区块链中的共识机制

摘 要 本文主要以专利文摘数据库的检索结果为分析样本，通过人工标引技术分支，从技术的视角对区块链中的共识技术专利文献进行了统计分析，总结了区块链中的共识技术专利申请的国内外申请态势、主要申请人分布、各国布局情况等。

关键词 区块链 共识机制 专利

作者简介：李萍，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心。

中图分类号：D923.4                                                        文献标识码：A                         DOI：10.19387/j.cnki.1009-0592.2019.09.019

一、概述

（一）區块链技术简介

从本质上看，区块链是一个泛中心化的分布式账本，以数据区块代替了中心服务器或第三方中介机构的作用，并具有无法篡改、透明公开等特性。因此，区块链为整个社会的信用系统提供了一个完善的数据源路径。

（二）区块链技术中的共识机制

如何在分布式系统中高效达成共识是分布式计算领域的重要研究问题，区块链的优势之一就在于能够在决策权高度分散的去中心化系统中使得各个节点高效的针对区块数据的有效性达成共识。

现有的区块链共识机制包括如下几种：PoW工作量证明共识、PoS股权证明共识和DPoS、PoI重要性证明共识、PoD贡献证明共识、PoA身份证明共识、BFT拜占庭式容错算法等。

（三）区块链技术研究方法

为了研究国内外区块链的共识技术专利申请的现状，在专利文摘数据库中进行检索，通过对检索结果进行人工标引，分析其专利申请趋势、专利申请布局、关键技术演进路线、国内外主要申请人以及分类号分布。

二、专利申请现状

通过对检索结果进行人工标引，分析其专利申请趋势、专利申请布局、关键技术演进路线、国内外主要申请人以及分类号分布。

（一）区块链的共识技术专利申请趋势

区块链中的共识机制专利以及相关的技术主题专利各年度的申请量如图1所示 。

从图1中可以看出，在全球范围内，区块链的共识技术属于近5年才兴起的技术，在2012年-2014年相关专利发展比较缓慢，申请量很少，此时区块链的共识技术正处于技术的积累阶段，因此申请量还未明显增长;这是因为区块链最早只是作为比特币的底层技术而广为人知，2014年以后人们将其从比特币技术中剥离出来，进行改造，增加新特性后，才作为基础设施应用于更多的场景。世界上各大金融机构开始关注区块链技术，并且在分析后认为区块链技术有可能在金融各个领域中发挥减少成本、增加效率的作用。在金融领域的场景中，因为无法直接使用性能较为低下、数据透明公开、全网记账的公有链技术，所以在2016年就出现了大量不局限于金融行业、各种以许可链为基础的区块链项目。由图1中也可以看出，从2016年开始相关专利申请量呈现快速增长趋势，到2018年达到最高峰。

中国国内的区块链的共识技术的发展趋势与全球发展趋势基本一致，到2018年，工信部发布的《2018 中国区块链产业白皮书》提出区块链跨境支付具有良好发展前景，国内对区块链中的关键技术进行了大量的研究，使得区块链的共识技术的相关专利呈现井喷式增长，申请量在2018年达到高峰。全球申请量和国内申请量在2019年都出现了下降， 这主要是因为2017年之后的专利申请有部分尚未公开， 无法纳入数据统计， 并不能说明专利申请量在下降。

（二）区块链的共识技术专利申请布局

图2表示的是区块链的共识技术在全球专利申请的区域分布情况，从图中可以看出，在中国（CN）的申请量排名第一，领先传统通信、互联网强国美韩欧日等国家，这得益于中国企业在电子商务领域的快速发展，尤其是阿里巴巴、京东两大电商企业，在全球位于较为领先的地位，使得中国作为区块链技术的主要研发国家和主要市场国家，走在了世界的前列。

从图2中还可以看出世界知识产权组织的申请量位列第二，这是由于区块链作为新一代网络支付技术，从一开始提出就受到了整个产业的广泛关注，而区块链的共识技术作为区块链技术中的关键技术，一直是人们研究的热点，各国申请人在积极部署标准建立的过程中也非常重视相关专利的全球布局，积极争取占据国际市场。

（三）区块链的共识技术关键技术分支分布图

图3表示的区块链的共识技术关键技术分支分布图。从图3中可以看出，与PoW相关的专利申请有410件，占据了大部分，而与PoS相关的专利申请有201件，技术占比位列第二位，与BFT相关的专利申请有150件，与PoI等相关的专利申请只有75件。由此可见，PoW作为基于工作量的共识技术，一直引起了业内广泛的关注，而PoS作为基于权益的共识技术，也已经成为研究热点。

（四）区块链的共识技术主要申请人分布

图4 为区块链的共识技术全球申请主要申请人的分布情况。从图4 可以看出，针对该技术的全球专利申请主要集中在阿里巴巴、京东等电子商务公司以及国内的部分高校。其中，阿里巴巴以申请量优势高居榜首，究其原因，主要是阿里巴巴从2015年8月开始在区块链领域进行专利布局，并且其全球申请的布局较为广泛。而随着区块链技术的进一步普及，其他电商在区块链发展的进程中不断加力，使得我国在区块链的共识技术方面的技术积累快速增加，其中京东区块链的共识技术的全球申请量紧随阿里巴巴之后。另外，伴随着我国对知识产权保护的重视以及国内创新主体对于知识产权保护意识的加深，国内的电子科技大学等科研院校，也都积极地展开了对于该技术的研发创新和专利布局，提升了中国在区块链的共识技术领域的竞争力。

进一步地，笔者针对这些专利文献中的国内专利申请的申请人以及所涉及的分类号进行了统计分析，通过数据对目前国内区块链的共识技术领域中专利申请主体以及技术分支进行呈现。

图5为区块链的共识技术中国专利申请人数量的排名分布情况。从申请人来看，前五名也是全球范围申请的前十名;其中阿里巴巴在该技术的国内专利布局上遥遥领先于国内的其他申请人，主要是其在国内对区块链技术的研究和布局较早，使得其成为区块链技术、标准、产业、应用的引领者之一。

（五）区块链的共识技术主要IPC分布

图6示出了838项专利中排名前15的相关IPC分类号的分布情况。从图6可以看出，区块链的共识技术的全球申请的前3个主要分类号为H04L（数字信息的传输）、G06F（电数字数据处理）、H04W（无线通信网络），其中H04L最多，涉及214篇，这主要与区块链的共识技术的技术本身有关，区块链的共识技术本身就是用于信息传输和存储的问题，而通过其余分类号的占比也直接地反映了区块链的共识技术的现有布局点分布。

三、总结

本文以专利文摘数据库收录的与区块链的共识技术相关的专利为样本，首先分析了区块链的共识技术及各关键技术分支的专利申请态势、各关键技术占比、专利布局情况、重点申请人等。

通过上述分析可知，由于国内电子商务技术发展迅速，在区块链的共识的专利申请中，排名靠前的申请人国内申请人居多，足见在区块链的共識技术方面国内研发水平的先进性以及重要性。

注释：

其中以每个同族中最早优先权日期视为该申请的申请日，一系列同族申请视为一件申请。

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