2018区块链行业报告.pdf
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1、孔德云36氪研究院2018年 2月以去中心化之力、重 塑 生产关系区块链行业 报告2 区块链是分布式账本的一种,它既具备了多节点完全冗余的分布式数据库即“去中心化”的特点,又具备了“环环相扣”的特色,最终解决的是价值传输的问题 。 而数字货币则是区块链进行价值传输、发挥去中心作用的有力工具。 在以点对点交易为主角的区块链 1.0时代 ,回报率 为 王,鲜有 人关注数字货币的应用 价值。从 比特币历史价格来看,我们预测,随块产生的比特币第三次减少即 2021年时,比特币价格很有可能迎来第三次大幅上涨 。此外, 比特币 交易 手续费在经历了 2009-2012年不理智的大涨大跌之后,2018年将是
2、手续费 持续稳定攀升 的一年,目前已初现 端倪。报告摘要2017年,比特币投资回报率达 181%,全品类数字货币合计回报率更是高达448%。区块链的发展可以划分为三个阶段:点对点交易、智能合约和泛区块链应用生态( Token经济 )。 在区块链 1.0时代,数字货币的买入卖出是人们参与区块链最主要的形式,该阶段鲜有人关注数字货币的应用价值,更多地关注点在于数字货币的回报率 。该阶段,数字货币交易平台成为最大获利者。 在 区块链 2.0时代,区块链依据可追溯、不可篡改等特性形成了信任基础,为智能合约提供了可信任的执行环境,使得合约实现自动化、智能化成为可能。该阶段,数字身份的构建是重点。 在区
3、块链 3.0时代, Token是区块链网络上的价值传输载体 ,其以 流通效率为衡量基准,更深一层则是以影响力为衡量 基准。该阶段, Token 的生态建设是重点 , 首先 是要有落地场景 。虽然目前“区块链 +”热情高涨,但真正适用于做“区块链 +”的 场景我们 认为至少要符合三点: 场景中需要一个账本存在(不局限于记录价值);有真实性诉求;需要形成大规模共识。36Kr-区块链行业 研究 报告2018.2目 录 Contents一 . 区块链行业概述 区块链发展历程及简介二 . 基于 POW共识 的典型交易 流程 哈希值计算详解 全球算力分布情况 全球节点分布情况 奖励 分配 不对称加密技术
4、交易手续费未来走势 隔离验证 BTC与 BCH的算力之争 其他币种信息一览三 . 区块链行业发展三部曲 区 块链 1.0:点对点交易 数字货币与其他品类投资回报情况对比 比特 币财富榜 全球主要数字货币交易平台一览 区 块链 2.0:智能合约 智能合约概述 数字 身份概述 区块链 3.0: Token经济 全球及中国区块链项目分布情况 全球区块链项目全景图 典型跨境支付项目介绍 Circle 典型物联网项目介绍 Filament四 . 区块链 行业未来展望 未来展望区块链行业概述CHAPTER 区 块链发展历程及 简介5 从信息科技创新的角度来看, 20世纪 70、 80年代 第一次 萌生了因
5、特网, 即 我们当前网络架构的“第一层”; 1990年开始 , Tim Berners-Lee等 人推动 了万维网的发展,使得信息的传输和共享成为可能;1999年, S的形成标志 着信息科技创新已进入第三阶段即云计算时代; 21世纪开始, 随着智能设备的普及和带宽 成本的 降低 , 我们开始体验到“物联网”的便捷; 2008年,中 本聪第一次提出了区块链的 概念,其在密码学、分布式存储等技术的基础上,即将创造第五次信息科技创新的高潮。区 块链是对过往技术的重新组合,是现阶段信息科技创新的高潮区块链行业概述1. 区块链行业概述1.1 区 块链发展历程及简介来 源 : MIT connection
6、 science1970s-1980s1990-19991999-2015+2006-2016+2008-202?因特网万维网云计算物联网区块链 谈到区块链,我们先解释一下数据库的 类别 。当前,数据库主要以 三种形式呈现:中心式、分散式和分布式 。在中心 式体系中,所有数据都统一存储在一台计算机上,管理方便但易遭到破坏且信息透明度较低,类似传统的 IDC机房。36Kr-区块链行业 研究 报告2018.26作为分布式账本的一种,区块链兼具去中心化和环环相扣的特点区块链行业概述中心式 分散式 分布式 分散式 体系中,没有中央存储,存在多个“小中心”服务器向用户提供服务,具备较强的可扩展性,类似云
7、计算时代的 CDN;分布式体系中,每个节点都存储同一份数据,并且实时更新,其特点是所有节点都拥有平等的权利,且节点越多,整个分布式系统安全性越高 。区块链分布式数据库数据库 区 块链是分布式账本的一种,它既具备了多节点完全冗余的分布式数据库即“去中心化”的特点,又具备了“环环相扣”即“最长链 共识” 的特色,最终解决的是价值传输的 问题(“最 长链 共识 ” 即 长链覆盖短链,每个新区块优先以最长的链尾作为新区块头部,因此区块链得以从最长端不断 延续)。36Kr-区块链行业 研究 报告2018.21. 区块链行业概述1.1 区 块链发展历程及简介基于 POW共识的典型交易流程CHAPTER 哈
8、希 值计算详解 全球算力分布情况 全球节点分布情况 奖励分配 不对称加密技术 交易手续费未来走势 隔离验证 BTC与 BCH的算力之争 其他币种信息一览8 第一步: Alice向区块链网络广播交易请求; 第二步:矿工通过查看 Alice的账户余额等易进行真实性验证,并将这笔交易同其他 未确认交易 一同打包,形成一个区块,进行集体确认。交易 流程 包括 :交易请求、交易打包、哈希值 计算等 七个步骤基于 POW共识的典型 交易流程2. 基于 POW共识的典型 交易流程36588笔 未确认交易图示:比特币交易情况实时图时间截至 2018.1.30 pm 14:13; 数据来 源 : Blockch
9、ain, 36氪研究院总手续费 721.58184331 BTC总容量 613253.837 KB来自 CBInsights; 36氪研究院Alice 想给 Bob发送 2个 比特 币。首先, Alice向运行在全球众多节点上的分布式数据库(即 区块链网络 )发送交易请求。矿工对交易进行验证( eg.查看 Alice的账户余额),并将其与其他交易 共同 打包 在一个区块内。1 2为将新的区块链接到之前的区块链尾部,矿工需要利用大量的算力去做一道 数学难题 ,最终算力和幸运值俱佳的矿工 Tom最先找到了答案。36其他矿工对 Tom的工作量进行确认,其他节点对账本进行同步。4当多数矿工确认该区块时
10、, Tom将得到 比特币奖励 。5Alice的交易随同区块的其他交易一起被连接到区块链上。7Bob收到两个比特币。 以比特币为代表的数字货币是目前基于区块链技术最成功的应用,区块链技术也得益于比特币得到了更深层次的拓展。以 Alice向 Bob发送比特币为例,基于 POW共识的典型交易流程大致如下 :36Kr-区块链行业 研究 报告2018.29 第三步:矿工利用大量算力,通过解公式:hN=Hash( A hN-1 Nonce)找到所要的哈希值hN。其中, hN-1为父哈希值即上一次最新产生 的区块 (以下简称 次 最新区块)的哈希值, hN为 本次区块的哈希值。每一个最新区块之所以能链接到次
11、最新区块而非其他区块,主要原因就是每一个 次最新 区块的哈希值也就是父哈希 hN-1都是求得最新区块哈希值的 hN的必要已知条件,这就是“最长链共识”。对于矿工来说,当最新的哈希值被其他矿工播报并确认后,就没有必要再纠结于此区块,而是尽快以此区块产生的最新哈希值 hN作为已知条件,求取下一个区块哈希值 hN+1。哈希算法的本身特性使得区块链的环环相扣成为可能块高度: 507751块哈希: 0000000000000000004f1父哈希: 000000000000000000431时间戳: 2018-02-05 17:07:00难度: 61.96 T / 2.60 T目标值 (The Targ
12、et): 0x176c2146随机数 (The Nonce): 0xd892fbbaMerkle Root: 47b03241区块主体:此区块中所有交易信息块高度: 507752块哈希: 000000000000000000566父哈希: 0000000000000000004f1时间戳: 2018-02-05 17:18:04难度: 3.49 T / 2.60 T目标值 (The Target): 0x176c2146随机数 (The Nonce): 0x0b09df45Merkle Root: eaf53804区块主体:此区块中所有交易信息块高度: 507753块哈希: 000000000
13、0000000003c3父哈希: 000000000000000000566时间戳: 2018-02-05 17:19:34难度: 5.84 T / 2.60 T目标值 (The Target): 0x176c2146随机数 (The Nonce): 0x1b3be024Merkle Root: c3556efd区块主体:此区块中所有交易信息 从上 表中,块高度 507751的块哈希值是块高度507752的父哈希值。此外,时间戳即每块产生的实时时间,产生速度基本可维持在 10分钟左右(上下浮动在 10分钟内)。数据来源: 36Kr-区块链行业 研究 报告2018.22. 基于 POW共识的典型
14、 交易流程2.1 哈希 值计算 详解2.2 全球 算力分布情况2.3 全球 节点分布情况2.4 奖励 分配基于 POW共识的典型 交易流程3第 三 步10 难度值将随全网算力变化而不断优化,每出 2016块进行一次难度调整 (以 10分钟每块为基准,若块产生速度过快,则难度提升;反之,则难度下调) 。区 块链协议 规定 , 使用 一个常量除以 难度值,可得到 目标值 (The Target)。 显然, 难度越 大,目标值就越 小,则找到该值的概率越低(目标值是该区块哈希值的最大值,可用哈希值 目标值 即可 )。 整体 来说,公式 hN=Hash( A hN-1 Nonce)中,A、 hN-1为
15、已知值,通过不断的尝试随机数 Nonce,使得 hN 小于目标值 (The Target),即可得到该区块可用的哈希值 hN。 从全网比特币区块挖掘难度和算力变更趋势来看,两者呈正相关关系。矿机芯片也逐步由 CPU/GPU,更迭到如今挖矿专用的 ASIC芯片。 全 网算 力伴随挖矿 难度 的提升而不断提升 的 过程中,虽会造成算力资源的“浪费”,但算力整理也构成了基于 POW共识交易网络的安全屏障。算力构成了基于 POW共识交易网络的安全基石01232009/ 2011/ 2013/ 2015/ 2017/20182010 2012 2014 2016数据来源: BTC.com; 36氪研究院
16、比特 币 难度 变更趋势(单位: T)05101520252009/ 2011/ 2013/ 2015/ 2017/20182010 2012 2014 2016数据来源: BTC.com; 36氪研究院比特 币全网 算 力 变更趋势(单位: E)注: K1000次运算 /s; M100万次运算 /s; G10亿次运算 /s; T1万亿次运算 /s; P1000万亿次运算 /s; E100兆次运算 /s36Kr-区块链行业 研究 报告2018.22. 基于 POW共识的典型 交易流程2.1 哈希 值计算 详解2.2 全球 算力分布情况2.3 全球 节点分布情况2.4 奖励 分配基于 POW共识
17、的典型 交易流程11蚂蚁矿池19.38%莱比特矿池18.78%BTC.com 16.08%鱼池 11.29%ViaBTC 9.69%SlushPool 8.09%其他 3.80%BitClub Network 3.80%BitFury 2.70%58COIN 1.60%BTCC Pool 1.60%BW.com 1.60% GBMiners 1.60% 通常情况下,算力越大的矿池最先得到可用哈希值的概率也越大 。在强者通吃机制下,各大矿池算力争夺激烈、竞争 白热化。作为一个重资产的环节, 挖矿领域已不再为新进入者提供更多发展空间。目前,更多的选择是通过购买云算力来参与到挖矿环节中。 当前,全球
18、排名前五的矿池:蚂蚁矿池、 莱比特矿池 、 BTC.com、鱼池、 ViaBTC都是中国矿池, 中国矿 池已占据全 网 75%以上的算力。 世界上首台挖矿专用芯片 ASIC由我国芯片企业 阿瓦隆于 2012年研发、制造,目前已更迭到第四代。我国矿池占据全网 75%算力,成为算力领域第一大强国数据来源: Blockchain.info数据截至 2017.12.13图示: 全球 矿池算力份额分布36Kr-区块链行业 研究 报告2018.22. 基于 POW共识的典型 交易流程2.1 哈希 值计算 详解2.2 全球 算力分布情况2.3 全球 节点分布情况2.4 奖励 分配基于 POW共识的典型 交易
19、流程12 第四步:基于 POW( Proof of Work)即工作量证明共识机制,其他 矿工对第一个计算出可用哈希值的矿工工作量进行 确认。工作量证明是所有需要挖矿的币种通用的共识机制, 其 要求 出示一定的 证明来表明 工作量 ,对于 由小概率事件累计的 工作来说, 出示 结果就等同 于证明了 工作量。以比特币网络为例,当一个矿工找到合适的哈希值时,其他所有矿工就默认其付出了算力成本。 同 一时间,其他节点会对 账本进行同步 。此步骤的动力来自于新的区块在某一节点产生之后,其他节点 同步 越快,就能越快地开展下一个区块的挖掘。截至 2018.1.30,全球比特币网络节点已达 11783个,
20、中国 828个,占比 7.03%,处全球第三。(注: 2016年 时 ,未排进前 十 )我国节点数占全网 7.03%,处全球第三,发展迅速图示 :全球 比特币节点分布时间截至 2018.1.30;数据来源: Bitnodes共 11783节点节点数分国家 TOP10排名 国家 节点1 美国 3259( 27.66%)2 德国 2027( 17.20%)3 中国 828( 7.03%)4 法国 780( 6.62%)5 荷兰 537( 4.56%)6 加拿大 473( 4.01)7 英国 424( 3.60%)8 俄罗斯 350( 2.97%)9 N/A 300( 2.55%)10 新加坡 26
21、2( 2.22%)36Kr-区块链行业 研究 报告2018.22. 基于 POW共识的典型 交易流程2.1 哈希 值计算 详解2.2 全球 算力分布情况2.3 全球 节点分布情况2.4 奖励 分配基于 POW共识的典型 交易流程4第四步13-0.219.839.8050000001000000015000000200000002012 2028 2044 2060 2076 2092 2108 2124 2140比特币总量增速放缓比特币总量 /百万个 随块产生比特币量 /个010002100总量 /百万(蓝线)02550 随块产生比特币量 /个(绿线) 第五步: 当其他多个节点确认该区块时,最
22、先找到该区块可用 哈希 值的矿工将得到比特 币奖励 。 通常情况下,我们认为经过 6个节点的确认 即可 验证 比特币交易的 真实性 。 该奖励主要包括两部分: 随区块产生的比特币 +该区块包含交易的所有手续费。 随区块产生的比特币以每四年减半的机制增加:2009年第一个创始块出现时,随块产生了 50个比特币; 2013年每个区块产生 25个比特币; 2017年阶段也就是当前,每个区块只产生 12.5个比特币;依此类推,到 2140年时,随区块产生的比特币将降为0个,总量达到约 2100万个 ,不再增加。比特币总量增速放缓,随区块产生的比特币奖励逐步降低为零来源: 36氪研究院2009-2012
23、年 50 BTC2013-2016年 25 BTC2017-2020年 12.5 BTC2021-2024年 12.5 BTC2140年 0 BTC36Kr-区块链行业 研究 报告2018.22. 基于 POW共识的典型 交易流程2.1 哈希 值计算 详解2.2 全球 算力分布情况2.3 全球 节点分布情况2.4 奖励 分配基于 POW共识的典型 交易流程5第 五 步14 从比特币历史价格来看,能 够 发现在 2013年年末以及 2017年年末,比特币与美元汇率都处于井喷式增长阶段,而 2013年和 2017年又都恰巧是随块产生的比特币减半的关键节点。据此,我们预测, 随块产生的比特币第三次减
24、少即 2021年时,比特币价值很有可能迎来第三次大幅上涨。2021年, 比特 币价格或将迎来 第三次大幅 上涨2013.1 2014.12012.1 2014.1 2016.1 2018.12017.12013.1 2015.1$0$5000$10000$150002011.1比特币价格走势 除随区块产生的比特币外,矿工还会额外得到该区块所包含 交易的所有手续费 。由于比特币区块大小被限制 1M以内,因此打包过程中通常按照手续费 高低对交易进行排序,以确保能在 有限的区块容量内尽可能 包含多 的手续费,故支付手续费更高的交易能得到更快速的 确认。 在交易拥堵时,为使交易被尽快确认,手续费 曾高
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