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Blockchain
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区块链是一种分布式账本，它连接一个去中心化的网络，用户可以在该网络上发送交易和构建应用程序，而无需中央机构或服务器。它是一个不断增长的记录列表，称为块，这些块使用密码学进行链接和保护。[3]
概述
区块链促进安全的在线交易。区块链是一种去中心化和分布式的数字账本，用于在多台计算机上记录交易，因此未经修改所有后续区块和网络冲突的情况下，记录无法追溯更改。这使得参与者能够以低廉的成本验证和审计交易。[15]
交易或代码被批量处理成区块，经过验证，随后通过共识机制被分布式用户（节点）网络接受为区块链的一部分。由于每个经过验证的数据块都包含来自前一个块的唯一数据签名，因此它们被链接在一起形成“区块链”。基于网络的共识机制是区块链协议就其底层技术架构的运作方式达成一致的一种方式。一些区块链创建新区块的频率高达每五秒一次。[15]
结构与组件
区块
区块是包含时间戳和其他加密信息的交易数据集合，这些交易需要经过网络验证才能添加到链中。为了保存交易历史，区块严格排序，每个新创建的区块都包含对其父区块的引用，并且区块内的交易也严格排序。除非在极少数情况下，网络上的所有参与者都对区块的确切数量和历史记录达成一致，并努力将当前的实时交易请求批量处理到下一个区块中。[34][35]
区块时间
区块时间是指网络中的矿工或验证者验证一个区块内的交易并在区块链中生成新区块所需的时间。加密货币可以使用不同的共识机制，这些机制会影响验证交易和创建新区块所需的时间。每种加密货币都有不同的区块时间 - 比特币大约需要 10 分钟，而以太坊大约需要 14 秒。[36]
最终性
一般来说，交易最终性指的是交易参与方可以认为交易完成的时刻。更具体地说，这是指添加到区块链中的交易变得不可能撤销或更改的时刻。交易最终性可以是确定性的，也可以是概率性的。[37]
概率性最终性是指随着交易后添加到区块链中的区块数量的增加，交易的最终性也会增加。也就是说，随着添加的区块越多，交易在区块链中被进一步引用，因此变得越来越难以撤销或更改。对于大多数提供概率性最终性的协议，建议在交易后添加一定数量的区块，直到可以认为交易完成为止。例如，建议在考虑交易最终完成之前，等待在比特币区块链上添加六个额外的区块。[37]
确定性最终性是指一旦交易被添加到区块链中，就被立即认为是最终的。要实现这一点，必须由一个“领导者”提议添加一个区块，然后由指定比例的验证者批准它。确定性最终性不太常见，仅由基于实用拜占庭容错](https://iq.wiki/wiki/byzantine-fault-tolerance)（PBFT）的协议（如[Tendermint](https://iq.wiki/wiki/tendermint)）提供。[\[37\]](#cite-id-t94w7xifj2k)
节点
区块链节点是运行区块链协议软件并通常存储交易历史记录的设备。完整节点维护所有交易的完整副本。它们有能力验证、接受和拒绝交易。部分节点也称为轻量级节点，因为它们不维护区块链账本的完整副本。它们仅维护交易的哈希值。整个交易仅使用此哈希值访问。这些节点具有低存储和低计算能力。[23]
账本
账本是一个数字信息数据库。有三种类型的账本：
- 公共账本 – 对所有人开放和透明。区块链网络中的任何人都可读取或写入内容。
- 分布式账本 – 在此账本中，所有节点都有数据库的本地副本。一组节点共同执行作业，即验证交易并在区块链中添加区块。
- 去中心化账本 – 在此账本中，没有一个节点或节点组具有中心控制权。每个节点都参与作业的执行。[23]
智能合约
区块链智能合约确立了用户之间的协议条款，智能合约的条款作为在区块链上运行的代码执行。智能合约允许开发者构建提供点对点功能的应用程序。它们被用于从金融工具到物流和游戏体验的各种应用，并且像任何其他加密货币交易一样存储在区块链上。由智能合约驱动的应用程序通常被称为去中心化应用程序或dapps。[24]
共识机制
共识机制（也称为共识协议或共识算法）用于验证交易并维护底层区块链的安全性。共识是网络上的一组对等节点（或节点）确定哪些区块链交易有效，哪些无效的过程。共识机制是用于达成此协议的方法。正是这些规则集有助于保护网络免受恶意行为和黑客攻击。工作量证明 (PoW) 和权益证明 (PoS) 是两种最广泛使用的共识机制。[25]
工作量证明
工作量证明是一种共识机制，加密货币使用它来验证新交易，将其添加到区块链，并创建新代币。工作量证明要求计算机解决密码学难题，投入“工作”以获得奖励，从而验证或确认区块链上的交易。这被称为加密货币挖矿。其理念是通过一长串数字和字母（称为哈希值）来避免恶意攻击，并验证交易的有效性。当有人通过网络上的函数传递数据时（这是区块链上交易的基础），它只能生成一个哈希值。当交易（例如，将一些加密货币从一个用户转移到另一个用户）发生在区块链上时，生成的哈希值会分布在整个网络中。任何通过篡改哈希值的更改都会被注意到并被拒绝。比特币区块链是第一个工作量证明网络。自成立以来，PoW机制已被许多其他区块链使用，包括狗狗币、莱特币、门罗币和比特币现金。[20][21]
权益证明
在权益证明系统中，抵押（staking）的功能类似于工作量证明中的挖矿。PoS依赖于拥有与区块链相关联的代币的验证者。在权益证明中，验证者的选择是随机的，部分基于他们在区块链网络中锁定的代币数量，也称为抵押。这些代币充当抵押品，当参与者或节点被选择来验证交易时，他们会收到一些加密货币作为交换。权益证明需要多个验证者同意交易的准确性，一旦有足够的节点验证了交易，它就会通过。与PoW相比，PoS具有更快的交易速度和更高的能源效率，从而提高了可扩展性，更容易被新用户采用。以太坊、BNB链、雪崩协议、The Graph等都使用了PoS。[20][22]
Forks
硬分叉
硬分叉一词指的是这样一种情况：由于使用两组不同的规则来管理系统，区块链分裂成两条独立的链。这些规则为挖矿、质押、节点连接、交易细节等创建了特定的参数和标准，所有参与者都必须遵守。因此，出现了两个并行运行的网络。所有节点在分叉点之前都有一个相同的区块链（并且该历史记录仍然存在），但之后它们有不同的区块和交易。[19]
比特币现金和比特币黄金等加密货币是通过硬分叉从原始比特币区块链演变而来的。[17]
2022年10月，加密货币交易所币安的智能合约区块链BNB Chain进行了一次名为Moran的硬分叉升级，以修复当月发生的漏洞。[18]
软分叉
软分叉是对区块链规则的修改，新实施的更改与旧版本保持向后兼容。软分叉说服旧的区块链网络接受修改后的规则，从而允许同时接受升级的和旧的交易区块。[16]
历史
早期开端与比特币发展
1982年，密码学家大卫·乔姆（David Chaum）在他的论文《由相互猜疑的群体建立、维护和信任的计算机系统》中首次提出了类似区块链的协议。乔姆被称为“在线匿名之父”和“加密货币教父”。他还以开发ecash（一种旨在保护用户匿名的电子现金应用程序）以及发明盲签名、混合网络和餐馆密码学家协议等多种密码学协议而闻名。1995年，他的公司DigiCash创建了第一个数字货币eCash。[45]
斯图尔特·哈伯（Stuart Haber）和W·斯科特·斯托内塔（W. Scott Stornetta）在1991年描述了第一个密码学安全区块链的工作。[7] 1992年，拜耳（Bayer）、哈伯和斯托内塔将默克尔树纳入区块链，作为一种效率改进，以便能够将多个文档收集到一个区块中。1993年，提出了工作量证明（PoW)机制，以防止垃圾邮件和其他网络故障。[8][10]
2004年，计算机科学家和密码学专家哈尔·芬尼（Hal Finney）开发了一种名为RPoW（可重用工作量证明）的系统。该系统通过接收基于工作量证明（PoW)令牌的不可交换（或非同质化）哈希现金，创建了一个可转移的、经过验证和签名的（RSA）令牌。[11]
第一个分布式区块链由一个匿名人士或团体于2008年构思，该人士或团体被称为中本聪，并在次年作为数字货币比特币的核心组件实施，比特币充当所有交易的公共账本。通过使用点对点网络和分布式时间戳服务器，区块链数据库可以自主管理。区块链用于比特币使其成为第一个解决双重支付问题而无需可信管理员的数字货币。[39]
中本聪在2008年10月的原始论文中分别使用了“block”和“chain”这两个词，当这个术语被广泛使用时，最初是“blocked chain”，然后在2016年变成了一个词“blockchain”。[9]
区块链 2.0：以太坊开发
大约在 2013 年，Vitalik Buterin（他是 比特币 代码库的早期贡献者之一）认为比特币没有充分利用区块链技术的全部功能。他开始着手自己的项目，以太坊 于 2014 年作为一个新的公共区块链诞生，与比特币相比，它增加了更多的功能。Buterin 通过将以太坊的功能从 加密货币 扩展到开发 去中心化应用程序 的平台，从而区分了以太坊和比特币区块链。以太坊具有脚本功能，称为 智能合约，它们是程序或脚本，如果满足某些条件，可用于进行交易。智能合约以特定的编程语言编写，并编译成字节码，然后由一个称为以太坊虚拟机 (EVM) 的去中心化图灵完备虚拟机读取和执行。[39][12]
它允许世界各地的程序员在现有的区块链平台上开发 去中心化应用程序 和软件。很快，该行业出现了 去中心化自治组织 (DAO)、ICO 的可赎回代币或治理控制以及 NFT（非同质化代币）等独特项目的标识符的增长浪潮。这一代区块链的应用和平台示例包括 Lisk 和 Neo 等加密平台、MakerDAO 和 Uniswap 等 dApp 以及 MetaMask 等 加密钱包。[13]
区块链 3.0
区块链 3.0 技术提高了交易处理速度并消除了区块时间。因此，较新的区块链平台每秒可以执行数千笔交易，这高于比特币和以太坊的交易速度。第三代区块链引入的另一个重大变化是权益证明（PoS）模型的普及。这种共识机制消除了对高度复杂的计算设备的使用以及创建新区块所需的大量能源消耗。区块链3.0技术的例子包括Algorand、Polygon和Optimism。[14]
以太坊合并 & 以太坊 Layer 2 扩展解决方案
区块链 3.0 发展中的一个主要里程碑是 2022 年 9 月 15 日发生的以太坊合并。这次合并代表了以太坊网络从工作量证明到权益证明 (PoS) 共识机制的转变。以太坊已经有一个名为 Beacon Chain 的 PoS 网络（于 2020 年推出），但它未用于处理交易。以太坊完全过渡到 PoS 需要将 Beacon Chain（称为“共识”层）与以太坊的 PoW 主网（“执行”层）合并。合并后，以太坊获得了更快的交易确认速度，降低了能源消耗，并能够添加更多的扩展解决方案。[31][32]
以太坊 Layer 2 是一个术语，用于描述通过在以太坊主网（Layer 1）之外处理交易来帮助扩展应用程序的解决方案，同时保持与主网相同的安全措施和去中心化。Layer 2 解决方案提高了吞吐量，并减少了碳足迹 - 它们需要更少的 gas，这意味着更少的能源消耗，从而减少碳排放。流行的以太坊 Layer 2 解决方案包括 Polygon、Arbitrum 和 Optimism。[33]
上海升级
以太坊的上海升级，也被称为 Shapella，于 2023 年 4 月 12 日进行。这项重大升级使得那些“质押”了他们的以太币 (ETH)以保护和验证以太坊区块链上的交易的用户可以进行提款。在此次升级之前，用户无法提取他们质押的以太币或赎回累积的奖励，这是权益证明范例中缺失的关键功能。[57]
Dencun 升级
以太坊的Dencun 升级是一个重要的里程碑，旨在降低数据费用并增强可扩展性。Dencun 升级启用了一种名为“blobs”的新方法，用于在以太坊区块链上存储数据。这些 blobs 拥有与常规交易分离的专用空间，从而降低了成本。此次升级对于解决以太坊众所周知的高交易费用至关重要。
此次升级包含多项代码更改，其中最重要的是“proto-danksharding”。Proto-danksharding 为数据存储提供专用空间，从而提高效率并降低费用。
Dencun 升级于 2024 年 3 月 13 日上线。
类型
公共区块链
公共区块链不涉及任何守门人，任何人都可以参与共识机制。这意味着可以在无需他人批准或信任的情况下将应用程序添加到网络中，并将区块链用作传输层。任何人都可以读取、写入和审计公共区块链网络上的持续活动，这有助于实现自我管理、去中心化的特性。例如，以太坊是公共区块链平台的例子之一。[16]
私有区块链
私有区块链网络，类似于公共区块链网络，是一个去中心化的点对点网络。然而，一个组织管理该网络，控制谁可以参与、执行共识协议和维护共享账本。私有区块链可以在企业防火墙后运行，甚至可以托管在本地。
许可型区块链
许可型区块链是需要访问权限才能加入的区块链网络。在这些区块链类型中，控制层运行在区块链之上，管理允许的参与者执行的操作。许可系统使网络高度受所有者控制。[16]
联盟链
联盟区块链融合了公有链和私有链的元素，弥合了它们之间的差距。在联盟链中，一些实力相当的参与方充当验证者，而不是像公有链那样任何人都可以验证区块，或者像私有链那样只有一家公司选择区块生产者。[16]
Layer 1 Blockchains
第一层网络指的是基础网络及其底层基础设施。BNB Chain、Ethereum、Bitcoin和Solana都是第一层协议。第一层协议在其自身的区块链上处理和完成交易。它们也有自己的原生代币，用于支付交易费用。[26]
扩展
第一层网络的一个常见问题是其扩展能力不足。使用工作量证明共识的区块链在交易量过高时往往会减慢速度。这会增加交易确认时间，并使费用更加昂贵。对于第一层扩展，一些选项包括：
第一层改进需要大量工作才能实施。在许多情况下，并非所有网络用户都会同意更改。这可能导致社区分裂甚至硬分叉，正如 2017 年比特币和比特币现金发生的情况一样。[26]
分片
分片 是一种流行的第 1 层扩展解决方案，用于提高交易吞吐量。该技术是一种数据库分区的形式，可以应用于区块链分布式账本。网络及其节点被分成不同的分片，以分散工作负载并提高交易速度。每个分片管理整个网络活动的一个子集，这意味着它有自己的交易、节点和单独的区块。通过分片，每个节点无需维护整个区块链的完整副本。相反，每个节点将完成的工作报告回主链，以共享其本地数据的状态，包括地址余额和其他关键指标。[26]
Layer 2 Blockchains
Layer 2 指的是构建在 layer 1 之上的一组链下解决方案（独立的区块链），这些解决方案减少了扩展和数据方面的问题。这意味着主链执行的大部分工作可以转移到第二层。然后，Layer 2 应用程序将交易数据发布到 layer 1，在那里数据被安全地保存在区块链账本和历史记录中。[27]
Layer 2 的可访问性各不相同 - 有些可以被一系列应用程序使用，而另一些只适用于特定项目。Layer 2 利用的几个关键组件包括 rollups 和侧链。[27]
Rollups
Rollup 是一种特定的 Layer 2 解决方案，它在 Layer 1 之外执行交易，将它们汇总成一个压缩数据，然后将数据发布回主网，供任何人审查，并在认为可疑时提出异议。[27]
乐观 Rollup
乐观 Rollup 是旨在扩展 以太坊 基础层吞吐量的 二层 (L2) 协议。由于具有竞争力的低费用，用户被激励在这些二层网络上进行交易。如果怀疑存在欺诈交易，可以通过欺诈证明进行挑战和评估。在这种情况下，rollup 将使用可用的状态数据运行交易的计算。乐观 Rollup 的几个例子包括 Arbitrum 和 Optimism。[27][28]
ZK rollups
与Optimistic rollups相比，ZK rollups 生成加密证明来验证交易的真实性。这些证明发布到第 1 层，称为有效性证明或 SNARK (简洁的非交互式知识论证)，或 STARKs (可扩展的透明知识论证)。[28]
ZK-rollups 可以在一个批次中处理数千个交易，然后仅将一些最小的摘要数据发布到 mainnet。此摘要数据定义了应该对区块链进行的更改以及这些更改正确的加密证明。ZK rollups 的几个例子包括 dYdX 和 Loopring。[27][28]
侧链
侧链是一种独立的、与EVM兼容的区块链，它与主网并行运行，并通过桥进行交互。侧链可以有单独的区块参数和共识算法，这些参数和算法通常设计用于高效处理交易。[27][29]
侧链使用双向锚定连接到其父区块链。双向锚定使得父区块链和侧链之间的资产能够以预定的比率互换。父链上的用户首先必须将其代币发送到输出地址，在该地址中，代币被锁定，因此用户无法在其他地方使用它们。交易完成后，确认信息会在链之间传递，然后等待一段时间以确保额外的安全性。等待期过后，等量的代币会在侧链上释放，允许用户访问并在那里使用它们。从侧链返回主链时，会发生相反的情况。[30]
第三层区块链
第三层区块链建立在第二层解决方案之上，为底层区块链基础设施提供额外的功能、互操作性或性能增强。
第三层网络运行在第二层解决方案之上，连接多个第二层网络，并允许跨不同区块链进行交易，这是传统的第二层解决方案无法实现的。虽然第二层和第三层解决方案都旨在扩展区块链网络，但第三层更多的是连接各种区块链并促进它们之间的无缝通信。[60][62][61][63][64]
第三层扩展解决方案的关键特性
- 专业功能： 第三层网络为dApps提供了一个舞台，以空前的可扩展性和效率执行，每个网络托管一个dApp，以确保高性能，而不会出现网络拥塞或计算瓶颈。
- 增强的可扩展性和效率： 第三层网络为区块链系统带来了更大的可扩展性。它们通过优化共识机制和数据结构来实现这一点，从而实现更高的吞吐量和交易处理能力。例如，建立在Arbitrum第三层上的Xai网络，以更高的效率、可扩展性和更低的成本为Web3游戏提供动力。
- 改进的互操作性和可访问性： 像Arbitrum Orbit这样的第三层解决方案允许轻松部署专用区块链，从而增强了加密生态系统中的可访问性和互操作性。
- 定制化和安全性： 它们为开发人员提供无与伦比的定制选项，并为每个托管的DApp提供强大的安全功能，从而为创新和增长创造安全且量身定制的环境。
- 低成本和高性能： 第三层解决方案旨在实现低成本和高性能，为区块链项目提供更多扩展选择。它们旨在在效率和可负担性之间取得平衡，从而使区块链技术更易于访问。
- 缓解主链拥堵： 与第二层解决方案一样，第三层解决方案通过处理某些链下交易和操作来帮助缓解主区块链的拥堵。这减少了网络拥塞和交易费用，从而改善了用户体验。
- 增强分层： 第三层解决方案与第二层协议协同工作。它们可以通过将第二层可扩展性解决方案与第三层协议相结合来解决加密领域的碎片化问题，从而增强互操作性。
- 汇总： 某些第三层解决方案，如rollups，可以在基础层之外启用交易，然后将其上传到第二层区块链协议。
用例
供应链
区块链用于供应链金融解决方案可以提高发票处理效率，并提供更透明和安全的交易。例如，智能合约可以应用于在产品交付并签收后立即触发付款。交易可以被验证、记录和自主协调，无需第三方参与——从而消除了全球供应链中的一个复杂层面。[38][39]
食品和药品通常具有相似的存储和运输需求。区块链与产品上的物联网传感器相结合，可以记录温度、湿度、振动和其他环境指标。数据存储在区块链中，并应用智能合约来确保在任何读数超出范围时自动纠正。沃尔玛使用该技术来追踪来自中国的猪肉产品的来源和状况，是区块链应用于食品供应链的一个早期例子。[38][39]
银行和金融
传统金融
借助区块链，银行可以获得诸多益处，例如资金转移时的高安全性、全球范围内的快速交易以及全天候服务能力，而不再受时间限制。例如，澳大利亚西太平洋银行和爱沙尼亚LHV银行已将区块链技术整合到其流程中。摩根大通、摩根士丹利和高盛等公司都设有专门的团队来研究加密货币及其底层区块链技术。摩根大通拥有最大的加密货币团队之一，其Onyx部门拥有200多名员工。JPM Coin数字货币已被商业化用于在全球范围内发送付款。[39][40][50]
去中心化金融
区块链技术可以帮助点对点传输应用的去中心化，并允许全球范围内的点对点传输。一些知名的DeFi平台，如Compound和PoolTogether，允许借贷资产。[40][51]
区块链技术在银行业也可以用来改善银行支持的借贷业务。该技术提供的强大验证能力可以降低贷款违约的风险。区块链还可以验证潜在客户是否不诚实，从而加强银行的了解你的客户（KYC）和反洗钱（AML）防御。[40]
知识产权
区块链在知识产权领域的应用可以帮助确定创作者身份、注册和清理知识产权；进行数字版权管理；通过智能合约建立和执行知识产权协议、许可或独家分销网络；以及实时向知识产权所有者支付款项。[41][39]
在欧洲，各种政府机构和知识产权注册机构，如欧盟知识产权局（EUIPO），正在参与研究和推广区块链在该行业中的应用。在印度，印度专利局（IPO）正在努力使用区块链和其他创新技术，如人工智能和物联网，以实现更顺畅的专利流程。[41][39]
区块链技术提供的安全性是一种防篡改的数据存储和共享方法，所有者可以在整个区块高度中被追踪。因此，所有权可以被记录和保存在区块链中。非同质化代币（NFT），即数字上独特的、不可交易的资产，通过分布式账本技术充当着实际的版权。[39]
医疗保健
区块链网络可用于医疗保健领域，通过医院、诊断实验室、药房、医生和护士来保存和交换患者数据。医疗保健区块链应用可以准确识别严重错误，并可以提高医疗保健行业共享医疗数据的性能、安全性和透明度。例如，爱沙尼亚的X-Road解决方案将不同信息系统连接起来，以提供各种服务。[42]
零售与电子商务
在零售业中使用区块链应用程序可以帮助降低成本、改进业务流程并加快交易速度。电子商务中最常用的区块链技术是以太坊虚拟机。比特币也允许客户在接受比特币作为支付方式的网站和应用程序上进行购买。雀巢正在通过采用IBM Food Trust的区块链技术平台，提供更多关于其生产的细节。通过这种合作关系，雀巢为客户提供了一种定位其咖啡品牌Zoégas版本中使用的咖啡豆来源的方法。扫描包装上的二维码，客户可以访问区块链数据，从而跟踪他们的咖啡豆，并了解雀巢产品所使用的收获方法。[42][52]
房地产
区块链可以提高房地产行业的透明度、监管合规性和消费者保护。它允许买方和卖方之间的直接交易，而无需监督机构来验证这些交易的有效性。通过实施智能合约可以进一步改进该过程，智能合约确保只有在满足某些条件时才会发生卖方-买方交易。此外，房地产市场可以从加入代币化趋势中受益。代币化是指发行代币，作为资产或资产的一部分的数字表示。代币化房产可以为该行业带来更大的流动性，提高透明度，并使房地产投资更容易获得。[43]
例如，RealT 是一个 fractional 房地产投资平台，允许用户通过完全基于代币的区块链网络投资美国房地产市场。该平台让投资者可以在 Ethereum 上购买代币化房产，并通过 RealTokens 保持现金流和低维护成本的所有权。它让所有者每周可以通过 US-Dollar stable coin, xDai, 或 Ethereum 获得租金支付。[53]
重工业与制造业
制造业区块链应用可以通过工业价值链的所有阶段扩展透明度和信任，从原材料采购到生产可供供应链使用的成品。此外，制造业区块链应用可以消除假冒生产、设计高复杂性产品、识别管理、资产跟踪、质量保证和法规遵从性。[42]
2020年，通用汽车公司申请了一项基于区块链的导航地图专利。该系统使用区块链来整合来自车辆传感器的数据，并为自动驾驶车辆构建可靠的地图。通用汽车的解决方案是将该过程分发给许多车辆，这些车辆在行驶过程中通过传感器收集有关周围环境的数据。实时数据与差异检测器进行比较，该检测器分析现有地图。[54]
游戏
玩家和游戏行业开发者通常面临高额费用、不安全的数据、中心化控制、欺诈活动和隐藏成本等挑战。然而，区块链解决了许多这些问题。区块链平台使用数据加密技术，例如私钥-公钥，来保护加密代币交易。使用该技术，几乎不可能破解这些数据加密技术。[44][42]
在一个典型的在线游戏中，玩家必须支付费用才能使用在线游戏。此外，尽管玩家可以利用法定货币，但交易不具有成本效益。在这种情况下，区块链可以实现全球即时支付，没有任何限制。[44]
投票与政府
政府区块链应用可以改善地方政治参与度，提高官僚效率和问责制，并减轻财政负担。像伊利诺伊州一样，美国的一些州政府已经在使用该技术来保护政府文件。基于区块链的投票还可以通过允许在移动设备上进行投票来改善公民参与度。[42][44]
交易所交易基金 (ETF)
区块链技术已扩展到不仅仅是加密货币。区块链 ETF 有可能受益于区块链技术的日益普及和利用。区块链 ETF 是至少满足以下两个标准之一的基金：[55]
- 它们是投资于通过区块链技术的开发和使用来改造商业应用的公司。
- 它们是投资于与比特币、以太坊和其他加密货币的表现挂钩的期货和期权，或投资于 Grayscale 或 Bitwise 等资产管理公司提供的加密货币投资产品。
比特币 ETF
比特币 ETF 是一种追踪 比特币 价值的交易所交易基金，为交易者提供通过传统股票市场交易所获得 加密货币 敞口的机会。这些 ETF 旨在通过提供受监管且透明的投资工具来简化 比特币 交易流程。目前，美国有两种类型的加密货币 ETF：现货市场 ETF 和期货市场 ETF。
直到 2024 年，美国证券交易委员会 (SEC) 已经批准了比特币和以太坊的期货市场 ETF，并在 2024 年 1 月批准了 11 只现货比特币 ETF。截至 2024 年 4 月中旬，SEC 进一步推迟了对 Hashdex 和 ARK 21Shares 以太坊 ETF 的决定，将决定延至 2024 年 5 月。
Ethereum ETFS
Ethereum ETFs允许交易者在不直接拥有 Ethereum(ETH) 的情况下，获得以太坊 (ETH) 或包含以太坊的一篮子加密货币的价格波动敞口。它们的结构类似于传统的 ETF，交易者可以在整个交易日内在证券交易所买卖股票，这是一种交易以太坊的便捷方式，无需处理直接购买、存储和管理它的技术复杂性。
一些以太坊 ETF 是受监管的金融产品，可在某些司法管辖区获得，这些司法管辖区已获得监管机构的批准。但是，它们的可用性可能因国家/地区而异。[56]
能源
比特币和其他工作量证明区块链需要大量能源来进行与加密挖矿相关的工作。据估计，比特币在2022年的年化用电量为127太瓦时（TWh），截至2023年12月20日达到141.2太瓦时。该用量超过了挪威的整个年度用电量。加密货币挖矿还会产生大量的电子垃圾，因为挖矿硬件很快就会过时。根据Digiconomist的数据，比特币网络每年产生约3.8万吨电子垃圾。[46][48][58]
根据比特币挖矿委员会的2022年报告，全球比特币挖矿总能源的59.5%来自可再生能源，2023年上半年增加到63.1%。[59]
越来越多的矿业公司有兴趣使比特币更环保。一家新的比特币矿业公司Aspen Creek Digital Corp.开始在科罗拉多州西部的一家太阳能发电厂进行挖矿。此外，风能和太阳能在德克萨斯州得到了大量利用，德克萨斯州是比特币挖矿的重要场所。意大利初创公司Alps Blockchain已在博尔戈达瑙尼亚部署水力发电用于比特币挖矿。[49]
据估计，以太坊每年使用62.77太瓦时的电力，这是基于截至2022年7月9日的能源消耗量。平均每笔以太坊交易需要163千瓦时的电力。从一开始，以太坊就计划实施基于权益证明的共识机制，但这样做而不失去安全性和去中心化需要多年的研究和开发。因此，使用工作量证明机制来启动网络。在切换到权益证明之前，能源消耗接近78太瓦时/年，与乌兹别克斯坦相当，碳排放量相当于阿塞拜疆（33兆吨/年）。然而，由于以太坊已升级到权益证明共识机制，使用ETH而不是能源来保护网络，因此电力需求已降至每年0.01太瓦时。[46][47]
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