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电信运营商区块链基础设施白皮书电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）2023年12月（2023 版）2023年12月前前言言国内外纷纷启动区块链基础设施的研究与建设，期望通过互联互通的区块链基础设施降低用链成本、打通链级孤岛以及促进区块链规模化应用进程。电信运营商作为电信基础服务供应商，在基础设施建设方面具有丰富的实践经验、技术优势和用户优势。尤其随着跨运营商的数字资产服务平台、携号转网、跨运营商结算、黑名单共享等区块链应用实践的推进，不同运营商之间跨链协作的需求愈发凸显。本白皮书聚焦探讨基于电信运营商联盟的区块链基础设施的重要意义和建设目标，提出了跨运营商的区块链基础设施建设方案，总结了基于该基础设施的区块链通用应用能力和应用实践，旨在号召业界合作伙伴加入电信运营商联盟的区块链基础设施建设，共同构建国内互联互通的区块链基础设施和应用生态。本白皮书的版权归中国移动、中国电信、中国联通、中国信通院所有，未经授权任何单位或个人不得复制本白皮书的部分或全部内容。电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）I目录一背景和意义.11.1 国内外区块链行业背景.11.1.1.区块链行业发展现状.11.1.2.国内外区块链基础设施建设现状.11.2 区块链行业存在的问题与挑战.21.3 建设电信运营商区块链基础设施的意义.31.4 电信运营商建设区块链基础设施优势.3二电信运营商的区块链基础设施建设方案.62.1 目标与原则.62.2 网络拓扑.62.3 技术架构.82.4 关键技术.92.4.1 多层架构.92.4.2 数字身份.92.4.3 共识机制.102.4.4 跨链互通.102.4.5 性能提升.112.4.6 数据保护.122.5 丰富的通用应用能力.132.5.1 分布式数字身份系统.132.5.2.数字藏品系统.142.5.3 存证系统.152.5.4.溯源系统.152.5.5 算网可信交易系统.162.5.6 碳核算核查系统.16三行业应用实践.173.1 运营商通信场景.173.1.1 跨运营商结算.18电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）II3.1.2 携号转网.193.1.3 数字身份.193.1.4 黑名单共享和反诈服务.203.1.5 5G 共建共享运营管理调度平台.223.2 资产管理场景.233.2.1 数字藏品发行平台.233.2.2 可信数字资产服务平台.253.2.3 数字资产保险箱.26四未来发展展望.274.1 建设阶段推进，扩大应用范围.284.2 市场前景广阔，挖掘应用价值.284.3 规划发展路径，实现开放共享.29参考文献.30电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）III图图 目目 录录图 1跨运营商区块链基础设施整体架构图.7图 2区块链服务建设层级.7图 3电信运营商区块链基础设施功能框架图.8图 4数字身份系统架构图.10图 5数据保护平台功能架构图.13图 6数字藏品系统架构图.14图 7算力网络可信交易流程.16图 8区块链结算网络架构图.19图 9平台系统架构图.21图 10 共建共享区块链调度平台.22图 11 跨运营商的区块链基础设施建设发展阶段.28电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）1一一背景和意义背景和意义1.11.1 国内外区块链行业背景国内外区块链行业背景1 1.1.1.1.1 区块链行业发展现状区块链行业发展现状从 2008 年中本聪提出区块链的概念到当前的 2023 年，区块链已经拥有 15年的历史，区块链科学研究所创始人梅兰妮斯万根据区块链的发展脉络将区块链的发展阶段分为三个时代。(1)区块链 1.0 时代（2008 年-2013 年）是以比特币为代表的虚拟货币的时代，人们普遍关注转账、汇款和数字化支付相关的密码学货币交易，区块链作为分布式记账账本满足虚拟货币的需要，该阶段被称为加密货币时代。(2)区块链 2.0 时代（2014 年-2017 年）中，“区块链 2.0”成为去中心化区块链数据库的代名词。区块链与智能合约相结合，实现在区块链上部署应用程序，对金融领域提供了更加广泛的应用场景，该阶段被称为智能合约时代。(3)区块链 3.0 时代（2018 年至今）是“区块链+行业”应用的时代，人们开始构建完全去中心化的数据网络，区块链技术的应用拓展到各个行业场景，以实现具体行业应用落地为目标，解决行业痛点，服务经济发展和社会进步。1近年来，中国区块链行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家陆续出台了多项政策鼓励区块链行业发展与创新，为区块链行业的发展提供了明确、广阔的市场前景，为企业提供了良好的生产经营环境。截至 2022年底，国内外共发布区块链相关政策 500 多个。工信部和中央网信办联合发布了关于加快推动区块链技术应用和产业发展的指导意见。该指导意见提出，到2025 年区块链产业综合实力达到世界先进水平，产业初具规模。区块链应用渗透到经济社会多个领域，在产品溯源、数据流通、供应链管理等领域培育一批知名产品，形成场景化示范应用。中国区块链市场将保持高速增长，2021-2026 年市场规模年复合增速达 73%，2026 年的市场规模将达 163.68 亿美元，且在未来 20 年，中国区块链行业市场规模有望达万亿级别。11.1.1.1.2 2 国内外区块链基础设施建设现状国内外区块链基础设施建设现状全球对区块链基础设施支持力度逐步提高。区块链技术的发展引领了数字金融的浪潮，美国作为全球最大的金融市场之一，一直处于该行业的前沿。美国的区块链虚拟货币平台通过提供交易所、钱包、借贷等服务，为投资者提供全方位电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）2数字资产管理。美国利用在全球金融和技术上的领先地位，希望继续引领全球区块链发展。欧洲的欧盟委员会宣布启动欧洲数字基础设施联盟，负责监督区块链的开发和部署，该联盟拥有推动区块链政策的政治影响力，并致力于加大发展力度及与其它大型区块链基础设施竞争。日本把区块链应用于房地产登记、身份登记、银行间结算、供应链金融等领域。韩国制定了区块链技术发展战略，韩国网络振兴院推出扶植区块链产业的综合政策，在智慧城市、智慧工厂、金融科技等领域率先应用区块链技术。全球针对区块链基础设施的投资持续增加。截止 2022 年 5 月，全球区块链投资机构累计投资 2897 个项目，投资金额达 658 亿美元。在投资数量方面，基础设施项目占全部区块链投资 22%左右，其中 2021 年共有 285 次区块链基础设施项目投资，达到 2020 年三倍规模。在投资金额方面，2021 年投资为 75 亿美元，2022 年仅前 5 个月的投资就达到 90 亿美元，超过去年全年投资总额。2我国对区块链基础设施的支持力度持续增加，各省市基于“十四五”规划中数字经济发展和区块链技术创新的指导方向，在资金、政策、产业、应用层面推出了一系列的政策支持。2022 年 11 月，电信运营商区块链联盟启动会召开，来自中国信息通信研究院、中国移动研究院、中国电信天翼数智科技(北京)有限公司、联通数字科技有限公司、中国联通软件研究院的嘉宾出席并达成共识。各方共同探索形成面向运营商的统一规则、统一查验、统一展示、互通互认的数字资产技术体系，为共建区块链基础设施、赋能更多业务场景打下坚实基础。1.21.2 区块链行业存在的问题与挑战区块链行业存在的问题与挑战当前正处在区块链技术百花齐放的阶段，不同行业的应用系统选择的底层区块链技术平台各异，这些平台在数据结构、共识机制、通信协议等方面千差万别，导致生态割裂，网络碎片化严重，这将制约区块链在全社会的大规模应用。一是一是难以实现不同区块链系统间的跨链互通。难以实现不同区块链系统间的跨链互通。区块链跨链互通不仅涉及数据的互通，还需实现身份互认、共识转换和治理协同，然而不同系统在这些方面实现方案的不同，加剧了跨链互通的难度，导致“链级孤岛”问题日益突出，极大限制了区块链网络规模的扩大。二是难以实现应用在不同底层链之间的平滑切换二是难以实现应用在不同底层链之间的平滑切换。应用开发者、参与方管理员、系统管理员通过底层链提供的相关接口使用底层链功能，而不同底层链提供的接口互不兼容的现实，使得应用无法在不同底层链之间平滑电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）3迁移，导致应用被底层链锁定。对于电信业来说，不同区块链平台的互联互通需求也迫在眉睫。下一步需要建立起致力于解决行业挑战的电信行业区块链互联互通平台，让区块链联盟各参与者从中受益，共同打造丰富强大的区块链生态系统。1.31.3 建设建设电信运营商电信运营商区块链基础设施区块链基础设施的的意义意义区块链纳入新型基础设施是数字经济发展的必然要求：一是数字经济成为我一是数字经济成为我国新常态下经济发展的主要模式。国新常态下经济发展的主要模式。随着万物互联时代的到来，以 5G、区块链、人工智能等为代表的新一代信息技术构建了数字化的生活方式。二是新基建为我二是新基建为我国数字经济的发展提供了新动能，通过数字经济和高端科技的快速发展为我国国数字经济的发展提供了新动能，通过数字经济和高端科技的快速发展为我国经济高质量发展提供动力。三是区块链技术提高数字经济下的生产力。经济高质量发展提供动力。三是区块链技术提高数字经济下的生产力。区块链加密算法可以保证数据的通讯安全并防止用户个人信息泄露，共识机制可以实现数据共享，智能合约有效地提高了工作效率。四是区块链技术能够改变数字经济四是区块链技术能够改变数字经济下生产关系发展模式，使人们在生产中的地位和相互关系处于平等地位。下生产关系发展模式，使人们在生产中的地位和相互关系处于平等地位。5区块链纳入新型基础设施是其自身价值的体现：一一是是区块链技术在自身发展区块链技术在自身发展的同时，有望推动其他新一代信息技术的融合发展。二的同时，有望推动其他新一代信息技术的融合发展。二是是区块链技术的发展有区块链技术的发展有望催生出一批以望催生出一批以 BaaSBaaS、MaaSMaaS、PaaSPaaS 等为主等为主，可以服务于产业发展的新模式平台可以服务于产业发展的新模式平台。区块链技术的应用代表了新一代互联网技术应用的发展方向。三三是是随着数据商业随着数据商业资源价值的不断提升资源价值的不断提升，区块链技术稳固数字经济下数据信息的确权和使用区块链技术稳固数字经济下数据信息的确权和使用。四四.区块链有助于实现商业组织形态的重构和社会协作方式重组区块链有助于实现商业组织形态的重构和社会协作方式重组。从而有助于商业活动去中介化，实现商业组织形态重构。3跨电信运营商的区块链基础设施能够打破运营商之间的数据流通壁垒，降低数据泄露、篡改和争议风险，为建立通信行业内平等、合规、可控、可信的业务合作提供了新模式。电信运营商共同建设跨运营商的区块链基础设施，打造和合共生、融合开放的数字经济生态圈。1.41.4 电信电信运营商建设区块链基础设施优势运营商建设区块链基础设施优势电信运营商在区块链基础设施建设中具有天然的优势：一是网络资源优势一是网络资源优势:截止 2023 年 9 月底三家运营商的 5G 基站总数达 313.8 万个4。运营商擅长整合云网边端链各方资源，在网络资源和终端资源管理上经验颇丰，能够提供优质高效安全可控的基础网络服务。二是用户资源优势二是用户资源优势:截止 2023 年 8 月底三家运营电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）4商的 5G 套餐用户总数达 12.79 亿户5，运营商拥有的庞大用户群体能进一步促进用户价值提供和供给侧升级，在数字经济新时代从管道商升级为客户价值新入口。三是三是运营运营经验丰富经验丰富且可信度高且可信度高:运营商在网络基础设施建设方面已有近三十年的丰富经验，能够长期提供优质的行业应用和服务，具备多行业通用的基础接入和增值能力。区块链本质是可信任的信息技术，运营商在信息技术领域的丰富运营能力及用户信任基础，可以为区块链基础服务的高可信度提供保障。在区块链基础设施这条新赛道上，三家运营商分别推出了“中移链”、“天翼链”和“联通链”，运营商正在积极利用自身优势，布局区块链新型生产模式，创新区块链应用产品和打造数字化服务生态，推进生态建设与跨界合作。1.1.中国移动区块链基础设施建设情况中国移动区块链基础设施建设情况中国移动始终坚持打造具备运营商特色的区块链核心服务理念，以中移链为统一品牌，统筹多种产品形态，面向垂直行业的需求，打造泛在可信安全内生的新区块链能力。面向当前，中国移动以运营商特色的可信区块链服务为目标，利用好自身的资源禀赋，推进云网边端链各方资源的深度融合创新。区块链将在解决数据质量管理，数据安全管控以及数据开放共享等多种难题上面发挥重要作用。面向未来，中国移动将以算力为中心，网络为根基，打造多要素融合的新型信息基础设施，区块链将在其中发挥核心要素的作用。例如将在 6G 中发挥对网络资源调度、网络参数配置、网络数据共享的协调作用。区块链的不可篡改且各个环节可追溯的特性，可以为整个网络以及信息安全提供保障。在区块链领域持续深耕与布局，中国移动的中移链产品和服务体系已经全面建成。借助中国移动的资源禀赋，中移链已形成广泛覆盖，为客户提供灵活简单易用的部署方式。中国移动集成大网安全能力的同时通过可信计算双密算法实现内核级的安全增强。在区块链行业应用方面，中国移动充分利用跨云跨网跨链互通、共识机制、数字身份、性能提升、隐私计算、多层架构等技术，赋能数字藏品、存证、溯源、数字身份、双碳等应用场景，陆续打造出一批标杆案例。中国移动将携手产业链的各方力量，共同推动集成创新和融合发展，构建安全可信高效泛在的运营商特色的区块链服务能力，来服务全社会数字化转型。2.2.中国电信区块链基础设施建设情况中国电信区块链基础设施建设情况电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）5中国电信于 2020 年自研上线了区块链平台-天翼链。自天翼链推出以来，已支撑电信联通 5G 共享共建调度平台等集团内外项目达几十个。累计积累核心专利 40 多项，参与制定行业标准 20 多项。已形成一套商用级高可靠性、平台化易用性、多场景部署灵活性的企业级区块链产品服务体系。天翼链区块链服务平台底层兼容中国电信 CTchain、Fabric、FISCOBCOS、长安链等区块链底层，支持同构、异构跨链服务。天翼链依托中国电信云网优势，支持跨云组链，实现了“云、网、链”一体化融合，具备支撑区块链大规模部署的能力，同时支持便捷的区块链创建和区块链服务管理，具有高可靠性、高可运维性、高安全性和适配全球部署等优势；平台原生嵌入隐私计算模块，为数据提供更安全的保护，同时支持兼容 SM2 等全套国密算法，技术核心国产可控；平台已支撑同构、异构跨链服务，方便实现对多种区块链平台的兼容互通。同时天翼链平台拓展开发了天翼存证平台、天翼溯源平台、天翼数字身份平台等多项应用层平台，实现了对农业溯源、金融反诈、司法存证、文宣数字资产等多个行业区块链应用项目的落地支撑。3.3.中国联通区块链基础设施建设情况中国联通区块链基础设施建设情况自 2016 年起，中国联通“超前”布局区块链技术研究，经过五年的研究与沉淀，中国联通于 2020 年 12 月 30 日发布了由联通数科和联通研究院等单位自主研发的“联通链”。“联通链”由“1”个基础平台（底链、分布式 BaaS、一体化）、“8”种通用服务组件构成区块链能力基座，结合技术及行业双向融合产品，聚焦“存证”、“溯源”、“监管”、“审计”和“可信数据服务”场景，打造“N”种区块链赋能的创新应用，形成了“自主可信、端网融合、跨云跨链、开放合作”的特色优势，以多底链兼容的区块链架构，融合分布式身份和隐私计算等技术形成一体化平台，已支撑电子证照、一网通办、供应链金融等政企应用升级，在政务、金融、司法多个领域均有标杆应用。联通链以推动数字经济建设、提升政府治理水平为目标，以解决行业实际问题为导向，融合联通 5G、网、云、大、物、智、安等新一代信息技术能力，支撑集团内部及政企客户项目需求。联通链承担科技部重点研发专项课题两项，获得一系列社会认可，形成了产研用联动能力。在中央网信办联合十八部委发布的区块链创新应用试点工作中，联通链支撑客户成功申报八项试点。同时、联通链还承担科技部重点研发专项课电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）6题两项，形成 27 项发明专利、23 个软著，8 个资质测评，20 余个行业奖项及标杆案例，参与 10 余项国家标准和行业标准的制定，撰写行业指南 4 项，参与开源项目 4 个。二电信二电信运营商的区块链基础设施建设方案运营商的区块链基础设施建设方案2.12.1 目标与原则目标与原则跨电信运营商的区块链基础设施建设目标如下：(1)各运营商能够互信地交换传递底层数据，使得数字经济在信息安全、交易效率、信任机制等方面得到极大提升。(2)发挥运营商丰富的基础设施建设和运营经验，做强做大区块链基础设施，加速区块链应用和落地进程。(3)通过互联互通技术解决平台碎片化问题，进行已有能力聚合和减少未来重复建设，快速丰富上层通用应用能力。(4)利用运营商的影响力和开放性，吸引上下游厂商加入，建设繁荣的区块链产业生态。跨运营商的区块链基础设施建设原则如下：(1)具备完善的监管、审计和治理机制，确保区块链基础设施及其上运行的应用服务符合国家的相关政策、法律和法规。(2)遵从各项安全标准，充分发挥密码学、隐私保护等相关技术，结合全方位监测、实时预警等运维能力，保障系统的安全性。(3)通过自主研发和基于优秀开源项目，实现关键核心技术自主可控，积极采用新兴技术，保证基础设施的技术先进性。(4)采用通用性技术和模块化设计，具备良好的可扩展性，支持核心能力的可插拔、可替换、可扩展。(5)具备良好的开放性和互操作性，易于与外部系统进行对接和互动。62.22.2 网络拓扑网络拓扑电信运营商区块链基础设施的建设将延续传统的电信运营商网络基础设施的多层架构，通过分层的节点结构，设置国家级节点、省市级节点和地市级节点，对于不同层级的节点设置不同的权限和访问控制策略，实现对敏感数据和操作的隐私保护。国家级节点可以对整个网络进行监管和管理，省市级节点负责管理和维护本地区的电信运营商区块链基础设施，而地市级节点可以控制本地区的具体操作和数据访问权限。多层架构可以根据实际需求进行灵活的扩展和部署，以满足不断增长的业务需求，为电信行业的区块链应用提供可靠的基础设施和网络支持。电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）7跨运营商区块链基础设施的整体架构如下图所示，整体自下而上分为数据层、区块链服务层和应用层三层。该架构支持横向和纵向两个方向的互通和扩展。在横向上，可以支持跨运营商基础设施的区块链之间的跨链互通。在纵向上，可以支持链下数据的一键上链和上层应用对底层区块链基础设施的一键切换。图图 1 1 跨运营商区块链基础设施整体架构图跨运营商区块链基础设施整体架构图如下图所示，区块链服务层按照国家级、省市级、地市级三层进行建设。由地市级平台负责面向应用的区块链建设和运营，以就近支撑各种数据上链和应用接入需求，保证通信和运营效率。在省市级建立以管理为目的的区块链，存储区块链管理运营过程的相关信息，提升区块链内部管理运营过程的透明性。在国家级建立以运营商之间信息共享为目的的区块链，存储资源目录、身份权限等信息，实现运营商之间的信息共享和协同。通过中继链+网关等主流跨链技术，实现地市内、省内、跨省、跨运营商的不同区域范围的区块链互联互通。图图 2 2 区块链服务建设层级区块链服务建设层级电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）82.32.3 技术架构技术架构电信运营商区块链基础设施的功能架构从底向上共分为六个层级：基础设施、云原生、底链引擎、BaaS、统一接入和应用层。每个层级的具体功能和作用如下：图图 3 3 电信运营商区块链基础设施功能框架图电信运营商区块链基础设施功能框架图(1)(1)基础设施层：基础设施层：在该区块链基础设施的整体框架中，基础设施层位于最底层，提供了构建整个系统所需的基础功能和资源。(2)(2)云原生层：云原生层：位于基础设施层之上，采用云计算的理念和技术，为整个区块链基础设施提供灵活性、弹性和可扩展性。(3)(3)底链引擎层：底链引擎层：整个区块链基础设施的核心组成部分，支持多种链的部署和管理，并提供跨链功能。(4)(4)BaaSBaaS(区块链即服务区块链即服务)层：层：基于底链引擎层构建的区块链服务平台，为上层的应用提供了一系列的服务和管理功能。通过以上的功能，BaaS 层为运营商提供了一套完整的区块链服务平台，使得应用开发者能够更加便捷地利用区块链技术构建各种创新的应用。同时，BaaS 层的存在也降低了应用开发者对底层技术和复杂性的要求，加速了区块链技术的推广和应用。(5)(5)统一接入层统一接入层:连接用户和区块链基础设施的关键部分，提供了与外部系统和应用的交互接口。统一接入层为上层的应用和用户提供了便捷的接入方式。(6)(6)应用层应用层:位于最顶层，是用户最直接面向的部分，包括各种基于区块链技术的具体应用和业务场景。使得区块链技术能够发挥更广泛的作用，实现各种实际应用的创新和变革。6电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）92.42.4 关键技术关键技术电信运营商的区块链基础设施需要采用的关键技术包括：多层架构、数字身份、共识机制、跨链互通、性能提升和隐私计算等。2.4.12.4.1 多层架构多层架构多层架构的电信运营商区块链基础设施是一种分层的节点结构，其中包含国家级节点、省市级节点和地市级节点。多层架构的设计灵感来源于传统的电信运营商网络基础设施，旨在为电信行业的区块链应用提供可靠的基础设施和网络支持。国家级节点是电信运营商区块链基础设施的最顶层，由国家级机构或相关主管部门负责管理和运营，具有较高的安全性和可信度，承担着整个网络的监管和调控职责。省市级节点位于国家级节点之下，根据行政区划设置，负责管理和维护本地区的电信运营商区块链基础设施。它们作为网络的中间节点，与国家级节点和地市级节点之间进行信息交互和数据传输。地市级节点是电信运营商区块链基础设施的最底层，根据具体地市进行设置，由当地的电信运营商或相关机构管理和运营。它们作为最基础的节点，负责处理本地区的区块链交易、数据传输和验证等任务。多层架构允许不同层级的节点设置不同的权限和访问控制策略，实现对敏感数据和操作的隐私保护。国家级节点可以对整个网络进行监管和管理，而地市级节点可以控制本地区的具体操作和数据访问权限。多层架构可以根据实际需求进行灵活的扩展和部署。当网络规模扩大或新的区域需要接入时，可以通过添加新的省市级节点和地市级节点来实现扩展，以满足不断增长的业务需求。2.4.22.4.2 数字身份数字身份去中心化的身份验证：在电信运营商区块链基础设施中，每个用户可以拥有一个唯一的身份标识，该标识由区块链网络中的节点验证和维护。通过去中心化的身份验证，用户可以更好地控制自己的身份信息，并减少对集中式机构的依赖。数字身份管理：通过采用标准化的身份协议和互操作性机制，不同运营商之间可以进行身份认证和互通。用户在不同的运营商网络中可以使用同一个数字身份进行身份验证，无需重复注册和验证，从而简化用户的身份管理并提高用户体验。电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）10隐私保护：零知识证明允许用户证明自己的某些属性或信息，而无需泄露具体的数据内容。同态加密则可以对数据进行加密和计算，而不泄露数据本身。通过应用这些隐私保护技术，可以保护用户的隐私数据免受未授权访问，并增强用户对数字身份系统的信任。图图 4 4 数字身份系统架构图数字身份系统架构图2.4.32.4.3 共识机制共识机制共识机制是区块链系统中用于实现关于账本状态的分布式协议的程序，是一个时间段内对事物的前后顺序达成共识的一种算法，是区块链技术应用的核心，一般是在有很多进程和用户的网络中实现的。共识机制是用于在分散的计算机网络中达成协议、信任和安全的任何方法。共识机制通过加密和使用自动组验证在保护信息方面发挥着重要作用。比较流行的共识机制类型以及工作方式包括：工作量证明(POW)、权益证明(POS)、委托权益证明(DPOS)、容量证明(POC)、经过时间的证明(POET)、身份证明、授权证明、活动证明等。在区块链和加密货币的背景下，工作量证明(PoW)和权益证明(PoS)是两种最普遍的共识机制。不同的区块链基础设施也会采用相同的共识算法，然而在无法跨链形成互联互通的区块链基础设施的情况下，即使采用相同的共识算法，也无法跨链形成共识。2.4.42.4.4 跨链互通跨链互通实现横向可扩展的电信运营商区块链基础设施需要考虑以下关键技术和机制：(1)(1)跨链通信协议：跨链通信协议：该基础设施需要支持跨链通信协议，允许不同区块链系电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）11统之间进行消息传递和数据交换。(2)(2)共识桥接：共识桥接：共识桥接机制可以通过将不同区块链系统的共识信息转化为统一的格式，使得它们能够相互理解和交流。(3)(3)资产映射资产映射：通过设计合适的资产映射机制，可以在不同区块链系统之间实现资产的转移和流通，确保价值的无缝跨链传输。(4)(4)跨链智能合约：跨链智能合约：跨链智能合约可以在不同区块链系统之间执行逻辑和触发操作，实现跨链应用的复杂业务逻辑。(5)(5)安全和隐私保护：安全和隐私保护：通过采用密码学技术和隐私保护机制，确保跨链交互和数据传输的安全性和保密性。6横向可扩展的电信运营商区块链基础设施的应用场景包括但不限于：(1)(1)跨跨链资产转移：链资产转移：用户可以在不同区块链系统之间实现数字资产的跨链转移和交易，实现多链资产管理和流通。(2)(2)跨链身份验证：跨链身份验证：用户可以在不同区块链系统之间进行身份验证，实现跨链身份认证和授权。(3)(3)跨链数据交换：跨链数据交换：不同电信运营商之间可以通过区块链基础设施实现数据的跨链交换和共享，促进数据协同和合作。(4)(4)跨链智能合约：跨链智能合约：不同区块链系统之间可以通过智能合约实现复杂的跨链业务逻辑和操作，促进跨链应用的创新和发展。通过横向可扩展的电信运营商区块链基础设施，不同区块链系统之间可以实现高效、安全、可信的跨链互通，打破了区块链系统之间的壁垒，为电信行业的创新和发展提供了更大的空间和机遇。2.4.52.4.5 性能提升性能提升区块链的性能问题主要体现在以下几个方面：(1)(1)交易吞吐量：交易吞吐量：由于区块链中每个交易都需要被验证和记录，而且需要遵循共识机制，因此交易吞吐量往往较低。(2)(2)交易确认时间：交易确认时间：公共区块链网络的交易确认时间通常较长，特别是当网络负载较高时，可能需要几分钟甚至更长的时间才能完成交易确认。这在某些场景下可能不适用，例如需要快速交易确认的支付系统。(3)(3)可扩展性：可扩展性：由于每个节点都需要复制整个区块链的数据并执行共识算法，随着网络规模增大，节点数量和数据量的增加可能使得网络变得不稳定，并影响整体性能和响应时间。(4)(4)能源消耗：能源消耗：传统区块链的共识机制往往需要大量的计算能力和能源消耗。(5)(5)隐隐私性私性：区块链中所有交易都是公开透明的，这意味着每个参与者都可以查看和验证交易信息。这可能对某些场景下的隐私敏感数据造成问题，并限制了某些应用在区块链上的广泛应用。电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）12要解决区块链的性能提升问题，可以考虑以下几种方案：(1)(1)优化共识算法优化共识算法：通过改进现有的共识算法，减少计算和通信的复杂性，提高区块链网络的吞吐量和延迟性能。(2)(2)分层架构设计：分层架构设计：可将区块链网络拆分为多个层级，每个层级负责不同的功能和数据处理，从而减少整个网络的负担。例如，将数据存储和处理拆分到不同的节点或链下系统，可以提高整体性能。(3)(3)引入副链和侧链：引入副链和侧链：副链和侧链是一种将部分交易或数据从主链中分离出来处理的机制。通过将一些交易放入副链和侧链中进行处理，可以减轻主链的负担，提高系统的处理能力和性能。(4)(4)优化数据管理优化数据管理：合理管理和优化区块链中的数据存储和传输，可以提高性能。可以采用压缩算法、索引技术等手段，减少数据存储和传输的成本和延迟。(5)(5)硬件升级和优化硬件升级和优化：通过升级硬件设备，如高性能服务器、存储器等，可以提高区块链的计算和存储能力。此外，还可以优化网络设备和基础设施，提高数据传输的速度和稳定性。(6)(6)引入并行计算：引入并行计算：可以探索并行计算的方式，将任务分配给多个节点同时处理，提高整体的计算能力和性能。(7)(7)优化交易的确认机制：优化交易的确认机制：改进交易确认的机制，如基于随机性的确认方式，提高交易的确认效率。区块链的性能提升是一个复杂的问题，需要综合考虑不同层面的因素。具体的解决方案和措施应根据具体的应用场景和需求进行评估和选择。2.4.62.4.6 数据保护数据保护在电信运营商的区块链平台中，数据保护可以与区块链相结合，以提供更安全和保护隐私的服务，可能的结合方式包括：(1)(1)匿名身份管理：匿名身份管理：电信运营商可以利用区块链技术建立匿名身份管理系统。通过使用零知识证明等隐私计算技术，用户能够匿名地验证其身份而无需透露真实身份信息，在进行电信服务时用户的隐私可以得到保护。(2)(2)隐私保护通信：隐私保护通信：电信运营商可以使用区块链和隐私计算技术提供安全的通信服务。通过使用加密算法和智能合约，通信内容可以被加密和保护，只有授权的参与者才能解密和访问通信内容，保护用户的隐私和通信安全。(3)(3)数据共享与隐私计算：数据共享与隐私计算：电信运营商可以使用区块链平台实现数据共享。在共享过程中，使用隐私计算技术对敏感数据进行保护，确保数据不会在共享过程中泄露或被未经授权的访问。参与方可以通过智能合约，以可信的方式访问共享数据。(4)(4)数据安全审计：数据安全审计：区块链平台可以记录和存储各种数据操作和事务。通过将隐私计算技术应用于这些数据，可以对数据的使用和访问进行安全审计，确保数据的隐私得到保护，并且能够进行合规性检查。电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）13总的来说，在电信运营商的区块链平台中，可以通过保护身份信息、加密通信内容、隐私保护数据共享和安全审计等方式，实现更安全、保护隐私的通信和数据处理。这有助于提高用户的信任度和数据保护水平，同时保持安全性和合规性。具体的结合方式和实现方法需要根据电信运营商的具体业务场景和需求进行设计和定制。图图 5 5 数据保护数据保护平台功能架构图平台功能架构图2.52.5 丰富的通用应用能力丰富的通用应用能力2.5.12.5.1 分布式数字身份能力分布式数字身份能力区块链分布式数字身份，简称 DID（Decentralized Identifier），是一种去中心化的数字身份认证解决方案。它通过利用区块链技术的安全性和不可篡改性，确保每个身份都是独一无二的、可信的，并可在任何时间和地点进行验证。DID 通常采用基于区块链技术的实现方式，包括分布式账本、标准的 DID 协议、标准的可验证凭证协议和以此构建的应用生态。在实现上会基于区块链完成身份的注册、发现，可验证凭证的申请、签发、授予和验证，以及相关数据的隐私存储等。DID 的应用场景非常广泛，在金融服务场景，DID 可用于银行开户、贷款申请等方面，提高了身份认证的安全性和效率；在社交媒体场景，DID 可用于社交电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）14网络网站，控制用户身份和信息的访问权限；在物联网设备场景，DID 可用于物联网设备的身份认证，确保其身份可信等。区块链分布式数字身份具备安全性、可靠性、隐私性、互认性等多种优势。在接下来的技术探索里，基于跨链技术，区块链分布式数字身份也可以实现身份跨链互认互通。2.5.2.2.5.2.数字藏品能力数字藏品能力数字藏品是 NFT(Non Fungible Token，非同质化权证)的一种应用形式，原理是通过加密运算技术将图片、音频、模型等数字资产或实体写入智能合约，具有独立认证代码和元数据，可供收藏、交易、流通。在保护其数字版权的基础上，实现真实可信的数字化发行、购买、收藏和使用。图图 6 6 数字藏品系统架构图数字藏品系统架构图基于底层区块链系统，数字藏品系统主要实现包括设计、制作、铸造、展示、发行、销售、体验、分享、赠予、销毁等数字藏品全生命周期应用。数字藏品系统主要包括数字藏品管理、商城应用、支付清结算、风控安全、客户服务、数据管理、商户管理等。C 端交易模式依靠藏品的自身艺术价值、IP 影响力以及附加捆绑的商品/权益来吸引消费者。B 端运营模式在流转受限情况下，数字藏品在 B 端营销更具价值。数字藏品依托图画、动画、3D 模型等丰富形式，可以良好建设品牌调性，承载 IP 价值，持续赋能商业化变现。数字藏品平台运营方通过数字藏品系统，为数字藏品发行方提供可信数字藏品发行能力，也可以提供数字藏品系统接口能力对接行业系统，通过行业客户自电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）15有运营平台发行数字藏品，提供 PaaS 服务能力。并同时具备如下条件:(1)(1)区块区块链基础设施链基础设施：需要建立电信运营商区块链基础设施，包括节点网络、共识机制和智能合约平台等。(2)(2)星际文件系统（星际文件系统（IPFSIPFS）：）：需要建设分布式文件存储系统，保证数字藏品永久保存、不可篡改、独一无二，具备公信力。(3)(3)C C 端用户实名端用户实名认证能力认证能力：需要验证 C 端用户真实身份，确保数字藏品收藏安全、可靠，全流程清晰透明，满足监管要求。2.5.32.5.3 存证能力存证能力随着互联网时代的发展，电子证据广泛应用于在刑事犯罪、民事纠纷案件的审理过程中。互联网企业对于电子证据的核心需求是“数据电文的原件形式”，要求确保电子证据的原始性、真实性，以及事后可追溯、可验证。区块链技术正是为了解决这一问题而被广泛应用的一种分布式、去中心化的技术。区块链存证是一种基于区块链技术的数字存证方式，通过将证照、信息资料、合同、视频、图片、证据等在区块链上存储和流转使用，具有防篡改、防破坏、防泄漏、防丢失等优势。区块链存证应用场景非常广泛，主要应用于法律行业的法律文件存证、电子合同存证、司法鉴定等；版权保护领域的音视频作品存证、软件代码存证、专利申请存证等；金融行业的交易数据存证、基金份额变动记录存证、信用评级报告存证等；不动产登记领域的房地产权证存证、土地使用证书存证等；医疗行业的病历、影像、医学检验报告存证等；邮政快递的快递物流信息存证、快递寄件人身份证明存证等；跨境贸易领域的进出口货物清关单存证、国际贸易合同存证等；政务管理领域的政府文件存证、政务数据存证、公共服务记录存证等等。2.5.4.2.5.4.溯源能力溯源能力区块链溯源系统适用于各种溯源场景，利用区块链的多方共识、数据不可篡改特性，追踪记录业务全流程各个环节数据，解决信息流转不畅、数据篡改、来源不可追溯等问题，实现产品流向可追踪、风险隐患可识别、监管信息可共享。区块链溯源系统包括智能合约和链下应用两部分。智能合约实现溯源项目数据管理功能，通过环节配置及管理参数对环节数据上链进行管控。链下应用实现多方协作，支持各参与方分别基于自有节点部署区块链溯源能力，通过唯一项目ID 实现业务数据的分布式同步。模板管理也在链下应用实现，创建新项目时可选择指定环节模板完成项目环节的快速配置，不同的溯源项目可配置不同的环节电信运营商区块链基础设施白皮书（2023 版）16模板，整个溯源过程将以环节配置为依据，确保溯源流程的合规性。常见的应用场景包括：供应链管理、数字化场景溯源、商品溯源等。2.5.52.5.5 算网可信交易能力算网可信交易能力针对算网交易中涉及到的数据溯源、账单对账、电子协议存证等应用场景，利用电信运营商的区块链技术为各应用场景搭建底层联盟链网络，在此基础上提供区块链应用接口，实现算网