宋蘇

摘要：區(qū)塊鏈技術(shù)（Blockchain，BC）是支持比特幣這類加密貨幣的重要底層技術(shù)，其對(duì)于確保其他領(lǐng)域如物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)的安全性及隱私性也可起到重大的作用。目前，相關(guān)研究人員正在對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在加密貨幣以外的應(yīng)用場景進(jìn)行深入研究。工作量證明（Proof of Work，PoW）使用了哈希算法，通過記錄并管理發(fā)生交易的電子賬簿來保證數(shù)據(jù)安全，防止數(shù)據(jù)被篡改。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)采用了可變公鑰（Public Key，PK）來記錄用戶的身份，提供多一層的隱私保護(hù)。區(qū)塊鏈技術(shù)不僅在加密貨幣領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在其他領(lǐng)域應(yīng)用也得到了實(shí)現(xiàn)，例如：分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)、位置證明、醫(yī)療保健、投票系統(tǒng)等等。

本文在研究了相關(guān)區(qū)塊鏈的文章及應(yīng)用場景的基礎(chǔ)上，將評(píng)估區(qū)塊鏈技術(shù)在其應(yīng)用場景增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性實(shí)現(xiàn)情況，并將總結(jié)區(qū)塊鏈技術(shù)及其在加密貨幣之外的應(yīng)用并得出適當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈（BC）;工作證明（PoW）;物聯(lián)網(wǎng)（IoT）;加密貨幣

中圖分類號(hào)：F821;TP311.13? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1672-9129（2020）02-0067-01

Abstract：Blockchain （BC） is an important underlying technology supporting cryptocurrency such as Bitcoin. It can also play a significant role in ensuring the security and privacy of other fields such as the Internet of Things （IoT） system. At present， relevant researchers are conducting in-depth studies on the application scenarios of blockchain technology beyond cryptocurrency. Proof of Work （PoW） USES a hash algorithm to secure data and prevent data from being tampered with by recording and managing the electronic ledger in which transactions take place. In addition， blockchain technology USES Public Key （PK） to record the identity of users， providing an additional layer of privacy protection. Blockchain technology is widely used not only in cryptocurrency， but also in other areas such as distributed storage systems， location proof， healthcare， voting systems and so on.

Based on the study of relevant blockchain articles and application scenarios， this paper will evaluate the implementation of blockchain technology in its application scenarios to enhance data security， and summarize the blockchain technology and its applications beyond cryptocurrency and draw appropriate conclusions.

Key words：block chain （BC）; Work certificate （PoW）; Internet of Things （IoT）; Encryption currency

1? 引言

2019年10月24日，在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)，習(xí)總書記強(qiáng)調(diào)，“把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口”“加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”。此時(shí)區(qū)塊鏈這項(xiàng)新技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)大眾視野，成為社會(huì)的關(guān)注焦點(diǎn)。本文將探討，除加密貨幣之外，區(qū)塊鏈未來的使用方向和應(yīng)用場景。區(qū)塊鏈從本質(zhì)上講是一個(gè)共享的、去中心化的數(shù)據(jù)庫，用區(qū)塊鏈技術(shù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可追溯、集體維護(hù)、公開透明等特征。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)存儲(chǔ)去中心化能夠解決信息不對(duì)稱的問題，可助力實(shí)現(xiàn)多個(gè)主體之間的協(xié)作信任。所以，區(qū)塊鏈未來應(yīng)用場景很廣闊。

2? 區(qū)塊鏈技術(shù)概述

本節(jié)簡要介紹區(qū)塊鏈背后的技術(shù)基礎(chǔ)。一個(gè)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)包含以下兩個(gè)不同的組件：

（1）交易活動(dòng)：區(qū)塊鏈中的參與者觸發(fā)的使用動(dòng)作。

（2）區(qū)塊：區(qū)塊鏈中的區(qū)塊是一個(gè)數(shù)據(jù)集合，它記錄了使用和相關(guān)的細(xì)節(jié)，如正確的序列、創(chuàng)建時(shí) 間戳等。

區(qū)塊鏈可以是公共的，也可以是私有的，使用哪一種將取決于它的具體應(yīng)用場景。公共區(qū)塊鏈允許所有擁有讀寫權(quán)限（如比特幣）的用戶訪問它。然而，有一些公共區(qū)塊鏈會(huì)把訪問限制為只能讀或?qū)?。相反，?duì)于私有區(qū)塊鏈，只有選定的、受信任的參與者才有訪問權(quán)限，這樣設(shè)置的目的是隱藏用戶的詳細(xì)信息。

區(qū)塊鏈的一大技術(shù)優(yōu)勢就是它的實(shí)現(xiàn)技術(shù)都是公開的，因此，每個(gè)訪問者都可獲取完整的最新更改活動(dòng)記錄。同時(shí)任何更改都可被其他用戶公開驗(yàn)證，因此其記錄的數(shù)據(jù)是不能被篡改的。但是每個(gè)塊中記載的數(shù)據(jù)是由私鑰加密的，不是每個(gè)人都能解密獲取到的。

區(qū)塊鏈技術(shù)的另一個(gè)主要優(yōu)勢就是它是去中心化的：

沒有單一的存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（包含交易和相關(guān)區(qū)塊），而是分布在支持區(qū)塊鏈的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的參與者之間。

交易不需要任何權(quán)威機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)。

區(qū)塊鏈系統(tǒng)的整體安全性是另一個(gè)優(yōu)勢。系統(tǒng)只允許追加新的區(qū)塊。由于前面的區(qū)塊是公開的且分布式存儲(chǔ)的，因此用戶不能對(duì)其進(jìn)行更改。

若要將新的區(qū)塊添加到現(xiàn)有鏈中，必須由該區(qū)塊鏈系統(tǒng)的所有參與者進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于這樣的驗(yàn)證和驗(yàn)核實(shí)過程，參與者必須應(yīng)用特定的算法。用戶參與的區(qū)塊鏈系統(tǒng)定義了被視為“有效”的內(nèi)容，這些內(nèi)容可能會(huì)因不同的系統(tǒng)而異。驗(yàn)證過程和通過驗(yàn)證的內(nèi)容將被存儲(chǔ)在一個(gè)區(qū)塊中。接下來，新生成的區(qū)塊被傳送到要附加到現(xiàn)有塊鏈的所有其他參與節(jié)點(diǎn)。每個(gè)后續(xù)區(qū)塊都有一個(gè)哈希值，這個(gè)哈希值就像是它的數(shù)字指紋一樣，具有唯一性。

用戶發(fā)起轉(zhuǎn)賬交易并觸發(fā)，它就被表示為“交易”，并向網(wǎng)絡(luò)中的所有參與者廣播。該交易現(xiàn)在必須獲得區(qū)塊鏈系統(tǒng)的“批準(zhǔn)”才能真正“有效”。一旦被批準(zhǔn)為有效的交易，其信息將連同后續(xù)區(qū)塊的哈希值一起被饋送到新區(qū)塊中，并傳送到所有參與節(jié)點(diǎn)，隨后被附加到區(qū)塊鏈數(shù)字分類賬本中的現(xiàn)有區(qū)塊鏈中。

3? 加密貨幣以外的區(qū)塊鏈應(yīng)用

盡管互聯(lián)網(wǎng)是幫助人們實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代數(shù)字化生活的偉大工具，但在安全性和隱私性方面仍然存在很大缺陷，尤其是在金融科技和電子商務(wù)領(lǐng)域。加密貨幣背后的區(qū)塊鏈（Blockchain）技術(shù)帶來了一場新的革命，它實(shí)現(xiàn)了不需要商業(yè)銀行這些中介機(jī)構(gòu)的P2P交易機(jī)制。區(qū)塊鏈可以驗(yàn)證所有交易，并保留交易的永久記錄，同時(shí)確保用戶任何身份相關(guān)信息的隱私性。在證實(shí)所有交易的同時(shí)，用戶的所有個(gè)人信息都被隔離。因此，通過應(yīng)用區(qū)塊鏈或類似的加密貨幣技術(shù)，用戶既不需要相互信任，也不需要中間人，而是在去中心化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中表現(xiàn)出信任。比特幣只是區(qū)塊鏈的一種典型應(yīng)用。除此之外，它可支持的應(yīng)用場景非常多，如存儲(chǔ)和驗(yàn)證法律文件、各種證書、醫(yī)療數(shù)據(jù)，也可與物聯(lián)網(wǎng)和云相結(jié)合應(yīng)用。

在云環(huán)境中，任何云數(shù)據(jù)對(duì)象的創(chuàng)建歷史及其隨后執(zhí)行的操作都由“數(shù)據(jù)源”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄，數(shù)據(jù)源是云元數(shù)據(jù)的一種類型。因此，保證數(shù)據(jù)源的安全性是非常重要的。在云環(huán)境中采用區(qū)塊鏈技術(shù)可以提供強(qiáng)大的保護(hù)，防止數(shù)據(jù)記錄被更改。這也增強(qiáng)了數(shù)據(jù)源本身的可用性、可靠性、隱私性以及最終的價(jià)值。

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，大多數(shù)通信以機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）交互的形式進(jìn)行。在參與對(duì)話的機(jī)器之間建立信任是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用需面臨的一大挑戰(zhàn)。區(qū)塊鏈技術(shù)可以增強(qiáng)機(jī)器通信的可擴(kuò)展性、安全性、可靠性和隱私性，助力于促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用。通過部署區(qū)塊鏈技術(shù)來跟蹤連接到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的所有設(shè)備，實(shí)現(xiàn)參與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)的設(shè)備全跟蹤，減少單點(diǎn)故障（SPF）來提高系統(tǒng)的可靠性。用于數(shù)據(jù)塊加密的算法以及哈希技術(shù)可以提供更好的安全性。

4? 展望

區(qū)塊鏈概念以及技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)超出了其用于比特幣生成和交易的范圍。它的安全性、隱私性、可追蹤性和時(shí)間戳等特性，使得它的應(yīng)用超越了最初的應(yīng)用領(lǐng)域。相信在未來，區(qū)塊鏈技術(shù)在加密貨幣領(lǐng)域應(yīng)用將更加深入且廣泛，我國央行發(fā)行加密貨幣也指日可待。區(qū)塊鏈技術(shù)在加密貨幣以外的應(yīng)用也會(huì)趨于成熟，也將會(huì)有更多應(yīng)用場景的出現(xiàn)，如身份管理、黃金等貴金屬的資產(chǎn)所有權(quán)轉(zhuǎn)讓、醫(yī)療保健和其他商業(yè)用途等。

參考文獻(xiàn)：

[1]區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 袁勇，王飛躍.自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2016（04）