區(qū)塊鏈技術(shù)在電子信息裝備管理中的應(yīng)用分析

朱然剛，張 霍

(國(guó)防科技大學(xué)電子對(duì)抗學(xué)院,安徽 合肥 230037)

0 引言

根據(jù)工信部發(fā)布的《中國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書》，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來(lái)生成更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問(wèn)安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來(lái)編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式[1]。簡(jiǎn)單地講，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化的分布式賬本數(shù)據(jù)庫(kù)，具備信息共享透明、追根溯源、不可篡改等技術(shù)特性。區(qū)塊鏈去中心化的結(jié)構(gòu)特性，構(gòu)建了一種扁平化的管理模式，所有成員即是生產(chǎn)者也是消費(fèi)者，也是管理者，在壓縮管理成本的同時(shí)又極大地提升管理效率。

2008年，中本聰發(fā)表了《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》，比特幣宣告誕生。2009年1月9日序號(hào)為1的區(qū)塊出現(xiàn)，并與序號(hào)為0的創(chuàng)世區(qū)塊連接形成了鏈，區(qū)塊鏈從此誕生[2]。區(qū)塊鏈?zhǔn)怯梢淮捎眉用芗夹g(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊組成，即區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊都包含有到上一區(qū)塊的數(shù)據(jù)加密連接，從創(chuàng)世區(qū)塊開(kāi)始鏈接到當(dāng)前區(qū)塊，形成區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈本質(zhì)上是人人都可參與的共享分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，也是比特幣的底層技術(shù)。在獲得全網(wǎng)51%節(jié)點(diǎn)的支持下，即取得共識(shí)認(rèn)證，鏈上的所有參與者都可向區(qū)塊鏈提交上傳新的數(shù)據(jù)記錄，并永久保存，且不可篡改和刪除。

斯萬(wàn)將區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展歷程歸納為區(qū)塊鏈1.0、區(qū)塊鏈2.0、區(qū)塊鏈3.0三個(gè)階段[3]。區(qū)塊鏈1.0為比特幣等數(shù)字加密貨幣盛行的時(shí)期，區(qū)塊鏈2.0將智能合約技術(shù)運(yùn)用在了現(xiàn)實(shí)事物中，區(qū)塊鏈3.0將實(shí)現(xiàn)所有領(lǐng)域的互聯(lián)互通，集全球所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安全高效運(yùn)行于區(qū)塊鏈系統(tǒng)中。

區(qū)塊鏈因其獨(dú)特的去中心化數(shù)據(jù)庫(kù)、不可篡改和偽造的時(shí)間戳、安全可靠的信任機(jī)制、自動(dòng)運(yùn)行的智能合約、公正平等的共識(shí)機(jī)制，以及低廉可控的運(yùn)行成本，受到了業(yè)界的廣泛歡迎。如今，區(qū)塊鏈技術(shù)所蘊(yùn)含的巨大價(jià)值與能量正在被不斷挖掘與開(kāi)發(fā)利用。區(qū)塊鏈技術(shù)的多元?jiǎng)?chuàng)新應(yīng)用超越了國(guó)家的發(fā)展水平和意識(shí)形態(tài)差異限制[4]。

自區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)字貨幣領(lǐng)域取得巨大成功后，業(yè)界開(kāi)始廣泛關(guān)注這一新興技術(shù)，積極探索運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)不斷創(chuàng)新發(fā)展。在金融創(chuàng)新方面、醫(yī)療保障方面、公共服務(wù)方面都取得了顯著效益[5-9]。美國(guó)2018年《國(guó)防授權(quán)法案》要求國(guó)防部對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行全面研究，探討其如何應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局授予美國(guó)2家計(jì)算機(jī)安全公司價(jià)值180萬(wàn)美元的合同，研究區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于保護(hù)軍用衛(wèi)星、核武器等高度機(jī)密數(shù)據(jù)免遭黑客攻擊的潛力。北約通信與信息處舉辦區(qū)塊鏈創(chuàng)新競(jìng)賽，征尋適合軍事級(jí)區(qū)塊鏈的相關(guān)項(xiàng)目，以提高軍事后勤、采購(gòu)和財(cái)務(wù)的效率。愛(ài)沙尼亞和北約嘗試使用區(qū)塊鏈技術(shù)開(kāi)發(fā)下一代系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)北約“Cyber Range”防御平臺(tái)的現(xiàn)代化[10]。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢(shì)與電子信息裝備管理

1.1 區(qū)塊鏈的技術(shù)特性

1)去中心化。在信息存儲(chǔ)方面，其鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊都包含“上一個(gè)”和“下一個(gè)”數(shù)據(jù)塊的地址，保證其可以在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上分布存儲(chǔ)，擺脫了傳統(tǒng)形式的數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，從而避免了因“服務(wù)器”故障造成的“罷工”，同時(shí)也將數(shù)據(jù)被竊取和攻擊的風(fēng)險(xiǎn)降低到幾乎為零。在計(jì)算方面，其全面計(jì)算工作由網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)或成員分擔(dān)完成，從而避免了中心服務(wù)器故障或遭受攻擊而出現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)“癱瘓”的情況出現(xiàn)。去中心化的第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓展的簡(jiǎn)易性，只需要增加一個(gè)身份認(rèn)證即可。當(dāng)然，出于成員數(shù)量的規(guī)模性增加會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)計(jì)算量的非線性增長(zhǎng)，拓展也不是無(wú)限性，不過(guò)隨著技術(shù)的改進(jìn)也在存儲(chǔ)和認(rèn)證方面出現(xiàn)了一些折衷的辦法，來(lái)解決上述問(wèn)題。

2)可信機(jī)制。區(qū)塊鏈采用密碼學(xué)技術(shù)解決了成員身份認(rèn)證和消息傳遞過(guò)程中的信任等問(wèn)題。在其分布式記賬機(jī)制下，數(shù)據(jù)的記錄以多數(shù)成員達(dá)成共識(shí)為前提，可有效對(duì)防范虛假和惡意數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。為保障數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性，區(qū)塊鏈運(yùn)用“時(shí)間戳”和“哈希值”，作為數(shù)據(jù)記錄最少單元的“區(qū)塊”添加了時(shí)間信息，也稱為“時(shí)間戳”，并且包括上一個(gè)區(qū)塊的指紋信息，即哈希值，確保數(shù)據(jù)一旦生成就不能被篡改。

3)資源共享。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)“共建共享”的信息資源管理模式。資源上鏈后除了隱私和特殊權(quán)限限制外，所有信息公開(kāi)透明，成員可根據(jù)自身需求方便地上傳和獲取信息資源。區(qū)塊鏈有天然的追蹤溯源屬性和共識(shí)機(jī)制，使信息資源的價(jià)值和真實(shí)性得到合理的監(jiān)督評(píng)價(jià)，同時(shí)也為工作量定價(jià)提供了條件，吸引特定成員從事網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性工作。

4)智能合約。智能合約是區(qū)塊鏈系統(tǒng)中運(yùn)行的自動(dòng)控制程序，當(dāng)事先約定的條件達(dá)到時(shí)，合約自動(dòng)生效，可以實(shí)現(xiàn)體系內(nèi)的自動(dòng)化管理。由于其啟動(dòng)不受人為干預(yù)，所以具備公正、平等的約束力。

1.2 區(qū)塊鏈的應(yīng)用價(jià)值

1)革新管理模式。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交互模式，所有成員既可以是勞動(dòng)者、也可以是消費(fèi)者或管理者，去除了“金字塔”式的領(lǐng)導(dǎo)架構(gòu)，代之以平面化的網(wǎng)狀關(guān)聯(lián)。相比較于傳統(tǒng)管理模式，需要依賴管理者個(gè)人能力水平以及整套強(qiáng)制措施來(lái)確保系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，區(qū)塊鏈運(yùn)用的是公開(kāi)透明的系統(tǒng)規(guī)則和“對(duì)勞動(dòng)定價(jià)”兩大要素來(lái)吸引成員參與，以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而后者更適應(yīng)當(dāng)前和未來(lái)的智能化發(fā)展趨勢(shì)。

2)降低運(yùn)行成本。區(qū)塊鏈的去中心化結(jié)構(gòu)，使其自身實(shí)現(xiàn)成本十分低廉，除了前期的軟件性工作投入外，往往僅包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施(基本上是現(xiàn)成的)和電力成本。區(qū)塊鏈用于社會(huì)管理，能夠省去中心化設(shè)施的建設(shè)、管理和維護(hù)費(fèi)用，其運(yùn)行過(guò)程中幾乎也免除了人力投入?！白鳛楸忍貛疟澈蟮姆植际接涃~平臺(tái)，在無(wú)人集中式管理的情況下，比特幣網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行了八年，支持了海量交易記錄，并且從未出現(xiàn)嚴(yán)重的漏洞”[11]。

3)盤活存量資源。共享環(huán)境下的自由交互能讓信息資源發(fā)揮最大效用；其共識(shí)機(jī)制也能夠讓現(xiàn)有的信息資源得到良好的存管，去糟粕留精華；由于去除了領(lǐng)導(dǎo)層級(jí)和特權(quán)的約束，代之以“工作量定價(jià)”性質(zhì)的激勵(lì)機(jī)制，可以極大程度上調(diào)動(dòng)參與者的生產(chǎn)信息資源的主動(dòng)性。

1.3 電子信息裝備管理與區(qū)塊鏈

電子信息裝備管理大體上可分為裝備使用、裝備維修保養(yǎng)和裝備監(jiān)督檢查三個(gè)方面。裝備使用和裝備維修保養(yǎng)是基礎(chǔ)性、經(jīng)常性工作；裝備維修保養(yǎng)分為平時(shí)保養(yǎng)維護(hù)和戰(zhàn)時(shí)維修保障，平時(shí)保養(yǎng)維護(hù)包括周維護(hù)、月維護(hù)和年維護(hù)，戰(zhàn)時(shí)維修保障主要圍繞裝備技術(shù)狀態(tài)和性能指標(biāo)進(jìn)行功能測(cè)試、故障檢測(cè)與搶修；裝備監(jiān)督檢查可及時(shí)督促裝備維護(hù)保養(yǎng)的制度落實(shí)，保障電子信息裝備處于優(yōu)良的技術(shù)狀態(tài)，是備戰(zhàn)打仗的基本保障。這三個(gè)方面貫穿電子信息裝備需求論證、驗(yàn)證生產(chǎn)、裝備服役、戰(zhàn)斗運(yùn)用和報(bào)廢注銷全壽命周期，在裝備管理中產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)：裝備使用方面分為裝備隨機(jī)資料數(shù)據(jù)、裝備使用履歷數(shù)據(jù)；裝備維修保養(yǎng)方面分為裝備故障及維修數(shù)據(jù)庫(kù)、裝備維修保養(yǎng)行程記錄數(shù)據(jù)；裝備監(jiān)督檢查方面分為裝備檢查督導(dǎo)指導(dǎo)文件、裝備檢查督導(dǎo)結(jié)果認(rèn)證數(shù)據(jù)?；谶@些大數(shù)據(jù)處理，是提高裝備保障能力的關(guān)鍵。

電子信息裝備管理的核心是對(duì)以上相關(guān)數(shù)據(jù)的管理，在實(shí)際工作中這些信息數(shù)據(jù)從收集到傳輸及存儲(chǔ)過(guò)程，易受設(shè)備因素和人為因素的干擾，大幅削減其實(shí)用價(jià)值。而區(qū)塊鏈的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠最大程度地減少裝備管理活動(dòng)的層級(jí)和環(huán)節(jié)，保證信息數(shù)據(jù)的有效性，提升裝備管理效率，同時(shí)還能大幅節(jié)約管理成本。

2 區(qū)塊鏈在電子信息裝備管理中的應(yīng)用

2.1 區(qū)塊鏈在電子信息裝備管理中應(yīng)用潛力分析

1)可靠的數(shù)據(jù)獲取

裝備管理的信息不僅包括裝備自身狀況、操作狀況、發(fā)展?fàn)顩r等整個(gè)生命周期的動(dòng)態(tài)信息，涵蓋信息數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、傳輸、存儲(chǔ)和修改情況，而且還要實(shí)時(shí)考量信息的真實(shí)性及使用價(jià)格。這些信息資源的準(zhǔn)確性、時(shí)效性、完整性共同構(gòu)建了其使用價(jià)值，是掌握己方力量、評(píng)估進(jìn)攻效能、以及對(duì)裝備整體發(fā)展改革的關(guān)鍵依據(jù)。區(qū)塊鏈具備實(shí)時(shí)通信、信息公開(kāi)、不可篡改的技術(shù)特性，為裝備管理信息的實(shí)時(shí)收集和形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)提供了有力條件。其共識(shí)、留證和溯源的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制，為褒獎(jiǎng)和追責(zé)提供了便利，給予信息生產(chǎn)者工作動(dòng)力的同時(shí)也迫使其不敢隱瞞和造假。對(duì)于區(qū)塊鏈上某一觸發(fā)事件，其識(shí)機(jī)制要求超過(guò)單數(shù)的成員的確認(rèn)才能生效。對(duì)應(yīng)到實(shí)際工作就是如果有人有意“犯錯(cuò)”，必須說(shuō)服超過(guò)一半的“知情人”為其背書，這樣“犯錯(cuò)”成本過(guò)于高昂。

2)嚴(yán)格的流程監(jiān)督

小到裝備的規(guī)范操作和維護(hù)保養(yǎng)，大到其生產(chǎn)移交和存滅狀態(tài)，不僅影響戰(zhàn)斗效能，更是涉及部隊(duì)安全的大事。在實(shí)際工作中，大方向的監(jiān)管不容易出差錯(cuò)，但細(xì)致的流程性監(jiān)督卻很難到位。區(qū)塊鏈能夠在以下兩個(gè)方面發(fā)揮優(yōu)勢(shì)：一是操作規(guī)范的落實(shí)扎實(shí)有效。區(qū)塊鏈能夠以時(shí)間戳為標(biāo)記，記錄操裝備操作和保養(yǎng)工作流程，因其不能被篡，迫使工作人員必須按時(shí)履行職責(zé)，防止了拖延有集中補(bǔ)就。二是對(duì)違規(guī)事件的處理客觀公正。區(qū)塊鏈的信息公開(kāi)和歷史留證特性，迫使各級(jí)管理者及時(shí)通報(bào)違規(guī)事件，并合理處理，能有效避免隱瞞包庇和執(zhí)紀(jì)不嚴(yán)，甚至徇私枉法的情況發(fā)生。

3)優(yōu)質(zhì)的交流通道

裝備管理包括研制、生產(chǎn)、使用、移交、報(bào)廢等多個(gè)環(huán)節(jié)，涉及部門單位也比較繁多，各類交流溝通需求非常多，而現(xiàn)實(shí)工作中一直缺少一個(gè)全面的共享型的通訊錄。區(qū)塊鏈正好能夠滿足這一需求，它存在于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，合法用戶能夠隨時(shí)隨地登陸，共享和貢獻(xiàn)專業(yè)知識(shí)，其溯源特性能夠保證能查詢到信息的源頭，其不可篡改特性能夠保證查到的信息是真實(shí)的，其公開(kāi)性能夠保證信息內(nèi)容的廣泛。

4)穩(wěn)固的知識(shí)積累

裝備操作維護(hù)以及故障排解方面，除了部分裝備有現(xiàn)成的教材可以參考外，絕大部分還要靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)。尤其是對(duì)特定裝備的故障處置，包括故障的描述、排解方法，甚至是求救外援的措施，大多數(shù)經(jīng)驗(yàn)通常是“師傅帶徒弟”式的言傳身教，很難記錄在案，即使有記錄的也不容易長(zhǎng)期留存。區(qū)塊鏈因其存儲(chǔ)安全性和數(shù)據(jù)不可篡改性，可以很好地將這些知識(shí)記錄在鏈，恒久保存，逐漸形成強(qiáng)大的知識(shí)儲(chǔ)備庫(kù)。

5)強(qiáng)勁的參與吸引

區(qū)塊鏈作為一個(gè)資源共享、無(wú)集中式管理的數(shù)據(jù)庫(kù)體系，能否吸引足夠的成員提供服務(wù)性工作是確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)的首要因素。比特幣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行模式是給付出一定工作量的成員獎(jiǎng)勵(lì)特定數(shù)目的比特幣，事實(shí)上比特幣最終能夠與真實(shí)世界的貨幣兌換。區(qū)塊鏈應(yīng)用于裝備管理也離不開(kāi)這一理念，借鑒以社會(huì)上一些成功案例，一般都以積分形式給“工作量定價(jià)”，積分最終以制度性獎(jiǎng)勵(lì)和貨幣化獎(jiǎng)勵(lì)兌現(xiàn)?？梢园凑铡爸贫刃约?lì)先行，貨幣化激勵(lì)輔助”的建設(shè)策略，優(yōu)先保證本管理體系在本土范圍內(nèi)實(shí)施，逐漸形成清晰明確、公開(kāi)透明的定價(jià)規(guī)則，在全社會(huì)吸引廣泛的參與者，形成“事無(wú)巨細(xì)都有人干”大好局面。

6)低廉的運(yùn)行成本

運(yùn)行過(guò)程依托現(xiàn)有計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有專用的實(shí)體設(shè)施，只有系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本。

2.2 區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

1)建設(shè)管理難度

基于區(qū)塊鏈的裝備管理系統(tǒng)最終成品將是一套軟件。其建設(shè)難度在于對(duì)大量電子信息裝備管理規(guī)則和操作行為的程序化，以及對(duì)參與管理的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)、裝備使用人員、技術(shù)保障人員等工作量衡量標(biāo)準(zhǔn)的制定。操作規(guī)則的制定是一個(gè)極為龐大的工程，可采取以從個(gè)別典型型號(hào)裝備、裝備管理單位入手試行，循序漸進(jìn)的發(fā)展模式逐步實(shí)現(xiàn)。上述裝備管理體系涉及監(jiān)督和處罰和激勵(lì)措施，都需要制度上的保障，在體系建立初期是很難面面俱到一蹴而就，可采取從小單位試用，邊成熟邊建設(shè)的方式逐步壯大。

2)系統(tǒng)安全性

涉及電子信息裝備的數(shù)據(jù)都具有較高密級(jí)，而裝備管理與運(yùn)用保障中會(huì)覆蓋隨機(jī)資料、交接登記、保障信息、作戰(zhàn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)，也會(huì)牽涉到機(jī)關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、部隊(duì)官兵、保障人員(包括軍工廠技術(shù)人員)，系統(tǒng)安全性是一個(gè)挑戰(zhàn)。可根據(jù)密級(jí)不同在軍網(wǎng)上分別建鏈，比如管理過(guò)程記錄數(shù)據(jù)不涉密，在公鏈共享，可以對(duì)移交、交接單位所有節(jié)點(diǎn)開(kāi)放；技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)、隨機(jī)資料數(shù)據(jù)密級(jí)較高，在軍用專網(wǎng)上建設(shè)子鏈，可以在使用單位節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)共享；技術(shù)服務(wù)數(shù)據(jù)不涉密，可以對(duì)管理機(jī)構(gòu)和廠家節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)。實(shí)行特定人員準(zhǔn)入機(jī)制，確保信息不被非相關(guān)人員獲取，保證信息安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

區(qū)塊鏈技術(shù)是近年來(lái)備受關(guān)注的新技術(shù)，其技術(shù)特色、發(fā)展前景乃至對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)帶來(lái)的深刻影響都已經(jīng)獲得廣泛認(rèn)可。不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、共識(shí)機(jī)制等技術(shù)基礎(chǔ)可以直接應(yīng)用在裝備管理中。如何贏得主動(dòng)，基于區(qū)塊鏈的去中心化智能合約技術(shù)提供了新的思路和方法，極具軍事價(jià)值。綜合分析，區(qū)塊鏈技術(shù)在電子信息裝備管理中應(yīng)用具有廣闊前景，但落地還需要探索一套合理的規(guī)則，以有效激發(fā)電子信息裝備管理系統(tǒng)把多維戰(zhàn)場(chǎng)中的感知系統(tǒng)、武器裝備、保障人員、武器使用人員聯(lián)接成一個(gè)高效的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)時(shí)空一致、連續(xù)精確的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、信息共享和共識(shí)認(rèn)證，協(xié)同保障各電子信息裝備性能，推進(jìn)電子信息裝備管理向“高效集約、自主運(yùn)行”方向發(fā)展。