區塊鏈數據的可視化分析

朱曉菊，陳青青

（湖南工業大學，湖南 株洲 412007）

一、引言

隨著比特幣等虛擬貨幣的投資熱潮，區塊鏈作為背后的技術受到關注。近兩年，區塊鏈作為一種新興技術開始走進公眾視野，受到國家政策引導和扶持，成為社會關注焦點，該詞還入選了2019《咬文嚼字》十大流行語。習近平總書記在中央政治局第十八次集體學習時強調，“把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口，加快推動區塊鏈技術和產業創新發展”。區塊鏈是一種去中心化、共享的電子數據存儲技術，可將每條區塊鏈比喻成一個“公共賬本”，存儲的數據具有公開透明、防篡改性、交易匿名性等特點。區塊鏈技術尚未在市場普及應用，行業壁壘高，大眾認知度低。所以，將公開共享的區塊鏈數據可視化，以易于用戶接受的方式呈現和傳播，是向大眾揭開區塊鏈“神秘面紗”的第一觸角。信息可視化與圖像化界面的發展為區塊鏈信息呈現提供了一條有效途徑。

二、區塊鏈數據的特征及分類

數據記錄事實，信息發現數據中所包含的特征、關系、模式。從數據關系和處理方式劃分區塊鏈數據信息，可以將其分為四個層級，如圖1（作者整理）：第一層為區塊鏈的底層數據元，錢包、地址、虛擬貨幣等；第二層為交易，地址之間虛擬貨幣的交易往來記錄，也是原始數據；第三層為關系，大量的交易衍生出數據關系或事件，對原始數據進行二次加工處理后呈現的數據結果，是用戶較為關注且易于理解的部分；第四層為趨勢，通過對數據的關系和特征進行分析，對未來的某種趨勢進行預測。

（一）區塊鏈數據分類

從區塊鏈技術構成角度可劃分5類數據對象：虛擬貨幣（簡稱“幣”）、地址、交易、區塊、挖礦。每類數據對象以上文所述的數據層級可劃分為一、二層級的基礎數據和三、四層級的統計數據，數據類型主要為文本和數據。

1.與幣相關

幣或token，指在區塊鏈網絡上流通的虛擬貨幣，一般按“個”來統計幣的多少。當價值獲得認可后，可用“幣價”表示單個虛擬貨幣的價值。區塊鏈的價值是由信仰區塊鏈的極客或深度愛好者形成共識賦予其價值，并逐漸獲得市場認可。

與幣相關的基礎信息如幣價、交易量等；

與幣相關的統計信息如漲幅、市值、24h成交額、換手率等。

2.與地址相關

地址用來定義區塊鏈上的身份，類似于“銀行賬號”用來交易，通常利用公鑰加密算法生成。區塊鏈技術的匿名性特征使我們無法獲知背后代表的個人，但地址中所包含的虛擬貨幣數量及交易記錄都是公開的。

>圖1 區塊鏈數據層級劃分

與地址相關的基礎信息，如地址余額、交易對象等；

與地址相關的統計信息，如活躍地址與新增地址數、籌碼分布、富豪榜等。

3.與交易相關

交易是指地址間虛擬貨幣的轉入轉出。交易記錄中通常包含轉出地址、轉入地址、交易時間、交易值、礦工費（交易手續費）、交易哈希（交易號）、交易狀態等基本信息。

與交易相關的統計信息，如交易活躍度、日均交易總額、日均交易筆數、交易追蹤等。

4.與區塊相關

區塊是在區塊鏈網絡上承載交易數據的數據包，經過網絡的共識機制驗證并確認區塊中的交易。通俗的講，區塊是數據的載體，有一定的存儲空間和存儲機制。

與區塊相關的基礎信息：如區塊哈希、區塊高度、區塊大小等；

與區塊相關的統計信息：如區塊總數、每日出塊數量、出塊平均耗時等。

5.與挖礦相關

“挖礦”取自于我們現實經濟生活中的概念，黃金挖礦、白銀挖礦等。區塊鏈中的挖礦指礦工通過參與到區塊的生產中，提供工作量證明，獲取區塊鏈網絡中的虛擬貨幣，這個過程即為挖礦。

與挖礦相關的基礎信息有礦池、礦工費、挖礦獎勵等；

與挖礦相關的統計信息有礦池算力、平均礦工費、挖礦難度等。

（二）區塊鏈數據特征

區塊鏈上存儲的數據具有大量、多樣、高速和真實性等特點，也可形容為“大數據”。區塊鏈作為一種新興的數據存儲技術，具有專業的術語、存儲方式和表達方式，相較于傳統數據信息，大眾對區塊鏈數據的認知和理解具有一定難度。通過對區塊鏈數據信息的分析歸類，其數據具有以下特征：

1.專業性強，認知度低

區塊鏈確認地址、交易、區塊等唯一身份的ID，是通過16進制編碼由多位字母和數字構成的字符串，概念生僻，專業術語尚未得到普及和大眾化解讀。比如，0x41515bbec56cd25929f83925d350ba5116edc49e代表用戶在以太坊鏈上的地址，如果需要進行查詢該地址的交易或虛擬貨幣信息，需要輸入完整的地址字符串，若不進行必要的解釋，用戶很難直接理解字符串所代表的含義。

2.數據對象表現形式相近，不易區分

由于編碼規則和表現形式基本一致，用戶無法通過字符串文本直接辨認不同的數據對象，需要借助一定的說明文本或注釋。如ETH交易哈希0xb7a4f149be850f33d5d5f37f8a09f783a5240da3ae51b7dc6f008ec19 c77310e和塊哈希 0xfc469d3e2b7d22a60a81d2521412656cfc5e7321009 c746190f45389e03740e7。

3.交易數值過大或過小，精確度高

根據市場導向、價值認可度、虛擬貨幣發行量等因素導致的幣價不一，不同區塊鏈項目虛擬貨幣交易數值相差較遠，但精確度極高。虛擬貨幣BTC數量有效且市值高，交易數值往往小于1BTC，精確至小數點后8位，如某筆交易值為0.00004337 BTC；Tether等市值較低的交易值則相反。

三、區塊鏈數據呈現的可視化方式

設計師在了解區塊鏈數據特征的基礎上，準確把握用戶需求和認知特點，才能將復雜的信息條理化、簡單化、視覺化，對區塊鏈信息進行“編碼”設計，傳遞給用戶準確、有效的信息。依據用戶對區塊鏈的整體認知現狀和市場環境，本文主要闡述三種區塊鏈信息呈現的可視化方式：表達多維度數據信息的可視化圖表、傳遞文本信息類的圖式圖形和呈現溯源關系的知識圖譜。

（一）可視化圖表

可視化圖表，是目前區塊鏈領域最常用的信息可視化方式，常見可視化圖表主要有：柱形圖、折線圖、餅圖、K線圖、熱力圖等。功能良好的圖表可實現兩個目的：更快速的整體判斷，獲得數據關系；詳盡、清晰、準確的數據查找，提取關鍵信息。所以，對圖表的選擇和使用，要綜合考慮多種因素的影響，如表達目的、受眾人群、載體、場景等，而信息內容是圖表表意的前提和目的。根據現有區塊鏈信息服務產品分析用戶在幣、地址、區塊、交易、挖礦五類數據對象的信息訴求，可視化圖表主要有以下三種使用場景：

1.統計數據的呈現

五類數據對象趨同于對統計結果的呈現，但不同的表意目的影響圖表類型的選擇和使用。比如側重于虛擬貨幣在不同地址之間量的分布時，多使用矩形樹圖、熱力圖等；側重于對比數據時，多使用柱形圖和面積圖，表達效果更直觀，如表1（作者整理）所述。

>表1 不同數據呈現場景中對圖表的選擇依據

2.指標數據的呈現

指標，依據不同維度衡量目標對象的結果數據。目前用戶的關注點集中于對交易事件和虛擬貨幣的分析，各種維度指標數據相對豐富，數據專家運用指標反映既定事實，對數據規律解讀和呈現。表現指標數據常用的圖表類型有柱形圖、折線圖等，且通常表現為組合圖表的使用。

3.趨勢預測

趨勢預測，旨在為虛擬貨幣投資愛好者提供一定的數據分析和指導。指標側重于對事實現象的反映，指標的變化，才能間接或直接性的表現趨勢。根據趨勢預測未來走勢，常見于虛擬數字貨幣的行情預測，圖表類型多用K線圖、蠟燭圖表示。

（二）圖式圖形

區塊鏈數據特點和市場現狀造成用戶認知度較低，通過圖式圖形解讀信息是必要的。從信息到圖形的直接或間接轉換，常用“隱喻”手法，使可視化呈現自然而不突兀。通俗地講，將陌生的數據信息轉化為用戶所熟悉的事物進行比較，有助于增強用戶對信息的解讀，情感上也更加容易形成共鳴。區塊鏈領域中運用圖示圖形傳遞信息，通常有以下三種用途：

1.區塊鏈抽象信息的解讀

圖形化設計用于對區塊鏈文本或概念等抽象事物的解讀，可以有效化解認知障礙，與用戶完成信息交流。比如向用戶講述什么是區塊鏈？基本原理是什么？有哪些應用價值？如圖2（圖片來自網絡）運用圖式向用戶普及了利用區塊鏈基本原理在金融領域的應用。model1和model2解釋區塊鏈記賬邏輯與現行銀行系統的區別，model2和model3解釋公有鏈和私有鏈的區別。

2.區塊鏈文本信息的提示

圖形符號的導向性可用于對區塊鏈文本信息的提示，使受眾能夠在視覺化引導下快速解讀信息。比如，區塊鏈網絡的“錢包”，指多個地址歸屬于同一錢包，但其文本表現形式與地址并無差異，在信息呈現時為了區別兩者，增加了“錢包”圖標進行標識，也有助于用戶對“錢包”定義的理解。

3.文本數據的可視化

對文本中所蘊含的特征或數據進行可視化表達時，也可用圖示圖形的方式，往往反映一定的基礎事實或信息量，無法傳達精確數據。詞云，是對文本信息可視化表達的常用方式，通過詞語字號的大小來反映出現頻率的大小并予以視覺上的突出，形成對關鍵詞的渲染，從而過濾大量的文本信息，還可場景化設計詞云最終呈現樣式以強調信息內容，使用戶形成整體感知。

>圖2 區塊鏈基本原理在金融領域的應用（圖片來自網絡）

（三）知識圖譜

對區塊鏈上交易的查詢和追蹤，可使用知識圖譜進行表達，其基本形式由實體1（節點1）、關系（邊）、實體2（節點2）三元組。知識圖譜可以將信息、數據和鏈接關系聚集，使信息資源更易于接受理解。在使用知識圖譜表達區塊鏈信息時，一般以地址為節點，用點或圓表示，用不同方向、顏色、形式的線表達不同類型的關系，所以一定的圖注說明是必要的，且不能向四周無限擴散。用戶面對大量信息時，會造成嚴重的視覺混亂，無法聚焦；大規模的繪制效率較低，影響人機交互的流暢性，會產生不友好的用戶體驗。區塊鏈數據存儲特征保證了可以對每筆交易進行溯源或追蹤，使用知識圖譜可用來表現以下信息場景：

1.對交易數據的追蹤溯源

利用區塊鏈數據不可篡改和可溯源特征，可以對某筆特定交易進行追蹤，而知識圖譜對發展進程的表述與之相契合。所以，用知識圖譜可視化的方式表現這一特征相得益彰，且已開始探索在物流領域和食品加工領域的應用。

2.對地址的交易對象分析

以地址為節點根據一定的篩選規則，可以呈現頻繁往來的交易對象，多用于對不同類型交易關系或交易對象的分析。如圖3（作者自繪）所示，用圓代表以太坊地址，用邊代表地址間的交易，不同顏色的邊代表不同的交易類型，如合約交易/內部交易、ETH交易/Token交易。雙擊節點會向四周展開交易對象，因受界面展示空間和加載速度限制，關聯的交易對象數需要限制，僅展示相關性較強的10個地址。使用知識圖譜傳遞信息關系，還可通過合理的布局和交互行為呈現更多地址信息，如單擊節點會在右側詳細展示該地址的相關信息，如ETH余額、交易數量、交易對象、token種類等。

>圖3 交易溯源分析

四、結語

區塊鏈按其商業用途不同，數據對象的數據信息所代表的指示含義也隨之改變。研究區塊鏈信息的可視化呈現，不僅作為展示區塊鏈數據價值的有效方式，也能普及區塊鏈知識，提高用戶對區塊鏈的認知，對市場上區塊鏈數據服務產品也具有一定的指導作用。比如區塊鏈瀏覽器，旨在為用戶提供區塊鏈信息的搜索和查詢功能，在結果的呈現上應遵循一定的可視化方式和原則，以為用戶提供準確、易讀的信息。當然，區塊鏈作為一種新興數據存儲技術有很大發展空間，我們對原始數據的獲取處理速度、多維度的數據挖掘和下鉆分析也有待提高，運用已有知識呈現區塊鏈信息仍具有一定挑戰性。