區塊鏈技術的原理及行業應用發展前景分析

李天揚

【摘 要】區塊鏈技術本身是對所有交易和電子行為進行全面記錄的一種數據記錄方案，它本身也屬于一種公開的賬本技術。而區塊鏈技術最明顯的三大特征為分布式、中心化和不可造假，這三大明顯的特性帶來的效果越來越多地引發了世界各行各業的關注。本文主要就區塊鏈技術的原理、行業應用的特性和發展的前景進行全面系統的分析，希望能夠給大家以參考性的意見。

【關鍵詞】區塊鏈技術；區塊鏈原理；行業應用；發展前景

中圖分類號： TP311.13 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）04-0172-002

0 引言

在去年中國人民銀行所召開的數字貨幣研討會上，會議已經對包括比特幣在內哦數字貨幣的價值進行全面的肯定。目前，市場上流通的諸多貨幣不僅使得傳統的貨幣發行成本得以降低，而且也使得其流通的成本慢慢降低，并在最后逐步使得經濟活動的便利性和透明度更上一個臺階。截至到2017年，各種加密類型的貨幣種類已經突破了600種，總體市值突破了100多億美元，而比特幣的數量更是超過了70%。

1 區塊鏈的概念和特點

1.1 區塊鏈的概念

在研究區塊鏈技術的概念之前，我們首先要了解區塊鏈本身的概念。它是比特幣中非常重要的一種概念。區塊鏈本身也屬于比特幣的一種底層技術和基礎型的架構。本質的特點是一種中心化的數據庫[1]。從本質上說，區塊鏈是一種依靠一連串使用的密碼和相關的鏈接產生的數據塊，每一個數據塊中都需要包含一次比特幣網絡交易的信息過程，為的是能夠使得信息的有效性更好地得以驗證，并且在這個基礎上可以生成下一種類型的區塊。

1.2 區塊鏈的特點

從區塊鏈的概念和區塊鏈使用的過程來看，區塊鏈的特征主要可以被概括成如下幾點：第一，如果引入了區塊鏈的概念，那么整體網絡中將不再存在中心化的管理機構，整個管理機構將呈現出一種分布式的端到端的網絡結構，整個網絡的結構勢必將改變。第二，整個區塊鏈的內部都會存在諸多種類的協商一致的規范，使得我們可以利用所有類型的節點去更好地信任環境，并在這個過程中使得整體數據的交換變得更加安全。第三，在區塊鏈技術操作的過程中，一般都可以采用非對稱的密碼數據對交易數據進行加密，此后又可以借助工作量證明的機制將數據理論更好地改變。第四，整個區塊鏈呈現的是一種公開透明的狀態，所有的交易過程和交易記錄都可以在網絡中被公開，信息的不對稱性將在很大一部分程度上被打破。

2 區塊鏈接技術的概念和特點

2.1 區塊鏈技術的概念

區塊鏈技術的英文縮寫為 Blockchain tecknology。區塊鏈技術也被分為分布式賬本技術，它是一種新型的互聯網數據庫技術，其最核心的特點就是集中化和中心化，區塊鏈技術對每個人都實施公開透明的戰略，每個人都可以進入到內部參與數據庫記錄的進程。區塊鏈技術最早是運用在比特幣領域的基礎技術，目前已經被廣泛運用于全世界的各個行業，此種技術最終將擴展到金融領域。區塊鏈技術最核心的特點就是能夠不依賴第三方渠道，直接通過自身分布式節點的形式進行全面的數據交換和驗證，最終達到使得技術更全面地進行存儲的一種概念。目前，相當多的區塊鏈技術已經被縮寫成為區塊鏈。

2.2 區塊鏈技術的特點

2.2.1 去中心化

在所有類型的區塊鏈技術的特征中，去中心化是其最本質的特征。區塊鏈技術的誕生意味著我們能夠在完全沒有中央處理節點的情況下更好地實現全網所有數據的分布和記錄，并能夠將數據的真實性更好地保存下來。在去中心化的網絡環境中，所有類型的節點其實都沒有什么本質上的區別，它們都擁有相同的義務和權利。所有區塊鏈技術的網絡節點都必須遵守同樣的密碼學規則，從而也就能夠更好地將全網系統中的數據記錄被更好地維護下來[2]。所有的網絡節點在沒有第三方中介機構的幫助下也就能夠更好地進行信任背書。因此，在去中心化的區塊鏈的網絡構建中，一定要通過全方位地對單個節點的攻擊及你想能夠全方位的控制，進而才能夠對整個區塊網絡鏈接產生更好的影響。

2.2.2 信息的不可篡改性

所有蘊含在區塊鏈中區塊的信息都將是不可篡改的。所有區塊鏈中的數據信息必須要經過全網大部分節點的審核之后才能夠更好地被全方位地記錄下來。如果不能夠保證整個控制系統中存在超過一半的網節點，那么即使在之后對單個的節點進行篡改也是沒有實際的意義的。這也就是說，如果只對個別的節點數據及你想能夠篡改和攻擊，那么是不會影響到全網總帳的安全性和穩定性的。這種信息的不可篡改性使得區塊鏈數據變得更加穩定和可靠。

2.2.3 匿名性

區塊鏈技術能夠在非常復雜的網絡條件下解決網絡節點之間存在的信任問題。因此，在區塊鏈網絡交易的過程中，我們可以在不了解雙方身份的情況下就進行交易。所有區塊鏈網絡中的交易都是以加密地址為基礎進行交易的，在這個過程中根本不會對雙方的身份進行雙重確認，交易的雙方僅僅通過公布自己的地址信息就可以和對方進行全方位的交易，這也就體現了區塊鏈技術中的匿名性。

3 區塊鏈技術的原理

3.1 P2P網絡

在區域鏈技術運用的過程中，P2P技術一直都占據著非常重要的地位。P2P網絡中的每個節點都處于平等的地位，客戶端也可以在這個過程中更好地進行直接通信。而從結構來看，P2P網絡結構主要可以分為有結構和無結構兩種。有結構的P2P網絡可以采用一致性的哈希表來更好地構建路由表，無結構的P2P網絡可以采用廣播式的結構來支撐，每個節點都可以更加全面地向鄰居節點來發送數據，從而更好地在網絡中進行數據的傳遞和廣播。而在 區塊鏈技術中最常用的就是這種P2P網絡技術，由于P2P網絡結構下，數據技術的加密和驗證也就顯得非常重要了。

3.2 非對稱加密與數字簽名技術

使用一對公鑰對信息進行全程加密的過程被稱為非對稱加密技術。但在公鑰加密的過程只能夠用私鑰解密才能夠形成。私鑰加密的內容只能夠用對應的公鑰才能夠完成。此外，數字簽名的過程保證了信息傳輸的安全性，所有信息發送者都需要將信息都去掉之后，再更好地進行哈希操作，之后再附著于數字簽名的末尾。所有信息的接收者都要在收到信息之后才能夠使用公鑰對文本進行解密，之后再對摘要進行全程的哈希操作。

3.3 哈希算法

哈希算法又被稱為散列函數。它能夠將任意長度的數值印射成一組固定的長度值。整個哈希算法主要包含四種性質：第一，所有的哈希算法幾乎都不能夠更好地進行反推輸入，這被稱為單向性；第二，不同長度的數值所輸入的哈希值的時間是大致相同的，這被稱之為定時性；第三，只要輸入的過程中其輸入的哈希值稍微產生任何的變化，那么所產生的結果也會有所不同，這一點就被稱之為隨機性。整體區塊鏈接技術采用的就是雙SHA256哈希運算的數值進行運算。任何一種長度的數據只需要經過兩次或者兩次以上的SHA256哈希運算，那么就可以得到任何形式的哈希值。

4 區塊鏈的行業應用前景

4.1 通信領域

區塊鏈技術最常在通信領域被運用。傳統的通信工具都是先在節點中找到最短和最快的路徑，之后再把信息全盤復制過去。但是，區塊鏈技術本身就有著最明顯的分布式和中心化的兩大特征，這兩大特征正是可以在很大一部分程度上顛覆傳統通信工具設計的思想。而如果能夠以P2P網絡結構、非對稱加密技術和數字簽名技術在全網進行廣播的話，那么網絡中所有的節點都可以收到信息，只有擁有鑰匙的人才能夠通過打開和實現信息傳輸的功能來保證整體操作環境的安全性。

4.2 金融領域

從目前使用的情況來看，區塊鏈技術在金融領域的應用是最普遍的。廣大銀行和財團必須在同時處理好交易安全技術的基礎上更多地去吸引投資者的資金。在股票交易市場，一般都需要先為二級市場列出公司的股份，等到真正需要交易或者結算的時候，再按照一定的時間順序進行結算。從理論的意義上來說，一些公司完全可以根據區塊鏈技術直接對股份進行分配，而這些被記錄好的股份在之后也完全可以被拿到二級市場上進行出售。

納斯達克公司正計劃用區塊鏈技術更好地開展自身的私募股權業務。這項投資業務本身也要與IPO或者是民營公司的財務報表有很深刻的關系。但當前的股權交易程序多數是由第三方機構來進行的，其參與的效率非常低下和緩慢。納斯達克也將更深入地通過加入智能合約區塊鏈項目計劃去實施他們的股權私募業務。而通過這樣的區塊鏈技術的運用，這項業務的范圍也將變得更廣，其實施起來的效率也會變得更高。由此可見，區塊鏈技術可以被廣泛地應用于股票、紅利、有價證券和其他相關的區域。

4.3 投票領域

將區塊鏈技術更加廣泛地運用于投票領域，那么也可以大大地降低投票的成本，同時也可以讓投票在更加安全的范圍內得以進行。因此，區塊鏈技術在西方國家可以被廣泛的運用[3]。位于美國的一家區塊鏈技術公司正以區塊鏈技術為基礎來制作投票機，希望能夠在美國大選的過程中被廣泛地 應用。很多美國的大型機構和企業已經宣布將用區塊鏈技術來替代傳統的投票方式，以便更好地實施投票。

4.4 能源領域

通常情況下，電力企業和個人除了可以利用自己手中的資源通過太陽能、風力和其他方式來生產電力，而其余的電力也可以通過電力公司統一進行購買，之后在統一轉售給其他人，這樣本身用電的效率將會非常低。但是隨著“調度獨立、售電開放和交易平臺”的獨立形成，其電力改革過程也開始全面地被實施。而在電力改革的過程中，區塊鏈技術也能夠被廣泛地得以運用，其在能源領域也能夠因此迎來新的契機。區塊鏈技術可以更好地實現能源領域的自主交易。

5 結束語

區塊鏈技術已經在各行各業的應用中更好地證明了其潛在的價值。但是如何將區塊鏈技術更加全面地運用到包括金融、能源、投票和通信等諸多領域？如何在應用的過程中與企業更好地融合來提高生產力？這兩個問題是我們大家尤其需要去摸索的。而有關的政府、行業協會和企業等都要從各個角度來看待這種創新的技術，以便更好地引導區塊鏈技術發揮其潛力。

【參考文獻】

[1]何廣鋒，黃未希.區塊鏈技術本質以及對金融業的影響[J].互聯網金融，2016（3）：96-103

[2]宋湘燕，黃珊.區塊鏈技術在商業銀行的應用前景[N].金融時報，2015（3）：38-43

[3]益言.區塊鏈的發展現狀、銀行面臨的挑戰及對策分析[J].金融會計，2016（3）：88-94