区块链基础设施 研究报告 （2021 年） 中国信息通信研究院工业互联网与物联网研究所 2021 年 7 月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的， 应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者， 本院将追究其相关法律责任。 前 言 区块链通过运用基于共识的数学算法，在机器之间建立“信任” 网络，通过技术背书来进行全新的信用创造，成为可支撑数字经济 传递信任和管理价值的关键。区块链不仅仅适用于加密数字货币等 场景，更大的应用空间必将是工业互联网、5G 等与社会、经济密切 相关的新兴领域，甚至可能对整个网络空间的核心架构带来变革。 世界各国政府都普遍高度重视区块链对技术和产业变革起到的 战略作用。习近平总书记提出“要把区块链作为核心技术自主创新 的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键 核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展” 。中央网信办、发 改委、工信部等我国政府主管部门先后制定了一批促进区块链技术 和产业发展的顶层设计和政策规范。 本次中国信息通信研究院工业互联网与物联网研究所组织编写 《区块链基础设施研究报告（2021）》，重点对“区块链究竟是不是 新型基础设施”、“区块链基础设施由哪些要素组成”、“区块链基础 设施如何发展”、“区块链基础设施面临何种挑战”、“区块链基础设 施将怎样演进”等关键问题进行了分析和阐述，希望能够有助于产 业界和学术界凝聚共识，更好地发挥区块链作为基础设施的作用和 功能，为技术和产业变革提供创新动力。 目 录 一、 区块链基础设施概述.......................................................................................... 1 (一) 区块链技术具备基础设施属性................................................................... 2 (二) 区块链具有新型基础设施特点................................................................... 3 (三) 区块链是信任管理的基础设施................................................................... 5 二、 区块链基础设施组成要素.................................................................................. 6 (一) 水平维度的区块链基础设施要素............................................................... 7 (二) 垂直维度的区块链基础设施要素............................................................... 8 三、 区块链基础设施发展路径................................................................................ 10 (一) 路径 1 开源社区，运营区块链开放生态................................................ 10 (二) 路径 2 区域平台，构筑区块链节点网络................................................ 14 (三) 路径 3 行业应用，打造区块链业务系统................................................ 16 (四) 路径 4 公共服务，建设区块链跨链平台................................................ 18 四、 区块链基础设施面临挑战................................................................................ 20 (一) 区块链基础设施建设挑战......................................................................... 20 (二) 区块链基础设施技术挑战......................................................................... 20 (三) 区块链基础设施应用挑战......................................................................... 21 (四) 区块链基础设施监管挑战......................................................................... 22 五、 区块链基础设施演进趋势................................................................................ 22 (一) 区块链基础设施呈现多维度发展态势..................................................... 22 (二) 区块链基础设施逐渐向业务驱动演变..................................................... 23 (三) 区块链基础设施与前沿技术不断融合..................................................... 23 (四) 区块链基础设施网络规模更适配应用..................................................... 24 (五) 区块链基础设施技术通用功能组件化..................................................... 24 (六) 区块链基础设施监管与治理相辅相成..................................................... 24 图 目 录 图 1 区块链基础设施呈现形态................................................................................. 6 图 2 区块链基础设施切入路径............................................................................... 10 图 3 以太坊............................................................................................................... 12 图 4 欧盟区块链基础设施 EBSI..............................................................................15 图 5 Facebook 加密货币基础设施..........................................................................17 图 6 波卡跨链生态网络.......................................................................................... 19 表 目 录 表 1 开源社区运行的区块链项目对比分析........................................................... 13 区块链基础设施研究报告（2021 年） 一、区块链基础设施概述 当前互联网是信息传递的网络，存在信任缺失问题。尽力而为的 TCP/IP 协议栈为互联网的成功创造了巨大的活力，但同时互联网体 系架构也始终面临安全信任框架的缺失。尽管学术界和产业界为增强 互联网的可信性，在现有的基础上尝试了许多打补丁式的修正努力， 但随着互联网的快速发展，特别是互联网技术对数字经济的重要影响， 信任问题的解决已经刻不容缓。区块链的多中心块链式存储结构保证 了存储在链上的数据难以被篡改、可以被追溯，有效解决社会经济活 动开展所需的跨实体信任问题，区块链正成为未来发展数字经济不可 或缺的信任基础设施。 国家政策高度重视以区块链为代表的新型基础设施在新的技术 革新和产业变革中的重要作用，积极推进区块链技术与产业创新、经 济社会融合的高速发展。2020 年 4 月 20 日，国家发展改革委首次提 出“新基建”范围，明确区块链属于新型基础设施中的新技术类基础 设施。2021 年 3 月，区块链被写入《中华人民共和国国民经济和社 会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》 ，规划提出培育壮 大区块链等新兴数字产业。2021 年 6 月，工信部、中央网信办发布 《加快推动区块链技术应用和产业发展的指导意见》，意见提出构建 基于标识解析的区块链基础设施，打造基于区块链技术的工业互联网 新模式、新业态。 1 区块链基础设施研究报告（2021 年） (一)区块链技术具备基础设施属性 区块链基础设施具备基础性、公共性、强外部性等三个新基建属 性。区块链基础设施通过分布式的账本技术为社会经济活动提供了信 任的基础属性，通过开放共享的机制，为个人、组织、企业等实体提 供公共服务，同时可作为一种管理型技术与实体业务强关联，通过与 其他技术的配合使用，优化业务流程，创新商业运行模式。 区块链基础设施为社会运转提供基础性的信任管理能力。在互联 网时代，通过超级链接实现了信息的传递和互联，深刻变革了人们的 生活习惯，使线上生活常态化。而区块链技术创建了一种基于技术的 社会信任体系，通过账本描述了社会经济活动，为社会运转提供基础 性的信任能力，提升了主体参与者之间的协作效率。 区块链基础设施面向公众提供公共普惠性的价值传递能力。区块 链基础设施通过构建可信协作的分布式网络，可以面向社会提供大规 模泛在直连交易服务，进而支持交易在社会化活动的任意环节随时触