区块链助力数据可信流通 数据基础设施关键构建技术第1期

　　随着数字经济的深入发展，数据作为新型生产要素，已成为推动实体经济和数字经济发展的关键。党的二十届三中全会明确提出，要建设和运营国家数据基础设施，促进数据共享，这为推进数据领域的改革发展、进一步释放数据要素价值指明了方向。建立数据可信流通体系，通过增强数据的可用、可信、可流通和可追溯性，能够充分激活数据要素潜能，赋能实体经济。

　　“CAICT数据基础设施”公众号特别推出“数据基础设施关键技术”专题，旨在深入探讨数据可信流通的核心技术及其应用场景。本期将重点介绍区块链技术，探讨其去中心化、共识机制、不可篡改和可追溯等特性在数据流通中的关键应用。

　　如何成为实现数据可信流通的重要支撑。

　　区块链技术概述

　　概念

　　区块链技术起源于“中本聪”的学者在2008年发表的奠基性论文《比特币：一种点对点电子现金系统》。从狭义上讲，是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。从广义上讲，区块链技术涵盖了利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全，以及利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式[1]。

　　技术架构

　　区块链从技术架构层面来看，可分为五层，从下往上依次是：数据层、网络层、共识层、合约层及应用层。

　　逻辑架构

　　区块链逻辑上分为四层，习惯上称为Layer0到Layer3。其中Layer1和Layer2的定义及内容区块链技术界已经达成共识，Layer0和Layer3分歧较大。

　　核心技术

　　区块链的核心技术包括密码学、分布式账本、共识机制、P2P网络和智能合约等。密码学为区块链提供了坚不可摧的安全保障，确保了数据的机密性、完整性和不可篡改性。分布式账本则打破了传统中心化数据库的束缚，实现了数据的去中心化存储和管理，提高了系统的鲁棒性和可扩展性。共识机制作为区块链网络的核心，确保了各个节点在数据更新和验证方面能够达成一致，从而维护了整个网络的稳定性和安全性。P2P网络则实现了节点之间的直接通信和数据交换，为区块链的去中心化特性提供了有力的支持。智能合约的引入使得区块链能够支持复杂的业务逻辑和自动化操作，为区块链应用的发展开辟了广阔的空间[2]。

　　技术特点

　　去中心化是区块链最显著的特点之一，它打破了传统中心化系统的束缚，实现了数据的去中心化存储和管理，提高了系统的安全性和可靠性。不可篡改性则确保了区块链上数据一旦写入就无法被篡改或删除，为数据的真实性和可信度提供了有力保障。透明性使得区块链上的所有交易和数据都公开可见，提高了系统的透明度和可追溯性。可编程性则赋予了区块链强大的灵活性和可扩展性，使得开发者能够根据需要构建各种去中心化应用。

　　区块链分类

　　区块链根据其访问权限和控制方式的不同可以分为公有链、联盟链和私有链三种类型。公有链是完全开放的区块链网络，任何人都可以参与交易和数据写入过程，具有高度的去中心化和透明性。然而由于参与节点众多且性能有限，公有链在交易处理速度和吞吐量方面可能存在一定的瓶颈。联盟链则是由多个组织或机构共同参与管理的区块链网络，只有经过授权的节点才能参与交易和数据写入过程。联盟链在保持一定程度去中心化的同时提高了系统的性能和可扩展性，适用于行业内部或跨行业之间的合作。私有链则完全由单一组织或机构控制和维护的区块链网络，只有该组织内部的节点才能参与交易和数据写入过程。私有链具有高度的安全性和可控性但去中心化程度较低通常用于企业内部的数据管理和业务流程优化。除此之外，许可公有链、开放联盟链也是一种发展趋势。

　　应用领域

　　区块链技术正处于快速发展阶段，已经从金融领域扩展到物联网、供应链、医疗、艺术、出版等众多领域。全球范围内的政府、企业和非营利组织都在积极探索如何利用区块链技术来改善和优化各自的业务流程，其在存证追溯、多方协作等方面的应用潜力已初步显现。

　　技术发展趋势

　　在传统的分布式系统中，一致性(consistency)、可用性(availability)和分区容错性(partition tolerance)，简称CAP，最多只能同时满足其中两项，称为“分布式三难困境”。区块链作为一种分布式系统，存在着区块链的“三难困境”，即扩容(scalability)、安全性(security)和去中心化(decentralization)，也就是说区块链无法同时兼顾扩容、安全性、去中心化这三个特性。在保证去中心化和安全性的前提下，提高区块链系统的吞吐量和交易速度，在满足安全性和去中心化的基础上解决区块链的可扩容性问题，成为亟待解决的问题。

　　现有的扩容方案分别针对不同层级进行改进，分为Layer0扩容、Layer1扩容、Layer2扩容。目前业界最认可的扩容方案是Layer2扩容，即链下（off-chain）扩容，不改变底层链基本协议，通过链下的应用层进行改进提升性能。Rollup是目前Layer2扩容的主流方案，思路就是将执行层单独拿出来做一条子链完成主链的交易处理工作，然后将结果再返回至主链。

　　区块链助力数据可信流通

　　区块链作为一种去中心化的分布式账本技术，具有不可篡改、可追溯、透明等特点，为构建数据可信流通体系提供了关键支持：

　　链上可信数据集助力分布式数字身份更可信

　　数字身份是指为解决数字空间对象的识别与信任，适应网络信息系统安全传输、存储、使用、管理，赋予对象的唯一对应数字标识及与之关联的属性声明。在数据流通过程中，可信数字身份是确保交易安全、维护数据隐私和建立信任关系的基础。

　　基于分布式标识DID可实现数字身份的标识，基于可验证凭证VC技术，身份认证机构可为用户签发身份凭证(可验证凭证VC)。结合区块链技术，将身份认证机构DID注册到区块链可信数据集中，通过链上查询其公钥校验凭证签名的方式，使得用户不再依赖中心化身份认证/管理机构对其身份信息进行管理，快速构建起用户完全自主管理的数字身份体系。通过区块链将身份管理的控制权从中心转移到个人，具备可验证、隐私安全、全局唯一及永久性等优点。

　　基于智能合约透明规则及自动执行保障数据流通交易过程更可信

　　数据流通交易过程中，需确保各参与方在业务活动中所签署的合约具备自动化履约能力。智能合约能够在应用层上进行存储、验证和执行，依托区块链智能合约技术，将数据交易约定的规则和流程等内容的合约化，保证可信数据空间服务过程自动化执行、安全可信。

　　数据供需双方可通过智能合约编写数据要素流通/交易过程中所有规则，保障各方严格遵守，提高数据流通交易自动化水平。链上部署数据信息合约、数据发布合约、数据授权合约、数据积分合约、数据共享合约、数据评价合约等，通过调用合约，执行数据流通全过程， 保障了各方严格遵守，同时提高自动化交易水平的同时。

　　全生命周期数据链上存证保障数据更可信

　　日志存证为数据流通过程提供可信记录，包括数据流通的每一个环节和细节，是确保数据真实性和可追溯性的重要依据，为后续审计提供基础。通过区块链将数据流通全生命周期数据上链存证固化，基于区块链去中心化、公开透明、不可篡改等特点保证溯源数据真实可信，实现数据主体权利声明得到共识、数据交易记录可追溯。

　　从数据产品申请上架开始到交易结束的全生命周期关键环节核心信息上链存证，使数据要素流通全生命周期安全可追溯，建立一套完整的权益保护体系及监测监管条件。在强化数据流通合规监管的同时，建立完善的内容监管机制，依托区块链技术对数据来源、数据产权、数据质量和使用流程进行全面监管和追溯，确保数据流通过程中的安全性和合规性，有效防范和化解各类数据风险。

　　区块链助力数据资产通证化确保资产流动透明度

　　数据资产化发展到一定程度将进入数据资产通证化阶段，将数据资产转化为可流通交易通证，通过对数据资产进行价值创造、价值标记、价值交换和价值分配，让数据资产在未来能够真正像股票、债券一样在交易市场上流通，数据资产通证化所带来的通证经济将成为经济增长的新引擎[3]。

　　区块链是资产通证化表达的理想基础设施。将数据资产通过区块链等分布式账本技术转化为数字化的代币或通证，允许数据的产权、使用权以及价值可以在区块链上进行数字化表示和交易。基于区块链的数据资产通证化提高了数据资产的流动性和透明度。

　　生态伙伴案例展示

　　“区块链 × 数据资产登记”解决方案

　　市场来看，数据资产登记是每个地方政府和数据局必备的基础业务管理系统，目前部分地方已有试点建立，市场潜力巨大;技术来看，多地数据局出台数据资产相关管理办法，明确用区块链技术支撑数据资产登记。

　　“星火·链网”数据资产登记平台，基于区块链的数据资产登记平台致力数据登记的规范化，基于链上数据存证能力，生成数据资产登记证书，完成数据验证机制，保证数据流通真实可信。贯穿数据资产的登记、合规认定、授权、质量认证、价值评估、价格评估、会计审计等服务环节，打造完整的数据要素市场生态体系，并进行统一数据备份，避免重复登记注册，实现“一次登记，全网联动”。

　　“区块链 × 绿色低碳”解决方案

　　供应链企业在转型绿色发展、推动节能降碳方面，通常面临由于参与主体多、覆盖范围广导致的数据归集困难、核证流程复杂、数据质量低等问题。区块链技术可以为该场景中上链的碳数据打造以统一身份为基础、以透明公开征信为公信、以统一结算工具为依托的技术工具，构建“链主”企业与链上供应商之间的高效可信数据共享流通通道。通过统一的区块链数字信任基础平台，可有效打通碳数据的供给、需求和监管方之间的数据孤岛和信任壁垒，带动产业全链条生态聚合与绿色集约发展。

　　同向科技碳数据核算与确权登记平台，支持供应链上的研发商、生产商、运输商等企业主体，按照统一的数据格式模板和智能合约接口规范上传、上链自身生产经营相关的能耗与碳排放数据。该平台链接开放、可信的第三方行业生态，具备资质的审定核查机构、咨询机构将链上存证的能耗与碳排放数据进行标准化加工与处理，生成合规可信、可查证可追溯的企业碳排放报告与产品碳足迹报告。环境主管部门对跨组织的碳数据流通利用进行全程合规监管。最终“链主”企业基于链上各环节精准能碳核算数据，整合优化资源配置，提高运营效率，实现全链绿色集约发展与能碳数据价值闭环。

　　《数据基础设施关键构建技术01：区块链》

　　报告目录

　　区块链技术介绍

　　1.概念

　　2.技术架构

　　3.逻辑架构

　　4.核心技术栈

　　5.技术特点

　　6.区块链分类

　　7.应用领域

　　8.研发热点

　　二、区块链助力数据可信流通

　　1.链上可信数据集助力数字身份更可信

　　2.智能合约提高数据流通的自动化水平

　　3.基于区块链的全生命周期链上存证及追溯

　　三、区块链应用实例介绍

　　1.区块链 × 绿色低碳 解决方案

　　2.区块链 × 绿色低碳 解决方案

　　参考文献：

　　MIIT, China's Blockchain Technology and Application Development Whitepaper[M]. 2016.工信部，中国区块链技术和应用发展白皮书M.2016.

　　区块链原理及其核心技术[J]蔡晓晴;邓尧;张亮;史久琛;陈全;郑文立;刘志强;龙宇;王堃;李超;过敏意.计算机学报2021(01)

　　《数据资产通证化上海路线图》.上海数据交易所.2024