區塊鏈+網絡編碼的互聯網金融創新研究

寧佐廷 曾譯奕 劉禮 黎璐

摘要：互聯網金融在“互聯網+”浪潮下發展迅猛，但安全可信和網絡性能等問題相伴而生，本文探討了互聯網金融存在的安全和網絡性能等問題，其根源在于數據安全體系缺位和相對低效的數據傳輸機制。我們提出區塊鏈+網絡編碼的創新解決方案，彌補互聯網金融存在的短板和不足，以利用新技術手段更好的推進互聯網金融的發展。

關鍵詞：互聯網金融;安全可信;網絡性能;區塊鏈;網絡編碼

中圖分類號：F832.2 文獻識別碼：A 文章編號：2096-3157（2020）11-0135-03

隨著互聯網技術的推陳出新和廣泛應用，互聯網金融快速發展，一系列網絡安全信任和網絡性能問題隨之而生，而互聯網金融參與者對于網絡安全和網絡性能要求也越來越高。區塊鏈因其去中心化和高安全性等特性，在學術界和工業界引起極大的關注和重視，吸引了金融行業[1][7][8]對區塊鏈進行投資和研究;網絡編碼由于其對網絡性能的極大提升，受到大型互聯網企業[2]的關注、研究和探索。在互聯網金融越來越不能滿足互聯網金融參與者對于網絡安全信任和網絡性能需求的情況下，本文融合區塊鏈和網絡編碼，創新探討了如何更好的應用新技術發展互聯網金融，服務社會，服務人民，實現低成本、安全和快捷的價值傳遞。

一、互聯網金融的安全信任和網絡傳輸性能問題

以互聯網為媒介的應用日新月異，已廣泛滲入社會生活的方方面面，互聯網金融更是對傳統金融業[3]實現了革新，其安全性和網絡性能也得到越來越多的關注。

1.安全信任開銷

以互聯網為媒介的金融業[4]，其安全性受到廣泛關注。傳統互聯網金融涉及到三方甚至多方，金融機構作為核心參與方，其安全性直接決定了交易方的資金安全和數據安全等。傳統的安全手段是基于中心化的身份認證和加密技術，交易雙方基于數字證書進行身份認證，而數據安全基于密碼技術加密實現，數字證書變更、管理等非常麻煩，其安全開銷大，用戶體驗效果欠佳。而且，傳統互聯網金融模式對于交易雙方而言，交易成本必不可少且不可控。在當前新的技術背景和用戶至上的服務理念下，如何解決傳統互聯網金融的安全可信問題尤為重要。

2.網絡傳輸性能

互聯網金融通過網絡進行交易，網絡傳輸效率的高低影響用戶體驗和交易數量。隨著網絡帶寬的提升，通常情況下，網絡傳輸性能不會對互聯網金融交易量產生影響，但是，在特殊時期，尤其是短時間內用戶交易量驟然劇增時，網絡傳輸性能就會成為決定性因素，如何提升網絡傳輸性能對互聯網金融意義重大。

上述問題存在的主要原因主要在于：一方面，隨著互聯網的廣泛應用，網絡已成為人們生活的一個主要場所，由于網絡環境的虛擬性，網絡安全事件層出不窮，其根本原因在于我們不能建立高標準的安全可信認證體系。另一方面，隨著社會的進步，網絡用戶劇增，網民需求越來越高，在有些時候，現有的網絡性能越來越不能滿足人們對于便捷生活的追求。針對該問題，本文提出了區塊鏈+網絡編碼的互聯網金融應用方案。

二、區塊鏈和網絡編碼的主要特性

區塊鏈+網絡編碼方案能有效的解決互聯網金融存在的主要問題，其主要原因在于區塊鏈的安全性和網絡編碼對于網絡性能的巨大提升。

1.區塊鏈的安全特性

區塊鏈[5]是一種基于數學加密技術的分布式數據庫，其目的是解決交易中幾個最基本的問題：交易方身份、交易規則和交易記錄，從根本上解決交易的信任問題。通過采用分布式數據庫賬本，并將賬本按照“區塊”的方式順序排列生成線性鏈表，所有賬本區塊不能對數據進行刪除，只能添加，同時這個數據通過一個全新的區塊存儲起來。而對于這個新區塊的可信確認，則需要所有的維護節點通過共識機制進行評判。其安全可信性主要體現在幾個方面：

（1）去中心化。互聯網使全球形成一個緊密的互動整體，隨之而生的就是網絡信任問題。現有的數據庫技術架構采用基于中心化的設計理念，并在這種中心化的架構下探討價值轉移及交易雙方或多方的互信問題。而區塊鏈系統是基于對等節點進行構建，其去中心化的特性使得系統沒有中心化的管理機構，系統中的所有節點之間都互為服務，沒有客戶端和服務端的區別，所有節點參與交易數據的記錄和驗證，將結果分布式發送給所有節點。即使當部分節點受損的情況下，系統的運行也不會受影響。

（2）加密算法。區塊鏈技術采用的就是非對稱加密算法，其優點在于加密密鑰和解密密鑰不在一起。公鑰是公開的，可將信息加密發送給接收方，私鑰屬于個人，可將發送人加密的信息進行解密。若是接收人沒有私鑰，將無法解開公鑰加密后的信息。這從很大程度上既實現對交易雙方的身份認證，又保證了交易雙方的數據安全可信。

區塊鏈的安全特性，使得區塊鏈對于解決互聯網金融存在的安全信任問題非常有效，極大地促進了互聯網金融與區塊鏈技術的融合發展。

2.網絡編碼對于網絡性能的提升

網絡編碼[9]是通過中間編碼節點對接收數據進行線性或者非線性編碼操作，實現對數據高效傳輸的目的。

在圖1中，節點S表示信源節點，若其發送的消息為x1和x2。對于目的節點X和Y而言，它們需要的消息就是源消息x1和x2。

該編碼過程如下：鏈路1到9的編碼系數（α1， α2，…， αn）是在有限域F上隨機選取的。每條鏈路上處理的信息和編碼系數都需要傳輸給下一跳節點。如信源節點S將C1 = α1x1 + α2x2和編碼系數α1和α2通過鏈路1傳輸給節點V，同時將C2 = α3x1 + α4x2和編碼系數α3和α4通過鏈路2傳輸給節點U。節點V將C1通過鏈路3和5分別傳輸給節點W和X;同樣，節點U將C2通過鏈路4和6分別傳輸給節點W和Y。中間節點W在收到編碼消息C1和C2后，將其進行編碼，得到新的編碼消息C3：

當x1和x2的系數構成的系數矩陣滿秩時，就可以解得消息x1和x2。這樣，目的節點就能正確譯碼，從而得到源節點發送的源消息。

通過網絡編碼，節點單次傳輸數據量成倍地增加，網絡性能得到顯著提升，如網絡吞吐量增大、網絡時延降低等。

三、區塊鏈+網絡編碼的互聯網金融創新

由于區塊鏈和網絡編碼對于解決互聯網金融發展過程中面臨的安全信任和網絡性能問題有很好的針對性，我們創新提出了區塊鏈+網絡編碼的融合解決方案，并就該方案對互聯網金融的推動意義進行詳細論述。

1.區塊鏈和網絡編碼融合方案

針對傳統互聯網金融存在的一些缺陷，如安全性和網絡傳輸性能方面，結合區塊鏈獨特的安全特性和網絡編碼對于網絡性能的提升，本文提出了一種融合區塊鏈和網絡編碼的互聯網金融解決方案。該方案結合區塊鏈原理和網絡編碼技術實現對傳統互聯網金融的革新。如圖2所示。

圓環上1，2，…，N個對等節點（交易方）之間互相通過中繼節點R路由以實現數據交換，藍色箭頭表示對等節點向路由節點R發送數據，黑色箭頭表示路由節點R收到數據后采用網絡編碼方式轉發數據給圓環上其他節點。詳細地，當任何節點之間發生交易時，均需通過節點R路由以傳輸數據，同時將該數據分布式發送給其他環上的其他相關節點，從而實現分布式記賬功能。這樣，環上每個節點相當于區塊鏈中的一個可信節點，而節點R則根據收到的交易數據，采用網絡編碼技術進行編碼，再將編碼后的數據分發給相應節點，節點在接收到編碼數據后采用高斯消元法進行解碼，從而獲得完整的交易數據。這樣，通過區塊鏈原理和網絡編碼技術的融合實現對傳統互聯網金融的革新。

其創新性在于：一方面，為互聯網金融提供了一種全新的安全應用方案，對傳統“中心化”互聯網金融實現顛覆和革新，消除傳統互聯網金融業中的第三方，降低了交易雙方成本，使交易雙方利益最大化;另一方面，在現有區塊鏈金融創新應用的基礎上，進一步提升網絡傳輸性能，使價值傳遞更高效、便捷，更好的服務社會。

2.區塊鏈+網絡編碼對互聯網金融發展的作用

區塊鏈和網絡編碼技術在互聯網金融中的融合創新應用將對傳統互聯網金融產生顛覆性影響。一方面，區塊鏈的去中心特性，使得交易者不再需要第三方如銀行等金融機構即可進行價值轉移，同時，區塊鏈的安全性使得交易風險降低，更好的規范交易行為。另一方面，網絡編碼使得互聯網數據傳輸更為高效，降低骨干網絡關鍵節點壓力，減少網絡擁塞，提升網絡性能，使得互聯網價值傳遞更加通暢快捷。區塊鏈和網絡編碼技術對互聯網金融發展具有重要的推動作用。

（1）推動數字貨幣向前發展。區塊鏈技術出現以來，比特幣作為數字貨幣[6]的代表使得區塊鏈技術得到成功運用。與實體流通的紙幣相比，數字貨幣既能降低紙質貨幣在發行、流通過程中產生的成本，又極大地節約資源，同時增加經濟交易的透明度，從根本上解決了紙質貨幣的“兩高”問題，即發行成本和流通成本高的問題。同時，數字貨幣能實現對普通商家經營活動的規范化。許多個體經營的小商鋪的很多交易都是以現金形式收發，大多數情況下，商家沒有開具營業發票，工商監管難以到位，偷稅漏稅時有發生。而數字貨幣的誕生，使得商家每筆交易都能有效追溯，交易系統自動生成發票并第一時間發送給消費者，這樣，既有效的保障消費權益，又避免了偷稅漏稅行為。

（2）優化金融網絡管理。網絡編碼能極大地提升網絡吞吐率，平衡網絡負載[10]，提升網絡性能。網絡節點會根據網絡流量確定哪些是編碼節點，找出最優路徑和最大吞吐量選擇最佳數據包傳輸和分發路徑，這對網絡中節點的流量均衡有很大的現實意義。特別地，在大型骨干網絡中，對關鍵節點的編碼操作能降低網絡擁塞，減少數據傳輸次數和傳輸時延。同時，通過對關鍵節點的編碼操作，能更好的對網絡資源進行管理，在提升網絡性能的同時，也能方便資源配置，提升金融網絡性能。

四、總結

為解決互聯網金融在發展過程中存在的一些不足，更好的促進互聯網金融的發展，本文分析了當前互聯網金融存在的網絡安全信任和網絡性能等問題，討論了其存在原因，創新性地提出了區塊鏈+網絡編碼的互聯網金融解決方案，并論述該方案對于互聯網金融發展的推動作用，以期為互聯網金融研究者和參與者提供借鑒。

參考文獻：

[1]劉鵬翔.區塊鏈技術在金融領域的應用前景分析[J].黑龍江金融，2016，（7）：19～21.[2]葛雨生.區塊鏈技術在金融領域的應用與前景研究[J].中國市場，2016，（32）：88～90+106.

[3]李政道，任曉聰.區塊鏈對互聯網金融的影響探析及未來展望[J].技術經濟與管理研究，2016，（10）：75～78.

[4]張苑.區塊鏈技術對我國金融企業發展的影響研究[J].國際金融，2016，（5）：41～45.

[5]張銳.基于區塊鏈的傳統金融變革與創新[J].國際金融，2016，（9）：24～31.[6]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，2015-12-21.[7]林小馳，胡葉倩雯.關于區塊鏈技術的研究綜述[J].金融市場研究，2016，（2）：97～109.

[8]施婉蓉，王文濤，孟慧燕.數字貨幣發展概況、影響及前景展望[J].金融縱橫，2016，（7）：25～32.

[9]Ahlswede R，et al.Network information flow[J].IEEE Transactions on Information Theory，2000，46（4）：1204～1216.

[10]寧佐廷，無線網絡編碼偵聽及安全性研究[D].湖南大學，2017.

作者簡介：

1.寧佐廷，湖南警察學院講師;研究方向：網絡編碼，網絡安全和大數據隱私保護。

2.曾譯奕，湖南長沙市長郡湘府中學學生。

3.劉禮，供職于湖南省發展和改革委員會。

4.黎璐，供職于中國長城科技集團股份有限公司。