區(qū)塊鏈技術(shù)及其應(yīng)用綜述

付保川， 徐小舒， 趙 升， 陸 悠， 吳征天

（蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，江蘇 蘇州215009；蘇州智慧城市研究院，江蘇 蘇州215009）

1 區(qū)塊鏈技術(shù)概述

區(qū)塊鏈技術(shù)（Blockchain Technology，BT）是利用加密鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)塊來驗證與存儲數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點共識算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用智能合約來編程并操作數(shù)據(jù)，一種全新的去中心化基礎(chǔ)架構(gòu)與分布式計算范式[1]。 其突出特點是不依賴于第三方可信機構(gòu)，實現(xiàn)無信任關(guān)系節(jié)點之間的價值通信。

1.1 區(qū)塊鏈的定義

區(qū)塊鏈（Blockchain）是一種由多方共同維護(hù)，使用加密技術(shù)保證信息傳輸和訪問安全，按照時間序列存儲的分布鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫[2]。 每個區(qū)塊作為區(qū)塊鏈存儲的基本單位，記錄著該區(qū)塊形成時間段內(nèi)所發(fā)生的所有交易信息。

區(qū)塊鏈可被廣義地定義為公有鏈與許可鏈兩類。 公有鏈?zhǔn)亲钕瘸霈F(xiàn)的區(qū)塊鏈，是目前應(yīng)用最廣泛的區(qū)塊鏈，任意節(jié)點均可無限制地加入其中；許可鏈?zhǔn)轻槍λ接谢到y(tǒng)定制的區(qū)塊鏈，分為私有鏈和聯(lián)盟鏈，其節(jié)點需經(jīng)過授權(quán)方可加入其中[3]。 聯(lián)盟鏈和私有鏈的應(yīng)用方向不同，私有鏈適用于某一機構(gòu)內(nèi)部，參與節(jié)點通常為機構(gòu)中不同的人員或部門；聯(lián)盟鏈則是由一個或多個利益共同體中的多個部門作為節(jié)點組構(gòu)而成。

嚴(yán)格來講，區(qū)塊鏈并不是一項新技術(shù)，而是加密解密技術(shù)、點對點（Peer to Peer，P2P）網(wǎng)絡(luò)、分布式存儲技術(shù)等多項技術(shù)的交叉與融合，是眾多加密數(shù)字貨幣背后的底層核心技術(shù)，因此區(qū)塊鏈具有“無中心化”和“自信任化”的特點。

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展

區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展可分為三個階段：虛擬貨幣階段、數(shù)字金融階段、價值網(wǎng)絡(luò)階段。

1.2.1 虛擬貨幣階段 自中本聰于2008年發(fā)表論文《比特幣：一種點對點電子現(xiàn)金系統(tǒng)》[4]，區(qū)塊鏈技術(shù)正式登上歷史舞臺。中本聰闡釋了區(qū)塊鏈技術(shù)是構(gòu)建比特幣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與交易信息加密傳輸?shù)幕A(chǔ)技術(shù)。該階段又稱區(qū)塊鏈1.0 階段，虛擬貨幣通過模仿、修改比特幣腳本文件、發(fā)行機制進(jìn)入市場，其中以比特幣與萊特幣[5]為發(fā)展主力。 但由于比特幣協(xié)議的拓展性較差，在此階段出現(xiàn)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，用戶均無法定義新的符號，導(dǎo)致區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用發(fā)展受限。

1.2.2 數(shù)字金融階段 為了突破區(qū)塊鏈1.0 系統(tǒng)延展性差的限制，智能合約（Smart Contract，SC）技術(shù)應(yīng)運而生，區(qū)塊鏈發(fā)展進(jìn)入2.0 階段。 2013年12月，Buterin 正式啟動以太坊（Ethereum）區(qū)塊鏈項目[6]。 相較于比特幣系統(tǒng)，以太坊不僅是一個分布式數(shù)據(jù)庫，更像是一臺面向全球的計算機，其提供了圖靈完備的編程語言Solidity 和去中心化的以太坊虛擬機（Ethernet Virtual Machine，EVM）， 并首次將智能合約應(yīng)用于區(qū)塊鏈[7]。2015年12月Linux 基金會發(fā)起了Hyperledger 開源區(qū)塊鏈項目，通過創(chuàng)建分布式賬本的公開標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)虛擬和數(shù)字形式的價值交換[8]。Hyperledger 最受關(guān)注的項目是Fabric。不同于以太坊，F(xiàn)abric 是面向企業(yè)推出的區(qū)塊鏈平臺，引入成員管理服務(wù)[9]。 2016年2月，BigchainDB 公司發(fā)布了可擴展的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫BigchainDB[10]，其本質(zhì)是結(jié)合了區(qū)塊鏈屬性的分布式數(shù)據(jù)庫。 2016年4月，R3 公司發(fā)布了為金融機構(gòu)定制設(shè)計的分布式賬本平臺Corda[11]。 由于R3 公司注重保障數(shù)據(jù)僅對交易雙方及監(jiān)管可見的交易隱私性[12]，所以Corda 的本質(zhì)更像是一個去中心化數(shù)據(jù)庫。 同年，英國政府發(fā)布區(qū)塊鏈專題研究報告，這預(yù)示著政府層面開始關(guān)注區(qū)塊鏈技術(shù)[13]。 2019年6月，美國發(fā)布《國防部數(shù)字現(xiàn)代化戰(zhàn)略》，明確將探索區(qū)塊鏈技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的應(yīng)用；德國積極支持區(qū)塊鏈發(fā)展，頒布《德國區(qū)塊鏈戰(zhàn)略》，明確了區(qū)塊鏈技術(shù)在穩(wěn)定金融、激發(fā)創(chuàng)新等五大領(lǐng)域采取優(yōu)先行動；2018年，歐盟立法機構(gòu)通過《區(qū)塊鏈：前瞻性貿(mào)易政策》決議，推動區(qū)塊鏈在該地區(qū)自由貿(mào)易和商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用[2]。

區(qū)塊鏈在我國的發(fā)展也備受關(guān)注。2016年10月，國內(nèi)的眾享比特團(tuán)隊發(fā)布了號稱全球首個基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用平臺ChainSQL[14]。 同時工信部發(fā)布《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書》，區(qū)塊鏈技術(shù)迎來了第一個官方指導(dǎo)文件[15]。 2017年1月，中國人民銀行推動的基于區(qū)塊鏈的數(shù)字票據(jù)交易平臺測試成功。2017年5月，由中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、萬向控股、螞蟻金服、微眾銀行、平安保險等起草的《區(qū)塊鏈參考架構(gòu)》正式發(fā)布，號稱國內(nèi)首個區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)[16]。 2018年10月，工業(yè)和信息化部信息中心發(fā)布了中國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2018）[17]，對我國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)與展望。 2019年10月，政府主張將區(qū)塊鏈技術(shù)作為自主創(chuàng)新的重要突破口，推進(jìn)區(qū)塊鏈與經(jīng)濟(jì)社會的創(chuàng)新發(fā)展、融合發(fā)展。

1.2.3 價值網(wǎng)絡(luò)階段 在第二發(fā)展階段，區(qū)塊鏈以智能合約為技術(shù)支撐，在金融領(lǐng)域落地的成果較多。 隨著物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，社會對行業(yè)間互信、數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)運行效率等方面的要求越來越高，這些需求推動著區(qū)塊鏈進(jìn)入3.0 階段。該階段以去中心化應(yīng)用、去中心化自治組織為代表。因此，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)以去中心化架構(gòu)為基礎(chǔ)、以分布式共識為價值導(dǎo)向，徹底改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)以服務(wù)器為中心的網(wǎng)絡(luò)格局，形成無中心化的全分布式結(jié)構(gòu)，并在北京、杭州、上海、深圳等城市，進(jìn)行區(qū)塊鏈賦能智慧城市的探索實踐[2]，取得了良好的應(yīng)用效果。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)體系架構(gòu)及主要特點

區(qū)塊鏈作為多種計算機技術(shù)組合而成的技術(shù)集合，具有層次化體系結(jié)構(gòu)，各層職能不一，但相互支撐。其中，共識層解決陌生節(jié)點之間信任問題；合約層賦予區(qū)塊鏈良好的延展性。 文中將針對這三個內(nèi)容做簡要介紹。

2.1 層次化體系結(jié)構(gòu)

目前各類區(qū)塊鏈平臺所采用的體系架構(gòu)大同小異，均可劃分為數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、合約層和應(yīng)用層五個層次。 其體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 區(qū)塊鏈的層次化體系結(jié)構(gòu)

2.1.1 數(shù)據(jù)層 數(shù)據(jù)層包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、 數(shù)據(jù)模型以及區(qū)塊存儲，是區(qū)塊鏈體系架構(gòu)的基礎(chǔ)層，是一個分布式賬本[18]，存儲交易或賬戶的信息[19]。 Merkle 樹基于交易數(shù)據(jù)哈希存儲塊內(nèi)信息，決定了區(qū)塊鏈“不可篡改”的特點。 數(shù)據(jù)區(qū)塊按時間戳排列，由哈希指針連接成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，決定了區(qū)塊鏈“可追溯”的特點。

2.1.2 網(wǎng)絡(luò)層 區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層是無第三方中心機構(gòu)監(jiān)督的分布式網(wǎng)絡(luò)， 基于P2P 技術(shù)實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，基于TCP/IP 通信協(xié)議實現(xiàn)點對點通信。 其每一節(jié)點都擔(dān)任著接受以及轉(zhuǎn)發(fā)信息的角色。 而分布式網(wǎng)絡(luò)特性決定了每個節(jié)點都擁有系統(tǒng)的所有信息，單個節(jié)點被攻擊不會影響系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。 這種P2P 網(wǎng)絡(luò)既是一種技術(shù)要點也是一種思想。 P2P協(xié)議旨在去除中心化結(jié)構(gòu)、分權(quán)至用戶，從而實現(xiàn)了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)去中心化的結(jié)構(gòu)特性。 區(qū)塊鏈平臺通常選擇完全分布式且可容忍單點故障的P2P 協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，每個節(jié)點均擁有路由發(fā)現(xiàn)、廣播交易、廣播區(qū)塊、發(fā)現(xiàn)新節(jié)點等功能[8]，決定了區(qū)塊鏈具有“無中心化”的特點。

2.1.3 共識層 區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)沒有中心節(jié)點的監(jiān)管，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的責(zé)任需要多方一起承擔(dān)，這就需要一個機制來保證各節(jié)點能夠達(dá)成共識。 一旦共識達(dá)成，在區(qū)塊中的交易信息就正式上鏈生效，同時會給網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點提供備份[20]。 共識層提供共識機制（Consensus Mechanism）決定了區(qū)塊鏈具有“自信任化”的特點，是保證區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)具有良好秩序的核心。

2.1.4 合約層 合約層封裝了各類代碼腳本及算法機制，是實現(xiàn)區(qū)塊鏈可編程的關(guān)鍵。 其提供的按照用戶需求進(jìn)行編程的腳本系統(tǒng)，可以更好地克服比特幣腳本功能單一所帶來的不足[21]。智能合約可按需進(jìn)行編碼并部署到區(qū)塊鏈中，由平臺自動執(zhí)行。 智能合約的運用標(biāo)志著區(qū)塊鏈從以比特幣為代表的數(shù)字貨幣向社會化應(yīng)用的轉(zhuǎn)移。

2.1.5 應(yīng)用層 應(yīng)用層是區(qū)塊鏈與應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行交互的標(biāo)準(zhǔn)接口層。 它包含了區(qū)塊鏈的各類應(yīng)用場景，用戶無需掌握區(qū)塊鏈的專業(yè)知識，只需調(diào)用應(yīng)用層提供的標(biāo)準(zhǔn)接口即可使用應(yīng)用層所定義的各種應(yīng)用[22]。

2.2 共識機制

共識機制是共識層的主要組成部分，是決定區(qū)塊鏈“自信任化”特性的核心，因為在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點地位相當(dāng)，不存在任意層次化結(jié)構(gòu)，且均以扁平化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，所以在無監(jiān)管的網(wǎng)絡(luò)中，調(diào)動所有節(jié)點參與共識的達(dá)成，以及區(qū)塊的驗證變得極為重要[23]。與此同時，隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的快速發(fā)展，區(qū)塊鏈的共識已成為學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的研究熱點[24-25]。

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是無中心化的分布式數(shù)據(jù)庫。 分布式數(shù)據(jù)庫主要采用Paxos[26-27]和Raft[28]等算法來解決分布式一致性問題。 然而此類算法需假設(shè)節(jié)點忠誠且需由特定的機構(gòu)維護(hù)，這與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之間互不了解、互不信任的特點相沖突，所以這兩種算法不能用于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的共識。 區(qū)塊鏈常用的共識機制有工作量證明（Proof of Work，PoW）、權(quán)益證明（Proof of Stake，PoS）、實用拜占庭容錯算法（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT）等。 其中PoW 是比特幣所用的共識機制，其安全性是以犧牲性能為代價的，因為要想在此機制中偽造或修改節(jié)點的信息需要全網(wǎng)至少51%的算力，隨著PoW 證明機制的發(fā)展，對算力資源需求的不斷增長帶來了高能耗問題[29-33]；為彌補PoW 的不足，King 等[34]提出了PoS 共識算法，即將節(jié)點所擁有的貨幣量及幣齡總和作為證明；此外，在區(qū)塊鏈中采用PBFT 算法[35]，能較好地解決傳統(tǒng)拜占庭容錯算法的低效率問題。 目前，非許可鏈多使用PoW 及PoS 共識，而帶許可證明機制的聯(lián)盟鏈?zhǔn)褂肞BFT 算法較多。 共識算法的選擇與區(qū)塊鏈類型高度相關(guān)。

2.3 智能合約

智能合約由Nick Szabo 于1997年提出，其基本思想是將合同條款（抵押品等）翻譯成代碼，將其嵌入可自行執(zhí)行的設(shè)備（硬件或軟件）中，使得合約不能被破壞或者違約的成本極其高昂，從而盡量減少參與交易各方對可信中介的依賴以避免惡意或意外情況的發(fā)生[36-37]。

不同于互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，智能合約因缺乏可信系統(tǒng)的保障，導(dǎo)致多方信任無法建立、執(zhí)行機制難以實現(xiàn)等問題，因此，其發(fā)展受到限制。 而區(qū)塊鏈的分布式共識機制則為此類問題的解決提供了有效借鑒，從而為智能合約的具體實現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。 從本質(zhì)上講，智能合約是由事件驅(qū)動、部署于分布式賬本上的計算機程序，其原理類似于程序設(shè)計的If-Then 語句[38]，其工作方式類似于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的存儲過程[39]。 智能合約位于區(qū)塊鏈合約層，其地址唯一，基于交易來觸發(fā)執(zhí)行。 智能合約一旦部署到區(qū)塊鏈中就可以自動執(zhí)行，任一方均不可更改。 正是智能合約的不可更改性，奠定了互聯(lián)網(wǎng)乃至社會信任體系的基礎(chǔ)。

3 區(qū)塊鏈技術(shù)的典型應(yīng)用

區(qū)塊鏈技術(shù)特有的分布式特征，克服了集中式系統(tǒng)對服務(wù)器的安全依賴，使得系統(tǒng)從第三方統(tǒng)籌監(jiān)管機制向分布式自治機制的過渡成為可能，它不僅有效地解決了金融領(lǐng)域無中心監(jiān)管下各陌生節(jié)點之間的信任問題，而且奠定了向其他行業(yè)滲透發(fā)展的基礎(chǔ)[40]。到目前為止，區(qū)塊鏈已成功應(yīng)用于醫(yī)療、微電網(wǎng)、智慧交通、供應(yīng)鏈管理以及智慧城市的政務(wù)管理等多個行業(yè)[41-46]。 在此給出幾類典型應(yīng)用。

3.1 應(yīng)用于醫(yī)療數(shù)據(jù)管理

醫(yī)療數(shù)據(jù)在業(yè)內(nèi)具有較高的使用價值，適當(dāng)共享有利于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)療信息因其涉及大量個人隱私，所以需要采取有效的安全措施來保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全。因此，如何兼顧電子醫(yī)療數(shù)據(jù)（Electronic Medical Record System，EMRs）的保護(hù)與共享一直是困擾著醫(yī)療行業(yè)信息化健康發(fā)展的難題。

Azaria 等[47]提出的基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)MedRec，實現(xiàn)了一種處理EMRs 的創(chuàng)新方法。 將EMRs 記錄到一個綜合日志中，通過公私鑰加密技術(shù)分配訪問權(quán)限給患者及醫(yī)院，并允許醫(yī)療利益相關(guān)者參與網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)，從而提高了EMRs 的可審核性、互操作性及可訪問性。 Kuo 等[48]提出的ModelChain 基于信息量共識機制（ProofofInformation，PoI），通過加入線上機器學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高了保護(hù)EMRs 的能力。 然而，PoI 是在PoW 基礎(chǔ)上提出的改進(jìn)算法，在實現(xiàn)節(jié)點的共識上，所需算力巨大且對硬件要求高，不利于降低成本及能耗。 張超等[49]在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新性地提出了聯(lián)盟式醫(yī)療區(qū)塊鏈系統(tǒng)Medical Chain，它基于PBFT 共識機制，對算力要求小且參與的實體有政府背書，具有一定公信力，并由衛(wèi)生管理部門嚴(yán)格監(jiān)管。 因此，將區(qū)塊鏈應(yīng)用于醫(yī)療系統(tǒng)，不僅解決了EMRs 安全和隱私保護(hù)的問題，而且增加了數(shù)據(jù)管理的靈活性，使患者看病更便捷、隱私更安全，醫(yī)學(xué)研究組織獲取數(shù)據(jù)更可靠，較好地兼顧了EMRs 的保護(hù)與共享等多種需求。

3.2 應(yīng)用于微電網(wǎng)管理

如今能源系統(tǒng)正朝著更分散的模式發(fā)展，各類能源與儲能系統(tǒng)（Energy Storage System，ESS）相輔相成。這將使點對點能源傳輸在微電網(wǎng)架構(gòu)中成為可能， 推動微電網(wǎng)管理系統(tǒng) （Microgrid Management System，MMS）的集成化發(fā)展。 微電網(wǎng)中的電能提供商、用戶可作為MMS 中節(jié)點，參與能源交易信息的打包與驗證。系統(tǒng)中共識機制用于監(jiān)督節(jié)點之間的投票活動并確保全網(wǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確一致。 智能合約用于自動完成交易信息的傳輸及相關(guān)操作[50]。

F.Imbault 等[51]將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)操作系統(tǒng)Predix 中，設(shè)計了綠色證書交易實例，模擬其他代理的行為并評估生態(tài)區(qū)的擴展?jié)摿Γ谏鷳B(tài)區(qū)內(nèi)進(jìn)行演示。 他們成功搭建了具有可擴展物理資產(chǎn)定義的私有鏈，能在測量設(shè)備上實現(xiàn)邊緣計算的可擴展的框架，以及三個分別用于能源監(jiān)控、環(huán)境影響、用戶配置的界面，并將其集成在Predix 框架內(nèi)。 2016年， 美國能源公司LO3 與區(qū)塊鏈技術(shù)公司ConsenSys 共同開發(fā)了Tansactive Grid 項目，該項目采用點對點的直接能源交易，項目借助于以太坊平臺將發(fā)電量作為依據(jù)創(chuàng)建代幣，開發(fā)的智能合約實現(xiàn)了用戶產(chǎn)電、用電及交易數(shù)據(jù)的采集與上鏈[52]。

隨著公共和私營部門的自發(fā)電和微電網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，與能源相關(guān)的資產(chǎn)將更加分散，區(qū)塊鏈技術(shù)不僅能滿足微電網(wǎng)管理系統(tǒng)的分布式實現(xiàn)，還可以利用加密技術(shù)、數(shù)字簽名等技術(shù)要點為相關(guān)資產(chǎn)的追溯提供保障，既提高了系統(tǒng)運行的魯棒性，又降低了系統(tǒng)運行成本。

3.3 應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，ITS）對人們的生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。 與此同時，ITS 趨于中心化的弊端，以及交易對象之間信任機制不成熟等問題則成為其進(jìn)一步發(fā)展的制約因素。

Yong Y 等[53]對基于區(qū)塊鏈的智能交通系統(tǒng)（Blockchain-based Intelligent Transportation System，B2ITS）進(jìn)行研究，建立了面向智能交通領(lǐng)域的區(qū)塊鏈模型，并在五層架構(gòu)基礎(chǔ)上結(jié)合智能交通系統(tǒng)的特點提出了激勵層概念， 將經(jīng)濟(jì)獎勵納入?yún)^(qū)塊鏈， 構(gòu)建了并行運輸管理系統(tǒng) （Parallel Transportation Management System，PTMS）的安全架構(gòu)體系。 B2ITS 成功實現(xiàn)了實時乘車共享[54]，其基本原理遵循Yong Y 等[53]提出的原則。Saranti 等[55]將區(qū)塊鏈用于自動駕駛汽車系統(tǒng)，建立了一個更加安全可信的公共交通系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有靈活性高、服務(wù)面廣、交易快捷安全等特點。

從該實例可以看出，區(qū)塊鏈不僅解決了陌生節(jié)點間的信任問題，保證了節(jié)點權(quán)益，提高了交通系統(tǒng)的處理效率，還可以用來完善運輸市場信任機制，提升市場監(jiān)管能力與治理水平。 因此，區(qū)塊鏈技術(shù)具有在應(yīng)用中革新交通系統(tǒng)中心化趨勢的潛力，可用于建立安全、可信和分散的自治交通系統(tǒng)，從而更好地利用傳統(tǒng)交通系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施和運輸資源。

3.4 應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理

在節(jié)能減排及互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)較快發(fā)展的背景下，供應(yīng)鏈管理（Supply Chain management，SCM）作為協(xié)調(diào)企業(yè)間正常合作關(guān)系的途徑，急需結(jié)合當(dāng)今產(chǎn)業(yè)集成化特點進(jìn)行更新優(yōu)化，其中最需解決的是鏈上成員間的信任問題。

曹洋等[56]分析了當(dāng)前建筑供應(yīng)鏈內(nèi)參與各方信息交流機制存在的不足，針對效率低下、第三方監(jiān)管安全性差等問題，結(jié)合區(qū)塊鏈去中心化的技術(shù)特點，設(shè)計提出了基于區(qū)塊鏈的建筑供應(yīng)鏈信息共享管理系統(tǒng)架構(gòu)，有機銜接建筑供應(yīng)鏈內(nèi)多方治理機制。黃宇翔等[57]提出了一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的供應(yīng)鏈可信數(shù)據(jù)管理方案，通過將貿(mào)易規(guī)則編寫為智能合約，并設(shè)計了適用于供應(yīng)鏈系統(tǒng)的共識機制，為供應(yīng)鏈的貿(mào)易數(shù)據(jù)管理提供了新思路。

在區(qū)塊鏈技術(shù)中，時間戳、加密算法和共識算法的部署，決定了區(qū)塊鏈具有“防篡改”、“可追溯”的特性，這恰好可以確保在供應(yīng)鏈領(lǐng)域交易各方之間的公開性、透明性，在整個的交易鏈條上形成一個完整數(shù)據(jù)信息流，使得參與交易的各方能夠及時發(fā)現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)中存在的問題。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，區(qū)塊鏈技術(shù)的快速發(fā)展及其在多個行業(yè)領(lǐng)域的成功應(yīng)用，為區(qū)塊鏈技術(shù)在非金融領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了有效的探索。 在區(qū)塊鏈體系架構(gòu)中，非對稱加密技術(shù)的運用能夠保證數(shù)據(jù)信息的加密；數(shù)字簽名技術(shù)的使用實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的“不可偽造”、“可追溯”。 與此同時，學(xué)術(shù)界針對區(qū)塊鏈的多種算法研究，保證了區(qū)塊鏈系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)安全及系統(tǒng)穩(wěn)定[58-62]；進(jìn)而文獻(xiàn)[63-66]基于區(qū)塊鏈的審計技術(shù)、自動訪問控制管理協(xié)議等進(jìn)行了系統(tǒng)化的研究，使得區(qū)塊鏈具有數(shù)據(jù)安全的保障能力和隱私數(shù)據(jù)的控制能力，能夠滿足不同行業(yè)對安全性的多種需求。此外，對于交易信息依賴性較強的行業(yè)，通過部署區(qū)塊鏈共識算法等技術(shù)途徑，可以較好地解決交易效率和規(guī)范性的問題。

因此，區(qū)塊鏈技術(shù)的成功應(yīng)用將會給眾多行業(yè)帶來巨大變化，尤其是對于綜合性強的智慧城市而言，通過引入?yún)^(qū)塊鏈分布式賬本，可以較好地解決跨部門、跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合，為打通智慧城市中已經(jīng)存在的“信息孤島”提供有效的途徑與方法[2]，因此，區(qū)塊鏈為提升新型智慧城市建設(shè)與管理的協(xié)調(diào)能力，提供了可行的解決方案和有效的探索實踐。

當(dāng)然，目前區(qū)塊鏈技術(shù)在實際應(yīng)用中仍存在著不少問題，例如分布式存儲結(jié)構(gòu)對各物理節(jié)點的硬件要求高、區(qū)塊鏈系統(tǒng)吞吐量小、交易信息處理速率低、共識機制仍存在漏洞、智能合約有被攻擊的可能等。 這些問題仍制約著區(qū)塊鏈技術(shù)在實際場景中的應(yīng)用寬度，而解決此類問題的關(guān)鍵在于各領(lǐng)域要構(gòu)筑良好的區(qū)塊鏈發(fā)展環(huán)境。 因此，需要學(xué)術(shù)界在共識機制、加密技術(shù)等領(lǐng)域進(jìn)行深入研究，不斷優(yōu)化區(qū)塊鏈的系統(tǒng)安全和工作效率；需要區(qū)塊鏈相關(guān)企業(yè)針對各類用戶及應(yīng)用場景開發(fā)出更為穩(wěn)定、高效的產(chǎn)品；需要政府在區(qū)塊鏈技術(shù)研發(fā)與智慧城市應(yīng)用等方面積極作為，在區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)培育與發(fā)展、政策引導(dǎo)、資金支持、創(chuàng)新環(huán)境給予大力支持。 做好多領(lǐng)域協(xié)同，才能推動區(qū)塊鏈技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。