基于区块链的综合数据共享模型研究

孟令玺 刘英伟 孟令威

摘 要：区块链技术是引发第五次人类社会颠覆性变革的技术，并逐渐在社会的各个领域产生影响，尤其在数据共享方面得到初步发展和应用。通过深入分析区块链的发展与特点，设计了基于区块链技术的综合数据共享模型。希望本文的研究能为区块链在数据共享中的发展提供理论依据。

关键词：区块链;综合数据;共享模型

中图分类号：TP309 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）34-0017-03

Research on Comprehensive Data Sharing Model Based on Blockchain

MENG Lingxi LIU Yingwei MENG Lingwei

（School of Humanities and information，Changchun University of Technology，Changchun Jilin 130000）

Abstract： Blockchain technology is the technology that triggered the fifth subversive change in human society， and has begun to have an impact in various areas of society， especially in the initial development and application of data sharing. Through in-depth analysis of the development and characteristics of blockchain， a comprehensive data sharing model based on blockchain technology was designed. It is hoped that the research in this article will provide a theoretical basis for the development of blockchain in data sharing.

Keywords： blockchain;comprehensive data;shared model

区块链技术在全球金融行业、商业服务等领域被广泛研究和应用。社會公众及行业人士对区块链技术的关注度不断提升，对行业具有较高的期望值。虽然该技术得到了大量的投资，但产品或服务与用户的需求和技术还不够成熟[1]。目前区块链技术在全球教育领域受到的追捧和关注。例如，美国麻省理工学院的媒体实验室已利用区块链技术颁发数字证书和数字币，以认可加入其全球研究伙伴计划的各行业才俊;霍布顿软件工程学院就计划从2017年开始与“比特认证”公司合作，采用区块链技术进行学习认证;塞浦路斯尼科西亚大学推出了基于区块链技术开发和应用的理学硕士学位项目，并开始使用区块链技术追踪、记录学生的学习过程和结果;为促进区块链技术专业人才的培养，哈佛大学伯克曼克莱恩互联网和社会研究中心研究了区块链技术在物权法、数字金融等领域的应用和影响。此外，许多企业和机构也开始投入资源来探索区块链技术在数据共享中的应用[2]。

1 区块链发展与特点分析

1.1 区块链发展

区块链技术被提出后迅速为金融机构所采用。自从2015年该概念风靡以来，世界各地对该技术均有涉猎。譬如，美国纳斯达克证券交易所将区块链与银行业相融合，塑造了新型股票交易发行技术[3]。在其他与计算机密切联系的领域，区块链技术同样得到了高度创新，例如：产权保护、公证、网络游戏与其他领域。学者对该技术的发展、应用史进行总结，并将其分为三个纵向拓展的阶段，即区块链1.0、区块链2.0和区块链3.0。其中，区块链1.0时期，对其的应用集中于货币转移、汇兑和支付系统的初级升级;区块链2.0时期，区块链将与智能合约有机结合，从而实现对股票、债券、期货、贷款、按揭、产权等各方面智能合约的智慧应用;而区块链3.0时期，区块链技术将全面联通，不仅再局限于货币与金融业，无论是健康还是科学与教育，都将得到区块链技术的强烈赋能[4]。区块链3.0架构如图1所示。

1.2 区块链特点

区块链技术包括四个主要特征：去信任、去中心化、集体维护和可靠的数据库。其中，去信任和去中心化特征能解决共享经济中存在的陌生人信任、信息不对称和高交易成本的问题[5]。所以，区块链技术被认为是继蒸汽机、电力、互联网之后的颠覆性创新。简而言之，区块链是由“块”和“链”组成的，即每个数据块里存在一个时间段内系统所有加密的信息交换数据;链则是链接块跟下个块之间的链条关系，这样就产生了区块链。因为每个分块包括特定时间内系统全部的信息交换数据，每个分块是平等的，并且单个分块出现破损并不能影响整个系统安全，所以区块链具有分散性、可靠数据库等主要特性。相同地，每个分块能统括系统的全部信息，能对信息的真实性进行交叉验证，保证信息真实可信，因此区块链的典型特征即是集体维护和去信任[6]。

2 基于区块链的综合数据共享模型

简单来说，区块链就是一个由所有参与者共同维护的交易账本，账本信息的公开使得所有参与者可以一起来校验交易和记账的正确性，使得账本具有防止恶意篡改的能力，使得区块链成为所有参与者可以信任的载体[7]。

2.1 区块链数据共享

区块链的数据块主要由区块头及区块体两部分组成，底层数据是依据科学数据共享过程的实际状况，涵盖交互信息的一种或多种。区块头由版本号、前块哈希、时间戳等组成;区块体由当前区块保存的共享主体间的数据交互记录组成。

综合数据共享区块链的数据模型多为改进型账户模型，针对共享交互信息复杂性特征设置状态账户和合约账户，阶段性共享结果保存在状态账户，数据共享智能合约信息保存在合约账户。综合数据共享区块链数据存储采用LevelDB与CouchDB的融合模式，区块体中的底层数据主要采用Key-Value型数据结构进行创建，LevelDB作为可以处理大规模Key-Value型数据的存储库，常用于写入频繁而查询较少的场景。综合数据的共享持续性生成大量交互信息，且都要写入数据区块，然而只有对交互历史进行验证和溯源时才需要查询功能。

2.2 综合数据共享模型

链式结构由时间节点连续的各数据区块依次环环相接，使特定领域、特定集群的区块主链不断延续，记录数据共享过程，并支持区块链数据的定位及追溯。时间戳可以表示全部区块数据的具体记录时间，为区块数据供应存在性证据，是区块链数据实现不可篡改和伪造功能的关键要素。哈希函数值是科学数据共享交互记录的抽象化表达方式，即交互记录在数据区块中被编码成特定长度的字符串。基于区块链的综合数据连接模型如图2所示。

3 区块链的发展与展望

3.1 基于区块链的综合数据个性化共享

Ark认为，在个性化学习过程中，查询者个人数据的管理非常重要。因此，在共享经济和个人经济日益发展的今天，对个人资源的有效管理和去中心化，即学校不应独占学习者的个人资源并决定资源的内容，已成为了人们的共识。

3.2 区块链技术应用的挑战

由于区块链记录的分布式存储及其不可改变的特性，查询者必然会担心搜索记录及个人信息等数据的安全问题。同时，查询者也会担心谁有权创建和查看搜索报告，如何评估和确定查询数据和许多其他问题。微软的首席技术官埃文斯在一次采访中指出，在当前数字化的学习环境中，虽然区块链技术在各方面有无限的潜力，但它允许查询者个人信息在不受控制的情况下被自由共享，将会导致查询者个人信息泄露。格林斯潘提出了八个区块链技术的应用條件：数据库、交易众多、去信任、无中介、交易互动、规则、验证方和资产证据。贝尔肖指出，如果不能满足上述八个条件，应采用传统的文件存储服务、中央数据库，或订购不同的数据库。

3.3 应用前景的挑战

Watters对区块链技术在共享领域的使用提出了几个问题：查询者在记录上述交易或活动时的得失是什么？数据共享区块链谁可以信任？在谈到数据共享区块链技术中的“信任”时，人们往往认为查询者是不值得信任的对象，认为他们在知识、技能、证书或文凭方面夸大甚至完全撒谎。而最重要的是，对于使用区块链技术颁发资质证书的机构，其认证标准是什么？如果是按数量颁发，则是否会鼓励这些机构变相签发证书？各个行业是否拥有运行区块链节点的巨大计算能力？区块链技术的应用是否一定会提高数据共享效果，如何提高数据共享效果？

4 结语

区块链技术不断发展和迭代应用，可以为数据共享提供新的技术基础以及实践模式。虽然区块链技术仍面临诸多挑战，但毋庸置疑的是，区块链技术已经被社会所认可，其在各行各业具有较大的潜能。

参考文献：

[1]王秀利，江晓舟，李洋.应用区块链的数据访问控制与共享模型[J].软件学报，2019（6）：1661-1669.

[2]余益民，陈韬伟，段正泰，等.基于区块链的政务信息资源共享模型研究[J].电子政务，2019（4）：58-67.

[3]曹亚波.一种数据开放和共享技术的模型研究[J].现代计算机（专业版），2018（2）：19-21，33.

[4]呼阳，陈亮.基于区块链的生产线数据共享方案研究[J].国外电子测量技术，2019（5）：123-127.

[5]郭志旭，陈大鹏，肖扬，等.基于区块链的基因数据共享平台方案研究[J].中国数字医学，2019（6）：84-86.

[6]黄佳.基于区块链技术的跨区域电子证照共享平台[J].科技与创新，2019（11）：61-63.

[7]李炜，黄倩.基于区块链技术的多密级数据安全存储系统设计[J].沈阳大学学报（自然科学版），2019（3）：223-228.