区块链行业研究：能力逐渐显现，赋能各行业，未来是蓝海

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区块链是一种按照时间顺序将数据块按顺序组合在一起的链式数据结构。利用区块链数据结构来验证和存储数据，利用分布式节点共识算法来生成和更新数据。一种新的分布式基础设施和计算范式，使用密码学来保证数据传输和访问的安全，并使用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据。区块是链式结构的基本数据单元，聚合了所有与交易相关的信息，主要包括区块头和区块体。区块头主要由父区块哈希值（Previous Hash）、时间戳（Timestamp）、默克尔树根（Merkle Tree Root）等信息组成；块体通常包含交易列表。每个区块的区块头中存储的父区块的哈希值唯一指定了该区块的前一个区块数据的哈希值。这个哈希层层嵌套，最终所有的区块都被串联在一起，形成了区块链的基本数据结构。

根据网络范围和参与节点的特点，区块链可以分为公有链、联盟链、私有链三类。公链是完全去中心化的。任何人都可以进行交易和读取信息。任何人都可以参与链上的交易确认和共识机制。每个节点都可以随时加入或退出该节点。联盟链由多家权威机构共同发行、核算。这些节点按照共识机制协调工作，即部分去中心化，公众可以查看和交易。然而，验证交易需要联盟内部决策，这是联盟链的一部分。最显着的特点是每个节点对应一个实体。任何实体节点想要加入联盟链都需要得到联盟的许可。这些机构共同努力，维护系统的稳定发展。友联是一个对个人或实体开放的区块链系统。系统中各个节点的权限需要由组织分配。每个节点开放的数据量由组织根据情况决定。虽然对于每个节点都受到限制，但私有链仍然是区块链的多节点框架。私有链的交易速度会非常快，主要是因为每个节点不需要验证一笔交易，少数节点就可以完成验证。

1.1.公私钥加密协议和数字签名是区块链加密技术的基础

数字签名主要用于发送交易记录和验证发送记录。签名信息通过非对称加密算法进行处理，私钥对信息进行处理，然后任何人都可以使用公钥来验证这条记录的真实性。具体来说，通过电子签名，我们将获得公钥和私钥（可以理解为2组比特串/数字）。两个密钥之间存在一定的数学关系（取决于电子签名方案，但很难将公钥反转为私钥）。私钥只有您自己知道，而公钥是公开的。电子签名的动作相当于对私钥和信息内容进行一定的方程运算。而当我们想要验证的时候，我们就通过计算公钥和信息内容来确认信息是否准确。通过这种方案，我们电子签名的文件变得独一无二。一旦公钥无法被验证，则该文档就不再由该公钥对应的私钥进行签名。

以RSA（一种比较流行的素数分解加密方法）为例，我们首先随机选择两个素数257和337。根据RSA方案（使用欧拉函数和欧拉函数的高斯变体）我们将得到私有的密钥是（e=17，n=86609），公钥是（d=65777，n=86609）。这里的核心加密算法是C=M^e mod n。其中C为加密信息，M为原始信息，假设M=18537，由两个密钥可知n为86609。一旦我们使用私钥加密（签名）消息M，我们就得到C=18537^17 mod 86609=12448。这里12448就是我们的签名信息（签名文件）。当我们发送12448给对方时，对方就可以用公钥来解密。对应的解密算法为M=C^d mod n。当我们将每个数字代入解密算法时，我们得到M=12448^65777 mod 86609=18537。这时我们发现，在解密算法中，公钥在私钥加密之前就恢复了文件。然而，如果我们强行从公钥推导出私钥，计算就很困难，而且现实中我们经常使用大素数，这会显着扩大欧拉总数。函数的值导致计算能力需求呈指数级上升。很多时候，为了防止确认时文件内容被泄露，人们会先对文件进行哈希计算并验证哈希值，而不是对文件本身进行计算和验证。

大多数数字签名方案都是通过私钥和文件的哈希值运算来加密的。如果用户需要解密文件或者确认文件，只能通过公钥和加密文件的运算来解密。签名者首先对文件/文档进行哈希函数处理以获得哈希值（在这种情况下，签名者希望每个人都验证该信息是他发送的，但又不希望每个人都知道文件的内容，所以发送方首先对文档内容进行哈希处理），然后将私钥与文档的哈希值结合再进行加密，得到新的签名文件。验证者获得签名文件和公钥。验证者只需对签名文件进行哈希处理即可获得哈希值（一组数字/比特串）。然后使用公钥使用签名方案对文档进行解密，以获得一组数字/位串。如果哈希值与解密操作的结果相同，在该方案中，我们可以确定签名者确实使用公钥对应的私钥对文档进行了签名，并防止验证者看到文档的内容文档。

数字签名算法主要分为三类：

(1)以RSA为首的素数分解原理算法。目前的应用一般推荐长度为2048以上的私钥。然而，随着计算能力的不断提高，大家都相信素数的数字签名算法将会被最新。

(2)离散对数算法。由于离散对数很难找到解，因此离散对数算法分配一对密钥来相互验证。核心算法是G^(ab) mod P=Z。 G是原始文件，ab是一对密钥（一公钥一私），P是一个大素数，Z是加密文件（签名文件）。发送者的签名文件实际上计算了Z并给出了G^(a)的值。验证者通过b计算G^(ab)mod P=Z来验证签名，与发送者的Z一致。

(3)椭圆曲线算法。因为目前数学界很难解决椭圆曲线离散对数问题。 A=BG，A和B是椭圆曲线Ep上的点，B是小于G阶的正整数（nG=O ），当B和G已知时，很容易找到A，但如果A和G都已知，找到B就会很困难。因此，一般会使用B作为私钥，A作为公钥。比特币交易中使用的ECDSA 是一种椭圆曲线算法。

1.2.点对点分布式网络是区块链的技术基石之一

1999 年，随着音乐共享服务Napster 的使用，点对点网络的概念开始流行。。。人接触到的BT下载（torrent下载）是基于点对点网络架构概念开发的Peer-to-Peer协议，有点torrent共享解决方案。其他国内文件共享协议包括Gnutella、Chord 和Pastry。根据中本聪在比特币白皮书中的定义，比特币支付系统是一个用户群体与用户群体交换信息（点对点交换信息）的互联网系统。目前比特币使用的P2P网络协议是Gossip，而以太坊则使用Kademlia。 Gossip的概念出现在1987年ACM的一篇论文中。该协议主要围绕流行算法（Gossip，或谣言算法）来同步各个节点的数据。即当一个节点的状态发生变化时，它会开始向周围节点发送消息，收到消息的节点会再次向周围节点发送消息，直到所有节点都收到该消息。流行病协议主要有两种交互方式：反熵和谣言传播。反熵方法是随机选择一定数量的节点并相互同步数据，以保证数据的最终一致性。但这种方法会导致网络消息量大、开销大。谣言传播方式是指节点收到新信息后，在一定时间内中继新信息。因此，消息数量小于反熵，但有小概率各节点的信息不能一致。

1.3.智能合约的加入，区块链技术不断迭代，区块链经历了三个阶段。

区块链1.0：加密货币。在区块链1.0阶段，区块链技术的应用主要集中在加密数字货币领域。加密数字货币的疯狂发展，对区块链技术的传播起到了巨大的推动作用。区块链已经开始应用于加密数字货币以外的应用，如存证、股权众筹等。

区块链2.0：企业应用程序。区块链2.0阶段支持用户自定义业务逻辑，即智能合约的引入，扩大了区块链的应用范围，并在各航空行业快速落地，降低社会生产和消费中的信任和协作成本过程。

智能合约是一种在满足某些条件时自动执行的计算机程序。从人类分工协作的角度来看，现代社会已经是一个契约社会，契约的签订和执行往往需要很高的成本。通过智能合约，整个合同履行过程将变得简单、高效、低成本。在智能合约系统的支持下，区块链的应用范围开始从单一货币领域扩展到涉及合约共识的其他金融领域。区块链技术首先应用于股票、清算、私募股权等多个金融领域。除金融领域外，区块链技术已应用于司法、仲裁、审计、域名、物流、医疗、邮件、签证、投票等其他领域。

区块链3.0：价值互联网。区块链可以实现去中心化、防篡改、开放透明的可信计算平台，使构建可信社会在技术上成为可能。价值物联网是实现各行业协同互联、人与万物互联、劳动价值高效智能流通的可靠网络。它将传统依赖于人或中心的司法、调整和仲裁功能自动化并实现。大家都同意的协议，交给值得信赖的机器自动执行。区块链与云计算、大数据和人工智能、5G网络等新兴技术的交叉演进，将重构数字经济的发展生态，推动价值互联网与实体经济深度融合。

1.4.比特币是区块链技术最著名的应用

比特币是区块链技术最著名的应用。区块链也因为比特币的疯狂而备受大众关注。但是，“链”和“币”不能混淆。虽然很多区块链技术都源自比特币，但区块链和比特币技术不能混为一谈。比特币是区块链的成功应用。区块链是比特币的底层技术和基础设施。比特币以及模仿它并基于区块链技术开发的其他加密数字货币只是区块链应用的第一阶段。这并不意味着区块链只能应用于比特币或加密货币。

2、区块链行业分为基础层、中间服务层和应用层。

2.1.基础层主要分为硬件和云（云存储、云计算、云开发平台）

2.2.区块链硬件供应商和数据中心设备供应商之间存在高度重叠。

从宏观角度来看，任何一个IDC设备厂商都可以是区块链硬件厂商。狭义上，硬件基础设施是指辅助完成存储、连接和共识算法的一系列硬件。基础硬件设备包括计算单元、服务器、UPS、风扇、变压器、电缆、温控器等。区块链传统IDC硬件厂商带来了计算单元（工作量证明类）和存储单元（POR类）的大幅增长。用于计算的倒排存储（例如Bzz 和Fil）。各IDC设备商都会尽力承接数据中心的总承包，即承担数据中心内的总建、设备采购、运维等服务。

2.2.1.大量算力单元的出现往往是为了满足公链。。识证明的需求。

大量算力单元的出现往往是为了满足公链。。识证明的需求。使用POW的比特币需要一个计算单元来计算SHA-256，俗称“矿机挖矿”。任何能够支持共识算法计算的计算单元都可以成为广义的“矿机”。各类CPU、GPU是广义上的区块链的硬件基础设施。 SHA-256 的单个ASIC 是狭义上的“矿机”。 ASIC计算单元的制造商有很多，其中比特大陆和美国上市的嘉纳科技（Can.O）都是SHA-256算法的ASIC设备制造商。 Bitmain、Fansi、Future Bits、Hyperbits和早期的Alpha Technologoy也生产了SCRPT的ASIC设备，用于挖掘Litecoin和Dash等数字货币。随着一些加密数字货币和分布式存储的反转，比如Bzz、Fil等数字货币的出现，硬盘存储设备也可以加工成ASIC设备。更重要的是，他们将生产支持多种算法的ASIC设备。例如，BitWats的GBT生产的ASIC设备兼容4种不同的算法开发产品。

2.2.2.服务器是区块链的硬件载体，是构建IDC的核心设备。

服务器是区块链应用的硬件载体，是构建IDC的核心设备。 IDC报告显示，2020年我国服务器市场出货量为350万台，同比增长9.8%；市场规模为216.49亿美元。其中，X86服务器市场出货量为343.93万台，同比增长8.1%；市场规模为208.23亿美元。 2020年国内服务器市场，排名前五的企业分别是浪潮信息、华为、新华三、戴尔、联想，销售额分别为530亿元、250亿元、226亿元、103亿元、100亿元。市场份额分别为35.6%、16.8%、15.2%、6.9%、6.7%。

浪潮信息：在国内企业中，浪潮信息稳居服务器前列。 2020年，公司服务器及零部件销售额近620亿元，其中服务器销售额达530亿元，X86服务器销售额合计近517亿元。 2020年浪潮服务器国内市场份额大幅提升，从28.7%提升至35.6%。在通用服务器方面，该公司占据全球市场9.9%的份额，排名全球第三。公有云方面，浪潮信息以15.8%的市场份额位居全球第一。该公司在AI服务器方面也排名全球第一，市场份额为16.4%。

华为：华为2020年服务器销售额达到250亿元，国内市场份额仅次于浪潮信息，达到16.8%。该公司于2020年9月发布的FusionServer Pro V6四路服务器集成了第三代Intel Xeon可扩展处理，可提供强劲的性能和稳定的服务。 2021年，华为预计将继续与英特尔及全球合作伙伴共同创新，打造有竞争力的产品和解决方案，加速金融、互联网、运营商等行业客户的数字化转型。

新华三：作为清华紫光旗下子公司，新华三以2020年服务器销量226亿台成为。。服务器市场季军，公司深度布局整个“核心-云-网-边-端”产业链，致力于打造从芯片、计算、存储、网络、5G、安全、智能终端出发的数字化转型一站式服务。

IDC预计，随着国家“十四五”规划的推进和新基建的投入，未来五年。。服务器市场将保持健康稳定增长。 2021年至2025年，。。服务器市场规模将从257.31亿美元增长至410.29亿美元，保持12.5%的年复合增长率。

2.2.3.电力设备主要由UPS、变压器等设备制造商提供。

机房内的电源设备负责设备的能源供应以及紧急情况下（停电、电压不稳定）的能源备用。意外断电会给机房设备造成文件丢失、系统损坏等负面影响，后果严重。电力设备公司往往还承担运维服务。国内参与电力设备建设和运维的企业有华为、COSTAR、科华恒盛等。

华为：华为经常担任大型机房建设的总承包商，负责向各设备商收集硬件设备来建设数据中心。在机房电源方面，华为提供电源模块、UPS电源、数据中心智能微模块、精密空调、管理系统等，现已成为ICT电源综合解决方案提供商。

Costa：公司机房电源主要产品为UPS（高频、工频、后备）、精密空调、配电柜、电池（阀控铅酸电池、胶体电池）、电池架及监控解决方案。公司电源产品在金融、通信、互联网等领域继续巩固行业领先地位，一季度订单利润率有所改善。公司2021Q1实现营收4.73亿元，同比增长95.70%；归属于母公司净利润8600万元，同比增长316.62%，环比增长23.90%；扣除非归属于母公司利润的净利润0.76亿元，同比增长484.73%，环比增长43.76%。

科华数据：公司UPS电源主要有锂电池型、工频型、经纬型、高频型、模块型和监控系统等。公司数据中心业务稳步增长，高端电源业务全国领先。预计随着新基建的逐步布局，公司业绩将持续快速发展，归属于母公司的净利润将保持在较高水平。 2021Q1，公司实现营收9.7亿元，同比增长42.26%，归属母公司净利润9600万元，同比增长228.44%。

2.2.4.机房的温度控制主要由高精度空调和液冷解决方案完成。

目前，机房的热密度不断增大，对散热产品的需求迅速上升。目前业界PUE在1.3-1.4左右。北京市。。要求数据中心的PUE不得高于1.4，上海市。。要求数据中心的PUE不得高于1.3。数据中心面积的扩大可以显着降低热密度，更容易实现低PUE。但对于土地紧缺的一线城市来说，数据中心面积有限，不得不依赖大量的温控设备。

目前主流的温控设备是精密空调。行业的新趋势包括基于冷板技术的液冷解决方案以及像阿里巴巴这样基于沉浸式的液冷解决方案。一般数据中心采购中，温控业务往往与供电业务紧密相连。供电公司华为、歌诗达、科华数据均拥有为机房服务的精密空调业务。此外，英维克还是少数以数据中心温控设备为核心业务的上市公司之一。

Invic：公司与百度联合发布冰川相变系统。该方案已成为整个IDC行业PUE最低的方案之一。同时，2021Q1，公司获得淘宝数据中心高效制冷案例，并收到阿里巴巴水冷精密空调中标通知书。 2020年，公司与腾讯合作制作了第一个液冷容器机箱。该公司已经与腾讯、百度、字节、华为等公司合作开发这些解决方案。 2021年一季度，公司实现营收3.42亿元，同比增长57.53%，归属母公司净利润3100万元，同比增长195.62% 。

2.3.区块链的软件基础是存储、计算和开发工具，业务正在云化。

由于大多数企业不会购买设备并建设自己的IDC（兼运维）来满足自己的区块链/网络需求，因此底层服务往往通过云平台提供。基础的存储、计算和开发工具已经成为云存储、云计算和云开发工具。商业供应商提供一站式平台。

区块链中的数据存储通常指的是分布式存储。例如，IPFS（星际文件系统）协议将云计算所需的数据存储在物理层面相邻节点的分片中，不仅提高了数据可靠性，还提高了网络带宽利用率。对于去中心化计算来说，网络计算资源是碎片化的，IPFS自适应地使网络在计算过程中实现负载均衡，使其相对于传统云计算能够实现更好的资源利用率。严格来说，IPFS并不是区块链的产物，但其去中心化、加密存储的特性与区块链一致，解决了区块链数据存储、数据分发等问题。 web3.0意味着网络的去中心化，IPFS将取代HTTP。 IPFS具有去中心化存储、不可篡改、信息加密等特点。它使用户能够控制他们的数字身份和数据。人们可以参与投票和分红，实现开发者和用户之间的良性互动。

信威电子科技：公司业务涉及服务器/存储生产定制、供应链服务、售后运维等。在去中心化计算和去中心化存储的区块链趋势下，企业可以避免一定的马太效应，实现显着增长。信威电子科技依托高度差异化、有竞争力的服务器硬件供应链生态网络，为云计算、互联网、运营商、安防监控、教育、网络安全、存储、超融合、AI、HPC、SI、DPI、边缘计算等各行业龙头企业提供完整的供应链服务。

云计算是指计算不在本地进行，而是通过一定的算法规则将指令分解为许多小的计算任务，然后发送到不同的机器同时执行的模式。初创企业、开源机构、联盟等企业可以利用现有的云计算基础服务设施或根据实际需求进行相应的改变，实现区块链的开发、运营和维护。此外，云计算的三大问题是可信、可靠、可控，与区块链中数据的去中心化、匿名性、不可篡改完美结合。此外，各大云提供商和算法公司都有自己的算法解决方案。 Matrix Elements等专业算法公司。公司专注于现代密码学、前沿密码学、计算复杂性理论、分布式计算等科学研究和工程实践，是隐私计算和区块链技术提供商。公司致力于打造新一代数据元市场和数字基础设施，解决数字时代数据协同计算过程中的数据安全和隐私保护问题，消除“数据孤岛”，让数据安全、顺畅流动。

云开发平台提供区块链模块及相应技术。个人或企业可以通过云开发平台快速学习并创建适合自己的区块链服务。目前各大云提供商均提供区块链模块和技术，但业内也有不少专注于区块链开发的云开发平台。

2.3.1.公有云中，互联网企业的云平台占据市场主导地位。

阿里云：成立于2009年，是亚洲最大的云计算平台和云计算服务提供商。阿里云、亚马逊AWS、微软Azure共同构成全球云计算市场第一阵营。阿里云管理着100万台服务器。阿里云凭借自主研发的飞天云操作系统，2020年Q4占据国内公有云份额40.6%，是国内云计算市场公认的领导者和行业巨头。 Gartner显示，四大云提供商微软、亚马逊、阿里巴巴和谷歌的全球市场份额分别为40.8%、19.7%、9.5%和6.1%。

腾讯云：集云计算、云数据、云运营于一体的云平台。 2020年第四季度，腾讯云占据国内公有云市场约11%的份额。阿里云的定位是中小企业的赋能者。因此，阿里云的重点是商业社会和物联网世界的基础设备。腾讯云的定位是行业之间的纽带。其业务源于公司内部的需要。 2013年进入市场后，主要以C端用户为主，涉足企业和。。较晚。

华为云：凭借在ICT领域30多年的技术积累，华为云的技术创新速度领先于市场需求。截至2020年10月，华为云FusionInsight智能数据已服务60+国家和地区的3000+客户，涵盖。。、金融、运营商、电力、媒体、医疗、教育、交通、油气、物流、零售、制造、互联网等众多行业。 IDC。。显示，截至2020年Q4，华为云约占国内公有云市场的11%，与腾讯云持平。

尤克德：除了传统的老牌云提供商可以为区块链开发提供底层资源之外，由于区块链所需资源较少以及去中心化的趋势，新兴的小型公有云公司也有机会参与区块链开发。的建设。 Youked是我国第一家公有云上市公司。公司为各行业提供一站式云计算、云存储、基础网络资源服务和解决方案。公司在莫斯科、圣保罗、拉各斯、雅加达等地全球部署了31个高效节能绿色云计算中心，以及北京、上海、广州、深圳、杭州11个国内线下服务站。 UCloud在全球拥有30,000家客户。御嘉云服务于消费者用户，间接服务于数亿终端用户。公司自主研发IaaS、PaaS、大数据流通平台、AI服务平台等一系列云计算产品，为区块链的发展提供底层资源。公司2021年Q1实现营收7.11亿元，同比增长72.31%。

2.3.2.硬件厂商的公有云市场份额远低于互联网公司。

以浪潮信息为首的服务器硬件设备厂商有能力提供云计算和云存储服务，但一票硬件厂商在国内公有云市场的市场份额较低。主要是因为：首先，互联网软件企业在云计算之初就选择了自主研发，而硬件厂商则沿用了现有的框架Openstack。企业自主开发成功的系统往往能够全面、真实地反映企业的实际业务需求，并快速满足这种需求。它们针对性强、效率高、安全保障充分。此外，在升级、扩展和优化过程中具有极高的灵活性。相反，依赖Openstack的厂商短期内可以取得立竿见影的效果，但从长远来看，非自主研发的弊端就会出现，影响长期竞争力。其次，互联网企业无论是电商、社交软件还是大型游戏，都在不断经历流量，因此对云计算服务更加熟悉。第三，云计算将抢占传统硬件业务，因此硬件厂商没有足够的动力参与云计算的竞争。在传统的硬件模式下，如果客户需要更高的处理能力或更大的存储空间，公司将购买更先进、更强大的服务器来实现这一点。一旦云计算业务普及，客户不再购买硬件设备，而是购买云计算提供商提供的服务。

3、中间服务层主要分为智能合约、BaaS、数据服务等。

区块链中间服务层位于一站式解决方案和基础资源提供之间，连接开发基础设施和客户端应用。目前区块链行业的趋势是一站式，因此中间服务层平台或公司会涉及下游应用和上游开发基础。

BaaS:的全称是Blockchain-as-a-Service，中文名称是区块链即服务。 BaaS是指创建一种服务，让用户能够在短时间内、以最小的努力将区块链技术的优势快速应用到业务流程中。 Azure是微软的企业级云计算平台，也是全球第一个提供BaaS服务的平台。 BaaS业务提供现成的架构、交互逻辑等，用户可以创建短信、语音平台、自主用户识别系统，构建不同的解决方案与区块链交互。亚马逊创建了两种BaaS 产品：亚马逊量子账本数据库(QLDB) 和亚马逊托管区块链服务。亚马逊的BaaS 使用以太坊和Hyperledger Fabric 技术。用户可以创建和管理私有区块链。托管区块链服务是管理区块链的现成解决方案。用户可以控制连接新用户所需的凭据，扩展对现有区域的访问，并查看有关当前网络状态、工作负载级别和其他操作指标（例如计算机资源、内存和存储系统使用数据）的统计信息。 IBM 的BaaS 包括软件、模板、