区块链技术在电子信息装备管理中的应用分析

朱然刚，张 霍

(国防科技大学电子对抗学院,安徽 合肥 230037)

0 引言

根据工信部发布的《中国区块链技术和应用发展白皮书》，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式[1]。简单地讲，区块链是一种去中心化的分布式账本数据库，具备信息共享透明、追根溯源、不可篡改等技术特性。区块链去中心化的结构特性，构建了一种扁平化的管理模式，所有成员即是生产者也是消费者，也是管理者，在压缩管理成本的同时又极大地提升管理效率。

2008年，中本聪发表了《比特币：一种点对点的电子现金系统》，比特币宣告诞生。2009年1月9日序号为1的区块出现，并与序号为0的创世区块连接形成了链，区块链从此诞生[2]。区块链是由一串采用加密技术产生的数据块组成，即区块，每个区块都包含有到上一区块的数据加密连接，从创世区块开始链接到当前区块，形成区块链。区块链本质上是人人都可参与的共享分布式数据库，也是比特币的底层技术。在获得全网51%节点的支持下，即取得共识认证，链上的所有参与者都可向区块链提交上传新的数据记录，并永久保存，且不可篡改和删除。

斯万将区块链技术的发展历程归纳为区块链1.0、区块链2.0、区块链3.0三个阶段[3]。区块链1.0为比特币等数字加密货币盛行的时期，区块链2.0将智能合约技术运用在了现实事物中，区块链3.0将实现所有领域的互联互通，集全球所有的网络节点安全高效运行于区块链系统中。

区块链因其独特的去中心化数据库、不可篡改和伪造的时间戳、安全可靠的信任机制、自动运行的智能合约、公正平等的共识机制，以及低廉可控的运行成本，受到了业界的广泛欢迎。如今，区块链技术所蕴含的巨大价值与能量正在被不断挖掘与开发利用。区块链技术的多元创新应用超越了国家的发展水平和意识形态差异限制[4]。

自区块链技术在数字货币领域取得巨大成功后，业界开始广泛关注这一新兴技术，积极探索运用区块链技术推动产业不断创新发展。在金融创新方面、医疗保障方面、公共服务方面都取得了显著效益[5-9]。美国2018年《国防授权法案》要求国防部对区块链技术进行全面研究，探讨其如何应用于军事领域。美国国防部高级研究计划局授予美国2家计算机安全公司价值180万美元的合同，研究区块链技术应用于保护军用卫星、核武器等高度机密数据免遭黑客攻击的潜力。北约通信与信息处举办区块链创新竞赛，征寻适合军事级区块链的相关项目，以提高军事后勤、采购和财务的效率。爱沙尼亚和北约尝试使用区块链技术开发下一代系统，以实现北约“Cyber Range”防御平台的现代化[10]。

1 区块链技术优势与电子信息装备管理

1.1 区块链的技术特性

1)去中心化。在信息存储方面，其链式结构的每一个数据块都包含“上一个”和“下一个”数据块的地址，保证其可以在多个网络节点上分布存储，摆脱了传统形式的数据集中存储，从而避免了因“服务器”故障造成的“罢工”，同时也将数据被窃取和攻击的风险降低到几乎为零。在计算方面，其全面计算工作由网络中的每一个节点或成员分担完成，从而避免了中心服务器故障或遭受攻击而出现整个网络“瘫痪”的情况出现。去中心化的第三个优势是网络结构拓展的简易性，只需要增加一个身份认证即可。当然，出于成员数量的规模性增加会造成网络计算量的非线性增长，拓展也不是无限性，不过随着技术的改进也在存储和认证方面出现了一些折衷的办法，来解决上述问题。

2)可信机制。区块链采用密码学技术解决了成员身份认证和消息传递过程中的信任等问题。在其分布式记账机制下，数据的记录以多数成员达成共识为前提，可有效对防范虚假和恶意数据的产生。为保障数据的真实可靠性，区块链运用“时间戳”和“哈希值”，作为数据记录最少单元的“区块”添加了时间信息，也称为“时间戳”，并且包括上一个区块的指纹信息，即哈希值，确保数据一旦生成就不能被篡改。

3)资源共享。区块链是一个“共建共享”的信息资源管理模式。资源上链后除了隐私和特殊权限限制外，所有信息公开透明，成员可根据自身需求方便地上传和获取信息资源。区块链有天然的追踪溯源属性和共识机制，使信息资源的价值和真实性得到合理的监督评价，同时也为工作量定价提供了条件，吸引特定成员从事网络服务性工作。

4)智能合约。智能合约是区块链系统中运行的自动控制程序，当事先约定的条件达到时，合约自动生效，可以实现体系内的自动化管理。由于其启动不受人为干预，所以具备公正、平等的约束力。

1.2 区块链的应用价值

1)革新管理模式。区块链是一种点对点交互模式，所有成员既可以是劳动者、也可以是消费者或管理者，去除了“金字塔”式的领导架构，代之以平面化的网状关联。相比较于传统管理模式，需要依赖管理者个人能力水平以及整套强制措施来确保系统正常运转，区块链运用的是公开透明的系统规则和“对劳动定价”两大要素来吸引成员参与，以驱动系统的正常运转。而后者更适应当前和未来的智能化发展趋势。

2)降低运行成本。区块链的去中心化结构，使其自身实现成本十分低廉，除了前期的软件性工作投入外，往往仅包括计算机网络设施(基本上是现成的)和电力成本。区块链用于社会管理，能够省去中心化设施的建设、管理和维护费用，其运行过程中几乎也免除了人力投入。“作为比特币背后的分布式记账平台，在无人集中式管理的情况下，比特币网络稳定运行了八年，支持了海量交易记录，并且从未出现严重的漏洞”[11]。

3)盘活存量资源。共享环境下的自由交互能让信息资源发挥最大效用；其共识机制也能够让现有的信息资源得到良好的存管，去糟粕留精华；由于去除了领导层级和特权的约束，代之以“工作量定价”性质的激励机制，可以极大程度上调动参与者的生产信息资源的主动性。

1.3 电子信息装备管理与区块链

电子信息装备管理大体上可分为装备使用、装备维修保养和装备监督检查三个方面。装备使用和装备维修保养是基础性、经常性工作；装备维修保养分为平时保养维护和战时维修保障，平时保养维护包括周维护、月维护和年维护，战时维修保障主要围绕装备技术状态和性能指标进行功能测试、故障检测与抢修；装备监督检查可及时督促装备维护保养的制度落实，保障电子信息装备处于优良的技术状态，是备战打仗的基本保障。这三个方面贯穿电子信息装备需求论证、验证生产、装备服役、战斗运用和报废注销全寿命周期，在装备管理中产生海量数据：装备使用方面分为装备随机资料数据、装备使用履历数据；装备维修保养方面分为装备故障及维修数据库、装备维修保养行程记录数据；装备监督检查方面分为装备检查督导指导文件、装备检查督导结果认证数据。基于这些大数据处理，是提高装备保障能力的关键。

电子信息装备管理的核心是对以上相关数据的管理，在实际工作中这些信息数据从收集到传输及存储过程，易受设备因素和人为因素的干扰，大幅削减其实用价值。而区块链的技术优势，能够最大程度地减少装备管理活动的层级和环节，保证信息数据的有效性，提升装备管理效率，同时还能大幅节约管理成本。

2 区块链在电子信息装备管理中的应用

2.1 区块链在电子信息装备管理中应用潜力分析

1)可靠的数据获取

装备管理的信息不仅包括装备自身状况、操作状况、发展状况等整个生命周期的动态信息，涵盖信息数据的产生、传输、存储和修改情况，而且还要实时考量信息的真实性及使用价格。这些信息资源的准确性、时效性、完整性共同构建了其使用价值，是掌握己方力量、评估进攻效能、以及对装备整体发展改革的关键依据。区块链具备实时通信、信息公开、不可篡改的技术特性，为装备管理信息的实时收集和形成统一标准提供了有力条件。其共识、留证和溯源的运转机制，为褒奖和追责提供了便利，给予信息生产者工作动力的同时也迫使其不敢隐瞒和造假。对于区块链上某一触发事件，其识机制要求超过单数的成员的确认才能生效。对应到实际工作就是如果有人有意“犯错”，必须说服超过一半的“知情人”为其背书，这样“犯错”成本过于高昂。

2)严格的流程监督

小到装备的规范操作和维护保养，大到其生产移交和存灭状态，不仅影响战斗效能，更是涉及部队安全的大事。在实际工作中，大方向的监管不容易出差错，但细致的流程性监督却很难到位。区块链能够在以下两个方面发挥优势：一是操作规范的落实扎实有效。区块链能够以时间戳为标记，记录操装备操作和保养工作流程，因其不能被篡，迫使工作人员必须按时履行职责，防止了拖延有集中补就。二是对违规事件的处理客观公正。区块链的信息公开和历史留证特性，迫使各级管理者及时通报违规事件，并合理处理，能有效避免隐瞒包庇和执纪不严，甚至徇私枉法的情况发生。

3)优质的交流通道

装备管理包括研制、生产、使用、移交、报废等多个环节，涉及部门单位也比较繁多，各类交流沟通需求非常多，而现实工作中一直缺少一个全面的共享型的通讯录。区块链正好能够满足这一需求，它存在于计算机网络中，合法用户能够随时随地登陆，共享和贡献专业知识，其溯源特性能够保证能查询到信息的源头，其不可篡改特性能够保证查到的信息是真实的，其公开性能够保证信息内容的广泛。

4)稳固的知识积累

装备操作维护以及故障排解方面，除了部分装备有现成的教材可以参考外，绝大部分还要靠操作人员的经验。尤其是对特定装备的故障处置，包括故障的描述、排解方法，甚至是求救外援的措施，大多数经验通常是“师傅带徒弟”式的言传身教，很难记录在案，即使有记录的也不容易长期留存。区块链因其存储安全性和数据不可篡改性，可以很好地将这些知识记录在链，恒久保存，逐渐形成强大的知识储备库。

5)强劲的参与吸引

区块链作为一个资源共享、无集中式管理的数据库体系，能否吸引足够的成员提供服务性工作是确保其正常运转的首要因素。比特币网络系统的运行模式是给付出一定工作量的成员奖励特定数目的比特币，事实上比特币最终能够与真实世界的货币兑换。区块链应用于装备管理也离不开这一理念，借鉴以社会上一些成功案例，一般都以积分形式给“工作量定价”，积分最终以制度性奖励和货币化奖励兑现。可以按照“制度性激励先行，货币化激励辅助”的建设策略，优先保证本管理体系在本土范围内实施，逐渐形成清晰明确、公开透明的定价规则，在全社会吸引广泛的参与者，形成“事无巨细都有人干”大好局面。

6)低廉的运行成本

运行过程依托现有计算机和网络，没有专用的实体设施，只有系统软件开发和维护成本。

2.2 区块链技术应用的难点及应对措施

1)建设管理难度

基于区块链的装备管理系统最终成品将是一套软件。其建设难度在于对大量电子信息装备管理规则和操作行为的程序化，以及对参与管理的领导机构、装备使用人员、技术保障人员等工作量衡量标准的制定。操作规则的制定是一个极为庞大的工程，可采取以从个别典型型号装备、装备管理单位入手试行，循序渐进的发展模式逐步实现。上述装备管理体系涉及监督和处罚和激励措施，都需要制度上的保障，在体系建立初期是很难面面俱到一蹴而就，可采取从小单位试用，边成熟边建设的方式逐步壮大。

2)系统安全性

涉及电子信息装备的数据都具有较高密级，而装备管理与运用保障中会覆盖随机资料、交接登记、保障信息、作战训练数据等大数据，也会牵涉到机关领导、部队官兵、保障人员(包括军工厂技术人员)，系统安全性是一个挑战。可根据密级不同在军网上分别建链，比如管理过程记录数据不涉密，在公链共享，可以对移交、交接单位所有节点开放；技术状态数据、随机资料数据密级较高，在军用专网上建设子链，可以在使用单位节点存储，内部节点共享；技术服务数据不涉密，可以对管理机构和厂家节点开发。实行特定人员准入机制，确保信息不被非相关人员获取，保证信息安全。

3 结束语

区块链技术是近年来备受关注的新技术，其技术特色、发展前景乃至对现实社会带来的深刻影响都已经获得广泛认可。不难发现，现有的区块链数据结构、共识机制等技术基础可以直接应用在装备管理中。如何赢得主动，基于区块链的去中心化智能合约技术提供了新的思路和方法，极具军事价值。综合分析，区块链技术在电子信息装备管理中应用具有广阔前景，但落地还需要探索一套合理的规则，以有效激发电子信息装备管理系统把多维战场中的感知系统、武器装备、保障人员、武器使用人员联接成一个高效的网络，实现时空一致、连续精确的状态监测、信息共享和共识认证，协同保障各电子信息装备性能，推进电子信息装备管理向“高效集约、自主运行”方向发展。