數字經濟四大底層技術(技術百科 數字經濟底層平臺詳解之零數區塊鏈)

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零數區塊鏈助推數字經濟發展

近日，黨的二十大在北京圓滿閉幕。黨的二十大報告強調，著力推動高質量發展，建設現代化產業體系，堅持把發展經濟的著力點放在實體經濟上，提出要加快發展數字經濟，促進數字經濟和實體經濟深度融合。

區塊鏈作為數字經濟時代的產物，在數字經濟發展過程中承擔著重要支撐角色。在數字身份、數據共享與交易等方面，區塊鏈可以與隱私計算等廣泛結合，為數字經濟發展全方位賦能。零數科技作為全國領先的數據共享與資產流通基礎設施提供商，依托領先的區塊鏈及隱私計算技術，服務數字經濟生態。

零數區塊鏈是零數科技創新打造的區塊鏈產品，基于自主創新的 xPoA 共識機制，最大程度上兼顧公平與效率，支持在最多不超過1/3的拜占庭節點前提下，完成區塊的共識和賬本狀態的可信計算，適用于分布式數字身份、物理資產上鏈、數據安全監管、數據可信存證和交易等應用場景。零數區塊鏈作為領先的區塊鏈底層平臺，擁有超高的性能和安全性，為政企數字化轉型與升級帶來可靠工具。

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零數區塊鏈的產品架構

在區塊鏈行業，目前有兩家較為權威的評測機構，分別是電標院和信通院，零數區塊鏈均通過了兩家評測機構的功能測試，同時通過了電標院的性能測試，測試指標高達15萬 TPS，處于國內區塊鏈行業頭部水平。在信創領域，零數區塊鏈與頭部國產芯片、操作系統以及數據庫完成了兼容性認證，比如麒麟、鯤鵬、中科曙光、瀚高等主流國產系統。

零數區塊鏈底層平臺的設計目標是容易使用、安全可控、容易管理、容易擴展。

容易使用：區塊鏈是底層平臺，上層使用用戶以及第三方程序要方便使用。統一接口、規范的文檔、豐富的多語言 SDK、遵循各項標準。

安全可控：內置豐富的安全控制機制，保證系統、數據運行安全；同時相關技術要做到自主可控，支持信創環境，支持國密算法。

容易管理：在區塊鏈運營管理以及運維管理兩個方面，提供豐富功能，方便運營人員以及運維人員使用。

容易擴展：對于核心模塊，在架構層次預留擴展能力；在系統運行時，要有良好的動態伸縮能力，保證資源有效使用。

下圖為零數區塊鏈總體架構，總體分為5部分。

零數區塊鏈架構圖

第一部分是組件應用。主要面向用戶或者是第三方應用程序，具體包含區塊鏈瀏覽器、區塊鏈服務平臺、跨鏈組件、區塊鏈應用組件。區塊鏈瀏覽器提供查詢區塊、查詢交易、查詢節點、查詢合約功能；區塊鏈服務平臺提供一個可視化的部署和管理工具，方便平臺運營人員進行管理，同時該平臺還提供一些智能合約編寫、管理功能，便于使用者即時使用；而跨鏈組件，則提供無縫平穩的跨鏈對接，支持同構跨鏈以及異構跨鏈，同時建立一系列跨鏈標準，提供交易驗證等安全必要的安全性能測試措施；區塊鏈應用組件的表現形式則是把一些通用的業務邏輯/功能提取出來作為中間件，方便第三方應用開發相關功能的時候，可以直接進行調用，減少開發時間，具體表現為存證、數字身份、NFT、隱私保護。

組件應用

第二部分是區塊鏈內核，包含4層：接入層、交易層、核心層、基礎層。

接入層是基于零數區塊鏈共識協議的的一個對外接口，提供多語言的SDK方便使用不用語言（支持 java、python、JavaScript、go 等主流語言）的開發者進行接入，并提供一個千量級的控制臺方便運維人員等管理和使用零數區塊鏈。

交易層是處理區塊鏈業務邏輯最核心的一層，主要分為3個子模塊：共識機制，實現共識協議相關的功能；交易執行，執行交易相關的模塊；賬本管理，管理鏈上數據存儲和查詢。

核心層包含3個模塊：區塊鏈交易模型、加密算法、通用工具。區塊鏈中，最重要的兩個數據結構是交易以及區塊，區塊包含區塊頭和區塊體。交易被打包成區塊體中，而區塊頭包含這個區塊的描述信息，比如快的編號、全體交易的指紋以及將區塊鏈鏈接起來的前一個區塊的指針（引用）。區塊鏈中使用的加密算法主要有兩類：一是用于計算數據指紋的哈希算法；二是用于數據簽名的簽名算法。每類加密算法都有對應的國密標準的版本。一些可以復用的組件、功能和代碼被放到通用工具模塊中。

核心層

基礎層則包含 P2P 網絡、分布式存儲、消息廣播與處理、更多。區塊鏈網絡采用點對點的模式，相對于客戶端-服務器這種模式，其特點是每一個節點都與某幾個節點連接，整體組成一個網狀的結構。從一個節點發送的消息會逐跳轉發到網絡中的全部節點。區塊鏈的存儲格式不限，可以使用文件、數據庫等。在區塊鏈中為了支持智能合約，內置了虛擬機，處理交易消息需要響應的計算資源進行支撐。

第三部分為管理和安全。為了實現方便管理的設計目標，零數區塊鏈提供了一個方便管理的相關模塊，包含賬本管理、準入管理、權限管理、共識管理，可通過相應的接口以及配置來管理區塊鏈運營；為了保證系統的安全性，零數區塊鏈提供一些比較主流的證書（雙向）認證、權限控制，以及賬本的加密即對區塊鏈數據進行加密，同時內置一些隱私算法方便第三方開發者或者智能合約開發者直接使用。

第四部分為運維管理。零數區塊鏈是一個軟件系統，需要有運維人員進行運維監控，實時掌握區塊鏈系統的動態，及早地發現問題并處理，進而保證系統的平穩運營，因此提供了計算機中比較常見的主機監控、網絡監控、系統監控、數據治理等功能，便以從數據庫系統當中提取全量的數據進行導入導出，包括分析等操作。

第五部分為部署資源。零數區塊鏈支持一鍵部署阿里云、華為云、金山云、騰訊云等主流公有云，支持 vmware 私有化云平臺，OpenStack 私有云，以及各類國產私有云平臺，并提供硬件安全模塊（HSM）、SGX。

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零數區塊鏈的核心特性

區塊鏈的一個核心技術是共識算法，也稱為共識協議，零數科技在計算機的頂會 IEEE 上發表了兩篇關于共識算法的論文，基于這兩篇論文，公司研發了零數區塊鏈的 xPOA 共識算法。此外，零數科技在開源社區也有著廣泛的貢獻，在 Apache 開源基金會可信計算項目 mesatee-sgx 中代碼貢獻位居全球第二，在全球頂尖區塊鏈開源社區 Tendermint 貢獻十多個 pull request，近千行代碼，位居國內公司前列。同時，與區塊鏈相關的軟著有23個，發明專利70多個，零數科技在區塊鏈技術上得到了廣泛的技術積累。

零數區塊鏈提供了系列特色功能：

自主創新 技術底層

基于自主研發的 xPoA 共識算法，實現自研的區塊鏈底層平臺、跨鏈服務平臺和開放許可平臺。

接口開放 遵循標準

接口統一穩定，采用標準 Https 協議和 Json 編碼格式；采用標準的證書格式；采用標準的安全協議。

超強性能 高效上鏈

按照場景配置共識機制，在安全性和效率做出選擇；分析交易的依賴關系，生成 DAG 圖，盡可能的進行交易的并行處理。

信創環境 國密標準

已有適配證書：三個芯片（鯤鵬、海光、兆芯），兩個操作系統（麒麟、UOS）和一個數據庫（翰高）；支持標準加密算法（國際、國密）。

隱私保護 安全可信

對數據保存和傳輸采用多種加密方式，對敏感數據進行嚴格的脫敏處理，充分保障用戶的數據安全。

多場景 定制化服務

以成熟的行業解決方案為依托，支撐交通、金融、能源等多種應用場景快速落地。

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零數區塊鏈的落地與應用

據了解，我國區塊鏈企業數量超過1300家（截至2022年3月），區塊鏈產業呈現蓬勃發展態勢。零數區塊鏈作為領先的區塊鏈基礎平臺在核心技術層面、產品架構層面、特色功能層面擁有諸多優勢，領先于一眾區塊鏈企業。零數區塊鏈是零數科技打造的面向商業落地的國產自主可控區塊鏈底層平臺，落地場景覆蓋了汽車、能源、政務、金融、文化等幾大領域，目前推出的應用解決方案超過30個，典型的細分場景比如綜合金融服務、數字藝術品交易（NFT）、汽車數據安全合規服務、碳賬戶與碳積分等。

據信通院測試結果顯示，目前國內約60%區塊鏈的基礎平臺都是采用了 EVM Fabric Chaincode 的底層的架構及以太坊的架構，并且在合約引擎等方面，采用的是國外的開源的框架，沒有針對國內的軟硬件的運行環境，包括國密算法進行適配，這樣容易導致在技術上卡脖子的風險。與其他的區塊鏈基礎平臺相比，零數科技基于自主研發的 xPOA 共識算法開創性地研發了零數區塊鏈的框架，實現去中心化和交易效率的高效平衡；相繼與國產芯片、操作系統以及數據庫完成了兼容性認證，并與國密算法 SM2、SM3、SM4、sm2p256v1進行適配，實現了完全的自主可控。

當前，區塊鏈技術的應用仍存在諸多挑戰。因此，零數區塊鏈作為一款具備領先的底層技術能力，高開放性、高性能、高安全性、高擴展性的區塊鏈基礎平臺是市場亟需的，可幫助客戶快速實現高效率、低成本地布局應用區塊鏈。未來，零數科技將持續提升零數區塊鏈底層技術能力，升級算法能力，提升原始創新能力，助推數字經濟發展進階。