區(qū)塊鏈技術(shù)在自然資源信息化領(lǐng)域的應(yīng)用

李少鵬

摘? 要? 區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、開放獨(dú)立、安全匿名的特征。本文在分析區(qū)塊鏈技術(shù)的概念和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以利用區(qū)塊鏈技術(shù)助力自然資源管理工作為目標(biāo)，對區(qū)塊鏈技術(shù)在自然資源信息化領(lǐng)域可以開展的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞? 區(qū)塊鏈技術(shù);自然資源;智能合約

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)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(qū)塊鏈技術(shù)廣受關(guān)注，成為信息化時(shí)代的新興前沿技術(shù)之一。區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用已擴(kuò)展到了數(shù)字版權(quán)保護(hù)、供應(yīng)鏈管理、金融保險(xiǎn)、物流服務(wù)、公共服務(wù)、公益服務(wù)等領(lǐng)域，體現(xiàn)了明顯的技術(shù)優(yōu)勢，取得了顯著的應(yīng)用成效，展現(xiàn)出長期向好的發(fā)展趨勢[1]。

2019年10月24日，習(xí)近平總書記主持中共中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)，要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口，加快推動區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

長期以來，信息技術(shù)在促進(jìn)自然資源工作發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。作為新一代信息技術(shù)的代表，區(qū)塊鏈技術(shù)表現(xiàn)出去中心化、開放獨(dú)立、安全匿名的特征[2]。在自然資源信息化領(lǐng)域，區(qū)塊鏈技術(shù)如何發(fā)揮作用？本文在簡要分析區(qū)塊鏈的基本概念和主要特點(diǎn)后，對區(qū)塊鏈技術(shù)在自然資源信息化領(lǐng)域的幾個(gè)應(yīng)用場景進(jìn)行了闡述，希望能對自然資源領(lǐng)域中區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)踐與應(yīng)用有所促進(jìn)，以更好的推進(jìn)自然資源信息化工作的開展。

1? ?區(qū)塊鏈技術(shù)概述

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于2008年中本聰發(fā)表了《比特幣：一種點(diǎn)對點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》，文章詳盡說明了通過分布式共享記賬數(shù)據(jù)系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)去中心化的電子交易體系。區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較獨(dú)特，采用了鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這是一種用鏈條方式把數(shù)據(jù)區(qū)塊依照時(shí)間次序組裝成特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并用精準(zhǔn)加密的算法保證了數(shù)據(jù)不可被篡改。

十幾年來，區(qū)塊鏈技術(shù)經(jīng)歷了1.0數(shù)字貨幣，2.0智能合約和3.0區(qū)塊鏈可編程三個(gè)發(fā)展進(jìn)程。隨著應(yīng)用場景的豐富，區(qū)塊鏈逐步發(fā)展出一種去中心化基礎(chǔ)架構(gòu)與分布式計(jì)算方式，完成了從信息傳遞到價(jià)值傳遞的升級迭代。

從系統(tǒng)架構(gòu)上來說，區(qū)塊鏈包含數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、共識、激勵、合約、應(yīng)用等六個(gè)層次。數(shù)據(jù)層內(nèi)置有時(shí)間戳、非對稱加密、鏈?zhǔn)酱鎯Φ臄?shù)據(jù)區(qū)塊等技術(shù)，以特定方式將數(shù)據(jù)及其相關(guān)信息編碼封裝至某一區(qū)塊內(nèi)，并在此區(qū)塊上加蓋時(shí)間戳，然后把此區(qū)塊與整個(gè)區(qū)塊鏈按時(shí)間順序鏈接，由此形成區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)根基。網(wǎng)絡(luò)層創(chuàng)建了分布式組網(wǎng)、數(shù)據(jù)的傳播與驗(yàn)證等機(jī)制，系統(tǒng)中任一節(jié)點(diǎn)均參與區(qū)塊數(shù)據(jù)的校驗(yàn)記賬，數(shù)據(jù)在全網(wǎng)大多數(shù)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證通過后，才可記入?yún)^(qū)塊鏈。共識層內(nèi)含各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的授權(quán)股權(quán)證明機(jī)制算法（DPOS）、股權(quán)證明機(jī)制算法（POS）、工作量證明機(jī)制算法（POW）。激勵層在區(qū)塊鏈發(fā)行、分配機(jī)制中融入了經(jīng)濟(jì)因素，以實(shí)現(xiàn)激勵的目的。合約層內(nèi)包含了各類腳本代碼和算法，以及由此產(chǎn)生的各類智能合約。應(yīng)用層內(nèi)有各種案例和應(yīng)用場景，包含了公共鏈、聯(lián)盟鏈、私有鏈等應(yīng)用模式。

從本質(zhì)上來說，區(qū)塊鏈?zhǔn)嵌囗?xiàng)信息技術(shù)的重組和聚合：運(yùn)用共識機(jī)制（DPOS、POW、Pool、POS驗(yàn)證池）記錄更新數(shù)據(jù)，不需要信任某個(gè)中心化組織，即可實(shí)現(xiàn)交易完成;應(yīng)用哈希算法加密技術(shù)（SHA-256）確保用戶數(shù)據(jù)安全和隱私，使信息實(shí)現(xiàn)不可篡改性;使用解鎖腳本，達(dá)成自動驗(yàn)證合約并執(zhí)行合約[3]。

作為一種多方協(xié)作維護(hù)的分布式數(shù)據(jù)庫，區(qū)塊鏈技術(shù)的主要特點(diǎn)有：①去中心化。區(qū)塊鏈無中心節(jié)點(diǎn)，由每一個(gè)參與主體協(xié)同運(yùn)作，達(dá)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(nèi)的Merkle樹，區(qū)塊鏈鏈上數(shù)據(jù)的不可篡改性得到保障;由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都建立了數(shù)據(jù)的全量存儲，加上共識機(jī)制的運(yùn)行，極端情形下單一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)即使被非法篡改也不會對全網(wǎng)其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。③可追溯。系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的交易數(shù)據(jù)被自動存儲在區(qū)塊鏈上，根據(jù)其不可被篡改的日志，就能方便準(zhǔn)確的還原并追溯出所有操作記錄。④高可信。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫參與主體無需互相信任和權(quán)威中介就能以點(diǎn)對點(diǎn)的方式直接完成交易，每筆交易操作上的簽名通過全網(wǎng)一致達(dá)成共識的流程后，才會被記載到區(qū)塊鏈上，從而保證了不可否認(rèn)、不可篡改。⑤高可用。區(qū)塊鏈系統(tǒng)沒有主備節(jié)點(diǎn)的區(qū)別，任一節(jié)點(diǎn)都具有一個(gè)異地多活節(jié)點(diǎn)的特征。萬一有少數(shù)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，也不會影響系統(tǒng)的整體有效運(yùn)行，并且在問題解決后能從全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)自動同步數(shù)據(jù)[4]。

2? 區(qū)塊鏈技術(shù)在自然資源領(lǐng)域的應(yīng)用

為了更好的統(tǒng)一行使自然資源全民所有者職責(zé)，自然資源管理部門很有必要運(yùn)用包括區(qū)塊鏈技術(shù)在內(nèi)的新一代信息技術(shù)建立智能高效的自然資源管理體系。塊鏈技術(shù)的一個(gè)重要特性就是通過去中心化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)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(lǐng)域可行的區(qū)塊鏈應(yīng)用正是基于這一特性而推進(jìn)的。

2.1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建自然資源全要素?cái)?shù)據(jù)庫

新一輪機(jī)構(gòu)改革以來，將山、水、林、田、湖、草等實(shí)體構(gòu)建成統(tǒng)一、權(quán)威的自然資源全要素?cái)?shù)據(jù)庫成為各級自然資源部門面臨的一項(xiàng)重要工作。構(gòu)建自然資源全要素?cái)?shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)自然資源信息上鏈，利用區(qū)塊鏈可信、不可篡改的特性，通過智能合約，實(shí)現(xiàn)自然資源數(shù)字化、價(jià)值化，為自然資源調(diào)查、確權(quán)、登記、流轉(zhuǎn)、交易等業(yè)務(wù)管理需求提供基礎(chǔ)信息支撐。

對于自然資源全要素?cái)?shù)據(jù)庫進(jìn)行存證，是區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢所在。在自然資源數(shù)據(jù)發(fā)放時(shí)，通過專用工具獲取所有數(shù)據(jù)文件的哈希值，并將所有文件名和對應(yīng)的哈希值生成一個(gè)清單文件，將該文件上鏈，即可自動完成對自然資源數(shù)據(jù)文件的區(qū)塊鏈存證，此后對文件的任何修改都會導(dǎo)致其哈希值的變化，從而無法通過后續(xù)的區(qū)塊鏈存證驗(yàn)證，以此保證了自然資源全要素?cái)?shù)據(jù)庫的精準(zhǔn)權(quán)威。

2.2 用區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)化不動產(chǎn)統(tǒng)一登記

隨著不動產(chǎn)統(tǒng)一登記工作的推進(jìn)，信息孤島、一致性保障困難、時(shí)空關(guān)聯(lián)性無保證、數(shù)據(jù)存儲及信息安全存在隱患等問題逐漸顯露。

不動產(chǎn)登記簿是不動產(chǎn)權(quán)利人物權(quán)歸屬及其內(nèi)容的依據(jù)。運(yùn)用區(qū)塊鏈的信息存儲特性和封裝功能，能有效實(shí)現(xiàn)不動產(chǎn)登記用到的宗地圖、房產(chǎn)分戶圖、登記簿附圖等多個(gè)表單的安全集成。

利用區(qū)塊鏈技術(shù)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(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)，把不動產(chǎn)統(tǒng)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(shù)據(jù)在鏈上能夠確保不被篡改，數(shù)據(jù)安全性得到了保證。數(shù)據(jù)的完備性通過區(qū)塊鏈分布式存儲的特性得到了保證，有關(guān)部門可憑權(quán)限共享鏈上數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)匯交的效率。不動產(chǎn)權(quán)利人信息和不動產(chǎn)信息分離加密保存，利用“零知識證明”策略分隔不動產(chǎn)權(quán)權(quán)利人信息鏈和不動產(chǎn)信息鏈，使信息安全得到有效保障。這些技術(shù)手段能有效避免數(shù)據(jù)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(qū)塊鏈技術(shù)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?；谧匀毁Y源管理部門的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，利用區(qū)塊鏈技術(shù)的智能合約將自然資源數(shù)字化、價(jià)值化，并在可信網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建自然資源交易平臺[5]。

應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)可以節(jié)約大量由信用缺失帶來的社會成本。在土地、林權(quán)等自然資源交易時(shí)具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。審核交易雙方主體資格時(shí)引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，對雙方是否有資格在平臺上交易進(jìn)行驗(yàn)證。通過對存儲賬本進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，自然資源交易各方均無法對隔離區(qū)的賬本進(jìn)行隨意篡改，使得隔離區(qū)存儲的賬本具有可信、公正等特征，有效地保護(hù)了交易雙方、中介等人員的合法權(quán)益。例如在進(jìn)行房屋調(diào)查、核驗(yàn)時(shí)，可以利用區(qū)塊鏈將房產(chǎn)地理位置、房價(jià)等各種細(xì)節(jié)都記錄在數(shù)字身份數(shù)據(jù)庫里，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠不可篡改，簡化了調(diào)查過程并降低了成本。在開展自然資源交易的時(shí)候，區(qū)塊鏈能夠?qū)⒔灰赘鞣降馁M(fèi)用、時(shí)間等信息詳實(shí)準(zhǔn)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(fēng)險(xiǎn)。

2.4 運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)推進(jìn)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(nèi)容，是提高自然資源部門工作效率和服務(wù)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(jī)制、共享模式、技術(shù)方法等方面有所不足。運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)，能夠提升自然資源信息共享交換能力，在解決有關(guān)問題上發(fā)揮作用。

通過區(qū)塊鏈技術(shù)中數(shù)據(jù)分布式去中心化可信對等的特點(diǎn)，可構(gòu)建共享互信的自然資源信息體系。依托“目錄區(qū)塊鏈”將自然資源部門間的信息共享交換上鏈鎖定，建構(gòu)起數(shù)據(jù)共享的新規(guī)則，可以解決數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)隨意、業(yè)務(wù)協(xié)同無序等問題。所有的數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同行為能夠在鏈上共建共管，未上鏈的系統(tǒng)可被關(guān)停，無數(shù)據(jù)的職責(zé)會被調(diào)整，從而建立起自然資源部門業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)的全新閉環(huán)。

運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)，建立對各部門遵循信息標(biāo)準(zhǔn)行為的激勵和約束作用的共識機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)自然資源共享標(biāo)準(zhǔn)的一致性。利用區(qū)塊鏈的智能合約促進(jìn)自然資源數(shù)據(jù)交換方式由非實(shí)時(shí)、靜態(tài)交換轉(zhuǎn)向?qū)崟r(shí)、動態(tài)可控的智能交換。用區(qū)塊鏈技術(shù)建立的自然資源數(shù)據(jù)交換共享安防體系，可以實(shí)現(xiàn)在分布式賬簿中共享不可篡改的數(shù)據(jù)標(biāo)簽和全生命周期流轉(zhuǎn)過程的全記錄。