4.2 区块链的发展过程与分类
4.2.1 区块链的发展过程
区块链出现至今已经过去十余年，在这十余年间，区块链技术经历了快速的发展，吸引了社会各界的关注。区块链的发展过程可以分为三个阶段，分别是区块链1.0阶段、区块链2.0阶段和区块链3.0阶段。区块链的发展历程如图4-1所示。
图4-1 区块链的发展历程
1.区块链1.0阶段：可编程货币
2009年1月，新兴数字货币问世，标志着区块链技术正式进入1.0阶段。在1.0阶段，区块链技术的应用主要聚集在加密数字货币领域，典型代表就是比特币系统及从比特币系统代码中衍生的多种加密数字货币。
在区块链1.0阶段，通过构建公开透明、去中心化、防篡改的账本系统，使得用户可以在不具信任的基础上进行电子交易，实现转账和记账功能。区块链1.0系统的技术架构如图4-2所示。
图4-2 区块链1.0系统的技术架构
在区块链1.0阶段，区块链的技术架构包括应用层、激励层、共识层、网络层和数据层。其中，应用层包括转账和记账功能；激励层包括区块链中代币的发行机制和分配机制；共识层则为工作量证明机制（Proof of Work，POW）；网络层包括P2P网络及网络中的信息传播机制和信息验证机制；数据层包括区块链的基础技术，如区块数据、链式结构、数据签名、哈希函数、默克尔树和非对称加密技术。
2.区块链2.0阶段：可编程资产
加密数字货币的快速发展吸引了人们对区块链技术的关注，人们开始尝试在比特币系统的基础上开发数字货币以外的应用，由此发现并引入了智能合约接口，并采用新的共识方式提升系统的性能，开始步入区块链2.0阶段，其典型的代表是2013年启动的以太坊系统。
区块链2.0阶段的显著特征是支持用户自定义的业务逻辑，即引入了智能合约，从而使得区块链的应用范围得到了极大拓展。区块链技术开始在各个行业迅速落地，从最初单一的货币领域扩大到涉及合约共识的其他金融领域，如股票、清算、私募股权等领域。在区块链2.0阶段，区块链极大地降低了社会生产消费中的信任和协作成本，并提高了行业内和行业间的协同效率。区块链2.0系统的技术架构如图4-3所示。
图4-3 区块链2.0系统的技术架构
区块链2.0系统的技术架构与区块链1.0系统的技术架构大部分相同，在共识层与应用层有所不同。在共识层方面，区块链2.0系统出现了股权证明机制（Proof of Stake，POS）与延迟工作量证明机制（Delayed Proof of Work，DPOW）等其他共识机制；在应用层方面，区块链2.0系统可以通过DApp（去中心化应用）、智能合约和脚本代码实现更多的功能。
3.区块链3.0阶段：可编程社会
价值互联网是一个能实现各个行业协同互联，实现人和万物的互联，实现劳动价值高效、智能流通的可信化网络，其可以进行记载、验证、转移数据资产和经济价值。区块链3.0系统是价值互联网的核心，其应用能够拓展到任何有需求的领域，进而延伸到全体社会。2017年6月，区块链颠覆了传统互联网底层协议，重构了底层操作系统，为智能互联网的实现奠定了良好基础，由此也成为区块链3.0阶段的开端。区块链3.0系统的技术架构如图4-4所示。
图4-4 区块链3.0系统的技术架构
区块链3.0系统的技术架构最大的特点是引入了模块化的设计，人们可以在底层框架内构建各式各样的应用，从而打造一个适用范围广、信任成本低、交易能力强、风险低的平台。前端工具是用户及开发者与系统进行交互的模块，如业务客户端、浏览器、API（应用程序编程接口）及开发工具；网关接口将前端工具与区块链网络连接，具有注册、认证、授权监控、审计等功能；开发者可以根据需要在区块链3.0系统中开发合适的链上程序，如智能合约、高级语言、合约容器等；区块链管理模块负责系统内账户管理及对区块的生成和交易的产生进行验证；可插拔共识模块代替了传统的共识层，开发者可以根据网络规模及对时效、安全性等方面需求，选取合适的共识合约；传统的数据层、网络层等技术模块则归入底层技术模块。
4.2.2 区块链的分类
不同学者对区块链的分类方式看法各异。本书综合目前主流的分类方法，以网络范围、部署环境、对接类型和应用范围四个方面作为区块链的分类标准。
1.按网络范围划分
按网络范围的不同可将区块链分为公有链、私有链和联盟链。
1）公有链
公有链是指任何人都可以进入到系统中进行数据的读取和维护，而不受单个中央机构的控制，数据完全公开透明的区块链。由于公有链完全没有中心机构管理，要依靠事先约定的规则来运作，并通过这些规则在不可信的网络环境中构建可信的网络系统。通常来说，需要公众参与、需要最大限度地保证数据公开透明的系统，都适合选用公有链，如数字货币系统、众筹系统等。比特币系统就是一种典型的公有链。
2）私有链
私有链是指其写入权限由某个组织和机构控制的区块链。在私有链中，参与节点的资格会被严格限制。由于参与节点是有限的和可控的，因此私有链往往可以具备极快的交易速度、更好的隐私保护、更低的交易成本、不容易被恶意攻击，并且能做到身份认证等金融行业必需的要求。
3）联盟链
联盟链是指由若干个机构共同参与管理的区块链。在联盟链中，每个机构都运行着一个或多个节点，其中的数据允许系统内不同的机构进行读写和发送，并且共同来记录交易数据。与公有链相比，联盟链的节点数量较小，因此运行效率更高。数据仅对联盟内部成员开放，联盟链可以更好地保护成员的隐私。联盟链通常应用在多个互相已知身份的组织之间，如多个银行之间的支付结算、多个企业之间的物流供应链管理、政府部门之间的数据共享等。
2.按部署环境划分
按照区块链部署环境的不同，区块链可以分为主链和测试链。
主链是部署在生产环境中的区块链。软件在正式发布之前都会经过内部测试，主链就是正式版的客户端组成的区块链网络，其各项功能设计都是相对完善的。测试链则是开发者为了方便大家学习而提供的用于测试的区块链，如比特币测试链、以太坊测试链等。
3.按对接类型划分
按照区块链对接类型的不同，区块链可以分为单链、侧链和互联链。
单链是指能够单独运行的区块链，拥有完整的组件模块，自成一个体系。侧链是一种特殊的区块链，它作为区块链之间相连的媒介，通过双向锚定将不同区块链结合起来。互联链则是不同区块链通过跨链技术（侧链）连接后产生的区块链。区块链通过互联，彼此之间进行功能上的互补，可以大大地提高区块链的性能与可靠性。
4.按应用范围划分
按照应用范围的不同，区块链可以分为基础链和行业链。
基础链是一种能够提供底层且通用的各类开发协议的工具，方便开发者在上面开发出各种DApp的一种区块链。而行业链则是一种能够为某些行业提供开发工具的区块链，是一种应用范围较窄的区块链。