區塊鏈技術發展及其軍事應用前景

李艷霄

（國家工業信息安全發展研究中心，北京 100040）

區塊鏈技術（Blockchain technology）是隨著比特幣等數字加密貨幣的日益普及而逐漸興起的一種全新的去中心化的基礎架構與分布式計算范式，其已在金融行業、醫療行業得到廣泛應用，是目前最具吸引力的前沿技術之一，已成為美俄等國家和地區競相發展的重點。未來，其將在軍事領域得到推廣使用。

1 區塊鏈技術概念與特點

1.1 概念

區塊鏈技術起源于2009年美籍日裔學者中本聰設計的一種加密數字貨幣——比特幣。幣的產生和交易都和區塊鏈技術息息相關。區塊鏈變化過程就是新幣產生和流轉過程，是支撐整個比特幣安全、有效、可信運行的基礎。

目前，對區塊鏈技術的定義尚未統一。本文所指的區塊鏈技術是使用網絡、密碼學等創造的由多個節點共同參與的分布式交易驗證和數據共享技術，其本質是一種分布式數據庫系統，其技術核心是加密算法和共識機制。傳統區塊鏈網絡中由于每個節點都存儲著區塊鏈網絡的數據副本，因此對區塊鏈網絡任意節點的攻擊并不能對其造成本質影響。

1.2 特點

區塊鏈技術具有去中心化、去信任、開放性、獨立性、數據可靠性等特點。去中心化：區塊鏈數據的檢驗、存儲、維護和傳輸等過程都基于分布式系統結構，不通過中間機構，采用數學方法建立起節點間的信任關系，從而形成去中心化的分布式系統；去信任：區塊鏈技術采用的都是協商認可的規范和協議，整個系統節點都能在去信任的環境下安全交換數據；開放性：除了加密交易方私有信息外，區塊鏈技術所有節點都可通過公開接口訪問，系統透明度高；獨立性：區塊鏈技術不需要人為干預，不依賴第三方，所有節點都可以在系統中自動進行安全驗證和數據交換；數據可靠性：區塊鏈技術通過分布式總賬本，拷貝每個參與記賬節點的完整數據，除非能夠對系統中大部分數據節點進行篡改，僅對單個數據篡改是無法影響數據安全性的。

2 區塊鏈技術發展

目前，區塊鏈技術被認為是即將改變人類生活的重大突破性技術。就像大數據、云計算、人工智能、物聯網等新一代信息技術一樣，區塊鏈技術也不是單一的信息技術，而是在現有技術基礎上，通過增加獨創性組合等方式，來實現以前不能實現的功能。其發展大致經歷了3個發展階段：技術起源、區塊鏈1.0、區塊鏈2.0，如圖1所示。

2.1 技術起源

區塊鏈技術在起源階段是一種支持比特幣運行的底層技術。在技術起源階段主要采用P2P網絡技術、非對稱加密算法、數據庫技術和數字貨幣等。

2.2 區塊鏈1.0

比特幣網絡于2009年初正式上線運行。作為一種虛擬貨幣系統，沒有個人和組織能夠隨意修改其供應量和交易記錄，比特幣發行數量是由網絡共識協議確定。區塊鏈1.0階段具有以下典型特征：

圖1 區塊鏈技術的演進路徑

區塊鏈1.0是以區塊為單位的鏈狀數據塊結構：區塊鏈系統所有節點需要通過選取有共享機制、打包交易權限的區塊節點，將新生成區塊的前一個區塊的時間戳、哈希值、一段時間內發生的有效交易等要素打包成一個區塊。因為每個區塊與前面區塊都是通過密碼學方式連接在一起的，當區塊鏈達到一定長度后就需要修改歷史區塊中的交易內容，需要對交易記錄等信息進行重構，來防止惡意篡改。

全網共享賬本：區塊鏈技術中，所有節點都具有存儲全網歷史交易數據的功能，即使是對個別節點入侵、攻擊或篡改也不能影響全網總賬的安全性。

非對稱加密：在典型的區塊鏈系統中，賬戶由非對稱加密算法下的公鑰和私鑰組成，若要使用公鑰中的資產則必須有私鑰。

源代碼開放：區塊鏈系統中協商一致的共享機制可通過一致開源代碼進行驗證。

以上技術的組合就是區塊鏈1.0的典型實現。

2.3 區塊鏈2.0

2014年前后，業界開始認識到區塊鏈技術的重要價值，區塊鏈2.0試圖創建可共用的技術平臺，提高交易速度，降低資源消耗。區塊鏈2.0階段典型特征如下：

智能合約：區塊鏈2.0重視平臺應用，該階段能夠發布各種智能合約，且可以和其他外部IT系統進行數據交互及處理，從而在各行業具有廣闊的應用前景。

支持信息加密：區塊鏈2.0可通過智能合約對發出和接收到的信息進行加密/解密，由于區塊鏈2.0階段支持完整程序運行，因而能夠很好地保護用戶隱私。

3 軍事應用前景分析

目前，區塊鏈技術已在金融等領域得到廣泛應用，隨著區塊鏈技術的演進，其必將對軍事領域帶來重大影響，且呈現廣闊的潛在軍事應用前景。2018年美國《國防授權法案》明確提出要求，美國防部要對區塊鏈技術進行全面研究，重點探討其如何在軍事領域應用。

3.1 在提升軍用網絡通信安全方面具有潛在應用價值

區塊鏈技術作為提升軍用網絡通信安全的新興技術，已得到美俄等軍事強國的高度關注，并大力開展于此相關的網絡攻防研究。如，2016年4月，DARPA發布名為“安全信息平臺”和小企業創新研究（SBIR）項目征詢書，希望利用區塊鏈技術創建一個更為安全、有效、快速的通信服務體系。該項目將分三個階段進行，DARPA指出，使用分布式消息平臺可實現國防部相關工作文檔的實時發送和接收，從而減少國防部后臺通信的不必要延遲。

2017年5月，DARPA與ITAMCO公司簽署合同，ITAMCO公司為美軍方開發一種基于區塊鏈的“安全、不可入侵的信息傳送和交易平臺”，該平臺將用于總部與作戰部隊之間，或者情報部門與國防部之間的信息傳送，可確保任何人在任意地點都能夠通過該平臺安全地發送或溯源信息。

3.2 在供應鏈風險管理方面具有潛在應用價值

2017年4月，洛克希德·馬丁公司成為美國首個將區塊鏈技術納入其開發流程的國防承包商，洛克希德·馬丁公司希望利用區塊鏈技術提高數據完整性，加快發現問題和解決速度，減少測試次數，降低進度風險，從而為聯邦政府提供更為有效安全的產品。

3.3 應用于武器裝備全壽命管理領域

2017年5月，洛克希德·馬丁公司和衛時（Guardtime）公司簽署合作協議，將區塊鏈技術應用到供應鏈風險管理、系統工程、軟件開發等關鍵業務過程中，在提高工作效率的同時，可確保武器裝備在設計、開發、采辦、交付等關鍵環節的數據安全性和完整性，避免在這些環節出現監管漏洞，嵌入網絡安全風險，從而最終影響武器裝備的使用效能。

3.4 應用于武器裝備3D打印領域

3D打印是武器裝備制造領域的未來發展重點之一，是先進制造業的重要組成，要實現增材制造的產業化，核心數據的協同共享非常關鍵。2018年4月，美國國家制造科學中心與穆格公司簽署合同，以驗證穆格公司的VeriPart解決方案，該方案建立了一個安全且可追溯的智能數字供應鏈，3D打印零部件過程中所有信息都能通過VeriPart解決方案同步到產品全壽命周期各階段，每筆零部件的交易都記錄在區塊鏈上，以方便授權方進行交易查詢與信息追溯，未來有望用于海軍水下作戰中心、賴特帕特森空軍基地、國防后勤局、國家標準技術研究院、海軍航空系統司令部等機構。

4 結語

作為一種前沿技術，區塊鏈技術具有公開透明、安全可信、分布共享等優勢，在軍事領域應用前景廣闊，已成為各國激烈爭奪的技術制高點，競爭日趨激烈。