陀螺研究院特：2021中国区块链产业发展报告(组图)

目前，作为数字经济革命的重要支撑，区块链作为新一代信息基础设施发展迅猛，渗透到我国经济各个领域，对我国经济社会发展的支撑作用初步显现。但与此同时，我国区块链也面临着核心技术突破紧迫、集成应用不成熟、产业生态有待完善、监管治理尚待探索等问题。从商业角度看，区块链更注重模式创新、组织架构创新、治理体系创新。与现有业务系统集成仍存在瓶颈，行业发展客观上仍存在应用难点。在此背景下，为加强公众对区块链现状的了解，促进我国区块链产业的创新发展，陀螺研究院专门撰写了《2021中国区块链产业发展报告》。

以下摘自报告第一章，我国区块链技术发展现状

基础设施逐步完善，技术加速演进

区块链技术栈构成

从区块链技术的角度来看，区块链是一种由多方共同维护、使用密码学来保证传输和访问安全、可以实现数据存储一致、难以篡改、防止拒绝的记账技术。它也可以称为分布式账本技术。自从中本聪在《比特币：一种点对点电子现金系统》中首次提到区块链框架以来，区块链发展至今已有近12年的历史。2021年，我国区块链技术基础设施将继续完善，呈现稳定状态，逐步从原来的技术侧向应用侧渗透。

如下图所示，具体来说，目前的区块链栈主要分为六个层次：数据层、网络层、共识层、合约层、系统管理层和应用层。

物理设施层为区块链运行的硬件支撑基础设施，如硬件、云平台等提供算力支撑和加密保护。账本层是区块链架构的关键部分PC官方，包括区块建立的结构，涵盖默克尔树、DAG有向无环图、区块结构等。网络层是链上信息传输的基础，主要包括P2P组网技术、数据验证和传播机制，并据此定义数据传输方式。共识层，顾名思义，就是实现节点的系统一致性，即多方对某个提案达成共识的一种方法。目前比较主流的方法有证明类算法PoW和POS，选举型共识DPoS、白雪公主等，以及BFT型和混合Class算法。合约层是相对上层，针对脚本、算法等机制进行编程，实现智能合约的自动运行和定义。它是应用层的关键技术设施。系统管理封装了区块链系统的运行、运行和管理，为节点创建不同的角色。应用层是用户可触及的应用，服务于个人、企业和政府区块链共识技术报告，包括金融、溯源、司法、取证等应用。算法和其他机制来实现智能合约的自动运行和定义。它是应用层的关键技术设施。系统管理封装了区块链系统的运行、运行和管理，为节点创建不同的角色。应用层是用户可触及的应用区块链共识技术报告，服务于个人、企业和政府，包括金融、溯源、司法、取证等应用。算法和其他机制来实现智能合约的自动运行和定义。它是应用层的关键技术设施。系统管理封装了区块链系统的运行、运行和管理，为节点创建不同的角色。应用层是用户可触及的应用，服务于个人、企业和政府，包括金融、溯源、司法、取证等应用。

区块链核心技术开发

该级别包括区块链的六项关键技术，包括共识算法、智能合约、密码学、隐私计算、跨链技术、链上和链下协作技术。共识算法主要解决节点一致性问题。这一年，共识算法从最初的单一共识不断进化到混合共识，以适应联盟链场景的丰富场景变化。国内主流联盟链包括FunChain、百度超级链等，开始支持RBFT、RAFT等多种共识算法，并提供可插拔的共识选项。同时，共识机制也逐渐从可预测的共识演变为不可预测的共识，从常规组网演变为大规模组网。NoBFT等高效共识算法应运而生，降低了网络复杂度。此外，世界上第一个完全实用的异步共识算法——Dumbo Byzantine Fault Tolerance（DumboBFT）算法出现，进一步提出了解决持续数十年的异步共识问题的方法。

在智能合约方面，编程语言开始从小众语言扩展到Java、Js等主流开发语言。涉及 Solidity 复杂性和合约执行的问题也出现在集成 Doker 和虚拟机（如 WASM、LibraVM 和其他高效智能合约引擎）中。发展势头多元化。中国信息通信研究院数据显示，2020年参与可信链测试的联盟链产品中，75%的区块链系统兼容Go、Java、Nodels等多种合约语言。此外，读写高效的NoSQL数据库成为主流，提高了数据存储调用的效率。

密码学是区块链信息安全的核心技术基石。该领域的进展相对缓慢。目前比较主流的密码安全技术包括散列、数字签名等公钥密码、对称加密、密钥协商等。同时，隐私计算和密码学技术相得益彰。在过去的二十年里，多方安全计算和同态加密的性能提高了 3-7 个数量级。同时，隐私计算技术在今年备受关注，零知识证明和多方安全。计算、同态加密等得到进一步发展。从技术上看，隐私保护方式的多样化得到了显着增强。除了传统的密码学方法，同态加密、可信执行环境、多方安全技术、零知识证明等门槛也在不断提高。减少，隐私计算的健壮性、通用性和可扩展性也在迅速提高。多方安全计算也逐渐从简单计算向复杂应用转变。同时，安全联合建模和收据授权计算成为近年来的研发热点，可信执行环节成为当今通用隐私计算最有效的方法。此外，国密算法也逐渐成为联盟链的标准配置，

在跨链技术方面，跨链技术是区块链实现互联互通、增加可扩展性的重要手段。一般处于探索阶段，没有大规模应用，应用前景广阔。目前跨链技术的典型代表有公证人机制、侧链/中继链机制、哈希锁定机制。在扩展技术方面，可扩展性增加，以分片机制、闪电网络、状态通道和DAG为代表的一系列技术发展逐步完善。分片在今年引起了很多关注。以太坊通过Rollups和分片技术完成了升级扩容，极大的提升了公链的性能。

对于链上和链下协作，围绕安全性、可扩展性和去中心化形成的区块链不可能三角成为近年来的研究热点，但目前的技术研究主要集中在某些类型的问题上，例如提高性能和算力的侧链和状态通道，提高数据存储能力和隐私保护能力的链下存储和链下计算。后续主要研究内容方向主要包括高性能P2P网络、模块化安全密码协议、可编程计算引擎等。整体来看，链上链下协同技术尚处于起步阶段，但在应用层互通层面，Restful、

技术配套不断涌现，性能持续提升

在配套设施方面，得益于技术水平的不断提升，区块链产业的发展进入了快车道，适应技术供给和区块链周边的技术配套设备也开始涌现，尤其是在支持硬件的水平。. 这一年，区块链软硬件一体机发展迅速。软硬件一体化可以通过部署硬件产品等便捷的操作方式直接接入区块链，实现链上运营。目前，蚂蚁链、趣链、智贵科技、钟祥比特、北新源等都推出了自己的区块链软硬件一体机。通过软件和硬件的集中部署，提高了链条和链条的操作便利性。数据安全。以蚂蚁链一体机为例。在蚂蚁链一体机内部，区块链密码卡、安全计算硬件、网络共识加速器构成核心“三大件”，其中自主研发的密码卡获得了国家最高安全等级产品认证。安全计算硬件通过国家CFCA认证，可确保密钥在多种应用环境下使用的安全性。在上届全球产业区块链峰会上，蚂蚁集团与中国信息通信研究院正式启动区块链一体化国际标准，并围绕软硬件一体化技术、架构层次、安全要求等进行规范，填补了区块链的融合。机器国际标准是空白。

同时，区块链芯片也取得了重大进展。今年6月，“长安链”发布了全球首款96核区块链专用加速芯片。以芯片为核心打造的超高性能区块链专用加速板，可将区块链数字签名与验证速度提升20倍，区块链转账智能合约处理速度提升50倍，可谓突破大规模区块链网络交易性能瓶颈提供硬技术支撑。芯片强大的数据隐私保护能力也为数据隐私保护提供了强大的解决方案。此外，近日，中国信息通信研究院联合中国移动集团、喜塔科技，推出两款区块链专用芯片，Spark S1 和 Spark T1。芯片是适配联盟链的硬件基础设施，Spark S1专注于区块链密钥。在安全存储方案方面，T1是物联网设备的ID安全芯片，提供可信数据采集、存储、流通等数据全生命周期管理能力。

总的来说，工业区块链的快速发展掀起了技术演进的浪潮。近年来，区块链技术的配套设施逐步完善，其性能也逐步提升。随着区块链与新型基础设施的不断融合，区块链技术已成为我国数字经济战略发展的重要支撑。除了软件层面的运用，底层基础设施和配套硬件已经成为企业间生态构成和竞争的重要竞争力，后续这方面的竞争也将越来越激烈。

区块链专利稳步增长，位居全球第一

我国区块链专利发展及技术趋势

从专利的角度可以看出技术演进。根据incopat的数据，近十年来全天加拿大28群!!，我国与区块链相关的专利申请量呈稳步上升趋势。区块链专利申请量共计41,741件，增幅较2017年有明显提升。其中，2020年相关专利申请量达到十年高峰，达到13,856件。截至10月20日，我国今年区块链相关专利累计申请量已达5755件，虽然较去年大幅下降，但总体情况还是不错的，远超排名第二的日本40件申请，约占全球应用总量。90%的体积，居世界第一。

从技术角度来看，我国的区块链专利申请特别注重区块链安全性和效率的提升。过去十年，我国专利高度集中在这两项技术的发展上。同时，可靠性也成为区块链研究的热点。，而且关于区块链的准确性、复杂性和确定性的研究相对较少，这也与研究热点的难度呈正相关。这一趋势在2021年也延续了下去。与安全性提升相关的专利数量以1369件位居第一最新加拿大28信誉群!!，效率提升其次，其次是1353件，略有劣势。最不复杂的专利申请关键词是复杂度的降低，只有342件. .

我国区块链专利地域及申请人分布

从申请省市来看，专利申请区域梯次化明显。广东和北京凭借强大的创新优势位居前列PC蛋蛋靠谱群，分别占据绝对优势，1821、1159件申请占2021年申请总数的2<。@9.36%和1 8.69%，其次是浙江、上海、江苏、长三角，其次是14.19%、6.06%、4.92%在第二梯队，山东、四川、湖北紧随其后，而东北的黑龙江、济宁等省份表现相对较弱。

在专利申请人方面，根据incopat数据，截至10月20日，我国区块链专利申请企业排名前三的分别是支付宝、平安和腾讯，595、410、260件，占2021年专利申请总量的<@9.59%、6.61%和4.19%。值得注意的是，相比2020年互联网民营企业的霸主地位今年以来，银行和其他金融机构做出了重大努力。在前十名的申请中，中国银行和工商银行位居其中，分别申请了131项和109项专利。区块链金融的应用与此息息相关。

但尽管如此，我国区块链专利的质量仍有待提高。从中美区块链专利被引次数分布来看全天加拿大28群，中国区块链专利被引次数集中在1-5次，被引次数分别为11次和11次。以上专利占比10.5%；而美国区块链专利的引用次数也集中在1-5个区间，但引用次数在11次以上的专利占比21.5%。

概括

从技术发展演进来看，随着区块链技术在新基建和数字经济中的作用逐渐凸显，区块链产业进入主流发展路径，区块链技术也成为重点突破和探索对象。过去，我国区块链技术栈已初具规模并趋于稳定，区块链中的六大关键技术，即共识算法、智能合约、密码学、隐私计算、跨链技术、链上与链下-chain 协作技术也在稳定性和创新方面取得进展，涉及的基础技术也在不断发展。以部署侧为重点的软硬件一体机、与之相结合的芯片等技术配套设施逐步涌现。从专利申请来看，申请人的范围不断扩大，涉及的领域不断扩大。银行、互联网巨头、初创企业、行业组织纷纷加入。后续区块链技术将进一步向高质量、多维度方向实现。创新发展。后续区块链技术将进一步向高质量、多维度方向实现。创新发展。后续区块链技术将进一步向高质量、多维度方向实现。创新发展。