键一步。2020年，信标链顺利上线并平稳运行至今，质押数量仍在持续攀升，目前已超过230万ETH；而验证节点数量相较ETH 1.0同样激增不少，已超过7w，不难看出社区对ETH 2.0的信心。

图4-8 ETH 2.0 PoS锁仓量

图片来源：非小号

4.2.1. 主要技术

和目前ETH的单链结构比较，ETH2.0特点是采用了“分层”和“分片”的设计思想，现有ETH因为是单条主链处理网络所有的交易信息，所有参与网络的节点按顺序处理交易（包括智能合约里面的交易），处理顺序完全按照区块打包后进行串行处理，最终节点达成一致性共识但过程效率较低。从ETH2.0 开始以太坊将建立三层网络结构，如0所示，包括现有的PoW主链、信标链（Beacon Chain）和分片链（Sharding Chain）。

图4-9 ETH2.0架构图

图片来源：What you can do for Ethereum 2.0 a.k.a. sharding

其中信标链作为“灯塔”，不直接处理用户的转账、智能合约事务，负责总体调度指挥众多分片链达成共识，进行跨链沟通。各个分片链则像每艘单独的“货轮”，负责独立处理分片内各类交易。在信标链网络，验证委员会成员将基于PoS共识机制，对信标链上不同分片网络中交易区块的状态结果最终一致性进行投票。

相对于以太坊1.0，以太坊2.0不同于过往的历次“补丁式”硬分叉升级，而是作为一次“重铸式”的新链升级。它采用了Casper共识、分片技术和新虚拟机eWASM多种创新技术方案。下面我们逐一介绍。

Ÿ Casper共识机制

ETH2.0信标链采用Casper PoS共识机制，其基本思路即正向奖励诚信、负向惩罚作恶。而Casper除具备PoS机制本身低能耗、防51%攻击更安全的优势外，还设置了经济惩罚模型，来解决PoS机制本身存在的“无利害攻击”问题。Casper的主要机制包括：

1. 验证节点预先在链上抵押至少32个BETH作为保证金；

2. 验证节点不能在同一个区块高度发布两个不同的投票；

3. 验证者不能在已经投票的情况下，在其他投票时间范围内再次进行投票。

基于这种特性，任何违反规则的验证节点都会被严惩，最坏结果就是没收全部保证金，并从验证节点委员会中剔除。由于可能造成的经济损失，验证节点会选择对自己最有利的结果进行投票，当全网验证节点数量足够多时，投票机制确保最后的结果分布趋向于收敛，即大多数验证节点都选择的某个高概率胜出的区块作为最终一致性结果。此外，Casper验证节点委员还会随机选举验证节点，每隔一个周期进行一次轮换选举，随机指派验证节点负责指定分片内的校验区块出块，确保分片内的验证节点不形成“合谋”，从而提高整体网络安全性。

Ÿ 分片技术

分片技术来源于传统概念扩容技术，它指将数据库分成若干片段，以增加处理效率。在区块链中，它指将区块链网络分成多个碎片，每个碎片中包含一定的节点，由这些节点分别处理每个碎片中的事务，以提高区块链整体的性能。

在ETH2.0中，网络被划分为64个分片，每个分片处理网络中不同的交易，并处于独立的账户空间。具体地说，ETH通过信标链来负责最终交易状态的共识验证并在区块确认后在各个分片进行同步，信标链同时协调跨分片的状态通信，信标链基于Casper 共识来实现区块的更新, 通过交联技术实现信标链和分片的状态通信。

如0所示，ETH2.0将网络分成两部分，左边L1代表信标链网络，右边L2代表分片网络，分片之间空间各自独立，不同的分片由验证节点组成的验证委员会维护，相当于也是多条独立的区块链。信标链通过交联（crosslink）收集分片内的交易真实性证明摘要（Merkle根），ETH2.0分片技术第一阶段就是建立信标链-分片的锚定模型，分片内交易结果的确认要等待信标链的区块结果确认，分片内不支持状态存储。

图4-10 信标链引用分片链交易真实性证明摘要示意图

图片来源：火币研究院

Ÿ eWASM

由于原先的EVM既不支持数据类型方面精确度不确定的浮点计算也不支持64位字节数据，还受制于有限的编程开发语言。到了ETH2.0的阶段2后，分片链从简单的数据容器过渡到结构化链状态，开发人员将更换新的虚拟机Ewasm。届时，每个分片链管理一个eWASM，包括账户、合约代码、状态、收据、其他抽象等等，大大降低智能合约的开发难度，使以太坊的生态更加丰富。

表4-1 EVM与eWASM对比

来源：火币研究院

4.2.2. 路线规划

ETH 2.0规划路线从2019年开始，整体规划为三个重要阶段：阶段0 信标链、阶段1 分片、阶段2 eWASM，后续的持续创新方向动态制定(0)。

图4-11 ETH 2.0旧路线图

图片来源：火币研究院

这种三阶段的路线图，也是大家普遍熟知的ETH 2.0的路线图。但在以太坊实际的发展中，路线是有所改变的。在2020年10月，Vitalik在论坛上发布了以Rollup为中心的以太坊路线图，不仅在ETH 1.0中为Rollup构建或调整基础设施，在ETH 2.0中也融入Rollup；在以太坊2.0的官方文档中，也将原本明确划分的阶段0、阶段1、阶段2调整成为了阶段0、轻客户端、分片和合并，并且各项之间没有制定明确的先后顺序。

路线图的变更一方面来自于Defi生态的爆发引发了对以太坊扩容的迫切需求，而Layer2技术的发展，为以太坊扩容带来了落地预期更强的解决方案，导致了以太坊整体的发展路线有所变更，自然而然影响到ETH 2.0的路线规划。另一方面，也源自于ETH 2.0本身存在诸多技术和运营上的挑战，例如分片、ETH 1.0的合并等，不确定性较大，难以按照原本阶段明确划分的方案执行落地。

4.2.3. 行业影响

2020年阶段0的上线，虽然为行业的Staking带来新的产品，也提高了以太坊的社区关注度。但它暂时很难给行业带来“翻天覆地”般的影响。因为此时的ETH2.0仅仅是个骨架，它不仅不支持分片技术和智能合约，甚至连最基本的转账功能都无法实现，所以并不会给以太坊带来更好的性能和更低廉的费用。而目前以太坊面临的拥堵昂贵问题已经极大程度地影响用户使用体验，所以很多项目都开始使用Rollup技术来解决燃眉之急。

而完整版ETH2.0升级则不同，它所设想的是一个平衡了性能、安全性和完全分布式的全新区块链系统。完整ETH2.0对行业的影响，不单纯是以太坊自身的革命，更是一个全行业的革新。首当其冲的就是公链竞争者。某些DPoS公链节点数量较少，开发社区仍在起步阶段，以至于长期被人调侃称为“联盟链”，只能依靠相比以太坊的性能、费率优势来寻求突破。然而，一旦ETH顺利完成升级，性能大幅提高的同时费率也大幅降低，加之明显的开发社区优势，那么这些竞争公链的竞争优势将荡然无存。

另外，以太坊作为支持可编程智能合约的区块链底层架构，基于以太坊的DeFi和DApp，会成为新项目的爆发点，这也有可能诞生出撬开一个主流互联网、传统金融的一个入口。

对于现有DeFi来说，仍可以正常在ETH老链上运行，且可以根据自身对性能和费率的需求，选择主动迁移到新链上或是被动等待ETH 1.0和ETH 2.0合并。不过，我们推测，即便合并后的ETH1.0做了一定改进，但是其性能可能仍然不如ETH2.0原生的分片链一样好。同时，由于需要众多补丁，无法保障合并时间进度。主动迁移到ETH2.0上可能是DeFi的更好选择。

对于DApp来说，ETH2.0的新的原生Dapp项目更可能会倾心于过去ETH1.0无法实现的一些应用，例如游戏等。如果我们把目光放长远，一些国家级项目或许正式能够在ETH2.0上运行。早在2018年，加拿大政府研究机构就已经推出以太坊区块链浏览器，并配合分布存储技术，使得托管数据无法篡改；意大利大学也表示将推出以太坊(ETH)区块链的数字证书。2020年1月，澳大利亚央行曾表示，在以太坊上模拟测试央行数字货币；2020年4月，法国央行也称，以太坊和Ripple或将为央行数字货币提供动力。虽然过去的ETH 1.0无法支撑这样国家级的项目，但是未来ETH2.0的性能是很有可能能够胜任的。

4.2.4. 小结

近期来说，单纯看本次阶段0升级，它其实只是万里长征的第一步而已。除了提高以太坊的社区关注度之外，暂时难以给行业带来更加深刻的影响。完整版上线，需要给予开发社区2~3年的时间。

远期来说，ETH2.0拥有宏伟的构想和技术路线（Casper、分片和新虚拟机），如果完整版顺利落地，ETH自身性能会出现大幅提高，形成巨大优势，并给DeFi、DApp带来希望，甚至让一些国民级的项目也有希望搬上以太坊。

4.3. 跨链

2020年，在公链领域随着波卡候选网、主网先后上线，对多链、跨链项目的关注度再次被掀起。跨链也不是一个新概念了，2013年Nolan提出的原子转移是最早的资产跨链技术思路，2015年Ripple发布了第一个关于跨链的协议《Interledger Protocol》至今已有5年，2017年到2018年涌现了大批主打跨链、高性能的公链，但这其中大多数并没有良好的落地。

在这几年中，跨链的内涵也从最初的链间资产互换扩大到包含链间资产转移再扩大到包含信息转移，跨链的愿景也由打破区块链间的孤岛到形成共识层以上的通用化互操作能力甚至可以扩展到跨出区块链打平传统互联网世界与区块链世界的构想。到今天，原本的“跨链”也常被另一个包含性更强的名字“互操作”(Interoperability)来指代。

但落回到现实，蓄势多年，区块链上的跨链生态仍没有像2020年的Defi一样迎来爆发，也没有像Layer2一样走到了应用场景倒逼技术探索的情况，仍旧处于相对不温不火，技术积累领先于应用场景的局面。不管是公链还是联盟链都在为更通用的互操作能力搭建技术组件或技术解决方案。

4.3.1. 公有链多链跨链网络再受关注

在公有链范畴内，跨链领域2020年最受关注的无疑是Polkadot，2020年，其中继链上线并将共识切换至NPoS，意味着其跨链中枢单位已经完成。下一个重要的节点是其平行链的上线，在12月17日，波卡也如期举办了平行链测试网的发布会，并在一周后上线了Rococo V1测试网，逐步踏上平行链落地的节奏。结合官方本月初释出的平行链七个上线顺序，接下来的重头戏将是Kusama和波卡上的平行链插槽拍卖。

Kusama作为波卡的先行网，插槽拍卖也会先于波卡进行。但受制于有限的网络计算资源，平行链插槽的上限数量目前被官方设定为100条左右，而目前波卡上已超过300个生态项目，供少于求的现状决定了争夺插槽资格的竞争势必非常激烈。

图4-12 波卡生态项目

图片来源：PolkaProject

与波卡主网同步推进的还有各类波卡生态项目(如0)，2020年波卡生态内的各类底层设施、扩展技术以及上层应用型的项目也都纷纷走向前台反哺波卡。虽然波卡的平行链尚未上线，各生态项目已经十分活跃。并且，得益于波卡生态在技术普及方面的工作，其开发者人数相比19年翻了一番(如0)。

图4-13 波卡开发者数据

图片来源：Developer Report

Cosmos是跨链领域另一个头部项目，其主网在19年就已经启动，启动后的另一个最重要里程碑是IBC链间通信协议。虽然在年初，Cosmos团队内部的变动影响了IBC的开发进度，但IBC 1.0版仍在2020年完成了代码实现(如0)，预计在21年年初上线。Cosmos的生态项目在2020年没有波卡生态火热，但从开发者角度，相较19年生态中的开发者人数基本持平没有太大变动。

图4-14 Cosmos里程碑

图片来源：Cosmos Github

除了这两个头部项目以外，2020年关于跨链或者说互操作，还有另一个引人关注的发布，Nervos的互操作2.0，其提出通过灵活的密码学支持和账户体系实现资产、用户和应用在多链之间自由流动。

跨链的部公链项目投射出一条不同于以太坊的区块链世界的应用构建方式。以太坊以世界计算机为愿景，搭建了底层的分布式账本层，提供统一的存储和计算的能力，将任意构建智能合约的能力开放，应用基于智能合约构建。但Polkadot和Cosmos将构建分布式账本层的能力也开放出来，应用基于链来构建而不是智能合约。这带来的一个重要改变是应用不会被封闭在一条具体的链上，从比特币到以太坊实现了可编程货币，从以太坊到跨链生态，带来的是更高的抽象、更强的互操作性和更少的来自统一的分布式账本层来带的约束。

因此，我们能看到波卡或者Cosmos的生态项目和以太坊的生态应用很大的不同是基于链和基于智能合约。同时，现在也开始看到以太坊的智能合约型生态项目溢出到链上，如最近Compound宣布将于2021年初发布Compound链。

4.3.2. 锚定BTC成资产跨链最大规模应用

除了通用的跨链网络之外，公链生态中2020年崛起了基于应用场景资产跨链，其中最声势浩大的就是BTC跨链到以太坊。在过去的6个月，以太坊上的BTC锚定币数量快速增长了近50倍，从3000枚增长到如今的15万枚。截至11月24日，BTC锁仓价值达27亿美元，几乎占到DeFi整体锁仓量的五分之一。这种增长幅度是前所未有的，也是区块链有史以来体量最大的一次大规模跨链。

目前主要的BTC锚定币按总量依次包括WBTC、RenBTC、HBTC、sBTC、tBTC、oBTC、imBTC以及pBTC等等(如0)。其中，除少量sBTC外，其余98%的锚定币均采用了“托管+映射”的方式完成跨链，sBTC则是通过资产超额抵押产生的。几种托管机制各有千秋，主要是对中心化机构的依赖程度不同。其主要通过1）信用背书和2）技术手段两大类方式来保证底层资产安全。

表4-2 锚定BTC对比

renBTC的整体设计方案是非中心化托管，但当前开发阶段还在中心化阶段

数字来源：链上数据，2020-11-18，火币研究院整理

锚定BTC的跨链从技术角度并不复杂，头部项目在现阶段实现的跨链解决方案或多或少都包含基于信任的假设，并且也并不是通用的跨链方案，只是基于特定场景下的资产的跨链方案。但是，我们也能看到，技术的先进性和通用型并不是决定普及度的唯一因素，在有需求的场景下提供用户友好的解决方案可能比技术能凝聚更多的共识。在跨链生态领域，在未来，特定场景的定制化跨链解决方案将会和前面小节提到的通用的跨链网络长期共存。

4.3.3. 联盟链领域跨链成为标配

在联盟链领域，跨链与多链的技术也已经成为技术解决方案中必备的环节，包括同构链间和异构链的通信。这种必要性，一方面来源于随着业务场景的数据积累，单条链会遇到性能瓶颈有水平扩展的需求；另一方面来源于不同业务场景下，对TPS、存储等的要求天然就不会是统一的，单条链无法适应所有的业务场景，异构链的通信不可避免；同时，不同的厂商在应用区块链技术时选用了不同的解决方案，在需要合作通信时异构跨链通信的解决方案也是不可避免的。

2020年，头部的开源项目Hyperledger发布了其针对互操作性的项目Hyperledger Cactus，能针对Hyperledger Besu，Hyperledger Fabric，Corda和Quorum之间的互操作提供集成工具。在此之前，其也推出了基于Java实现的跨账本协议Hyperledger Quilt。也是在2020年，同样走开源生态的微众银行发布了其跨链协作平台WeCross(0)，当前已支持对FISCO BCOS 2.0和Hyperledger Fabric 1.4的跨链。

图4-15 WeCross原理

图片来源：WeCross技术文档

除了这些头部的开源项目外，国内各个涉足自研区块链平台的企业如趣链、数秦、布比等也都开发了自己的跨链技术平台或将多链跨链列为了其重要支撑能力。但由于目前国内产业区块链的落地现状并不乐观，跨链的场景需求在当下并不强烈，各团队更多的是基于对未来趋势的预判做技术储备。

4.3.4. 小结

虽然在本节中，我们将公有链、联盟链和特定场景的跨链解决方案分开来阐述，但整个跨链技术的解决方案还是离不开自上而下的主动兼容和自下而上的被动兼容。针对不同应用场景建立针对性的区块链，不管是在公有链还是联盟链领域都是必然的趋势，链上资产和链本身的多样化为多链互通定下了确定性的未来。与链外的互联网世界的互联互通也是互操作性的重要命题，破题的第一步可能是由离产业更近的联盟链领域迈出，但通用的去信任化的互操作框架或许会先诞生在公链领域。

4.4. 分布式存储

分布式存储是2020年区块链行业最热门的主题之一，该领域除了最热门项目IPFS/Filecoin主网10月上线带来整个分布式存储行业热度和流量快速上升，另外赛道也涌现出很多新的分布式存储项目，包括波卡生态分布式存储项目Crust Network、永久存储区块链项目Arweave紧随IPFS步伐也推出各自的主网，这些存储新星和老牌分布式存储项目Storj、Sia一起，共同为区块链分布式存储生态贡献力量，扩大分布式存储的生态版图。

作为一种分布式的信息基础设施，区块链分布式存储系统通过将文件或文件集存储在不同的存储空间比如硬盘上，在链上同时生成文件存储确权证明，通过激励机制来激励存储空间的提供方，区块链分布式存储在数据隐私、透明度、确权方面相比传统云存储都具有优势，加上数据存储市场本身天花板高，赛道从长期看具有足够的想象力，分布式存储也是区块链圈内外都普遍关注的方向，成功捕获了大量圈外流量，基于区块链的分布式存储项目赢得了密切关注，传统行业和资本已经通过直接投资或者间接的方式加入到分布式存储阵营的角逐中。

4.4.1. 海量非结构化数据存储的技术挑战

随着社交网络、移动互联网和物联网的兴起，互联网信息爆炸式增长产生了海量数据，数据量级也从最初的GB、TB逐渐发展到PB（1024 TB）、EB（1 024 PB）甚至更高。数据类型从简单的文本扩展到了复杂高维度数据，比如半结构化数据、图片数据、视频数据、传感器数据和流数据等。

根据研究机构IDC 预测，2018 年到 2025 年之间，全球产生的数据量将会从 33 ZB 增长到 175 ZB， 复合增长率达到 27%，其中超过 80% 的数据都会是处理难度较大的非结构化数据（文档、图片、视频）。预计到 2030年全球数据总量将进一步达到 3,5000 EB。

海量非结构化数据带来的存储挑战主要在于如果采用传统集中式存储的Scale-Up 的扩展方式，这种纵向扩展架构处理海量数据环境中会存在扩展成本高、耗时长、难度大的问题，性能与容量无法灵活扩展，造成扩容成本较高。

图4-16 Scale-Up 和Scale-Out两种存储架构的扩展方式

资料来源：《大话存储》，火币研究院

而采用Scale-Out架构，通过分布式接入技术将独立的低成本存储节点组成一个大而强的存储系统。通过添加存储节点来进行处理和存储能力的扩展。目前的云存储系统也是通过分布式接入扩展储存容量已经可以达到PB 级，每增加一个存储节点，性能和容量同时增长，大大降低了存储系统采购、部署和升级的成本。

4.4.2. 基于区块链的分布式存储的优势

传统云存储基于「分布式文件系统」存储文档、图像、视频等非结构化数据。典型的分布式文件存储系统像Google的GoogleFileSystem（GFS）。GFS 是Google分布式存储的基石，是构建在廉价服务器之上的大型分布式系统。GFS的基本架构如下图4-17：

图4-17 Google File System

资料来源：Google,火币研究院

GFS系统包含三类节点角色：GFS Master（主控服务器）、GFS ChunkServer（CS，数据块服务器）以及GFS客户。主控服务器中维护系统元数据 ，包括文件及chunk命名空间、文件到chunk之间的映射、chunk位置信息。主控服务器是性能最好的节点之一，很少有性能瓶颈，还存在备份服务器节点作为主服务器的镜像。

虽然这种存储系统将数据分散存储在多个存储节点实现较好扩展性，但因为元数据被保存在中心节点。在存储和读取数据时，都需要访问中心节点来获取元数据信息，也存在一些弊端，比较明显的问题包括：

1) 元数据安全问题

如果中心节点发生故障或宕机，那么元数据无法被读取。虽然，通过引入备份节点可以一定程度上避免该问题，但节点之间切换效率较低；云数据中心因为各种问题经常出现运行故障或数据丢失泄露等情况。

2) 信任问题

存储元数据的节点可信性很难保证，元数据存在被篡改的可能性，中心节点由各大云存储机构独立管理和运营，数据的可靠性和安全性完全依赖该机构的实力和信誉。如何保证用户数据不被窃取使用，存储运营商难以保证。

区块链是一个分布式账本数据存储技术，使用P2P网络、加密算法、数据存储等要素共同组成整个分布式账本，通过激励系统促使网络成员积极广播区块并进行数据维护，每一个参与区块链运行的节点都可以复制一份完整的数据拷贝。除非有人能够同时控制住整个区块链中的51%以上的节点，否则单个节点的数据篡改系统不会承认，这就确保了数据的不可篡改。区块链用冗余存储保障了分布式存储系统的一致性与安全性。

从存储角度，区块链存储构建成一个规模巨大的全球统一、全球共享的存储池，将数据分散在多处，来增强数据的可靠性、可用性、异地容灾性等特性。不同于分布式云存储有专门的备份节点负责数据冗余，区块链所有的参与节点参与冗余存储。让存储成为区块链技术的最佳落地应用场景。对于非代码和线下的事物，应用区块链的难度会很大。企业级数据中心面临可靠性不足时，有人探讨将数据分布在多个数据中心，即把数据存储到全球上千万个节点上来提高数据的安全可靠性，拜托单个数据中心被黑客攻击而出现的数据泄露问题。

目前已经发展出四类存储：桌面级存储（硬盘）、企业级存储（磁盘阵列）、云存储（数据中心）和区块链存储。与企业级存储、云存储相比，基于区块链分布式存储的优势主要体现在以下方面：

1) 可靠性更高，区块链存储将数据存储到成千上万个节点上，不是传统分布式存储的多副本模式，而是冗余编码，可以有效避免单点故障问题，比特币运行10年以来其分布式账本数据库未被任何黑客攻破就是最好的可靠性证明。

2) 可用性更高，云存储即使采用多节点分布式存储方式，仍然可能出现因为节点宕机或者中心节点负载过高故障问题而出现无法提供服务的情况，区块链只需要保证一定比例的节点数量正常，系统服务就是可用的。

3) 边缘存储成本更低，区块链将存储成本分摊到边缘节点，相对搭建独立的数据存储中心对硬件的需求和成本都更低。

4) 加密隐私性更高，中心化存储最终数据加密流程在企业内部完成。区块链存储数据都经过加密，没有明文数据，加密过程由数据拥有者用户自己完成，只要用户保存好加密密钥，就无法被第三方窃取到数据隐私。

分布式存储和区块链天然具有一定匹配性，两者都基于分布式系统。分布式存储作为链下存储方案可以扩展区块链存储空间效率低的问题，比如可以将核心的交易元数据和实际数据进行分离存储而非全链上存储，缓解链上账本空间膨胀的问题，元数据加密后存储链上，实际数据本身通过分布式存储避免单一节点故障造成数据丢失问题，分布式存储可以优化区块链的存储效率，释放链上存储空间存储更关键信息，同时又不影响区块链处理大数据时的可用性。

4.4.3. IPFS分布式存储和挖矿激励

星际文件系统（Inter-Planetary File System，IPFS）由协议实验室（Protocol Labs）创始人Juan Benet提出，通过不同的设备连接建立一个「分布式文件系统」,使用「内容寻址」方法将大文件分拆为数据块对象来提高存储效率，每个文件块通过对应块内容的哈希值索引，建立全局的分布式散列表（Distributed Hash Table，DHT）,通过Merkle DAG树数据结构组织这些分散的文件块的哈希索引，将存储在树根节点位置的索引作为文件寻址哈希值。

IPFS结合了DHT、Merkle DAG、版本控制Git、自验证系统SFS，在点对点网络进行去中心化的数据存储和交换，可以由用户自主设置数据访问和读写权限而不依赖信任主体，不存在单点故障问题，上传到IPFS上的数据不可更改，数据变更将生成新的IPFS对象，并链接到之前的对象版本这种基于Git的版本管理可以很方便追踪数据更新情况。另外IPFS产品拥有类似TCP/IP一样的协议簇，可以同样按分层模型对IPFS产品分层，包括八层，产品每层功能都使用不同的协议。

图4-18 IPFS文件系统的主要技术

图片来源：火币研究院制作整理

图4-19 IPFS系统协议栈

图片来源：IPFS官方

总结来说，IPFS提供了在没有中心化服务器的前提下搭建一个全新的web网页的可能性，只要节点贡献存储和计算资源来成为IPFS节点，就能实现这点，其本质是一个P2P的内容分发网络，不同于HTTP的中心化分发模式，没有中心化问题，所以它一直被对标HTTP致力为成为下一代互联网协议，但是IPFS要实现这个目标挑战非常大，在分布式环境下数据存储可用性很大程度来自数据冗余备份，取决于节点积极存储备份，如果节点删除数据，数据甚至可能出现丢失情况。

为了解决IPFS节点数量有限而影响网络性能的问题，协议实验室2017年发起Filecoin项目，作为IPFS的激励层，模仿的是比特币的区块链激励模型，不同的是Filecoin挖矿放弃耗能的PoW( Proofs-of-Work)，而是创建新的存储证明挖矿算法，即基于有效存储证明的复制证明（（Proofs-of-Replication，PoRp）和时空证明（Proofs-of-Spacetime ，PoSt），基于存储挖矿的方式来激励存储节点在IPFS网络上贡献资源，矿工提供的有效存储空间并存储有效数据容量越大，最后获得挖矿奖励概率也越大，Filecoin的挖矿模式相比起来更环保、效率也更高。

Filecoin主网已经于2020年10月正式上线，从Filecoin官方区块链浏览器之一Filfox获取到的数据，目前全网存储算力已经达到1.85EB，算力前十的节点存储能力都是PB级别，算力占比分布来看，网络去中心化程度不低，活跃矿工节点数1059，矿工数量还不够多，尤其从区域分布看主要集中在亚洲国家，很多区域显示海外的可能也是VPN的影响；Filecoin主网目前区块高度达到404049，平均出块时间30s，另外Filecoin挖矿和其他PoW区块链项目提现出明显差异化的特征是它的质押挖矿，节点需要为有效算力提供FIL质押才能获得「挖矿权」，目前每个扇区大小32G需要质押0.27FIL，每新增1T算力，质押成本增加12.46FIL, 从目前挖矿产出看，相当于43.4%的流通量是锁定状态，由于Filecoin总供应20亿，其流通率目前仅3.4%, 随着更多的FIL进行流通，项目生态市值变化可能比较快。另外Filecoin目前网络运行的过程中也遭遇了网络Gas费率的问题，比如持续一段很长的时间费率达到4-6nanoFIL, Filecoin引进以太坊EIP1559案将Gas分为基础和附加两部分，基础部分会直接销毁，加速FIL的通缩,附加部分才会奖励打包矿工，而从目前的情况当Gas费率较高时，由于基础部分占比较高Filecoin矿工挖矿收益扣除支付的Gas可能会导致收益下降甚至为负的情况，而Gas费高企的背后是Filecoin在Gas费率设置了类似比特币挖矿那样的难度调整，Filecoin矿工挖矿过程即封装数据并将消息上链都会涉及Gas费用支付的问题。

随着加入Filecoin网络的矿工数量上升，不光挖矿收益已经从0.25FIL/TiB下降到目前的0.13FIL/TiB, 由于目前处理的交易消息大概每秒14笔，可能低于实际需求量，也是导致矿工Gas费率的上升的原因。Gas费持续高位将不利于矿工提高算力参与网络，协议实验室最近也是在FIP-9方案中加入提交时空证明阶段免除矿工基础费用的新政策来降低矿工Gas压力。

图4-20 Filecoin网络情况

数据来源：Filfox，火币研究院

图4-21 Filecoin矿池算力排行榜

数据来源：Filfox.info，火币研究院

图4-22 Filecoin网络出现Gas费较高情况

图片来源：Filfox.info

总体来看，目前Filecoin区块链目前还处在矿工如何通过提高有效算力来挖矿的阶段，并没有在「为用户提供低成本高效存储服务」上有很多的动作，矿工和官方之间几乎不可避免经常陷入博弈的状态。如果从Filecoin网络效用而言，协议实验室从一开始就非常排斥矿工牺牲网络来为自身牟利的各种行为，所以设置各种处罚（slash）机制，硬是把节点挖矿变成了一项复杂困难的生意，矿工如果不留意违规可能面临出局的风险，因为Filecoin挖矿并不像比特币那样自由。

Filecoin矿工未来的收益当然可以不仅仅来自存储挖矿奖励，比如还有Gas手续费收入、检索收入，但目前阶段在FIL币价稳定在可观的水平上，努力封装数据提高算力才是王道，可随着更多的玩家进入，算力收益一定会下降，算进其他成本项，FIL挖矿没有那么多「暴富神话」，如果要继续留守在赛道，就需要真正考虑能提供真正的商业价值，FIL挖矿不能当纯金融来玩，目前官方在算力增长方面明显开始倾向用户存储订单的数据，网络公开验证人作为「数据质量检察官」，这样的数据在矿工算力贡献方面就是十倍的增长。另外从未来几年的发展目标，Filecoin目前的挖矿算法在性能方面不能匹配大量数据存储和检索的需求，需要调整来满足未来检索市场的发展，所以下阶段可能在会封装数据环节进行新的算法迭代来提高矿工提交证明消息的速度。Filecoin生态的构建对于项目成功也是非常关键，以太坊和波卡的成功基础都在于生态，目前Filecoin作为一条存储公链，而不是计算公链，后面也要上线自己的智能合约，如何结合自身定位来发展生态也是接下来项目进展的重要方向。

4.4.4. 小结

面对未来海量高并发的数据存储和计算需求，分布式存储是当下重要的发展趋势之一，传统的分布式文件存储方式仍然存在单点信任问题，基于区块链的分布式存储在可靠性、可用性、成本和数据隐私方面具有优势，这方面像IPFS/Filecoin通过将比特币的工作量证明激励模型模式迁移到提供数据存储服务的场景，设计了新的挖矿机制来保障区块链存储网络的安全，另外像Crust Network、Arweave、Storj、Sia这些分布式存储赛道的项目也都从不同的角度来发展分布式存储，体现一定的差异化，回到商业本质，未来分布式存储项目的竞争力一定体现在用户数量和存储生态建设上。