全球公有链技术评估及指数编制

蒲松涛　刘倩

摘 要：论文围绕全球主流公有链，提出了一种全新的技术评估模型。该模型从基础技术、应用性及创新力三个方面出发，以技术为聚焦，对全球公有链可进行定量评估。依据评估模型，我们对全球33条主流公有链进行了评估并按月度进行结果发布，第5期评估结果显示，EOS、以太坊、比特股、NEO和斯蒂姆链综合指数位于全球前五位。通过技术评估，也分析得出了核心技术有待突破、应用生态有待完善、新兴公链优势突出、国产公链差距明显等四条全球公有链技术创新的突出特点。

关键词：区块链；公有链；技术评估；评估指数

中图分类号：TP274+.2 文献标识码：B

1 引言

近10年的Gartner新兴科技技术成熟度曲线[1]显示，IT界已经成为全球科技创新最为活跃的领域，新技术持续涌现，进而带动形成新产品、新模式、新业态。从大数据、云计算、人工智能、虚拟现实等新技术的创新价值来看，有新资源、新架构、新工具、新平台等，但这些均无法摆脱现有的IT体系及商业结构。区块链作为又一项新兴信息技术，其核心价值并不在于原有业务效率的提升或产品质量的改进，而在于构建起一个由代码、软件来决定的价值体系，可以看作是具有颠覆性价值的新兴信息技术。

一般而言，区块链可分为公有链、联盟链和私有链，后两者又可称之为许可链[2]。从技术角度来看，公有链和许可链还是存在较大的差异的。例如，在公有链共识算法设计中，通常都会考虑到拜占庭将军问题[3]。从应用价值来看，许可链只用于某一组织或企业内部，应用范围有限且通常无法对当前的组织形式带来变革，而公有链则不同，其应用范围是全球性的，并有望支撑新型的商业形态。因此，与许可链相比，公有链的应用价值更大，其研究的必要性也更强。

2 对公有链技术创新的基本认识

2.1 公有鏈是全球区块链技术创新的核心领域

从区块链技术创新历史来看，区块链技术的提出、演进都与公有链技术创新密切相关。例如，区块链的概念源自于比特币的底层技术体系[4]，以太坊的发明推动了智能合约技术的快速发展[5]，原子互换[6]、闪电网络[7]、DAG（有向无环图）[8]、分片、跨链、侧链等新技术均源自于公有链并应用于公有链。因此，加强公有链技术创新的研究和跟踪，有助于掌握全球区块链技术创新的前沿方向。

2.2 公有链是区块链技术应用的最终方向

区块链技术有安全性高、防篡改、可追溯等基本特性，但从应用价值来看，提高安全性、建立追溯体系仅是其最初级的应用价值所在。区块链的真正价值在于用软件、代码构建一套自组织、自激励的运行体系，而公有链是这一体系的最佳承载体。

2.3 公有链是潜在的未来经济的基础载体

智能合约是当前公有链技术创新的重要方向，随着更高效、更安全、更灵活的公有链平台陆续上线，“公有链+Dapp（去中心化应用程序）”有望成为新的商业形态，成为未来经济发展重要模式。具有公有链的Dapp有多个方面的应用优势，例如全球化、自动执行、自带支付功能等等。从应用定位来看，区块链可以看作为价值互联网的基石[11]，而真正实现这一价值的正是面向全球用户开放的公有链。

3 公有链技术评估的原则和模型

3.1 评估对象的选择

对于公有链的认定和选择，经研究形成了五条基本标准：一是该公有链需具有自己独立主链；二是公有链节点可自由创建；三是具有公开的区块链浏览器，区块信息可查阅；四是代码必须开源；五是拥有项目主页，项目团队可联系。基于此标准，截至全球公有链技术评估指数第五期，共选择了33条公有链作为评估对象。

3.2 评估指标制定原则

为了全面、客观、科学地对全球主流公有链进行评估，在指标制定中坚持三个基本原则：一是普适性原则，即所选择的指标应适用于所有的评估对象，对于每一个指标每个评估对象都应具有可度量的数据或可评估的信息；二是相关性原则，即评估指标应与公有链的技术创新相关，与技术无关的信息不予考虑；三是可操作性原则，即该指标的测算或评估是可以实施的，相关数据和信息是可以获取的。

3.3 评估模型

经过初步的研究和持续优化改进，形成了公有链技术评估ABC模型，如图1所示。

该模型主要从基础技术（Basic-tech）、应用性（Applicability）和创新力（Creativity）三个层面对每条公有链进行考察。

基础技术主要考察公有链所实现的技术水平，根据公有链的技术体系主要包括四个方面，分别为公有链的功能、性能、安全性以及去中心化。在功能评估中，重点考察该公有链所具有的基本功能，如比特币仅支持数字货币的转账交易，而以太坊则支持智能合约。在性能评估中，主要考察该公有链的出块效率、理论及实际交易吞吐量，以及平均转账交易成本。安全性评估考察该对象的架构、共识、账户的安全机制以及网络稳定性。

应用性主要考察公有链实际应用过程中的优劣势。当前，公有链的实际应用主要包括了钱包应用、节点部署和Dapp应用等方面，因此在应用性评估中主要考察了该公有链的节点部署支持情况、钱包数量及易用性，以及对于基于公链进行开发的支持情况。

创新力侧重考察公有链的持续创新能力以及对行业创新的贡献度。当前，公有链都是依据开源的模式进行技术创新的，因此在创新力评估中，主要考察了公有链开源社区中参与开发者的数量、代码的更新情况以及代码的综合影响力。

4 公有链技术评估指数的测算方法

根据公有链技术评估模型，采用无量纲化处理和综合评价法，计算出各个公有链的技术评估指数。计算方法有几种。

4.1 指标无量纲化

为了消除各指标单位不同的问题，首先对数据进行无量纲化处理，计算出无量纲化后的相对值。根据指标数据类型的不同以及指标体系的差异，选择不同的处理方式和指标基值。

记各评估指标的原始值为Xij（i为指标对象、j为指标编号），无量纲化后的值为Zij，指标j的计算基值为。

数值指标的处理：在基础技术以及创新力分项评估中，大多数的指标为数值类指标。为了避免原始值差异过大造成的指标区分度不均衡，这里采用取对数的方法对指标进行无量纲化。指标计算公式为 ：

二值指标的处理：在应用性分项评估中，部分原始数据使用二值指标来处理，即如果Xij=1（表示“有”），则Zij=50；如果Xij=0（表示“无”），则Zij=0。

指数指标的处理：在基础技术和应用性分项评估中，部分数据已经按照一定的标准进行了指数化处理，因此只需将该数据归一化处理即可。指标计算公式为：

基值的计算：根据比特币、以太坊等主流公有链相关数据或首期评估的平均数，确定不同的基值计算参考。

4.2 指标权重确定

指标权重的确定采取专家打分法。对于基础技术、应用性和创新力三个分项评估指标体系，分别选取了三组专家组分别对各评估指标体系内二级指标的权重进行打分，各指标体系权重总分为100。二级指标的最终权重为专家打分的平均值λj，一级指标的权重为所属二级指标权重的加和。在公有链技术评估总指数计算中，三个分项评估指数所占权重依旧由专家打分得出。

4.3 指数计算

公有链技术评估指数的计算采用加权平均法，即：

5 公有链技术评估结果及初步分析

5.1 公有链技术评估结果

基于公有链技术评估模型，第5期评估结果显示，EOS、以太坊、比特股、NEO和斯蒂姆链位居全球前五名。从分项指数来看，今年新上线的EOS在基础技术评估中占据了首位，其在出块效率、交易吞吐量等方面具有显著的优势；在应用性方面，以太坊的应用开发生态更加健全，评估指数相对领先；在创新力方面，比特币则位列全球第一位，这与其在全球区块链行业中的地位是一致的。

5.2 公有链技术评估结果分析

通过对评估数据和指数的分析，反映出全球公有链技术创新的四个特点。

一是基础技术整体水平相对较低，核心技术有待突破。在基础技术方面，部分技术指标与公有链的大规模、商业化应用需求还存在较大的差距。例如，55%的公有链仅支持数字货币的转账交易功能，仅有21%的公有链支持图灵完备的智能合约，表明大多数公有链在功能实现方面还有提升空间。据统计，公有链的平均出块时间长达114秒，这就极大地限制了公有链的实际应用。此外，新兴技术的实际应用还需要持续的研发，例如有向无环图（DAG）技术还尚不成熟，而备受关注的分片技术也处在持续研发阶段。

二是公有链应用生态有待完善。由于早期大多数公有链都是通过社区来开发和运营的，其在面向用户的应用生态建设方面略显不足。例如，只有不到40%的公有链向用户提供了节点部署的教程，不到60%的公有链向开发者提供了具有公有链的开发工具和相关接口。数据显示，三分之二以上的评估公有链实际发生的交易数据量非常少，平均每秒甚至不足1笔，表明大多数公有链还处于“闲置”阶段。

三是新兴公有链显示出较强的技术及应用优势。评估结果显示，以EOS为代表的新一代公有链指数得分显著较高，在技术创新及应用方面已经具备了一定的优势。例如，从基础技术来看，EOS的出块时间达到0.5秒，意味着其链上的交易确认可以在几秒内实现，这就为其大规模应用提供了可能。数据显示，尽管EOS上线时间短，但其已经得到了用户的广泛认可，其链上实际发生交易的吞吐量已经处在全球领先地位。

四是我国主导开发的公有链在技术持续创新方面差距明显。从创新力分项指数来看，我国技术人员主导开发的公有链星云链、公信链、NULS、NEO、量子链和超级现金在创新力方面普遍得分较低，部分公有链代码更新极其不活跃。从数据对比可以看出，尽管比特币公有链已经上线了9年，但其代码更新仍然较为活跃，而很多国产公有链在主链上线之后，核心代码很难保持持续较高的更新水平。与其对应，我国主导的公有链项目在全球技术创新中的影响力也相对较低。

6 结束语

为了客观、全面的掌握全球公有链技术创新进展，本文提出了一个全新的公有链技术评估模型，并在赛迪（青岛）区块链研究院、赛迪智库和中国软件评测中心的共同支持下，按月发布了全球公有链技术评估指数。全球公有链技术评估指数从基础技术、应用性和创新力三方面对全球主流公有链进行了定量评估，一定程度上反映出全球公有链技术创新的态势。通过分析，得出了全球公有链技术创新的四项特点。

全球公有链技术评估工作具有一定的创新性，但随着全球公有链技术创新的发展，也需要对评估模型进行持续的优化完善。

参考文献

[1] Https：//www.gartner.com.

[2] 区块链三种主流平台模式[J].信息化建设，2018.

[3] Leslie Lamport， Robert Shostak， Marshall Pease.The Byzantine Generals Problem.ACM Transactions on Programming Languages and Systems， 1982.

[4] Satoshi Nakamoto. Bitcoin： A Peer-to-Peer Electronic Cash System. 2008.

[5] Vitalik Buterin. Ethereum： A Next-Generation Smart Contracts and Decentralized Application Platform. 2013.

[6] van Aaron， Wirdum. Atomic Swaps： How the Lightning Network Extends to Altcoins. Bitcoin Magazine. 2017.1.

[7] lightning-rfc： Lightning Network Specifications， Github，2017.5.

[8] Thulasiraman， Swamy. Graphs： Theory and Algorithms，1992.

[9] 袁勇，王飛跃.区块链技术发展现状与展望[J].自动化学报，2016（4）：482-484.

[10] 井底望天，武源文，赵国栋，等.区块链与大数据：打造智能经济[M].北京：人民邮电出版社，2017.

[11] 赵刚.区块链价值互联网的基石[M].北京：电子工业出版社，2016.