區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

苗海錚

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種集開(kāi)放、獨(dú)立、安全、隱私為一身的尖端技術(shù)。近期因比特幣大火而漸入公眾視野，雖還在技術(shù)開(kāi)發(fā)階段但發(fā)展前景廣闊，具有良好的潛力。本文將對(duì)“區(qū)塊鏈”的具體工作原理進(jìn)行解釋，同時(shí)在“區(qū)塊鏈”安全性方面展開(kāi)詳細(xì)論述。對(duì)其技術(shù)發(fā)展做簡(jiǎn)單預(yù)估，最后在其應(yīng)用層面進(jìn)行展望。

引言

近期，隨著虛擬貨幣“比特幣”的大火，其貨幣的支撐技術(shù)“區(qū)塊鏈”也進(jìn)入大眾視野。所謂的“區(qū)塊鏈”是一種集開(kāi)放、獨(dú)立、安全、隱私為一身的尖端技術(shù)。雖然這種技術(shù)目前還在科研階段成果不多，但其新穎的科技讓其注定成為大眾焦點(diǎn)。因此，我們應(yīng)更加關(guān)注“區(qū)塊鏈”的發(fā)展與應(yīng)用。本文將對(duì)當(dāng)下熱點(diǎn)話題“區(qū)塊鏈”工作原理進(jìn)行解釋，同時(shí)在“區(qū)塊鏈”安全性方面展開(kāi)詳細(xì)論述。對(duì)其技術(shù)發(fā)展做簡(jiǎn)單預(yù)估，最后對(duì)其在未來(lái)各行各業(yè)應(yīng)用層面進(jìn)行展望。

1.區(qū)塊鏈工作原理

業(yè)界對(duì)區(qū)塊鏈的模型結(jié)構(gòu)有著多種理解，例如袁勇的六層結(jié)構(gòu)與謝鉉洋的三層架構(gòu)模型，但這些模型多多少少有些羅嗦之處。本文將對(duì)區(qū)塊鏈原理進(jìn)行簡(jiǎn)要解釋，引入一種新型區(qū)塊鏈模型。其中區(qū)塊鏈主要分為三層結(jié)構(gòu)，分別是位于最底層的生態(tài)基礎(chǔ)層、中間的數(shù)據(jù)收集層與上面的應(yīng)用處理層，上中下三層互相影響、互相作用。

表1 區(qū)塊鏈的模型

1.1 生態(tài)基礎(chǔ)層

所謂的生態(tài)基礎(chǔ)，就是我們?nèi)粘Ｉ钪兴佑|到的互聯(lián)網(wǎng)，而這里的生態(tài)基礎(chǔ)是去中心化的網(wǎng)絡(luò)，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)可以準(zhǔn)確知道用戶的節(jié)點(diǎn)信息與IP地址，從而準(zhǔn)確定位實(shí)時(shí)更新用戶數(shù)據(jù)。而用戶間聯(lián)系是相互且單項(xiàng)的，隨著一方的退出，數(shù)據(jù)聯(lián)系也隨之崩潰，這也是區(qū)塊鏈安全的基礎(chǔ)。只有在資源共享的基礎(chǔ)上，用戶才能進(jìn)行之后的條約服務(wù)機(jī)制。

1.2 數(shù)據(jù)收集層

使用者在基礎(chǔ)層進(jìn)行自身信息的錄入后，這些數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)入到一個(gè)去中心化的平臺(tái)，在這里進(jìn)行交互。其中信息交互的材料中有發(fā)出者與響應(yīng)者的配套信息，還有公鑰和雙方簽名以達(dá)成鏈?zhǔn)胶霞s，從而初步達(dá)成共識(shí)。

1.3 應(yīng)用處理層

區(qū)塊鏈類似于一個(gè)超級(jí)記事本，它會(huì)記錄使用者所有錄入信息并且永不消除，所有的信息都服務(wù)于頂端應(yīng)用與服務(wù)平臺(tái)。在這里，用戶可以進(jìn)行加密通訊與交易，比特幣就是通過(guò)發(fā)起者錄入的一串地址，經(jīng)過(guò)條約機(jī)制后，最終到達(dá)響應(yīng)者的手里。

2.區(qū)塊鏈安全性

區(qū)塊鏈的安全性大大優(yōu)于現(xiàn)在流行的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其本質(zhì)原因是區(qū)塊鏈擁有自己一套完整獨(dú)立的算法，采用去中心化的網(wǎng)絡(luò)并存在互相監(jiān)管機(jī)制。如果一方違背合約，那么交易將會(huì)終止，這大大降低了交易時(shí)隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)增加了整個(gè)區(qū)塊鏈的安全性。

2.1 區(qū)塊鏈隱私保護(hù)機(jī)制與互聯(lián)網(wǎng)的差異

區(qū)塊鏈之所以說(shuō)其安全性比普通互聯(lián)網(wǎng)高，是因?yàn)樗鼞?yīng)用的隱私保護(hù)機(jī)制不同，主要區(qū)別有兩個(gè)：其一是不同的隱私保護(hù)側(cè)重點(diǎn)。區(qū)塊鏈并不是像傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)一樣利用中心服務(wù)器加密并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，采用這樣的方法，一旦服務(wù)器被攻陷，整個(gè)用戶數(shù)據(jù)將會(huì)被泄露。區(qū)塊鏈采用的是交易數(shù)據(jù)公開(kāi)的形式，避免黑客攻擊盜取用戶數(shù)據(jù)，其每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都是相對(duì)獨(dú)立且公開(kāi)的，當(dāng)交易機(jī)制實(shí)行時(shí)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)向周圍其他節(jié)點(diǎn)索要數(shù)據(jù)來(lái)完成條約。這種技術(shù)不用儲(chǔ)存全部數(shù)據(jù)，沒(méi)有采用數(shù)據(jù)中心管理的方法，黑客無(wú)法在雙方交易時(shí)獲取雙方身份信息，大大加強(qiáng)了交易雙方的隱私保護(hù)系數(shù)。其二是本身加密條件的不同導(dǎo)致?；ヂ?lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存中心是經(jīng)過(guò)多層加密的龐大服務(wù)器，而區(qū)塊鏈的儲(chǔ)存卻在每個(gè)用戶的主機(jī)上，加密性能與互聯(lián)網(wǎng)不一樣，進(jìn)而導(dǎo)致區(qū)塊鏈隱私保護(hù)機(jī)制與互聯(lián)網(wǎng)不同。

2.2 區(qū)塊鏈隱私保護(hù)機(jī)制分類

區(qū)塊鏈的隱私保護(hù)機(jī)制分為三大類并與三個(gè)層級(jí)有關(guān)，第一類是網(wǎng)絡(luò)層的隱私保護(hù)（生態(tài)基礎(chǔ)層）。在生態(tài)基礎(chǔ)層，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)互換與互相信任是進(jìn)行合約的基礎(chǔ)，而在這一層，隱私保護(hù)機(jī)制通過(guò)控制每個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)限來(lái)達(dá)到保護(hù)用戶隱私的目的。例如在比特幣交易時(shí)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息互換，黑客可以通過(guò)偽造節(jié)點(diǎn)來(lái)獲得對(duì)方節(jié)點(diǎn)信任進(jìn)行信息互換。而開(kāi)發(fā)者在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層限制了節(jié)點(diǎn)的權(quán)限后，導(dǎo)致黑客不能通過(guò)偽造節(jié)點(diǎn)來(lái)發(fā)出協(xié)議進(jìn)行交易，同時(shí)增強(qiáng)了其安全性。

第二類是在交易層的隱私保護(hù)（數(shù)據(jù)收集層）。上文說(shuō)到，數(shù)據(jù)收集層是用于產(chǎn)生共識(shí)機(jī)制與數(shù)據(jù)合約的生成。由于區(qū)塊鏈存在交易用戶數(shù)據(jù)的公開(kāi)性與不可篡改性，導(dǎo)致這些用戶數(shù)據(jù)很容易在共識(shí)機(jī)制的形成時(shí)被公開(kāi)，這樣的公開(kāi)賬本會(huì)讓交易者雙方的隱私泄露。而交易層隱私保護(hù)機(jī)制的設(shè)立是防止在共識(shí)機(jī)制形成時(shí)泄露用戶信息，這個(gè)過(guò)程只形成條約，隱藏其背后的身份信息。

第三類是應(yīng)用層的隱私保護(hù)。在應(yīng)用層級(jí)別，無(wú)法僅靠區(qū)塊鏈自身保護(hù)機(jī)制提高安全性，因?yàn)樵谶@一層，使用者所用的上層應(yīng)用不受區(qū)塊鏈的管控，因此所能做的保護(hù)機(jī)制是提高使用者本身的安全意識(shí)，防止其在無(wú)意識(shí)間泄露自身的隱私信息。例如比特幣的地址，交易者可能無(wú)意識(shí)的在論壇或貼吧泄露了地址，而區(qū)塊鏈的安全防護(hù)機(jī)制會(huì)提醒使用者泄露的危險(xiǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，這一層的隱私保護(hù)致力于提高使用者的安全防護(hù)意識(shí)。

3.區(qū)塊鏈的發(fā)展預(yù)估

近些年來(lái)，區(qū)塊鏈逐漸進(jìn)入大家視野，由于社會(huì)關(guān)注度提高，國(guó)家政策扶持，越來(lái)越多關(guān)于區(qū)塊鏈的應(yīng)用會(huì)逐漸浮出水面，在金融領(lǐng)域及安全技術(shù)領(lǐng)域會(huì)成為核心技術(shù)之一。區(qū)塊鏈可以加快現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)多產(chǎn)業(yè)布局，使市場(chǎng)的資源配置得到優(yōu)化，從而追求更高效的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。2017年是比特幣大火的一年，很多人開(kāi)始著手了解比特幣并進(jìn)行投資，這使得大量資金與媒體焦點(diǎn)流入?yún)^(qū)塊鏈中，把區(qū)塊鏈炒作成為當(dāng)下熱點(diǎn)話題，很多技術(shù)性人才也逐漸關(guān)注這個(gè)熱潮。雖然區(qū)塊鏈的技術(shù)還尚未成熟，正處于起步階段，應(yīng)用也不夠廣泛，但相信在今后的3-5年內(nèi)，一定會(huì)涌現(xiàn)大量關(guān)于區(qū)塊鏈的應(yīng)用，出現(xiàn)區(qū)塊鏈熱潮。

2018年，區(qū)塊鏈將與傳統(tǒng)應(yīng)用融合的更緊密，出現(xiàn)互利共生的現(xiàn)象，許多的傳統(tǒng)行業(yè)精英人才將進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈?zhǔn)袌?chǎng)，填補(bǔ)區(qū)塊鏈在就業(yè)人才種類上的不足。區(qū)塊鏈通過(guò)自己獨(dú)特的智能合約技術(shù)將會(huì)在市場(chǎng)倍受熱捧，出現(xiàn)新的安全監(jiān)管技術(shù)與金融交易技術(shù)，甚至有可能取代傳統(tǒng)IT技術(shù)價(jià)值。

此外，引領(lǐng)區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的國(guó)家不僅會(huì)是擁有強(qiáng)勁技術(shù)的科技大國(guó)美國(guó)，還有在互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)中脫穎而出的中國(guó)。隨著近幾年新型IT技術(shù)的發(fā)展，大量技術(shù)人才涌入中國(guó)，這使得中國(guó)在技術(shù)開(kāi)發(fā)中的人力資源方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位，在區(qū)塊鏈開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面，中國(guó)與美國(guó)必引領(lǐng)其發(fā)展方向。

2018年將是區(qū)塊鏈價(jià)值回歸元年。區(qū)塊鏈技術(shù)將被各行各業(yè)所認(rèn)可接受，這將給一些創(chuàng)業(yè)者和投資人很大的機(jī)會(huì)去創(chuàng)造價(jià)值，市場(chǎng)會(huì)涌現(xiàn)許多市值超千億美元的巨無(wú)霸公司。在過(guò)去幾年中，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展完全是靠幾家公司帶動(dòng)，這幾家巨頭公司壟斷了整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)，導(dǎo)致創(chuàng)業(yè)者很難從公司的“夾縫”封鎖中擠出。但區(qū)塊鏈技術(shù)給予了創(chuàng)業(yè)者們又一新的希望，由于其全新的條約機(jī)制，這讓創(chuàng)業(yè)者們有潛力與原本互聯(lián)網(wǎng)巨頭競(jìng)爭(zhēng)。

4.未來(lái)應(yīng)用及展望

區(qū)塊鏈的發(fā)展會(huì)影響各行各業(yè)的發(fā)展，總的來(lái)說(shuō)可以分為：金融類、能源類、社會(huì)資源類和基礎(chǔ)服務(wù)類。

4.1 金融類發(fā)展

金融類的影響最直接體現(xiàn)在銀行業(yè)的發(fā)展上。區(qū)塊鏈的去中心化的技術(shù)可以應(yīng)用在現(xiàn)金存儲(chǔ)方面，使銀行不再花費(fèi)資金管理總行資金。作為一種數(shù)字化，安全且不可篡改的分布式賬本技術(shù)，區(qū)塊鏈能夠使銀行承擔(dān)全球范圍內(nèi)的價(jià)值儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移樞紐功能，為金融生態(tài)體系帶來(lái)準(zhǔn)確性和信息共享。當(dāng)前，銀行已經(jīng)開(kāi)始嘗試和區(qū)塊鏈技術(shù)公司合作開(kāi)發(fā)平臺(tái)，目的是加快業(yè)務(wù)辦理速度和監(jiān)管成本。

4.2 能源類發(fā)展

能源一直是近些年人們的熱點(diǎn)話題，全球變暖與資源枯竭是迫在眉睫的話題，如何正確管控并合理利用開(kāi)發(fā)能源是人們需要解決的問(wèn)題。區(qū)塊鏈技術(shù)在能源分配方面有著重大作用，可以減少外部人員在能源管控方面的干涉，也可以更高效的計(jì)算能源開(kāi)發(fā)利用率。同時(shí)，這是一個(gè)去中心化的透明平臺(tái)，防止了資源壟斷與浪費(fèi)。相信在以后，區(qū)塊鏈技術(shù)可以接管整個(gè)國(guó)家乃至地球的能源分配。

4.3 社會(huì)資源類

社會(huì)資源包括人力、物力與財(cái)力。在人力方面，區(qū)塊鏈可以更好的管理員工信息，每個(gè)員工對(duì)應(yīng)的是一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)里面有詳細(xì)的個(gè)人信息。在未來(lái)，每個(gè)公司的人力部門不需要費(fèi)力的去看面試者的簡(jiǎn)歷，而是通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)了解每個(gè)面試者，這使得在職員管理上大大節(jié)省成本；在物理方面，區(qū)塊鏈可以錄入每個(gè)物品的信息特征，方便人們查找與了解；財(cái)力方面，私人捐款政府補(bǔ)助和版權(quán)問(wèn)題都是可以通過(guò)區(qū)塊鏈去中心化與信任性技術(shù)得以解決。

4.4 基礎(chǔ)服務(wù)類

近段時(shí)間大火的共享經(jīng)濟(jì)就屬于基礎(chǔ)服務(wù)類型。共享租車將會(huì)成為共享經(jīng)濟(jì)又一新高度，而在共享租車中即可運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)。在汽車銷售商與用戶之間達(dá)成條約機(jī)制，將兩方面的信息互換就可以完成交易，這也是區(qū)塊鏈的特點(diǎn)之一。

5.小結(jié)

綜上所述，區(qū)塊鏈作為一個(gè)集開(kāi)放、獨(dú)立、安全、隱私為一身的尖端技術(shù)，在我們?nèi)粘Ｉ罘椒矫婷娑加畜w現(xiàn)。雖然區(qū)塊鏈技術(shù)還在研發(fā)之中，但隨著越來(lái)越多的人才與資金投入，區(qū)塊鏈技術(shù)在近幾年一定會(huì)呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，成為業(yè)界的主流技術(shù)之一，為社會(huì)創(chuàng)造無(wú)限的價(jià)值。