淺析元宇宙中區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用

王迪

摘 要：為探索元宇宙中應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的必要性與具體方式，分別從元宇宙的發(fā)展內(nèi)涵與區(qū)塊鏈的技術(shù)特點進行歸納總結(jié)，研究元宇宙去中心化、去信任的必要性，指出區(qū)塊鏈技術(shù)不僅可以為元宇宙提供開放自由的去中心化基礎(chǔ)設(shè)施，而且可以為其構(gòu)建公開透明的社會規(guī)則與可信金融生態(tài)。它還是分布式身份與數(shù)字資產(chǎn)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)元宇宙不可或缺的部分。同時，闡述了通過區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建元宇宙面臨的挑戰(zhàn)，提出多學科融合的元宇宙體系建設(shè)方向。

關(guān)鍵詞：元宇宙;區(qū)塊鏈;去中心化;去中心化金融;智能合約

中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A

0 引言（Introduction）

計算機科學與技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展不斷地改變與豐富著人類社會的交流、互動和交易行為。元宇宙作為下一代具有變革潛力的普適性計算范式，旨在通過融合價值互聯(lián)網(wǎng)、沉浸式體驗與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，創(chuàng)造出一個全新的虛實結(jié)合的環(huán)境。同時，元宇宙作為新的文明形態(tài)，必將在未來的全球格局中引發(fā)新的“文明之爭”，是未來全球新的社會體系和經(jīng)濟秩序重組的關(guān)鍵[1]。

區(qū)塊鏈技術(shù)作為支撐元宇宙的核心技術(shù)，是達成共識，實現(xiàn)元宇宙次序，形成元宇宙體系的關(guān)鍵。本文對元宇宙構(gòu)成要素與區(qū)塊鏈技術(shù)特點進行分析，探索了基于區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施、社會規(guī)則、身份與金融生態(tài)建設(shè)的技術(shù)特點與應(yīng)用的必要性，并對當前的主流技術(shù)進行了介紹，指出構(gòu)建自適應(yīng)、自循環(huán)、自發(fā)展的元宇宙生態(tài)仍充滿挑戰(zhàn)，需多學科融合與支撐。

1 元宇宙概述（Overview of Metaverse）

目前，對于元宇宙尚缺乏一個公認的定義，從其特征來看，元宇宙是一個持久的多用戶環(huán)境，構(gòu)建了一套新的經(jīng)濟、社會系統(tǒng)，是現(xiàn)實世界在虛擬世界的映射，脫胎于現(xiàn)實世界，又相互影響[2]。元宇宙融合了虛擬現(xiàn)實、數(shù)字經(jīng)濟與人工智能等，是一個高度開放、復雜且巨大的生態(tài)系統(tǒng)，包含用戶沉浸式、低延遲的感官體驗，虛擬化的身份、資產(chǎn)，開放式創(chuàng)造的環(huán)境、社交與安全有序的經(jīng)濟系統(tǒng)。社交媒介公司Gamer DNA的創(chuàng)始人Jon Radoff曾經(jīng)列出構(gòu)成元宇宙的七層要素，描述了元宇宙的實現(xiàn)從底層技術(shù)到生態(tài)應(yīng)用所需要的七個層面，如圖1所示，其中包含以通信技術(shù)、芯片、傳感器與仿生材料構(gòu)成的基礎(chǔ)設(shè)施層，以移動終端、交互傳感器構(gòu)成的人機交互層，以數(shù)字孿生技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)、邊緣計算與微服務(wù)等構(gòu)成的去中心化層與空間計算層，還有為應(yīng)用產(chǎn)品及運營生態(tài)的布局所構(gòu)建的創(chuàng)作者經(jīng)濟層、發(fā)現(xiàn)層及體驗層[3]。每一層均關(guān)系著相應(yīng)的技術(shù)發(fā)展、進步與融合[4]。

上述七層要素構(gòu)成了元宇宙的主要要素，由此可見，元宇宙是多種新興技術(shù)相融合而產(chǎn)生的新型虛實相融的具備社會形態(tài)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，它不能簡單地等同于電子游戲，也不等同于虛擬世界，它基于數(shù)字孿生技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供類似真實世界的沉浸式體驗，通過區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建元宇宙中的經(jīng)濟體系，將現(xiàn)實世界與虛擬世界的身份、金融、社交進行關(guān)聯(lián)與融合，同時為用戶提供生產(chǎn)、創(chuàng)作的能力。

目前，元宇宙及其相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用于游戲、虛擬社區(qū)、電子商務(wù)等領(lǐng)域。未來，元宇宙的落地應(yīng)用還將不斷擴展，有望在社交、商業(yè)、教育、醫(yī)療與軍事等領(lǐng)域取得進一步的發(fā)展。通過元宇宙，可以為用戶提供身臨其境的社交與商業(yè)行為，實現(xiàn)虛擬的教學活動、健康咨詢與疾病診治行為。同時，元宇宙技術(shù)的應(yīng)用可以為軍隊在訓練、作戰(zhàn)決策、情報偵察、聯(lián)合作戰(zhàn)等方面帶來更多的創(chuàng)新和優(yōu)勢。

當前，元宇宙正處于起步階段，仍面臨著倫理與道德、安全與隱私、技術(shù)限制等問題，需要推進技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，建立和完善相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和監(jiān)督管理機制，促進元宇宙的健康發(fā)展。

2 元宇宙中相關(guān)技術(shù)（Related technologies inMetaverse）

從科學角度來看，元宇宙中的相關(guān)技術(shù)均不是新興技術(shù)，而是多學科融合的結(jié)果[5]。元宇宙中的相關(guān)技術(shù)如圖2所示，主要包含區(qū)塊鏈技術(shù)、交互技術(shù)、建模與渲染技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及運算技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

區(qū)塊鏈技術(shù)具有分布式、去中心化、去信任、共識與智能合約等特點，是元宇宙中建立信任、維持經(jīng)濟體系的重要基礎(chǔ)。元宇宙建立的核心一定是去中心化、去信任的，只有不依賴任何中心化實現(xiàn)的身份認證、資產(chǎn)確權(quán)，才能形成龐大的經(jīng)濟體系，才能保障價值歸屬、傳遞與流轉(zhuǎn)。通過區(qū)塊鏈技術(shù)中的同質(zhì)化資產(chǎn)（Fungible Token，F(xiàn)T）與非同質(zhì)化資產(chǎn)（Non-FungibleTokens，NFT）、分布式自組織（Decentralized AutonomousOrganization，DAO）、智能合約（Smart Contract）與去中心化金融（Decentralized Finance，DeFi）等技術(shù)的應(yīng)用，激發(fā)創(chuàng)作者經(jīng)濟模式與海量內(nèi)容的創(chuàng)新，實現(xiàn)元宇宙經(jīng)濟體系運行的穩(wěn)定性、透明性、高效性和確定性，促進元宇宙社會的自促性發(fā)展。交互技術(shù)包含前端信息處理、聲紋識別、語音識別、情感識別、人機交互與語音合成等技術(shù)，是讓用戶從心理和情感層面完全沉浸的關(guān)鍵，也是制約當前元宇宙體驗的瓶頸所在，人機交互技術(shù)包含傳感與體感技術(shù)，包括虛擬現(xiàn)實顯示器、觸覺、痛覺等體感技術(shù)與位置、力量、速度傳感器等相應(yīng)的傳感技術(shù)。此外，更為復雜先進的腦機交互技術(shù)，也是交互技術(shù)的下一個發(fā)展目標。

建模與渲染技術(shù)目前主要是利用游戲引擎相關(guān)的三維建模與實時渲染，也包括在虛擬空間中實現(xiàn)映射的數(shù)字孿生技術(shù)，是元宇宙中逼真呈現(xiàn)豐富數(shù)字場景的重要技術(shù)支撐。人工智能技術(shù)包含計算機視覺技術(shù)、機器學習技術(shù)、自然語言處理技術(shù)與智能語音技術(shù)等，通過上述技術(shù)，為元宇宙中的系統(tǒng)與虛擬角色提供超越人類的學習能力，同時賦予其語言識別、理解與交流的能力。

元宇宙對延時與實時渲染的要求極高，需要支持大規(guī)模用戶同時在線、接入與計算，因此對元宇宙的網(wǎng)絡(luò)性能與運算能力提出了更高的要求，目前5G、6G、Wi-Fi 7與邊緣計算、GPU集群技術(shù)的發(fā)展，為元宇宙提供高速、低延時、規(guī)模化接入的傳輸通道，為用戶提供了更實時、流暢的體驗。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為元宇宙物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備感知物理世界萬物的信號和信息來源提供技術(shù)支撐，承擔了物理世界數(shù)字化的前端采集與處理職能，同時作為媒介為虛實共生的元宇宙搭建起了虛擬世界與物理世界的橋梁。只有在實現(xiàn)真正的萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)上，元宇宙才能實現(xiàn)真正的虛實共生。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得元宇宙中將每個現(xiàn)實世界的“事物”連接起來成為可能，為虛擬世界提供現(xiàn)實世界信息感知的能力與數(shù)據(jù)的供給。

3 元宇宙中區(qū)塊鏈技術(shù)（Blockchain technologyin Metaverse）

區(qū)塊鏈技術(shù)是通過鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，利用分布式數(shù)據(jù)庫與共識算法產(chǎn)生與追加數(shù)據(jù)，利用密碼學技術(shù)保障交易、傳輸與數(shù)據(jù)存儲的安全，利用公開透明且可自動化執(zhí)行的智能合約，共同構(gòu)建了全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計算范式。區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合計算機科學、密碼學、社會學與經(jīng)濟學，具備去中心化、開放性、自治性、不可篡改性與匿名性等特點，區(qū)塊鏈本身的特點使其在身份認證、金融服務(wù)、數(shù)據(jù)協(xié)同、供應(yīng)鏈管理等方面具有較大的應(yīng)用價值。

目前，有部分學者對如何在元宇宙中利用區(qū)塊鏈技術(shù)進行了相應(yīng)的研究。YANG等[6]研究了區(qū)塊鏈與人工智能如何與元宇宙融合，深入探討了元宇宙組建、數(shù)字貨幣等在虛擬世界的應(yīng)用。郭亞軍等[7]研究了元宇宙場域下的虛擬社區(qū)知識共享模式，闡述了用戶在元宇宙場域下的虛擬社區(qū)進行知識共享的基本流程。GADEKALLU等[8]從數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)互操作性和數(shù)據(jù)隱私保護等方面討論了基于區(qū)塊鏈實現(xiàn)元宇宙數(shù)據(jù)交互的方法。NGUYEN等[9]指出元宇宙必須克服大量資源需求、互操作性、安全和隱私等挑戰(zhàn)，并利用Stackelberg博弈論開發(fā)了一種激勵機制。雖然上述研究中都提及了需要利用區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)元宇宙，但是并未對元宇宙中使用區(qū)塊鏈技術(shù)的必要性與應(yīng)用方向進行歸納闡述。

既然元宇宙的終極目標是打造一個所有人都參與其中的虛擬世界，那么就得解決所有人對這個虛擬世界的信任問題，對于該虛擬世界中的身份、資產(chǎn)、交易等的真實性與所有權(quán)有著絕對的信任，并且不依靠任何所謂的“可信”第三方;而區(qū)塊鏈特有的去中心化、去信任、多方共識、不可篡改等特點，天然地成為元宇宙可信底層構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)。區(qū)塊鏈賬本間通過時間戳與哈希算法技術(shù)，為元宇宙底層數(shù)據(jù)提供了不可篡改性、可追溯性等特點;區(qū)塊鏈的共識機制，解決了分布式網(wǎng)絡(luò)中的信任與數(shù)據(jù)一致性問題，實現(xiàn)了去中心化的模式下各節(jié)點的相互證明與賬本一致;區(qū)塊鏈分布式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了元宇宙的整個經(jīng)濟系統(tǒng)運行的核心基礎(chǔ)與保障，依托智能合約自動化、可編程、易驗證的特點，為元宇宙中的價值交換提供了公開、透明的執(zhí)行流程與可信驗證，可以在不需要任何可信第三方作為中介的情況下，實現(xiàn)鏈上的可信交互;區(qū)塊鏈提供了定義與確權(quán)資產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)，例如NFT，作為一種元宇宙中新的價值承載物，為元宇宙中的稀有屬性、稀有資產(chǎn)提供證明和確權(quán)，從而為實現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容的價值流轉(zhuǎn)提供基礎(chǔ)。因此，區(qū)塊鏈技術(shù)所具有的安全性與隱私性、抗抵賴性和可審查性、透明性和匿名性、可擴展性和互操作性、公平性和平等性等特征可以更好地促進元宇宙的發(fā)展，解決了元宇宙中信任、資產(chǎn)、經(jīng)濟等方面問題[10]。在元宇宙中的應(yīng)用價值具體體現(xiàn)為如下五個部分。

3.1 去中心化基礎(chǔ)設(shè)施

區(qū)塊鏈通過對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將所有節(jié)點連接在一起，基于分布式賬本實現(xiàn)鏈上數(shù)據(jù)的分布式存儲，使用共識機制與智能合約使鏈上各方在不需要可信第三方的基礎(chǔ)上建立信任機制，并使用廣播或多播的方式傳播交易信息[11]。

P2P網(wǎng)絡(luò)：區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點采用點對點（P2P）的組網(wǎng)方式，各節(jié)點間處于對等的地位且具備相同的功能，無主從之分，每個節(jié)點均會參與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中消息分發(fā)、交易驗證、共識等工作，并通過Kadelima、Gossip協(xié)議等實現(xiàn)節(jié)點的發(fā)現(xiàn)。分布式賬本：一種在區(qū)塊鏈各節(jié)點間共享、復制和同步的分布式數(shù)據(jù)庫，區(qū)塊鏈在分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一種以區(qū)塊為單位的鏈式存儲結(jié)構(gòu)，運用密碼學與時間戳等技術(shù)實現(xiàn)區(qū)塊的串聯(lián)并保障其難以被篡改。

共識算法：共識算法是維護區(qū)塊鏈分布式賬本數(shù)據(jù)一致性的核心機制，在區(qū)塊鏈分布式網(wǎng)絡(luò)中，通過信息交換識別惡意節(jié)點和偽造數(shù)據(jù)并達成共識，靳世雄等[12]在《區(qū)塊鏈共識算法研究綜述》中，按照主節(jié)點產(chǎn)生方式將共識算法分類為競爭類、選舉類、隨機類和其他類。①競爭類：所有參與共識的節(jié)點通過約定的競爭方式，爭奪記賬權(quán)，該類算法以比特幣、以太坊的POW 共識算法為代表。②選舉類：節(jié)點通過投票的方式選擇出主節(jié)點進行記賬，選舉類共識算法以PBFT（實用拜占庭容錯算法）、RAFT（容錯一致性復制算法）等為代表。③隨機類：通過特定的隨機算法選擇共識節(jié)點作為主節(jié)點進行記賬。④其他類：以Ripple聯(lián)盟鏈中的RPCA（瑞波協(xié)議共識算法）、分片共識算法、基于DAG（有向無環(huán)圖）的共識算法為代表。廣播機制：區(qū)塊鏈節(jié)點收到交易后，需要將交易進行廣播，盡可能地使交易到達更多的節(jié)點，從而對交易進行驗證與背書，新產(chǎn)生的區(qū)塊也通過廣播機制進行確認，從而進行全網(wǎng)同步，區(qū)塊落盤。

只有基于去中心化構(gòu)建的元宇宙，才是安全、自由和永恒的，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，為元宇宙帶來了去中心化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、去中心化的經(jīng)濟體系及去中心化的虛擬世界，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、存儲、計算與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娜ブ行幕?，使得元宇宙不是被一個或幾個主體所掌控的服務(wù)器或信息系統(tǒng)所承載，使元宇宙中的數(shù)據(jù)、資產(chǎn)與身份等都屬于用戶個人，不會出現(xiàn)元宇宙被他人隨意篡改、支配或破壞的情況。

3.2 公開透明的規(guī)則

區(qū)塊鏈去中心化的特點，構(gòu)建了可信的存儲環(huán)境與執(zhí)行環(huán)境，而智能合約則為區(qū)塊鏈提供了可信的執(zhí)行邏輯。智能合約是20世紀90年代由密碼學家尼克·薩博提出的理念，他指出“智能合約的設(shè)計目標是執(zhí)行一般的合同條件，最大限度地減少惡意和意外的狀況，最大限度地減少使用信任中介”。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)從數(shù)字貨幣到去中心化自治組織（DecentralizedAutonomous Organization，DAO）的發(fā)展，智能合約在區(qū)塊鏈技術(shù)中發(fā)揮著越來越重要的作用，智能合約為區(qū)塊鏈平臺提供了可編程性，區(qū)塊鏈又為智能合約提供了公開、透明的執(zhí)行環(huán)境。目前，智能合約已在眾多區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實現(xiàn)，名氣較大的如以太坊（Ethereum）、超級賬本（Hyperledger Fabric）、FiscoBcos等。

以太坊中的智能合約代碼是圖靈完備的，基于以太坊虛擬機（Ethereum Virtual Machine，EVM）部署和執(zhí)行智能合約代碼，以太坊用戶通過Solidity編程語言編寫智能合約，并轉(zhuǎn)換為“操作碼”（Opcodes）運行。Solidity編程語言是一種面向合約的高級編程語言，它通過EVM編譯、部署并執(zhí)行，語法類似于JavaScript，支持強類型、繼承、庫以及用戶自定義類型[13]。但是，Solidity也有其特有的語言特性，包括用于定義賬戶的數(shù)據(jù)類型Address，將存儲類型分為內(nèi)存型（Memory）與持久型（Storage），使用關(guān)鍵字Payable定義函數(shù)是否可支持以太幣或其他數(shù)字貨幣的收付款操作，并支持可回滾的異常處理機制等。

超級賬本中的智能合約稱為Chaincode，是圖靈完備的，通常用Golang語言編寫，也支持Java、Nodejs等編程語言。超級賬本通過“世界狀態(tài)”存儲當前的賬本值，避免頻繁地通過“遍歷”區(qū)塊獲得想要的數(shù)據(jù)，而區(qū)塊鏈賬本本身則是記錄了形成當前“世界狀態(tài)”的事務(wù)日志。超級賬本中的智能合約通過賬本數(shù)據(jù)操作方法間接地對“世界狀態(tài)”進行操作。超級賬本中的智能合約代碼由Golang語言實現(xiàn)，因此具有代碼簡潔、支持高并發(fā)、支持內(nèi)嵌C語言與支持自動垃圾回收等特點。

Fisco Bcos是國內(nèi)企業(yè)主導研發(fā)且開源的區(qū)塊鏈底層平臺，同樣支持圖靈完備的合約語言，包括Solidity（以太坊智能合約語言）、Liquid（流體模板語言）與預(yù)編譯合約機制等。Liquid由Fisco Bcos團隊自行研發(fā)并開源，支持使用加密原語對上鏈數(shù)據(jù)進行隱匿，從而確保數(shù)據(jù)的安全性與隱私性;支持智能合約的安全檢測，從而增強邏輯魯棒性;支持基于DAG的合約并行執(zhí)行技術(shù)，提升區(qū)塊鏈平臺交易的效率。預(yù)編譯合約是一種使用C++語言編寫合約的方法，將合約邏輯編譯至區(qū)塊鏈平臺底層中，可直接訪問本地數(shù)據(jù)庫，有著更好的性能表現(xiàn)與并行處理能力。

“代碼即法律”是區(qū)塊鏈智能合約一個顯著特點。由于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)本身的公開、透明及分布式的特性，使得在區(qū)塊鏈平臺運行的智能合約具備公開、透明、可驗證、可自動觸發(fā)等特性，智能合約一旦部署，便可以自動執(zhí)行，當觸發(fā)了規(guī)則所設(shè)定的條件后，就能按照設(shè)定執(zhí)行相應(yīng)的操作，這也是對“代碼即法律”的詮釋，在不需要可信第三方的基礎(chǔ)上即可進行可信交互。如果將元宇宙中的金融系統(tǒng)、社會規(guī)則、法律法規(guī)構(gòu)建于區(qū)塊鏈之上，那么智能合約則可將社會運行的邏輯與規(guī)則以程序化、可信任、可驗證的方法構(gòu)建，從而極大地減少社會系統(tǒng)中存在的人為干涉等問題，可廣泛應(yīng)用于元宇宙中的社會自治、金融市場、交易合約等領(lǐng)域。

3.3 身份標識與認證

區(qū)塊鏈中的身份標識與認證是基于區(qū)塊鏈應(yīng)用中資產(chǎn)確權(quán)與交易流轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，包含對身份的創(chuàng)建、恢復、認證等全生命周期的管理。區(qū)塊鏈中的身份管理主要包括三個方面的內(nèi)容，即身份標識、身份認證和身份隱藏[14]。其中，身份標識是構(gòu)成鏈上資產(chǎn)權(quán)屬標記和支付確權(quán)的基礎(chǔ)，身份認證是實現(xiàn)交易行為權(quán)限校驗的核心，身份隱藏則是鏈上隱私保護的重要體現(xiàn)。

身份標識是區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實體身份唯一性與關(guān)聯(lián)性的標志，大多基于密碼學協(xié)議實現(xiàn)，例如比特幣、以太坊等公鏈中，身份標識即基于用戶公鑰經(jīng)過一定規(guī)則的變換，成為用戶鏈上的錢包地址，也是該用戶的鏈上身份標識。在聯(lián)盟鏈中常?；跀?shù)字證書實現(xiàn)用戶標識，例如在超級賬本中使用了MSP（Membership Service Provider）在聯(lián)盟鏈中進行數(shù)字證書的頒發(fā)、授權(quán)、認證與管理，MSP基于公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（Public KeyInfrastructure，PKI）實現(xiàn)，通過定義身份、身份管理、身份認證為超級賬本網(wǎng)絡(luò)中的用戶、組織與聯(lián)盟提供服務(wù)。W3C DID（Decentralized Identifier）工作組成立于2019年9月，它定義了一種分布式身份標識規(guī)范，具有全局唯一性、高可用性、可解析性和加密可驗證性等特點，可用于標識人員、組織和事物，并具備多種安全和隱私保護特性。

區(qū)塊鏈中身份認證可分為匿名認證與實名認證，例如比特幣、以太坊等公鏈采用無準入機制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和基于公鑰、私鑰的交易驗證機制，為用戶提供匿名認證，用戶通過打包交易、利用自身私鑰簽名并全網(wǎng)廣播宣布對私鑰對應(yīng)賬戶的所有權(quán)，從而實現(xiàn)身份認證。實名認證則需要接入證書的簽發(fā)機構(gòu)（Certificate Authority，CA），通過線上或線下的身份核實與證書頒發(fā)實現(xiàn)對實體的身份認證。

身份隱藏主要利用隱私保護技術(shù)實現(xiàn)對鏈上用戶身份的隱匿與難追蹤，在加密貨幣中具有代表性的是門羅幣，它基于CryptoNote底層協(xié)議實現(xiàn)，利用環(huán)簽名、混淆地址與環(huán)機密交易，分別實現(xiàn)對交易發(fā)送方的不可追蹤，交易接收方的不可追蹤與交易金額的隱匿。在聯(lián)盟鏈中對于身份隱私的保護常常采用密碼學技術(shù)，例_______如盲簽名、群簽名、環(huán)簽名、同態(tài)加密或零知識證明等，實現(xiàn)對交易與用戶身份的隱藏或混淆。

元宇宙中實體身份的標識與認證依賴于實體發(fā)送交易上鏈過程中對身份合法性、簽名正確性和數(shù)據(jù)完整性等信息進行校驗，其中包括口令認證、密鑰體制的認證與生物特征認證[15]。元宇宙中一切資產(chǎn)、交易與行為均建立在身份認證的基礎(chǔ)上，區(qū)塊鏈通過密碼學機制實現(xiàn)的身份認證，確?！澳愕馁~號歸屬于你，你的身份數(shù)據(jù)歸屬于你，你的身份對應(yīng)的資產(chǎn)屬于你”，用戶在元宇宙中的一切認證、交易行為均依賴于密碼學技術(shù)，用戶可以真正地享有資產(chǎn)的所有權(quán)，任何第三方都無法偽造、奪取或銷毀它們，這是對元宇宙中數(shù)字資產(chǎn)確權(quán)的根本。同時，依賴于區(qū)塊鏈中現(xiàn)有的隱私保護技術(shù)又可以實現(xiàn)對元宇宙中身份、行為信息的隱匿。

3.4 可信金融生態(tài)

近幾年，去中心化金融概念的提出與發(fā)展，推動了分布式技術(shù)與金融產(chǎn)業(yè)的融合，DeFi常是指基于區(qū)塊鏈金融智能合約與分布式應(yīng)用程序（Decentralized Application，DApp）所構(gòu)建的數(shù)據(jù)資產(chǎn)金融市場，簡單來說，它是建立在區(qū)塊鏈上的金融協(xié)議與軟件。DeFi除通過數(shù)字貨幣作為重要組成部分外，主要通過智能合約實現(xiàn)自動化交易，加上其可組合性，創(chuàng)造出具有更多功能的金融產(chǎn)品，目前的去中心化金融產(chǎn)品包括去中心化穩(wěn)定幣、去中心化借貸、去中心化交易所等。

如果貨幣的價值時刻在劇烈地波動，就無法作為一個用于日常交易和支付的穩(wěn)定貨幣，就如目前的數(shù)字貨幣，暴漲與歸零比比皆是，甚至是宣稱將加密貨幣與法定貨幣美元掛鉤的泰達幣（USDT），因為無法公開審計，所以常常被人們質(zhì)疑其超發(fā)。去中心化穩(wěn)定幣通過智能合約與抵押數(shù)字資產(chǎn)發(fā)行，當?shù)盅簲?shù)字資產(chǎn)到智能合約，合約通過從各大交易所獲取抵押資產(chǎn)的加權(quán)平均價值，發(fā)行一定比例且低于抵押率的穩(wěn)定幣資產(chǎn)。

去中心化穩(wěn)定幣通過超額抵押與目標利率反饋機制確保其價值的相對穩(wěn)定。這里分為兩種情況，如果抵押資產(chǎn)升值，意味著更高的抵押率，這不會對系統(tǒng)帶來風險，但如果抵押資產(chǎn)貶值，如資產(chǎn)價值下降到一定值，并且原抵押人沒有追加抵押物或償還穩(wěn)定幣，則合約會自動啟動清算。

去中心化借貸可分為P2P（點對點）模式、穩(wěn)定幣模式、流動池模式，均基于區(qū)塊鏈智能合約實現(xiàn)。P2P模式將借貸雙方撮合在一起，通過智能合約約定借貸條款與抵押物，當借款人無法還款時，智能合約自動執(zhí)行清算。穩(wěn)定幣模式就如上述的去中心化穩(wěn)定幣的發(fā)行，廣義來講也是一種去中心化的借貸模式。流動池模式中借貸雙方通過流動的數(shù)字資產(chǎn)交易池進行交易，而不是直接與交易對手進行點對點匹配，每筆交易的利率與收益由交易池的流動性大小確定。

去中心化交易所本質(zhì)是通過智能合約實現(xiàn)資產(chǎn)托管、撮合交易、資產(chǎn)清算等功能，實現(xiàn)了去信任的交易機制，杜絕了交易所的運營、道德與安全風險，但去中心化交易所中所有的交易均會記錄上鏈，受當前公鏈交易速率影響，不能處理大并發(fā)實時交易。

經(jīng)濟系統(tǒng)的高效、持久與穩(wěn)定將會成為元宇宙大規(guī)模運行的關(guān)鍵，而區(qū)塊鏈技術(shù)天然具有的去中心化、去信任、可信價值流轉(zhuǎn)的特征將為元宇宙提供可信、高效且自動運行的金融生態(tài)系統(tǒng)，交易雙方或多方無須依賴可信第三方，僅依賴區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的智能合約與共識即可實現(xiàn)信任的傳遞，使得元宇宙中不會再出現(xiàn)銀行間結(jié)算、對賬所帶來的消耗，使得元宇宙中的人們可以以更低的成本和更快的速度進行交易。

3.5 數(shù)字資產(chǎn)管理

縱觀整個人類發(fā)展史，交易都是社會屬性中非常重要的一環(huán)，資產(chǎn)數(shù)字化是元宇宙中的又一關(guān)鍵特點，元宇宙社會中需要一種安全、可靠、可追溯、透明的數(shù)字資產(chǎn)定義與交易方式，從根本上保證用戶的自由。元宇宙無中心、自成體系的經(jīng)濟系統(tǒng)，需要在去中心化的場景下實現(xiàn)資產(chǎn)價值的描述與確權(quán)，通過區(qū)塊鏈與智能合約技術(shù)構(gòu)建的同質(zhì)化資產(chǎn)與非同質(zhì)化資產(chǎn)為元宇宙中的資產(chǎn)進行合理、高效與可靠的定義，使元宇宙中資產(chǎn)數(shù)字化成為可能。

目前，具有代表性的基于區(qū)塊鏈的資產(chǎn)協(xié)議為以太坊開發(fā)的ERC-20與ERC-721。

ERC-20為同質(zhì)化資產(chǎn)協(xié)議，它所描述的代幣（Token）的價值與屬性一致，可實現(xiàn)拆分與完全等價的互換，在ERC-20中描述了如何鑄幣、如何傳輸代幣、批準交易與抵押以及用戶如何查看代幣數(shù)量與總量等，為元宇宙中貨幣的定義提供了技術(shù)基礎(chǔ)與規(guī)范。

ERC-721為非同質(zhì)化資產(chǎn)協(xié)議，是一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字化憑證，它具有唯一、不可分割、可驗證與可追溯的特點，可以用來描述特定資產(chǎn)并標識其所有權(quán)，因此非常適合對具有唯一性且不可分割的權(quán)益或資產(chǎn)進行定義，并可以實現(xiàn)自由交易和轉(zhuǎn)讓，為元宇宙中房產(chǎn)、藝術(shù)品等虛擬資產(chǎn)的定義與使用提供了標準。

基于區(qū)塊鏈實現(xiàn)的同質(zhì)化資產(chǎn)或非同質(zhì)化資產(chǎn)在確權(quán)、交易與可信度等方面，有著其他技術(shù)不能比擬的優(yōu)勢，可滿足元宇宙中資產(chǎn)數(shù)字化的要求，為元宇宙社會、經(jīng)濟的發(fā)展提供基礎(chǔ)。

4 區(qū)塊鏈構(gòu)建元宇宙生態(tài)挑戰(zhàn)（The challenges ofbuilding Metaverse ecosystem with blockchain）

元宇宙依托區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建去中心化的網(wǎng)絡(luò)模式，使元宇宙中各實體形成彼此交織的生命，構(gòu)建復雜有序的經(jīng)濟模式、紛至沓來的社會與井然有序的群體，就比如蜂群。凱文·凱利[16]在《失控———全人類的最終命運和結(jié)局》一書中所提到“蜂群思維”的神奇之處在于蜂群思維是一種集體思維，單只的蜜蜂并不能控制蜂群，但是每只蜜蜂作為獨立單元通過“連接”構(gòu)建了這樣一個蜂群系統(tǒng)。蜂群中沒有強制的中心控制，蜜蜂高度自治又相互連接，依賴不可見的群體規(guī)則達成目標，當蜜蜂大量聚集，則會形成質(zhì)變，蜂群的特性就會從單個蜜蜂中顯現(xiàn)出來。這就像是區(qū)塊鏈中的分布式網(wǎng)絡(luò)，不依賴于強大的中心化機構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中各成員有自治的傾向性和組織方式，成員間通過點對點的關(guān)系而非線性的關(guān)系組建網(wǎng)絡(luò)，這正是區(qū)塊鏈技術(shù)的初衷和效用。目前，公鏈最為成功的應(yīng)用場景———數(shù)字貨幣，就如“蜂群”，有著高度自治的傾向性。每位“礦工”為了自己利益拼命爭奪記賬權(quán)利，同時利用相應(yīng)規(guī)則巧妙地解決了區(qū)塊鏈雙花、惡意攻擊等問題，極大地維護了賬本的安全性。

在區(qū)塊鏈技術(shù)的創(chuàng)世論文“Bitcoin-A Peer-to-PeerElectronic Cash System”中提到，解決雙重記賬消費問題的方案，來自采信最長的鏈，最長的鏈不僅證明了事件發(fā)生的順序，而且證明了它來自最大的算力池[17]。這里面有一個隱含的非技術(shù)的“利益”問題，“礦工”為了自己能夠獲得記賬權(quán)和交易費，會選擇最長的鏈進行計算，因為短的鏈大概率會被丟棄，同時不能獲得收益，這樣的選擇反過來又保障了比特幣網(wǎng)絡(luò)的安全性。但是，對于區(qū)塊鏈系統(tǒng)，它驗證不了任何系統(tǒng)自身之外產(chǎn)生信息的真實性，同時系統(tǒng)內(nèi)的信息脫離系統(tǒng)也毫無意義。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的元宇宙，它應(yīng)該是分布式的、封閉的、自治的與利益統(tǒng)一的，元宇宙中基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的金融體系與社會生態(tài)就如現(xiàn)實世界一樣，具備自適應(yīng)、自循環(huán)、自發(fā)展的特性，最終達成穩(wěn)態(tài)，但這又是極其困難的。就如1991年美國為模擬人類生態(tài)環(huán)境打造的生物圈2號，雖然投入巨大，但是最終以失敗告終。

因此，如何基于區(qū)塊鏈或其他現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)建這樣一個復雜封閉的系統(tǒng)，如何建立一種高度自治、利益統(tǒng)一的群網(wǎng)絡(luò)，如何實現(xiàn)自循環(huán)、自發(fā)展，推動元宇宙社會就如同人類社會一樣的不斷發(fā)展與進步，是目前應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建元宇宙的難點，也是區(qū)塊鏈技術(shù)本身真正落地的鴻溝，這不僅是技術(shù)的問題，還涉及博弈論、社會學等學科領(lǐng)域。

5 結(jié)論（Conclusion）

本文從元宇宙技術(shù)構(gòu)成與區(qū)塊鏈技術(shù)在元宇宙中的應(yīng)用必要性與應(yīng)用方式進行了闡述，指出區(qū)塊鏈技術(shù)可極大地杜絕中心節(jié)點的作惡，實現(xiàn)去中心化、去信任與開放性，真正實現(xiàn)規(guī)則公開透明、信息不可篡改、資產(chǎn)與身份歸屬個人，是構(gòu)建元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施與經(jīng)濟體系不可或缺的部分，是元宇宙穩(wěn)定、高效、透明和確定性運行的保障。同時，對構(gòu)建元宇宙提出思考，如何通過區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合博弈論、社會學等學科，打造自循環(huán)、自發(fā)展的元宇宙生態(tài)，仍是當前構(gòu)建元宇宙生態(tài)和區(qū)塊鏈技術(shù)落地面臨的挑戰(zhàn)。

參考文獻（References）

[1] 臧志彭，解學芳. 中國特色元宇宙體系建設(shè)：理論構(gòu)建與路徑選擇[J]. 南京社會科學，2022（10）：137-147，158.

[2] 茍尤釗，季雪庭，葉盈如，等. 元宇宙技術(shù)體系構(gòu)建與展望[J].電子科技大學學報，2023，52（1）：74-84.

[3] RADOFF J. Building the metaverse-and making it a placefor everyone[EB/OL]. （2021-11-26）[2023-01-09]. https：∥www.metaverse.fm/jon-radoff.

[4] MYSTAKIDIS S. Metaverse[J]. Encyclopedia，2022，2（1）：486-497.

[5] 王文喜，周芳，萬月亮，等. 元宇宙技術(shù)綜述[J]. 工程科學學報，2022，44（4）：744-756.

[6] YANG Q L，ZHAO Y T，HUANG H W，et al. Fusing blockchainand AI with metaverse：a survey[EB/OL]. （2022-01-10）[2023-01-11]. https：∥arxiv.org/abs/2201.03201. [7] 郭亞軍，袁一鳴，李帥，等. 元宇宙場域下虛擬社區(qū)知識共享模式研究[J]. 情報理論與實踐，2022，45（4）：52-57，40.

[8] GADEKALLU T R，HUYNH-THE T，WANG W Z，et al.Blockchain for the metaverse： a review[EB/OL]. （2022-03-18）[2023-01-14]. https：∥arxiv.org/abs/2203.09738.

[9] NGUYEN C T，HOANG D T，NGUYEN D N，et al.MetaChain： a novel blockchain-based framework for metaverseapplications[EB/OL]. （2021-12-30）[2023-01-17].https：∥arxiv.org/abs/2201.00759.

[10] 宋曉玲，劉勇，董景楠，等. 元宇宙中區(qū)塊鏈的應(yīng)用與展望[J].網(wǎng)絡(luò)與信息安全學報，2022，8（4）：45-65.

[11] 沈鑫，裴慶祺，劉雪峰. 區(qū)塊鏈技術(shù)綜述[J]. 網(wǎng)絡(luò)與信息安全學報，2016，2（11）：11-20.

[12] 靳世雄，張瀟丹，葛敬國，等. 區(qū)塊鏈共識算法研究綜述[J].信息安全學報，2021，6（2）：85-100.

[13] 范吉立，李曉華，聶鐵錚，等. 區(qū)塊鏈系統(tǒng)中智能合約技術(shù)綜述[J]. 計算機科學，2019，46（11）：1-10.

[14] 姚前，張大偉. 區(qū)塊鏈系統(tǒng)中身份管理技術(shù)研究綜述[J].軟件學報，2021，32（7）：2260-2286.

[15] 李強，舒展翔，余祥，等. 區(qū)塊鏈系統(tǒng)的認證機制研究[J].指揮與控制學報，2019，5（1）：1-17.

[16] 凱文·凱利. 失控：全人類的最終命運和結(jié)局[M]. 東西文庫，譯. 北京：新星出版社，2010：10-19.

[17] NAKAMOTO S. Bitcoin： a peer-to-peer electronic cashsystem[EB/OL]. （2008-10-31）[2022-12-11]. http：∥bitcoin.org/bitcoin.pdf.

作者簡介：

王 迪（1988-），男，碩士，工程師。研究領(lǐng)域：區(qū)塊鏈，密碼學。