區塊鏈技術與應用前瞻綜述①

王赫彬

(陸軍工程大學 吉林長春 130600)

區塊鏈在比特幣應用上是構建比特幣系統的基礎技術，采用區塊鏈技術的電子現金系統實現了交易信息加密和有源數據構建。通過P2P技術，實現電子信息系統的在線支付，雙方不需要通過第三方金融機構就可以進行交易，隨著系統的推廣越來越多的人研究比特幣技術，系統和區塊鏈技術在底層技術的應用上加大重視度，區塊鏈技術由此更加擁有了用武之地。

1 區塊鏈技術定義概述

作為一項新技術區塊鏈技術將諸多的跨學領域、學科內整合在一起，如密碼學、計算機科學、數學等，區塊鏈技術通過數據項加上時間戳進行了哈希，構成一種新的底層技術。時間戳服務通過對區塊數據項的串聯，在時刻加上時間戳的數據上形成了一個鏈，使用密碼學方法關聯產生數據塊。每個區塊連接在一起，每個隨后的區塊對之前的區塊加以恩前，更加具有安全可靠、去信任化、去中心等特征[1]。

1.1 區塊鏈技術的迅猛發展得到了金融機構的重視

隨著我國的金融和科研機構的理論研究和實踐區塊鏈技術，在各個領域的發展得到了大力推進。有研究報告表明，區塊鏈技術是蒸汽機信息和互聯網科技之后一項具有顛覆性革命前力的核心技術。

目前區塊鏈技術在學術研究方面，正在對運行原理和關鍵技術加大研究力度，以區塊鏈基礎技術、區塊鏈基礎技術，包括哈希算法、Merkle樹、時間戳服務、權益證明機制、P2P網絡.以哈希技術為例，區塊鏈技術采用二進制校驗數據完整性進行加密算法的快速查找，應用在區塊鏈中的希算法，以太仿賬戶地址節點信息作為運算中的關鍵數據，在區塊鏈中將需要被簽名的數據進行哈希運算。工作量證明機制、Merkle樹、哈希算法的延伸應用，在驗證文件對比中應用較多。分布式環境下，數據結構就像一棵樹，其葉子結點是數據塊，非葉子節點是子節點的希值。在區塊鏈中，每個區塊采用二叉樹型的Merkle樹，進行數據的掃描表示生成該交易集合的數字簽名，支持快速歸納和檢驗區塊中交易的完整性和存在性。

1.2 時間戳服務重視的是對比特幣需求進行推動

交易中心化的信用系統，如銀行依靠國家機器進行重復的技術解決使用資金，使交易中資金的所屬權進行轉移，每個區塊都會蓋上正確的時間戳，以表示按照時間順序發展的正確列表。

1.3 工作量證明機制

工作量證明機制取決于當前目標的機器運算程度，在一個節點找到執師，經過大量的計算工作量證明結果值進行哈希運算，最終達成了共識，在最終區塊進行大量的計算，得到了驗證的效率較高的POW值。

1.4 P2P網絡技術服務

P2P網絡技術服務分散在各個節點上，部分節點地位平等，各個節點能夠以獨立的個體參與系統的運行。單個節點即便遭到攻擊，也不會對系統產生影響。因此P2P技術又稱為點對點技術，在沒有中心服務器、依靠用戶群交互信息的互聯網體系下，P2P網絡可以進行中心化的服務器運行，具有高容錯的優勢。

1.5 權益證明機制

權益證明機制相比POW來說，能夠維持區塊鏈的正常運行，這種機制，根據貨幣持有量和時間來進行信息的分配，區塊的產生沒有消耗大量的算力前提下，在這種機制下，貨幣價值可以被明確的確定。

1.6 非對稱加密技術在區塊鏈系統中對應的公鑰能夠解開

公鑰公開和私鑰保密在比特幣系統中，由私鑰公鑰通過橢圓曲線加密算法生成正確的數字簽名，確保能夠得到交易信息的驗證。

表1 區塊結構

2 區塊鏈結構分析

區塊鏈自發展以來，基于區塊鏈技術之上的比特幣數字貨幣相繼出現。目前在進化進程上，區塊鏈從數字貨幣發展為區塊鏈社會，從類型上分區塊鏈可以分為公有、私有和行業區塊鏈等。公有區塊鏈是最先出現的區塊鏈，被認為是完全去中心化的某些預選節點控制的區塊鏈。私有區塊鏈指的區塊鏈進行記賬操作，不對外公開。行業鏈結合了供有鏈的公開開放和私有鏈的高度集中，是一種混合型的模式[2]。

區塊鏈的數據結構首先為區塊結構（見表1）：從上一區塊產生到區塊創建產生的所有交易都囊括在區塊結構中，區塊頭結構包含兩組元數據，如時間戳、難度、目標等。另一組包括區塊的字段、版本號等，區塊鏈特性，包括信息透明性、不可更改性、可靠開放性的。

3 區塊鏈技術發展趨勢

區塊鏈技術在發展中，由于過大的完整賬本的存儲出現受限，在信息發放上容易受到網絡廣播性能的影響，在交易效率上呈現低下的狀態，算力浪費，干個節點，獨自升級成本較高。因此進行區塊鏈的主要技術平臺應用，應建立在以太仿區塊鏈、開源項目等基礎之上。智能合約的理念就是以太坊的部署，達到合約的條件的合約自動觸發，在不信任的環境下可以執行合約。基于區塊鏈的數據存儲，在使用加密哈希驗證數據塊的同時，區塊的哈希值形成了區中心化的數據賬本，區塊鏈的應用前景是非常廣泛的，目前機遇和挑戰共存，組建區塊鏈大聯盟和制定行業標準，攜手金融科技公司發展區塊鏈核心業務，推廣局部區域的應用，快速實施試點，都可以降低交易成本，提高效率[3]。

除了金融業，區塊鏈也可以應用在其他行業中，例如區塊鏈技術的不可篡改性適用在驗證個人身份信息上，一旦身份信息被篡改就會觸發條款，使得所有者知曉。區塊鏈技術還可以預測市場，隨時隨地訪問Augur,消除虛擬化服務器的風險。電子商務更是充分利用區塊鏈技術，免去中間繁冗環節，達到直接交易，例如去中心化的淘寶平臺。區塊鏈技術完全改變了原有的交易流程和信息保存方式已經毋庸置疑。諸多巨頭紛紛建立區塊鏈超級聯盟已經驗證了區塊鏈繁榮的前景。

4 結語

區塊鏈技術的發展呈現更加廣泛的趨勢，從單純的數字貨幣過渡到廣泛的金融業，深入到社會的各個領域。例如跨境支付、物聯網等金融領域應用最為廣泛，作為當下最熱門的技術之一，區塊鏈技術應用，加大研究力度，投入更多的精力，以擴展其應用前景。