朱 瑾 許智穎

(山東師范大學(xué)商學(xué)院，250358，濟南 )

1 引 言

2020年5月，新京報發(fā)表社論“以全流程監(jiān)管打擊對消費券‘薅羊毛’”，提出利用區(qū)塊鏈等技術(shù)手段完善消費券發(fā)行制度，為提振受新冠疫情影響的國內(nèi)經(jīng)濟提供安全監(jiān)管[1].自2020年初以來，我國累計超過22個省政府將區(qū)塊鏈寫入工作報告.在國外，對區(qū)塊鏈技術(shù)的關(guān)注度只增不減，許多國家從國家層面出臺相關(guān)政策激勵區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展[2].美國、英國、日本等始終對加密資產(chǎn)持開放態(tài)度.2019年初，新加坡國會通過《支付服務(wù)法案》，將有利于區(qū)塊鏈、數(shù)字貨幣發(fā)展的合法性、規(guī)范性.據(jù)有關(guān)韓媒報道，韓國擬投入4億美元區(qū)塊鏈研發(fā)基金助力“數(shù)據(jù)經(jīng)濟振興”計劃. “區(qū)塊鏈+醫(yī)療”和“區(qū)塊鏈+金融”等創(chuàng)新商業(yè)模式日益頻繁地出現(xiàn)在人們?nèi)粘Ｉ钪?國內(nèi)外政府、專家的高度重視以及民眾的密切關(guān)注逐漸將區(qū)塊鏈技術(shù)推向熱點.

區(qū)塊鏈概念最早出現(xiàn)于2008年，中本聰在其著作《比特幣：一種點對點電子現(xiàn)金系統(tǒng)》[3]中將區(qū)塊鏈作為比特幣的底層技術(shù).與傳統(tǒng)貨幣交易系統(tǒng)不同，區(qū)塊鏈技術(shù)以去中心化的信任機制替代第三方權(quán)威機構(gòu)，通過分布式共識算法對數(shù)據(jù)進行多主體維護.其核心優(yōu)勢是利用密碼學(xué)原理，如哈希函數(shù)、非對稱加密、Merkle樹等確保交易信息的可溯源性與不可篡改性.區(qū)塊鏈技術(shù)最早應(yīng)用于數(shù)字加密貨幣，這一階段也被稱為區(qū)塊鏈1.0時代.隨著現(xiàn)有技術(shù)的改進，區(qū)塊鏈技術(shù)具備了更強大的功能，如以自動化腳本編碼的智能合約技術(shù)嵌入使得區(qū)塊鏈系統(tǒng)可在預(yù)設(shè)指令被激活的情況下自動靈活生成合約.這引發(fā)了區(qū)塊鏈技術(shù)的顛覆式變革，使其脫離比特幣作為獨立技術(shù)范式被引入金融領(lǐng)域，由此進入?yún)^(qū)塊鏈2.0時代.近年來，區(qū)塊鏈技術(shù)逐漸突破金融行業(yè)，呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)驅(qū)動創(chuàng)新的態(tài)勢[4].在醫(yī)療、教育、社會治理、物聯(lián)網(wǎng)乃至傳媒等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，區(qū)塊鏈技術(shù)以“區(qū)塊鏈+”為標(biāo)志進入多場景應(yīng)用下的區(qū)塊鏈3.0時代.值得注意的是，區(qū)塊鏈不同時代的劃分并非完全獨立，而是以耦合狀態(tài)并行發(fā)展逐漸過渡.

2 區(qū)塊鏈概念及基本結(jié)構(gòu)

2.1區(qū)塊鏈技術(shù)的概念區(qū)塊鏈技術(shù)最早出現(xiàn)于2008年由中本聰編寫的著作《Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System》[3]中.起初，區(qū)塊鏈并非一項獨立的技術(shù)，而是作為比特幣的底層支持技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字貨幣領(lǐng)域.目前有關(guān)區(qū)塊鏈的概念尚未得到明確界定.有學(xué)者將區(qū)塊鏈的本質(zhì)定義為一種去中心化的數(shù)據(jù)庫[5, 6]，主要執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入、驗證與存儲功能.也有學(xué)者從技術(shù)應(yīng)用的角度，將區(qū)塊鏈定義為分布式交易賬本[7, 8]，主要執(zhí)行交易記錄的任務(wù)以實現(xiàn)價值交換功能.與傳統(tǒng)系統(tǒng)依賴于中心權(quán)威機構(gòu)建立信任機制不同的是，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化的技術(shù)結(jié)構(gòu)，即不存在領(lǐng)導(dǎo)式中心機構(gòu)(如中央銀行)，而是通過散落分布式節(jié)點共同承擔(dān)數(shù)據(jù)收集、核驗、存儲、傳輸任務(wù)構(gòu)建信任機制.區(qū)塊鏈獨特的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)可以完整記錄從創(chuàng)世區(qū)塊至最新區(qū)塊的全部信息，應(yīng)用密碼學(xué)技術(shù)保證數(shù)據(jù)不可篡改.區(qū)塊鏈具有可追溯性、信息公開性等優(yōu)點，用戶均可通過PC端查閱區(qū)塊鏈中存儲的公開數(shù)據(jù).

隨著時代的發(fā)展與區(qū)塊鏈技術(shù)的迭代完善，其應(yīng)用已經(jīng)從數(shù)字貨幣拓展到物聯(lián)網(wǎng)、傳媒、醫(yī)藥、金融等領(lǐng)域[9-11].智能合約等技術(shù)邏輯的開發(fā)使得區(qū)塊鏈不僅僅局限于交易記錄，還可以通過自動化腳本在預(yù)設(shè)指令被激活的情況下智能生成合約并存儲.與此同時，有關(guān)區(qū)塊鏈概念的界定也日趨多元化.綜合各界學(xué)者的觀點，本文總結(jié)區(qū)塊鏈的概念為：在多主體參與維護下，建立去中心化的信任機制，通過分布式共識算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲功能的技術(shù)范式.

2.2區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)李燕等人[12]認(rèn)為，區(qū)塊鏈?zhǔn)怯蓞^(qū)塊組合、數(shù)據(jù)鏈接而成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu).具體來講，區(qū)塊鏈?zhǔn)怯蓜?chuàng)世區(qū)塊與其后續(xù)區(qū)塊通過數(shù)據(jù)鏈接形成，其核心組件可以劃分為區(qū)塊頭(Header)與區(qū)塊體(Body)(見圖 1).其中區(qū)塊頭包含當(dāng)前區(qū)塊哈希值、前一區(qū)塊哈希值、時間戳、區(qū)塊號、隨機數(shù)和梅克爾(Merkle)根結(jié)點等海量信息，區(qū)塊體則記錄詳細(xì)的交易數(shù)據(jù).

圖1 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)并非以原始形式保存，而是經(jīng)由哈希算法將任意長度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為固定長度的二進制數(shù)據(jù)信息載入?yún)^(qū)塊.如原始數(shù)據(jù)通過兩次SHA256哈希算法(輸出長度為256位)，生成Merkle樹葉子節(jié)點被記入?yún)^(qū)塊體[13].Merkle樹根節(jié)點記錄葉子節(jié)點哈希值，不包含底層數(shù)據(jù).這一技術(shù)降低了數(shù)據(jù)驗證與識別的復(fù)雜度，有效提高了區(qū)塊鏈的運行效率.區(qū)塊頭中前一區(qū)塊哈希值承載上一區(qū)塊內(nèi)的全部交易信息，當(dāng)前區(qū)塊哈希值則是由該區(qū)塊生成階段內(nèi)所有通過驗證的交易信息構(gòu)成.由此相鄰區(qū)塊形成首尾相連、環(huán)環(huán)相扣的緊密鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，每一區(qū)塊均涵蓋自創(chuàng)世區(qū)塊以來的全部信息. 時間戳是指被存儲數(shù)據(jù)通過驗證的時間，與數(shù)據(jù)載入的先后時序相對應(yīng).加蓋時間戳為信息存儲增添了時間維度，一方面確保信息可溯源性和時序性[12]，另一方面為知識產(chǎn)權(quán)注冊、公證等對時間較為敏感的領(lǐng)域應(yīng)用奠定了基礎(chǔ).區(qū)塊鏈應(yīng)用POW(工作量證明)等算法保證區(qū)塊頭中隨機數(shù)生成的無序性和不可預(yù)測性.

2.3區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)關(guān)于區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)架構(gòu)，當(dāng)前學(xué)界主要有“五層模型”與“六層模型”兩種不同觀點.蔡曉晴等人[7]以區(qū)塊鏈的發(fā)展歷程為依據(jù)，在數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層構(gòu)成的區(qū)塊鏈核心架構(gòu)基礎(chǔ)上擴展構(gòu)建了合約層與應(yīng)用層.而曾詩欽等人[14]則將智能合約與執(zhí)行環(huán)境、處理模型融合在一起，用控制層替代合約層，搭建了共識層所生成的數(shù)據(jù)與應(yīng)用層之間的平臺.而袁勇等人[4]從去中心化的分布式節(jié)點挖礦行為的自利性視角出發(fā)，構(gòu)建一系列激勵機制刺激節(jié)點積極執(zhí)行任務(wù)，由此建立了涵蓋數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵層、合約層、應(yīng)用層的“六層模型”，此種分類應(yīng)用較為廣泛.

區(qū)塊鏈各層由下至上分別執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲、信息傳播、算法共識、工作激勵、智能合約和靈活應(yīng)用等功能.數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層和共識層確保所有交易數(shù)據(jù)算法一致、存儲完整且不可篡改.激勵機制驅(qū)動各節(jié)點積極挖礦擴展區(qū)塊鏈，最終以合約層為端口鏈接各應(yīng)用場景，助力區(qū)塊鏈技術(shù)到商業(yè)邏輯的轉(zhuǎn)化.

3 區(qū)塊鏈主要特征

3.1去中心化區(qū)塊鏈的核心優(yōu)勢在于去中心化.區(qū)別于傳統(tǒng)的中心化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，去中心化系統(tǒng)并不存在唯一的中心權(quán)威機構(gòu).區(qū)塊鏈依靠分布式共識機制構(gòu)建點對點( P2P)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)全網(wǎng)節(jié)點間的信息通訊[15].依靠純數(shù)學(xué)方法而非中心機構(gòu)統(tǒng)一授權(quán)[4]，由此形成了區(qū)塊鏈獨特的信任機制.每一節(jié)點地位平等且互聯(lián)互通，任何節(jié)點均可利用自身算力承擔(dān)數(shù)據(jù)驗證、存儲和傳輸?shù)热蝿?wù).區(qū)塊鏈安全問題由各節(jié)點共同參與，在特定激勵機制驅(qū)動下實現(xiàn)多利益主體維護.從技術(shù)應(yīng)用層面，去中心化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有效提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，降低了時滯性，從更低成本化角度拓寬了技術(shù)應(yīng)用場景.

3.2不可篡改性密碼學(xué)中哈希函數(shù)等技術(shù)的應(yīng)用決定了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的不可篡改性.哈希函數(shù)具有抗碰撞性(Collision Resistance)，即在SHA256函數(shù)有限的輸出空間中(2256)，難以人為創(chuàng)造哈希碰撞使任意x≠y，滿足H(x)=H(y)，除非遍歷所有可輸入值,但工作量龐大.利用這一性質(zhì)，可檢測加密數(shù)據(jù)經(jīng)哈希轉(zhuǎn)換所得值與初始哈希值是否相等以確保信息未被篡改.哈希函數(shù)還有單向不可逆性(Hiding)，在輸入空間足夠大且分布均勻的前提下，原始交易信息x經(jīng)哈希函數(shù)轉(zhuǎn)換為H(x)被公布，但無法由結(jié)果反推出輸入值，這樣可以有效防止原始交易信息被篡改.在實際操作中通常將原始信息結(jié)合隨機數(shù)(Nonce)共同哈希，以滿足輸入空間足夠大條件.根據(jù)區(qū)塊鏈運行原理，在指定區(qū)塊后每生成一個新的區(qū)塊則稱為完成一次對指定區(qū)塊的確認(rèn).規(guī)定每項交易至少經(jīng)過六次確認(rèn)才具有合法性.而每一區(qū)塊中的隨機數(shù)是基于SHA256雙哈希算法[16]生成，具有絕對的不可預(yù)測性，要想篡改數(shù)據(jù)需要依靠強大算力.攻擊系統(tǒng)耗費的巨大成本使得篡改數(shù)據(jù)難以實現(xiàn).

3.3可追溯性區(qū)塊鏈獨特的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)決定了被存儲數(shù)據(jù)的可追溯性.共存于每一區(qū)塊中的父哈希和子哈希將當(dāng)前區(qū)塊與前一區(qū)塊內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)封裝于一體，依托于相鄰區(qū)塊首尾相接、環(huán)環(huán)相扣的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，區(qū)塊鏈存儲的每項交易數(shù)據(jù)均可追溯.另外，通過驗證的交易信息在寫入?yún)^(qū)塊的同時加蓋時間戳，為數(shù)據(jù)增建時間維度，強化了信息可追溯性.區(qū)塊鏈可追溯性為食品、藥品安全監(jiān)管的落實提供了技術(shù)支持.

4 區(qū)塊鏈應(yīng)用場景

早期區(qū)塊鏈技術(shù)主要應(yīng)用于數(shù)字貨幣領(lǐng)域，隨著非對稱加密算法、智能合約以及各類共識機制的嵌入，區(qū)塊鏈技術(shù)的適配場景更加廣泛.區(qū)塊鏈系統(tǒng)所具備的去中心化、可溯源性、時序性、不可篡改性以及安全可信等特征，引起物聯(lián)網(wǎng)、金融、醫(yī)療[17]、傳媒、教育以及保險等領(lǐng)域的顛覆式變革.“區(qū)塊鏈+”的繁榮為社會生活帶來智能、便捷的同時，也催化了區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)化迭代.

4.1區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)[18]是基于信號傳感設(shè)備的應(yīng)用，將物理實體互相連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)、信息共通的智能化識別、追蹤與管理的網(wǎng)絡(luò)，被列為我國新型戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一[19].信息與物理空間的高度融合隨時間延續(xù)使信息呈爆炸式增長，由此產(chǎn)生一系列數(shù)據(jù)存儲與傳輸問題.如車聯(lián)網(wǎng)隨著聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)的車輛增多，車載網(wǎng)絡(luò)信息劇增給系統(tǒng)效率帶來負(fù)面影響.對此，有學(xué)者結(jié)合邊緣網(wǎng)絡(luò)與區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建WSN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))，并提出“滾動塊鏈”概念[20].利用支持移動邊緣計算的區(qū)塊鏈系統(tǒng)解決工作證明難題，提高車聯(lián)網(wǎng)中資源利用率[21].另外，利用區(qū)塊鏈分布式節(jié)點的綜合算力可以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)存儲[22].以2020年爆發(fā)的新冠肺炎疫情為例，李旭東等人[23]分析了區(qū)塊鏈技術(shù)及突發(fā)公共衛(wèi)生事件下應(yīng)急物流的耦合機理，構(gòu)建高效運行、助力捐贈和智能發(fā)展三維度應(yīng)急物流模型.有學(xué)者將這種區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)的合作體系稱作“物鏈網(wǎng)”[24].以塊鏈技術(shù)為依托的物聯(lián)網(wǎng)突破數(shù)據(jù)存儲帶寬局限，保障互訪高效同時預(yù)防信息孤島現(xiàn)象，具有廣泛的應(yīng)用前景[25].

4.3區(qū)塊鏈在金融領(lǐng)域的應(yīng)用區(qū)塊鏈最早應(yīng)用于比特幣[27]，這為其在金融領(lǐng)域的拓展奠定了基礎(chǔ).傳統(tǒng)金融系統(tǒng)依賴于中央權(quán)威機構(gòu)建立信任關(guān)系，交易雙方以中心機構(gòu)為媒介實現(xiàn)協(xié)議達(dá)成、貨幣流轉(zhuǎn)以及信息傳遞.第三方機構(gòu)的干預(yù)使得金融交易效率有限且具有高度依賴性，一旦依賴中心機構(gòu)受到攻擊，相關(guān)交易信息都將面臨泄露風(fēng)險.區(qū)塊鏈系統(tǒng)具有去中心化的信任機制，依賴分布式共識算法可大大縮減交易成本，加蓋時間戳與非對稱加密算法保證了金融數(shù)據(jù)的不可篡改性與可溯源性.因此，越來越多的金融機構(gòu)將其資產(chǎn)整合到區(qū)塊鏈中[12]，區(qū)塊鏈技術(shù)在國內(nèi)乃至跨境支付中發(fā)揮了重要作用.如國際區(qū)塊鏈聯(lián)盟R3CEV與微軟及以太坊合作開發(fā)了票據(jù)交易系統(tǒng)，吸引了高盛、瑞士聯(lián)合銀行等國際知名金融機構(gòu)的加入.早在2016年，我國招商銀行也應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)研發(fā)出一套針對跨境直連清算的系統(tǒng).2020年2月5日，中國人民銀行發(fā)布了首個金融行業(yè)內(nèi)區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)——《金融分布式賬本技術(shù)安全規(guī)范》(JR/T 0184—2020)，標(biāo)志著區(qū)塊鏈金融領(lǐng)域的日益規(guī)范化、合法化.

4.4區(qū)塊鏈技術(shù)在文化傳媒中的應(yīng)用伴隨互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，傳統(tǒng)新聞傳媒生成內(nèi)容逐漸由文字轉(zhuǎn)向數(shù)字化，經(jīng)虛擬網(wǎng)絡(luò)即時、異地傳播.隨著區(qū)塊鏈應(yīng)用場景的擴展普及，“區(qū)塊鏈+傳媒”的資本邏輯轉(zhuǎn)化愈加理性成熟.不少媒體開始引進區(qū)塊鏈技術(shù)試水，主攻信息源權(quán)威認(rèn)證、文體版權(quán)保障以及傳播效果提升等基本需求.區(qū)塊鏈為助力傳媒行業(yè)打破困局轉(zhuǎn)型升級提供關(guān)鍵技術(shù)支持.

在產(chǎn)業(yè)投融資層面，文化產(chǎn)業(yè)面臨融資分散不穩(wěn)定的拓展瓶頸.利用區(qū)塊鏈去中心化優(yōu)勢，可以匹配長程運作中的各個環(huán)節(jié)在非權(quán)威背書下自動生成合約完成集資，確保運作流程順暢低風(fēng)險.熊卿等人[33]通過DEA效率評估法實證檢驗以上論述，并證實區(qū)塊鏈技術(shù)的嵌入對提高文化產(chǎn)業(yè)投融資效率有顯著影響.在信息生成階段，段欣毅等人[34]提出利用區(qū)塊鏈分布式特征搭建多方內(nèi)容生成平臺，經(jīng)由激勵機制保障節(jié)點信息質(zhì)量與積極性.實力突破新聞發(fā)現(xiàn)難、看點低的困境.這種類似于“新聞眾包”模式提高了用戶卷入度，重塑內(nèi)容生產(chǎn)模式并提振用戶消費積極性[35].在版權(quán)保障層面，互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境使得傳媒內(nèi)容生產(chǎn)、傳播以及交換均在虛擬空間運行，盜版、抄襲易發(fā)最終形成“劣幣驅(qū)逐良幣”的惡性循環(huán).對此，多位學(xué)者提出利用區(qū)塊鏈哈希算法將版權(quán)交易信息透明化[35, 36]，借助時間戳技術(shù)為文字、音頻等信息加蓋唯一標(biāo)識防篡改.區(qū)塊鏈應(yīng)用使得數(shù)字版權(quán)從確權(quán)到用權(quán)乃至維權(quán)均有了可溯源性，有力打擊盜版侵權(quán)賦能數(shù)字版權(quán)價值體系[37].

5 區(qū)塊鏈潛在問題

自2008年問世以來，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出日益蓬勃的良好態(tài)勢，區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)也日漸豐富完善.然而，由于技術(shù)本身并非完全成熟，其固有的系統(tǒng)性漏洞引發(fā)一系列安全問題、資源與效率問題.且“區(qū)塊鏈+”級區(qū)塊鏈與其他領(lǐng)域的交互融合也處于探索階段，相關(guān)法律、應(yīng)用制度并不健全.這些潛在問題制約著區(qū)塊鏈技術(shù)的進步發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)需要日益完善.

5.1安全問題

5.1.1 共識算法安全 一直以來，區(qū)塊鏈安全問題頻發(fā)且受到學(xué)者們的密切關(guān)注.韓璇等人[38]從區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)角度，剖析各層級潛在的安全隱患及相應(yīng)措施.其中基于POW共識機制的共識層主要面臨51%攻擊問題.即掌握全網(wǎng)51%以上算力的節(jié)點，可以隨意篡改數(shù)據(jù)威脅主鏈安全[39].如2019年1月5日開始，ETC網(wǎng)絡(luò)遭受51%算力攻擊，兩天內(nèi)至少發(fā)生11次雙花攻擊，累計損失約合110萬美元.盡管POS共識算法可有效應(yīng)對這一問題，但隨之而來的分叉難題(長程攻擊)卻不可避免.即攻擊者購買創(chuàng)建區(qū)塊的密鑰，并無代價模擬構(gòu)建一條始于創(chuàng)世區(qū)塊的分支，新節(jié)點受弱主觀性影響認(rèn)可偽鏈最終替代合法主鏈.

5.1.2 加密機制安全 私鑰是用戶在區(qū)塊鏈體系內(nèi)的“身份證”，私鑰丟失意味著用戶身份及所有權(quán)益的完全轉(zhuǎn)移.利用區(qū)塊鏈去中心化特征，黑客可以通過盜取私鑰的方式偷取用戶資產(chǎn).2019年11月19日，門羅幣官網(wǎng)被植入惡意代碼，竊取用戶私鑰及助記詞.由于區(qū)塊鏈不可篡改性，被盜資產(chǎn)無法追回.除此以外，區(qū)塊鏈系統(tǒng)內(nèi)的非對稱加密技術(shù)盡管有哈希函數(shù)作為安全保障，人為制造哈希碰撞與逆向解碼所需成本最小化加密風(fēng)險，但量子計算機指數(shù)級的算力仍然對破解非對稱加密存在威脅，盡管有研究者提出針對性技術(shù)改進[40]，但反量子加密技術(shù)仍有很大進步空間.

5.1.3 智能合約安全 目前智能合約技術(shù)仍存在一定的漏洞，包括可重入漏洞和區(qū)塊參數(shù)依賴漏洞等.如2016年發(fā)生的The Dao事件，非法端利用智能合約可重入性漏洞進而盜取項目內(nèi)全部資金.區(qū)塊參數(shù)依賴漏洞是指生成區(qū)塊過程中需嵌入隨機數(shù)，在沒有官方提供隨機數(shù)的前提下技術(shù)人員需要基于區(qū)塊內(nèi)相關(guān)變量自行開發(fā)偽隨機數(shù).這些變量包括區(qū)塊號(Block.Number)、區(qū)塊難度(Block.Difficulty)、時間戳(Block.Timestamp)以及區(qū)塊Gas限制(Block.Gaslimit)等，因此操控這些參數(shù)就能實現(xiàn)隨機數(shù)生成的可預(yù)測性,惡意礦工利用這一漏洞可以發(fā)起攻擊.頻發(fā)的安全事件給研發(fā)人員提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，也為智能合約留出更大的進步空間.總體而言，區(qū)塊鏈健康生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建未來可期.

5.2資源與效率問題區(qū)塊鏈應(yīng)用POW共識算法對節(jié)點算力具有高度依賴性，每個節(jié)點都要求解雙哈希函數(shù)并生成隨機數(shù)來競爭記賬權(quán).由于求解哈希值的過程需大量計算能力，礦機運行也要足夠電力持續(xù)供應(yīng)，但最終上鏈節(jié)點只有一個，由此其他節(jié)點在階段內(nèi)付出的算力資源以及電力資源均被浪費[4].以至于有不法分子為降低高昂電力成本，不惜鋌而走險私自改裝礦機并利用變壓器“偷電挖礦”.另外，交易效率主要受區(qū)塊生成時間的影響，而POW共識算法下新區(qū)塊生成至少需要10 min，交易確認(rèn)因此延遲,基于時間敏感性的實時交易則無法通過區(qū)塊鏈技術(shù)完成.同時伴隨區(qū)塊鏈發(fā)展節(jié)點數(shù)量日益增多，系統(tǒng)吞吐率僅限于每秒7筆交易，存儲容量無法提高導(dǎo)致低伸縮性，使得運行效率逐漸降低[41].因此，減少資源浪費提高區(qū)塊鏈運行效率的最新技術(shù)還有待研發(fā).

5.3法律制度問題現(xiàn)實社會中公民行為均受到法律制度的約束，以保障社會治理安定有序.然而，區(qū)塊鏈系統(tǒng)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化行為準(zhǔn)則，對黑客入侵行為沒有形成法律層面的懲處機制，這使得非法攻擊屢禁不止.另外，區(qū)塊鏈技術(shù)本身的特性使其面臨法律風(fēng)險[42]，如基于非對稱加密算法及共識機制所賦予的不可篡改性和匿名性，區(qū)塊鏈極易被用于洗錢、惡意融資等非法活動[43].智能合約技術(shù)的應(yīng)用引發(fā)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的顛覆式變革，同時合約雙方可匿名簽約的特質(zhì)為合約追責(zé)埋下隱患[44]，對此，區(qū)塊鏈相關(guān)法律條例需要進一步增加和完善.

6 區(qū)塊鏈技術(shù)展望

6.1技術(shù)前沿化POW共識算法是區(qū)塊鏈的核心技術(shù)之一，但基于工作量證明的信任機制使得哈希在求解過程中造成巨幅電力、算力資源浪費,同時，受吞吐量限制區(qū)塊鏈運行效率不高，對此，已經(jīng)有學(xué)者從不同視角提出算法改進.

基于POW機制擴容與效能對立的核心矛盾，戴安博等人[5]提出鏈上改造與鏈下拓展兩種可行方案.鏈上操作以Bitcoin-NG、Byzcoin和GHOST算法為例，在保留POW出塊規(guī)約的前提下利用新的分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)提高系統(tǒng)吞吐量.鏈下拓展以閃電網(wǎng)絡(luò)、分片共識為例，本質(zhì)在于分散中心工作量以此擴容提速.從資源維護的視角出發(fā)，劉志杰等人[45]設(shè)計了ECDLP挑戰(zhàn)方案，并引入LISTS字段記錄礦工游走軌跡便于驗證.考慮到區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)公開造成的隱私泄露問題，學(xué)者們提出門限密碼學(xué)[46]、零知識證明[47]、混幣和環(huán)簽名算法[48]等多視角方案.面對量子計算機的指數(shù)級算力對區(qū)塊鏈安全性造成威脅，格密碼有望發(fā)揮抗量子攻擊作用[49].上述技術(shù)改進方案能完善區(qū)塊鏈性能，提高安全性，但目前僅局限于理論探討與數(shù)字建模階段，其可行性與操作性還有待學(xué)者們開發(fā)探究.

6.2應(yīng)用拓展化在應(yīng)用層面，區(qū)塊鏈最初作為數(shù)字貨幣底層技術(shù)，為其在金融、審計領(lǐng)域的應(yīng)用孕育了天然環(huán)境.但隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的演進，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)與區(qū)塊鏈融合帶來的技術(shù)紅利成為驅(qū)動各行業(yè)轉(zhuǎn)型的新風(fēng)向.

就教育行業(yè)而言，現(xiàn)代化教育進程中智能設(shè)備建設(shè)[50]、學(xué)生信息核驗以及知識成果評估[51]等方面的要求日益嚴(yán)格.從引領(lǐng)輿論的“知網(wǎng)查重”到當(dāng)前熱議的“冒名頂替”事件，均為教育行業(yè)的信息保護及信用機制敲響警鐘.多位學(xué)者提出利用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)電子學(xué)歷、數(shù)字教育服務(wù)平臺和智慧校園[52]，重構(gòu)校園管理架構(gòu)賦能教育[53].另外，為充分發(fā)揮“產(chǎn)學(xué)研”合作績效，以胡祥培教授牽頭與京東合作構(gòu)建的“京東農(nóng)場”項目，成功將農(nóng)產(chǎn)品選品種植、培育、承銷及物流與區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合，搭建“物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈”的全智能化供應(yīng)鏈監(jiān)控管理流程，助力“菜籃子”工程推進.除此以外，區(qū)塊鏈技術(shù)在能源交易[54]、征信、政府政務(wù)等場景均有應(yīng)用潛力.提高企業(yè)數(shù)智化管理水平，拓展區(qū)塊鏈應(yīng)用場景以推進技術(shù)變現(xiàn)將成為企業(yè)家及學(xué)者們關(guān)注的焦點.

6.3基建完善化為響應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展號召，區(qū)塊鏈被納入新基建范疇，成為牽動國家數(shù)字轉(zhuǎn)型信息化發(fā)展的強力引擎.特別是在區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢凸顯迭代高效的背景下，承接技術(shù)創(chuàng)新向成果轉(zhuǎn)化是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要職責(zé).目前區(qū)塊鏈發(fā)展主要面臨技術(shù)瓶頸難突破、業(yè)務(wù)場景待拓展兩大痛點.而相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施完善可以有效解決上述難題[7].

在國外，有關(guān)區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)初具雛形，例如早在2018年，就有21個歐盟成員國就區(qū)塊鏈發(fā)展達(dá)成共識，以區(qū)塊鏈合作協(xié)議(EBP)為紐帶，合力構(gòu)建區(qū)塊鏈服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施(EBSI).迄今為止，已有30個成員國加入該項工程建設(shè)，為構(gòu)建歐盟范圍內(nèi)的跨境公共服務(wù)提供安全保障與技術(shù)支持.在國內(nèi)，區(qū)塊鏈技術(shù)隸屬新基建建設(shè)中新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵項目，其作為通用目的的技術(shù)屬性已得到公認(rèn)，基礎(chǔ)建設(shè)正處于籌備階段.如中國信通院融合區(qū)塊鏈與互聯(lián)網(wǎng)搭建“星火.鏈網(wǎng)”的基礎(chǔ)設(shè)施.以主子鏈為框架，由國家級新基建與區(qū)域級新基建匹配協(xié)同，通過骨干節(jié)點將子鏈錨定至主鏈超級節(jié)點實現(xiàn)跨鏈操作的整體架構(gòu).特別針對后疫情時代經(jīng)濟下行現(xiàn)狀，穩(wěn)固的區(qū)塊鏈基建必然引起大規(guī)模項目建設(shè)需求吸引資金流，以此激活區(qū)塊鏈行業(yè)的發(fā)展.

6.4服務(wù)平臺化目前，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)相對成熟并在逐步優(yōu)化，但從技術(shù)邏輯到商業(yè)成果轉(zhuǎn)化仍缺乏聯(lián)結(jié)機制.搭建區(qū)塊鏈技術(shù)服務(wù)平臺，可以充分發(fā)揮技術(shù)溢出效應(yīng)，使得掌握技術(shù)的研究人員有項目落地實操，也為企業(yè)冗余商業(yè)資源提供技術(shù)支持.對此，以京東和騰訊為典型打造企業(yè)級區(qū)塊鏈服務(wù)平臺應(yīng)用示范，為技術(shù)與應(yīng)用互聯(lián)搭建了橋梁，助力加速技術(shù)資本化.

以騰訊區(qū)塊鏈為例，其整體架構(gòu)將區(qū)塊鏈技術(shù)作為底層平臺(Trust SQL)，通過SQL(數(shù)據(jù)庫查詢)與API(應(yīng)用編程接口)兩種方式開發(fā)服務(wù)邏輯并封裝底層技術(shù)，由此衍生出數(shù)字資產(chǎn)、鑒證服務(wù)和共享賬本等自有業(yè)務(wù)，搭建平臺產(chǎn)品服務(wù)層.最后，在應(yīng)用服務(wù)層為各行業(yè)提供應(yīng)用開發(fā)平臺，利用區(qū)塊鏈可溯源、去中心、防篡改以及透明公開等優(yōu)勢為銀行、證券以及供應(yīng)鏈等行業(yè)提供技術(shù)解決方案.目前“微企鏈”方案就是騰訊區(qū)塊鏈為幫助企業(yè)轉(zhuǎn)讓債務(wù)憑證完善財務(wù)報表而推出的平臺服務(wù)項目.京東智臻鏈Baas平臺同樣為開發(fā)者與企業(yè)提供安全可靠的跨鏈服務(wù).京東Baas基于云計算特性部署靈活可靠的多層應(yīng)用場景，幫助企業(yè)構(gòu)建身份鏈，秒級啟動上鏈服務(wù)，提供用戶無技術(shù)背景下跨鏈交易服務(wù).由此，服務(wù)平臺化成為區(qū)塊鏈未來發(fā)展的一大趨勢.