區塊鏈技術及其應用

[摘要] 區塊鏈作為一種新的信息與網絡技術，運用加密技術、分布式網絡和共識機制來保證網絡中每個節點所記錄的信息真實有效。區塊鏈正在不斷滲透到各行各業中，已經展現出良好的發展態勢。未來，區塊鏈將作為核心技術自主創新的重要突破口，搶占數字經濟時代國際競爭的制高點。

[關鍵詞] 區塊鏈;" 加密技術;" 分布式網絡;" 共識機制

[中圖分類號] TP311.13" " " " "[文獻標識碼] A" " " " "[文章編號] 0529-1445（2020）09-0055-03

2019年10月24日，中共中央政治局就區塊鏈技術發展現狀和趨勢進行了第十八次集體學習。習近平總書記在主持學習時指出：“相關部門及其負責領導同志要注意區塊鏈技術發展現狀和趨勢，提高運用和管理區塊鏈技術能力，使區塊鏈技術在建設網絡強國、發展數字經濟、助力經濟社會發展等方面發揮更大作用。”12020年6月，北京市人民政府印發《北京市區塊鏈創新發展行動計劃（2020—2022年）》，提出到2022年要率先形成區塊鏈賦能經濟社會發展的“北京方案”，建立區塊鏈科技創新與產業發展融合互動的新體系，為北京經濟高質量發展持續注入新動能新活力。區塊鏈作為一種結構和體系，是信息化深化發展的必由之路，必將對智慧城市、數字經濟、數字政府等帶來重大而深遠的影響。

區塊鏈是什么

區塊鏈技術主要涉及計算機網絡技術和信息加密技術，再配合以適當的規則和機制，就構成了一個可信系統的基礎設施。這里的基礎設施可理解為上網環境，那么可信的含義究竟是什么呢？

以微信應用為例。人們使用微信過程中，一般不會輕易允許線下不認識的人成為你的微信好友，因為他的身份無法確認。人們可以通過微信轉賬借錢給微信好友，但并不能保證他會在約定的期限按指定的方式歸還。作為一款主打社交的應用，微信也未必要做成可信系統。但如果換成是提供借貸交易服務，構建一個可信系統并能兼顧效率和成本等方面，就變得非常重要了。而區塊鏈技術則為此提供了獨特的解決途徑，具體來說就是加密技術、分布式網絡和共識機制。

數據加密的方法可分為對稱加密和非對稱加密，非對稱加密的安全性較高，但處理速度較慢。區塊鏈所采用的橢圓曲線加密算法是非對稱加密算法中速度最快的方法。因此，區塊鏈的加密技術非常強大，它能保證用戶身份的唯一性。此外，區塊鏈中的數據也受到加密保護無法被篡改。

但僅有加密手段還不夠，因為互聯網本質上是個不可信網絡。由不可信到可信的途徑有兩條，一是強化網絡中心化，對系統進行全方位嚴格管控;二是通過采用分布式結構去中心化，達到網絡自治。區塊鏈選擇了后者。現有大多數的系統都是中心化的。仍以微信為例，收發消息時雙方都感覺是在直接對話，但實際上是通過一個或多個微信系統服務器，對雙方的信息進行轉發。一旦微信系統出了問題，即使你的手機正常聯網，也無法使用微信聊天。同樣的，電子郵件系統、電子商務系統和辦公系統都是類似的模式。

如前所述，中心化系統的中心節點一旦出現故障，即使所有的節點都是正常的，整個系統或部分系統也無法正常工作。為了提高中心節點的可靠性，需要建設中心節點的一個或多個備份系統，稱作災備中心。隨著系統和業務規模不斷擴大，必須不斷地增加中心節點和災備節點的軟硬件投入，運營成本也隨之增加。此外，由于利益驅使，中心節點可能故意違背原則進行惡意操作，如大數據“殺熟”問題。

去中心化系統避免了上述三個問題，每個節點的行為都是獨立于其他節點的，節點的行為是由程序事先規定的，且加密技術保障了每個節點無法違規，這就是系統自治的含義。

區塊鏈技術一般用于構建交易系統，而且要保證交易的信息真實可信，可追蹤且不可篡改。每一次交易的信息被確認后存儲在一個區塊中，區塊信息通過散列技術加密，以保證信息不被篡改。這些區塊按時間順序構成鏈條。每個節點都保有完整的區塊鏈信息，個別節點的信息損壞，不會對區塊鏈信息產生影響。這種信息記錄方式被稱作分布式賬本。

在這樣一個去中心化的分布式賬本中，添加一條新的紀錄，并同步到所有節點的操作必須按一定的規則進行，否則任何真實可信都無從談起。這個規則就是區塊鏈的共識機制。

理論上，一個公平合理的共識機制，應該允許所有節點都能增加區塊。當增加的區塊內容不同時，需要根據某種規則去協商，直到某一個區塊內容被接受，然后所有節點復制此區塊。與此等價的做法是，不是所有節點都可以增加區塊，而是根據某種規則選舉出一個有資格增加新區塊的節點，復制該節點所增加的區塊信息。區塊鏈采用了后者，并且由于選舉規則是公開透明的，選舉儀式就變成了競爭過程。

實際上，目前已知的共識機制都不完美，在應用場景上受到一定的限制，各自在特定領域里解決特定的問題。區塊鏈共識算法機制仍處在不斷發展進化當中。

區塊鏈有什么用

區塊鏈技術源于比特幣，比特幣也是區塊鏈技術迄今成功實施的項目之一。此外，區塊鏈技術在金融、供應鏈、物聯網、知識產權保護、房地產、奢侈品以及食品藥品追溯等領域也有成功實踐案例。但總體看，區塊鏈的應用仍處于探索和試驗階段，有些應用甚至只是想象，離普及和成熟還有很長的路要走。

社會領域的應用。互聯網時代帶來的最大問題之一是身份安全。區塊鏈技術已經證明了其具備改變在線身份管理方式的潛力。區塊鏈網絡成員計算機中獨立進行的驗證流程，為此提供了高度的安全性。區塊鏈可被用來幫助維護會員信息并確保系統進程的正常運作，可用于安全高效地跨平臺和跨系統傳輸用戶數據，亦可用于維護和保護房地產所有權和公證事項等記錄。

金融領域的應用。區塊鏈技術正在受到金融界的重視，因為其具有防篡改、分布式、不可變的性質，是降低成本和簡化從支付、資產交易、證券發行到清算和結算等一切操作的理想選擇。2018年9月，中國人民銀行深圳數字貨幣研究所搭建了貿易金融區塊鏈平臺。目前，國內數字人民幣研發工作正在穩妥推進中，先行在深圳、蘇州、雄安新區、成都等地進行內部封閉試點測試，以不斷優化和完善功能。

保險領域的應用。目前，區塊鏈技術在國內保險行業的應用多處于技術驗證階段，主要有以下幾類：第一類是在數據分散于多點的情況下，使用區塊鏈技術按照既定規則完成航延險、失業保險等契約;第二類是在再保險和共同保險業務的交易撮合及結算時，使用區塊鏈技術增強交易及結算的效率和透明度;第三類是利用區塊鏈可溯源的特性追蹤產品的生產生長過程，如追蹤農產品養殖過程或是貴重物品的生產和流轉過程。

內容分發領域的應用。當前在不少行業，利潤掌握在內容托管公司而不是內容創作者手中，比如影視和音樂界，演員和音樂家的才華得到了豐厚的報酬，但收獲最多的是發行人。區塊鏈可以顯著地改變這種不平衡的現狀，觀眾借助區塊鏈技術將費用點對點直接給到他們喜歡的內容提供商手中。

醫療領域的應用。現在，患者診療數據分散在不同的醫院，甚至分散在一個醫院的不同部門，關鍵時刻難以獲取。區塊鏈技術可以徹底改變健康數據的存儲和傳輸方式。醫療衛生系統可以實時、安全地更新多個設施和位置保存的患者醫療記錄。

區塊鏈技術的局限與風險

任何技術都無法做到萬無一失，區塊鏈技術也不例外。從網絡角度來看，如果出現長時間大面積的網絡故障，肯定會影響到區塊鏈系統的正常運作。此外，幾乎所有加密技術的理論基礎都是某一個公認的數學難題，而這些數學難題又基于一些假說，一旦這些假說被突破，加密技術的理論基礎將不復存在，加密技術以及建立在其上的系統會瞬間瓦解。

有些看上去適用區塊鏈的行業，實際上卻不一定能解決其關鍵問題。比如在知識產權保護領域，其主要矛盾往往不是知識產權的歸屬問題，而是某個產品是否侵權的判定問題，區塊鏈技術很難與后者對接。再比如產品溯源問題，現有條件下，嵌入產品的是比較簡單的無（電）源智能芯片，其安全保密性很難保證。相比之下，在外包裝表面采用隨機溯源碼更加簡單易行。

區塊鏈更適合于針對陌生交易者構建可信的交易平臺，如果交易者并不是陌生人，則存在結盟獲利的風險，由于系統自身執行的是簡單多數的決策機制，可能會出現51%攻擊現象，導致系統失效。

技術從來不是萬能的，很多經濟、社會、法律方面的問題，不能期望通過技術得到徹底解決。同樣地，區塊鏈也不是普適良藥，它只能在某些方面一定程度上解決問題。

目前，我國在區塊鏈技術領域沒有自主安全可控底層平臺，這將直接導致出現我國區塊鏈核心技術受制于人的技術風險、國外開源平臺搶占金融市場的金融風險以及國外開源平臺滲透我國實體和虛擬經濟的經濟風險。

因此，我們要堅決貫徹落實習近平總書記指示要求，把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口，明確主攻方向，加大投入力度，著力攻克一批關鍵核心技術，加快推動區塊鏈技術和產業創新發展。

[參考文獻]

[1]華為區塊鏈技術開發團隊.區塊鏈技術及應用[M].北京：清華大學出版社，2019.

[2]任仲文.區塊鏈 領導干部讀本[M].北京：人民日報出版社，2018.

[3]葉蓁蓁，羅華，潘健，趙亞輝，段欣毅.區塊鏈應用藍皮書：中國區塊鏈應用發展研究報告（2019）[M].北京：社會科學文獻出版社，2019.

（作者簡介：張翼，北京郵電大學經濟管理學院副教授）

責任編輯 / 任" "征