区块链（Blockchain）是由 Satoshi Nakamoto（中本聪）在 2008年提出的，他在《比特币：一种点对点的电子现金系统》(Bitcoin:A Peer- to-Peer Electronic Cash System)一文中首次提到了区块链技术，自此区块链进入了大众的视野。区块链技术是一系列已有技术组合体，包括:分布式网络、密码技术(数字签名、安全摘要算法)、Merkle 树、工作量证明、拜占庭容错协议等，这些技术已经历了十几年甚至几十年的发展演变过程，在已有技术组合体的基础上融入新技术并且业务不断创新。
区块链技术是具有普适性的底层技术框架, 可以为金融、经济、科技甚至政治等各领域带来深刻变革。按照目前区块链技术的发展脉络, 区块链技术将会经历以可编程数字加密货币体系为主要特征的区块链 1.0 模式、以可编程金融系统为主要特征的区块链 2.0 模式和以可编程社会为主要特征的区块链 3.0 模式。目前, 一般认为区块链技术正处于2.0 模式的初期,股权众筹和 P2P 借贷等各类基于区块链技术的互联网金融应用相继涌现. 然而, 上述模式实际上是平行而非演进式发展的, 区块链 1.0模式的数字加密货币体系仍然远未成熟, 距离其全球货币一体化的愿景实际上更远、更困难。目前, 区块链领域已经呈现出明显的技术和产业创新驱动的发展态势。
区块链1.0的典型特征主要包括：以区块为单位的链状数据块结构、全网共享账本、非对称加密及源代码开源。以上技术的组合，就是区块链1.0的典型实现。而区块链2.0的典型特征主要包括：智能合约、分布式应用（DAPP）和虚拟机。区块链2.0的技术架构与1.0相比，在共识层加入了POS（股权证明机制）和DPOS（授权股权证明机制），同时应用层变为智能合约层。随着区块链技术和应用的不断深入，以智能合约、DAPP为代表的区块链2.0，将不仅仅只是支撑各种典型行业应用的架构体系，在组织、公司、社会等多种形态的运转背后，可能都能看到区块链的这种分布式协作模式的影子。区块链3.0能够对每一个互联网中代表价值的信息和字节进行产权确认、计量和存储，从而实现资产在区块链上可被追踪、控制和交易，典型的底层设施开发项目有EOS。
区块链具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全可信等特点。首先是去中心化: 区块链数据的验证、记账、存储、维护和传输等过程均是基于分布式系统结构, 采用纯数学方法而不是中心机构来建立分布式节点间的信任关系, 从而形成去中心化的可信任的分布式系统; 其次是时序数据: 区块链采用带有时间戳的链式区块结构存储数据, 从而为数据增加了时间维度, 具有极强的可验证性和可追溯性; 第三是集体维护: 区块链系统采用特定的经济激励机制来保证分布式系统中所有节点均可参与数据区块的验证过程 (如比特币的 “挖矿” 过程), 并通过共识算法来选择特定的节点将新区块添加到区块链; 第四是可编程: 区块链技术可提供灵活的脚本代码系统, 支持用户创建高级的智能合约、货币或其他去中心化应用。
区块链技术的基础架构模型系统一般由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。其中, 数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术; 网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等; 共识层主要封装网络节点的各类共识算法; 激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来, 主要包括经济激励的发行机制和分配机制等; 合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约, 是区块链可编程特性的基础; 应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。共识机制是区块链系统中各个节点对时间窗口内事务达成一致的策略和方法，目前主流的共识机制有工作量证明( Proof of Work, PoW)、权益证明( Proof ofStake, PoS) 机制、股份授权证明(Delegated Proofof Stake, DPoS) 机制、Raft、 拜占庭容错算法( Practical ByzantineFault-Tolerant, PBFT)。根据准入机制不同，区块链被分为公有链 (Public blockchain)、联盟链 (Consortium blockchain) 和私有链 (Private blockchain)，公有链向所有人开放，无用户授权机制;联盟链允许授权的节点加入网络，可根据权限查看信息，往往用于机构间的区块链;私有链则是将所有网络中的节点都掌握在一家机构手中。其中联盟链和私有链的节点、用户需要有许可才能进入网络，因此也称为许可链。公有链是完全去中心化的区块链, 分布式系统的任何节点均可参与链上数据的读写、验证和共识过程, 并根据其 PoW 或 PoS 贡献获得相应的经济激励。公有链可称为公共区块链， 指所有人都可以参与的区块链。换言之它是公平公开，所有人可自由访问，发送、接收、认证交易。另外公有链亦被认为是“完全去中心化”的区块链，公有链的代表有BTC区块链，ETH、EOS等，它们之间有存在不同架构。商业组织正在为各种应用开发分布式分类账和其他区块链启发的软件。由于这些软件被中心化机构控制，不具有区块链去中心化的属性，被称为私有链 （private blockchains）、区域链、或者联盟链。
互联网近年来的迅猛发展及其与物理世界的深度耦合与强力反馈, 已经根本性地改变了现代社会的生产、生活与管理决策模式, 形成了现实物理世界虚拟网络空间紧密耦合、虚实互动和协同演化的平行社会空间, 催生了 “互联网 ” 和工业 4.0 等一系列国家战略. 未来社会的发展趋势则必将从物理 网络的 CPS 实际世界 (Cyber-physical systems,CPS) 走向精神层面的人工世界, 形成物理 网络 人工的人机物一体化的三元耦合系统, 称为社会物理信息系统 (Cyber-physical-social systems,CPSS)。目前, 基于 CPSS 的平行社会已现端倪, 其核心和本质特征是虚实互动与平行演化。区块链是实现 CPSS 平行社会的基础架构之一,其主要贡献是为分布式社会系统和分布式人工智能研究提供了一套行之有效的去中心化的数据结构、交互机制和计算模式, 并为实现平行社会奠定了坚实的数据基础和信用基础。
世界主要国家对于数字货币有着不同的监管态度，但对于区块链技术的应用态度却趋于一致，基本上都在进行积极的探索。区块链的发展自2016年以来，在美国、英国、日韩及中东地区一直积极推动区块链相关技术的研发，在欧盟国家的发展相对比较积极，并在2018年2月成立欧洲区块链观察论坛。在2016年公布的《十三五国家信息化规划》，我国就已将区块链技术列为战略性前沿技术。区块链的发展同时会给云计算、大数据及物联网等行业的发展带来更多的想象空间，将会给众多行业带来深远影响。
参考文献
[1] 周致成,李立新,李作辉.基于区块链技术的高效跨域认证方案[J].计算机应 用,2018,38(02) 316-320 326.
[2] 马晓婷, 马文平, 刘小雪. 基于区块链技术的跨域认证方案[J]. 电子学报, 2018, 46(11):13-21.
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