區塊鏈技術在自然資源信息化領域的應用

李少鵬

摘? 要? 區塊鏈技術具有去中心化、開放獨立、安全匿名的特征。本文在分析區塊鏈技術的概念和特點的基礎上，以利用區塊鏈技術助力自然資源管理工作為目標，對區塊鏈技術在自然資源信息化領域可以開展的實際應用進行了分析。

關鍵詞? 區塊鏈技術;自然資源;智能合約

中圖分類號：TP399 文獻標識碼： A

文章編號：1672-5603（2020）03-77-3

Abstract： Blockchain technology is characterized by decentralization， openness， independence and security. Based on the analysis of the concept and characteristics of blockchain technology， this paper analyzes the practical application of blockchain technology in the field of natural resources with the aim of using blockchain technology to help the management of natural resources.

Keywords： Blockchain technology; Natural resources; Intelligent contract

從2008年誕生以來，區塊鏈技術廣受關注，成為信息化時代的新興前沿技術之一。區塊鏈技術的應用已擴展到了數字版權保護、供應鏈管理、金融保險、物流服務、公共服務、公益服務等領域，體現了明顯的技術優勢，取得了顯著的應用成效，展現出長期向好的發展趨勢[1]。

2019年10月24日，習近平總書記主持中共中央政治局第十八次集體學習強調，要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。

長期以來，信息技術在促進自然資源工作發展中發揮著重要作用。作為新一代信息技術的代表，區塊鏈技術表現出去中心化、開放獨立、安全匿名的特征[2]。在自然資源信息化領域，區塊鏈技術如何發揮作用？本文在簡要分析區塊鏈的基本概念和主要特點后，對區塊鏈技術在自然資源信息化領域的幾個應用場景進行了闡述，希望能對自然資源領域中區塊鏈技術的實踐與應用有所促進，以更好的推進自然資源信息化工作的開展。

1? ?區塊鏈技術概述

區塊鏈技術起源于2008年中本聰發表了《比特幣：一種點對點的電子現金系統》，文章詳盡說明了通過分布式共享記賬數據系統構建一個去中心化的電子交易體系。區塊鏈技術的數據結構比較獨特，采用了鏈式數據結構，這是一種用鏈條方式把數據區塊依照時間次序組裝成特定的數據結構，并用精準加密的算法保證了數據不可被篡改。

十幾年來，區塊鏈技術經歷了1.0數字貨幣，2.0智能合約和3.0區塊鏈可編程三個發展進程。隨著應用場景的豐富，區塊鏈逐步發展出一種去中心化基礎架構與分布式計算方式，完成了從信息傳遞到價值傳遞的升級迭代。

從系統架構上來說，區塊鏈包含數據、網絡、共識、激勵、合約、應用等六個層次。數據層內置有時間戳、非對稱加密、鏈式存儲的數據區塊等技術，以特定方式將數據及其相關信息編碼封裝至某一區塊內，并在此區塊上加蓋時間戳，然后把此區塊與整個區塊鏈按時間順序鏈接，由此形成區塊鏈技術的數據根基。網絡層創建了分布式組網、數據的傳播與驗證等機制，系統中任一節點均參與區塊數據的校驗記賬，數據在全網大多數節點驗證通過后，才可記入區塊鏈。共識層內含各網絡節點中的授權股權證明機制算法（DPOS）、股權證明機制算法（POS）、工作量證明機制算法（POW）。激勵層在區塊鏈發行、分配機制中融入了經濟因素，以實現激勵的目的。合約層內包含了各類腳本代碼和算法，以及由此產生的各類智能合約。應用層內有各種案例和應用場景，包含了公共鏈、聯盟鏈、私有鏈等應用模式。

從本質上來說，區塊鏈是多項信息技術的重組和聚合：運用共識機制（DPOS、POW、Pool、POS驗證池）記錄更新數據，不需要信任某個中心化組織，即可實現交易完成;應用哈希算法加密技術（SHA-256）確保用戶數據安全和隱私，使信息實現不可篡改性;使用解鎖腳本，達成自動驗證合約并執行合約[3]。

作為一種多方協作維護的分布式數據庫，區塊鏈技術的主要特點有：①去中心化。區塊鏈無中心節點，由每一個參與主體協同運作，達成了有效的多方信息分布式共享。②不可篡改。通過塊與塊之間的Hasche指針和塊內的Merkle樹，區塊鏈鏈上數據的不可篡改性得到保障;由于每個節點都建立了數據的全量存儲，加上共識機制的運行，極端情形下單一節點的數據即使被非法篡改也不會對全網其它節點的數據產生影響。③可追溯。系統運行中產生的交易數據被自動存儲在區塊鏈上，根據其不可被篡改的日志，就能方便準確的還原并追溯出所有操作記錄。④高可信。區塊鏈數據庫參與主體無需互相信任和權威中介就能以點對點的方式直接完成交易，每筆交易操作上的簽名通過全網一致達成共識的流程后，才會被記載到區塊鏈上，從而保證了不可否認、不可篡改。⑤高可用。區塊鏈系統沒有主備節點的區別，任一節點都具有一個異地多活節點的特征。萬一有少數節點出現問題，也不會影響系統的整體有效運行，并且在問題解決后能從全網節點自動同步數據[4]。

2? 區塊鏈技術在自然資源領域的應用

為了更好的統一行使自然資源全民所有者職責，自然資源管理部門很有必要運用包括區塊鏈技術在內的新一代信息技術建立智能高效的自然資源管理體系。塊鏈技術的一個重要特性就是通過去中心化實現數據的不可篡改性，從而徹底解決信任和共識的問題，很多自然資源領域可行的區塊鏈應用正是基于這一特性而推進的。

2.1 基于區塊鏈技術構建自然資源全要素數據庫

新一輪機構改革以來，將山、水、林、田、湖、草等實體構建成統一、權威的自然資源全要素數據庫成為各級自然資源部門面臨的一項重要工作。構建自然資源全要素數據庫，實現自然資源信息上鏈，利用區塊鏈可信、不可篡改的特性，通過智能合約，實現自然資源數字化、價值化，為自然資源調查、確權、登記、流轉、交易等業務管理需求提供基礎信息支撐。

對于自然資源全要素數據庫進行存證，是區塊鏈技術的優勢所在。在自然資源數據發放時，通過專用工具獲取所有數據文件的哈希值，并將所有文件名和對應的哈希值生成一個清單文件，將該文件上鏈，即可自動完成對自然資源數據文件的區塊鏈存證，此后對文件的任何修改都會導致其哈希值的變化，從而無法通過后續的區塊鏈存證驗證，以此保證了自然資源全要素數據庫的精準權威。

2.2 用區塊鏈技術優化不動產統一登記

隨著不動產統一登記工作的推進，信息孤島、一致性保障困難、時空關聯性無保證、數據存儲及信息安全存在隱患等問題逐漸顯露。

不動產登記簿是不動產權利人物權歸屬及其內容的依據。運用區塊鏈的信息存儲特性和封裝功能，能有效實現不動產登記用到的宗地圖、房產分戶圖、登記簿附圖等多個表單的安全集成。

利用區塊鏈技術的去中心化、開放性和信息不可篡改的特性，在管理模式不變、登記流程不變的情況下，運用區塊鏈技術，把不動產統一登記的信息以分布式存儲到鏈上。通過多種加密算法的使用，登記數據在鏈上能夠確保不被篡改，數據安全性得到了保證。數據的完備性通過區塊鏈分布式存儲的特性得到了保證，有關部門可憑權限共享鏈上數據，提升數據匯交的效率。不動產權利人信息和不動產信息分離加密保存，利用“零知識證明”策略分隔不動產權權利人信息鏈和不動產信息鏈，使信息安全得到有效保障。這些技術手段能有效避免數據分享中的隱私泄漏、偷盜篡改、冒用濫用和緩存沉淀等問題。

2.3 以區塊鏈技術提升自然資源交易效率

自然資源交易是公共資源交易的重要組成部分。基于自然資源管理部門的信息化基礎設施，利用區塊鏈技術的智能合約將自然資源數字化、價值化，并在可信網絡中構建自然資源交易平臺[5]。

應用區塊鏈技術可以節約大量由信用缺失帶來的社會成本。在土地、林權等自然資源交易時具有很強的應用價值。審核交易雙方主體資格時引入區塊鏈技術，對雙方是否有資格在平臺上交易進行驗證。通過對存儲賬本進行權限設置，自然資源交易各方均無法對隔離區的賬本進行隨意篡改，使得隔離區存儲的賬本具有可信、公正等特征，有效地保護了交易雙方、中介等人員的合法權益。例如在進行房屋調查、核驗時，可以利用區塊鏈將房產地理位置、房價等各種細節都記錄在數字身份數據庫里，數據真實可靠不可篡改，簡化了調查過程并降低了成本。在開展自然資源交易的時候，區塊鏈能夠將交易各方的費用、時間等信息詳實準確的記錄在“智能合約”上，在交易安全有保障的前提下最大限度提升自然資源交易效率，顯著降低交易風險。

2.4 運用區塊鏈技術推進自然資源信息共享交換

自然資源信息共享交換是自然資源信息化工作的重要內容，是提高自然資源部門工作效率和服務水平的重要支撐。目前，自然資源信息共享交換在安全信任問題、安全保障機制、共享模式、技術方法等方面有所不足。運用區塊鏈技術，能夠提升自然資源信息共享交換能力，在解決有關問題上發揮作用。

通過區塊鏈技術中數據分布式去中心化可信對等的特點，可構建共享互信的自然資源信息體系。依托“目錄區塊鏈”將自然資源部門間的信息共享交換上鏈鎖定，建構起數據共享的新規則，可以解決數據流轉隨意、業務協同無序等問題。所有的數據共享、業務協同行為能夠在鏈上共建共管，未上鏈的系統可被關停，無數據的職責會被調整，從而建立起自然資源部門業務、數據的全新閉環。

運用區塊鏈技術，建立對各部門遵循信息標準行為的激勵和約束作用的共識機制，可實現自然資源共享標準的一致性。利用區塊鏈的智能合約促進自然資源數據交換方式由非實時、靜態交換轉向實時、動態可控的智能交換。用區塊鏈技術建立的自然資源數據交換共享安防體系，可以實現在分布式賬簿中共享不可篡改的數據標簽和全生命周期流轉過程的全記錄。