序一

打造自主可控聯(lián)盟區(qū)塊鏈，開(kāi)創(chuàng)金融科技發(fā)展新天地

近年來(lái)，以比特幣為代表的“數(shù)字加密貨幣”在世界范圍內(nèi)廣為流行，帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。區(qū)塊鏈作為“數(shù)字加密貨幣”系統(tǒng)的底層支撐技術(shù)，展現(xiàn)出了巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，將在金融、貿(mào)易、物流、征信、物聯(lián)網(wǎng)、共享經(jīng)濟(jì)等諸多領(lǐng)域引發(fā)技術(shù)革新浪潮。美國(guó)、英國(guó)、俄羅斯、澳大利亞、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已從戰(zhàn)略層面開(kāi)展區(qū)塊鏈的研究和應(yīng)用。我國(guó)政府對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展也非常重視，國(guó)務(wù)院將區(qū)塊鏈列入“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃，工信部連續(xù)多年發(fā)布我國(guó)區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)。總體上來(lái)說(shuō)，當(dāng)前區(qū)塊鏈技術(shù)尚處于起步階段，國(guó)內(nèi)外發(fā)展差距并不大。為了避免在該重要新興技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)類似操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等底層關(guān)鍵技術(shù)被國(guó)外巨頭壟斷的局面，研發(fā)一套完全自主可控的區(qū)塊鏈底層平臺(tái)意義重大。

區(qū)塊鏈技術(shù)本質(zhì)上是一種分布式賬簿數(shù)據(jù)庫(kù)，它利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，基于分布式共識(shí)算法來(lái)生成和更新數(shù)據(jù)，并通過(guò)密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問(wèn)的安全。從功能層面上來(lái)看，區(qū)塊鏈記錄不易篡改，無(wú)須第三方可信中介，天然適合多個(gè)機(jī)構(gòu)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中相互監(jiān)督并實(shí)時(shí)對(duì)賬，通過(guò)智能合約大大提高了經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與契約的自動(dòng)化程度。

按其組織形態(tài)，區(qū)塊鏈平臺(tái)可分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。公有鏈?zhǔn)欠窃S可鏈，具有完全去中心化的特性，但存在共識(shí)效率極低、缺乏權(quán)限控制與隱私保護(hù)等問(wèn)題，除了“數(shù)字加密貨幣”之外，很難應(yīng)用于其他領(lǐng)域。聯(lián)盟鏈?zhǔn)窃S可鏈，需經(jīng)過(guò)一定的權(quán)限許可方能加入網(wǎng)絡(luò)。私有鏈也屬于許可鏈，其許可權(quán)掌握在單一機(jī)構(gòu)手中。

從時(shí)間維度來(lái)看，區(qū)塊鏈技術(shù)自誕生以來(lái)發(fā)生了3次重要的技術(shù)演進(jìn)。第一次發(fā)生在2009年，代表平臺(tái)為“比特幣”，首次驗(yàn)證了無(wú)中心機(jī)構(gòu)的“數(shù)字貨幣”的可行性，但其交易性能極低，僅為每秒幾筆交易。第二次發(fā)生在2013年，代表平臺(tái)為以太坊，首次在區(qū)塊鏈平臺(tái)中增加了可編程特性，從而大大拓展了區(qū)塊鏈的應(yīng)用范圍，但其交易性能仍然不高，僅為每秒數(shù)十筆。第三次發(fā)生在2015年，代表平臺(tái)為Hyperledger Fabric和Hyperchain，首次在區(qū)塊鏈平臺(tái)中加入權(quán)限控制和隱私保護(hù)，并將交易性能提高到了每秒幾千筆甚至到上萬(wàn)筆。

聯(lián)盟區(qū)塊鏈具有高效共識(shí)、智能合約、多級(jí)加密、權(quán)限控制、隱私保護(hù)等特性，輔以可視監(jiān)控、動(dòng)態(tài)配置等功能，主要面向企業(yè)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景，是區(qū)塊鏈發(fā)展的最新形態(tài)，在中國(guó)有極其廣泛的應(yīng)用價(jià)值，其核心優(yōu)勢(shì)主要有3點(diǎn)：(1) 從監(jiān)管角度看，聯(lián)盟區(qū)塊鏈可以通過(guò)CA認(rèn)證準(zhǔn)入、制定監(jiān)管規(guī)則合約等方式為監(jiān)管提供便利；(2) 商業(yè)機(jī)構(gòu)及用戶對(duì)賬戶和部分交易信息有隱私保護(hù)的需求，聯(lián)盟區(qū)塊鏈可以通過(guò)加密、分區(qū)等方式實(shí)現(xiàn)隱私保護(hù)；(3) 從商業(yè)應(yīng)用角度來(lái)看，交易吞吐量和時(shí)延是企業(yè)最關(guān)心的交易性能指標(biāo)，聯(lián)盟區(qū)塊鏈通過(guò)共識(shí)算法的創(chuàng)新使交易效率得到很大提升。但是，一些商業(yè)需求的場(chǎng)景對(duì)聯(lián)盟區(qū)塊鏈提出了更高的技術(shù)要求，例如：(1) 高性能，如何在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間高效地達(dá)成共識(shí)，如何有效地提升智能合約的執(zhí)行效率；(2) 高可用，應(yīng)允許在不死機(jī)的情況下加入新節(jié)點(diǎn)，并可在節(jié)點(diǎn)重啟之后快速恢復(fù)；(3) 安全隱私，如何設(shè)計(jì)權(quán)限控制機(jī)制，使之符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并能有效地保護(hù)隱私數(shù)據(jù)；(4) 可編程，應(yīng)提供圖靈完備的、安全的智能合約引擎，可支持多語(yǔ)言的、復(fù)雜的智能合約。然而，當(dāng)前主流的開(kāi)源區(qū)塊鏈平臺(tái)（如以太坊、Hyperledger Fabric等）尚未達(dá)到上述技術(shù)要求。

在楊小虎、蔡亮等教師的帶領(lǐng)下，浙江大學(xué)超大規(guī)模信息系統(tǒng)研究中心自2015年開(kāi)始對(duì)聯(lián)盟區(qū)塊鏈的核心技術(shù)開(kāi)展了多層次的研究工作。浙江大學(xué)于2018年6月成立了浙江大學(xué)區(qū)塊鏈研究中心，專注于區(qū)塊鏈理論、技術(shù)和應(yīng)用的前沿研究。杭州趣鏈科技有限公司研發(fā)的Hyperchain聯(lián)盟區(qū)塊鏈平臺(tái)在高性能、高可用、安全隱私和可編程技術(shù)方面取得突破，支持了國(guó)內(nèi)首個(gè)接入銀行核心系統(tǒng)的區(qū)塊鏈項(xiàng)目的落地和穩(wěn)定運(yùn)行。目前Hyperchain平臺(tái)已在金融等眾多領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。

本書(shū)對(duì)以太坊、Hyperledger Fabric和Hyperchain的技術(shù)特點(diǎn)及內(nèi)核代碼進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對(duì)各平臺(tái)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)行了介紹。相信本書(shū)對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的愛(ài)好者和區(qū)塊鏈行業(yè)的從業(yè)者會(huì)有很好的參考價(jià)值。

陳純

中國(guó)工程院院士，浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授