区块链技术简析

2018-10-26张权益安徽省科学技术情报研究所

安徽科技 2018年8期

◎文/张权益（安徽省科学技术情报研究所）

近一年来，区块链技术成为人们新的关注焦点，各大投资机构和众多投资者纷纷投身这个神秘的领域。《“十三五”国家信息化规划》中明确提出：预计到2020年，“数字中国”建设取得一系列优秀成果，信息化水平得到极大程度的提高，并逐渐处于世界领先水平，信息产业生态系统逐渐趋于成熟和完善。其中区块链技术被列入规划。区块链未来将在数据交换、数据处理、信息安全、价值传递等重要服务领域有广泛的应用前景。

一、区块链概念

区块链是一种将数据区块按时间顺序进行有效结合而逐渐形成的链式数据结构，是在密码学的支持下所形成的准确、稳定以及真实的分布式账本。实际上，其体现的是去中心化、去信任的基础结构和分布式计算范式，因此也被称为区块链技术。基于区块链技术的支持，能够对整个世界范围内的数据信息进行分布式统计与分布式存储，具有高安全性和高可靠性。基于区块链技术的支持，用户可以根据自身需求对公开账本进行查阅，同时能够保证监督作用得以充分发挥，但记录的内容必须进行储存并且禁止删除。

通常情况下,区块链主要分为三类：公有区块链、联合区块链和私有区块链。公有链是指链上的所有节点都是开放的，所涉及到的个体均可以参与到区块链计算并在此基础上对内部数据进行搜集与整理，任何节点都可以发送交易，且交易能够获得该区块链的有效确认。公有区块链是应用最早最广泛的区块链。联合区块链是指选定若干个具有相同权限的预选节点为记账人，超出此范围内的阶段纳入到记账过程，仅涉及到交易环节，可以在应用接口的支持下对其进行查询。私有区块链是指一个公司或者是一个人使用区块链技术总账技术进行记账，但是不对外公开，单独拥有该区块链的写入权限。

二、区块链技术特征

开放与共识、中心化与去信任化、匿名性与安全可靠、不可篡改与可追溯是区块链技术的主要特征。

1.开放与共识

系统信息高度透明，仅包括部分私有信息的保密性较强，其他数据大多是保持开放状态的，任何个体都可对其中所涉及到的数据进行有效查询并将其纳入到区块链网络范围内。每台设备都可算作相对独立的节点，能够获得全面完整的数据信息。不同节点之间在共识算法的支持下相互协作、相互作用维持整个区块链。当链上的某一环节出现问题时，并不会对其他环节造成直接影响。

2.去中心，去信任

对于区块链网络来讲，其主要以分布式核算与存储为主，对中心化的设备和管理机构的依赖程度较低。对于系统节点来讲，其所具备的权利与义务往往是一致的，所有节点都可以参与到数据区块的验证过程，共同维护交易和区块链。节点之间数据交换基于所有参与者对共识机制的认同，在数字签名技术的支持下加以有效验证，并不需要保持信任的关系，只需严格遵循系统公开透明的原则运行。节点间难以对其他节点造成欺瞒[1]，任何的欺骗行为都会导致其他节点的共同抵抗和排斥。

3.交易透明，双方匿名

区块链的运行规则和数据信息都是公开透明的，系统中的每笔交易对所有节点公开可见。节点之间依据规定的程序规则进行数据交换，系统中参与交易的每个节点都是匿名的，保护了参与节点的隐私[1]。

4.不可篡改，可追溯

区块链中所涉及到的交易信息数据，一旦通过验证进入了区块链就会永久的存储起来。某一节点或多个节点对数据库的修改是不起作用的。除非是在整个网络中达到一半以上的节点同时进行调整才能够使得数据库产生变化，因此区块链中记录的交易信息几乎是不可能被篡改的[2]。区块链中所涉及到的所有交易都在密码学方法的支持下将相邻两个区块相联系，所以能够对其中任何一笔交易的状况有着较高的认识[2]。

三、区块链关键技术

区块链技术不仅仅是一种创新技术，更是一种整合了数学、密码学、计算机科学等多个学科的跨领域的新型技术。P2P网络技术、分布式账本技术、非对称加密技术、共识机制技术是区块链中4项重要的关键技术。

1.P2P网络技术

P2P网络技术即点对点技术，网络中所有节点都是平等的，没有中心服务器，节点同时作为客户端和服务器。由于每个节点都独立参与系统，单个节点故障不会对系统产生影响，因此网络具有耐攻击性、高容错性的优点。

2.分布式账本技术

对于分布式记账来讲，主要指的是在不同地区分布的诸多节点在共同作用下产生的交易记账，但是每个节点都不能单独记录账本数据。每一个节点记录的账目都是完整的，且每个节点都可以参与并监督交易。这样避免了记账人被控制或被贿赂从而记假账的风险。此外，由于有足够多的记账节点，只有当所有节点都被破坏时账目才会丢失。理论上来说，这种情况几乎是不可能发生的，因此这种记账机制保证了数据的安全性。

3.非对称加密技术

非对称加密技术是保障区块链安全的核心基础技术。非对称加密技术主要用于数据加密和数字签名。非对称加密技术中公钥和私钥成对出现，公钥加密，私钥解密。系统先按照某种密钥生成算法（如SHA-256哈希算法、base58编码），将输入经过计算得出私钥；然后私钥通过另一个算法（如椭圆曲线）生成公钥。非对称加密技术算法复杂、保密性好，保证了区块链的数据安全。

4.共识机制技术

共识机制技术是区块链中非常重要的一种技术。共识机制的存在保证了交易信息的一致性。不同的分布式系统，由于其故障类型不同，采用的共识算法也不同。现阶段的共识算法主要包括以下几种类型：工作量证明算法、权益证明算法、股份授权证明算法、瑞波协议共识算法、实用拜占庭容错算法、Paxos算法和Raft算法。

四、区块链产业应用

随着区块链技术的逐步发展，区块链的应用范围也不断扩大，在物联网、智能制造、产品溯源等多个方面都发挥着极其重要的作用。互联网巨头企业也纷纷拓展区块链业务。目前，腾讯、阿里巴巴、百度、京东等企业纷纷加入区块链技术的研究与场景应用中。腾讯基于Trust-SQL核心技术，构建先进的企业级区块链基础服务平台，腾讯区块链现阶段已经开发供应链金融、医疗、数字资产、物流信息、公益寻人等多方面内容。在区块链技术的支持下，阿里巴巴已经开发公益、正品追溯、租赁房源溯源、互助保险等多个应用场景。百度金融与华能信托、长安新生等进行有效沟通与合作，并逐步实施了我国首单区块链技术支持的证券化项目和交易所ABS项目。京东运用区块链技术搭建“京东区块链防伪追溯平台”，从解决商品的信任痛点出发，精准追溯到商品的存在性证明特质，让所有生产、物流、销售和售后信息分享进来，共同搭建完整流畅的信息流，并且也采用区块链技术来解决ABS参与各方的信任问题。