区块链数据的可视化分析

朱晓菊，陈青青

（湖南工业大学，湖南 株洲 412007）

一、引言

随着比特币等虚拟货币的投资热潮，区块链作为背后的技术受到关注。近两年，区块链作为一种新兴技术开始走进公众视野，受到国家政策引导和扶持，成为社会关注焦点，该词还入选了2019《咬文嚼字》十大流行语。习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调，“把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，加快推动区块链技术和产业创新发展”。区块链是一种去中心化、共享的电子数据存储技术，可将每条区块链比喻成一个“公共账本”，存储的数据具有公开透明、防篡改性、交易匿名性等特点。区块链技术尚未在市场普及应用，行业壁垒高，大众认知度低。所以，将公开共享的区块链数据可视化，以易于用户接受的方式呈现和传播，是向大众揭开区块链“神秘面纱”的第一触角。信息可视化与图像化界面的发展为区块链信息呈现提供了一条有效途径。

二、区块链数据的特征及分类

数据记录事实，信息发现数据中所包含的特征、关系、模式。从数据关系和处理方式划分区块链数据信息，可以将其分为四个层级，如图1（作者整理）：第一层为区块链的底层数据元，钱包、地址、虚拟货币等；第二层为交易，地址之间虚拟货币的交易往来记录，也是原始数据；第三层为关系，大量的交易衍生出数据关系或事件，对原始数据进行二次加工处理后呈现的数据结果，是用户较为关注且易于理解的部分；第四层为趋势，通过对数据的关系和特征进行分析，对未来的某种趋势进行预测。

（一）区块链数据分类

从区块链技术构成角度可划分5类数据对象：虚拟货币（简称“币”）、地址、交易、区块、挖矿。每类数据对象以上文所述的数据层级可划分为一、二层级的基础数据和三、四层级的统计数据，数据类型主要为文本和数据。

1.与币相关

币或token，指在区块链网络上流通的虚拟货币，一般按“个”来统计币的多少。当价值获得认可后，可用“币价”表示单个虚拟货币的价值。区块链的价值是由信仰区块链的极客或深度爱好者形成共识赋予其价值，并逐渐获得市场认可。

与币相关的基础信息如币价、交易量等；

与币相关的统计信息如涨幅、市值、24h成交额、换手率等。

2.与地址相关

地址用来定义区块链上的身份，类似于“银行账号”用来交易，通常利用公钥加密算法生成。区块链技术的匿名性特征使我们无法获知背后代表的个人，但地址中所包含的虚拟货币数量及交易记录都是公开的。

>图1 区块链数据层级划分

与地址相关的基础信息，如地址余额、交易对象等；

与地址相关的统计信息，如活跃地址与新增地址数、筹码分布、富豪榜等。

3.与交易相关

交易是指地址间虚拟货币的转入转出。交易记录中通常包含转出地址、转入地址、交易时间、交易值、矿工费（交易手续费）、交易哈希（交易号）、交易状态等基本信息。

与交易相关的统计信息，如交易活跃度、日均交易总额、日均交易笔数、交易追踪等。

4.与区块相关

区块是在区块链网络上承载交易数据的数据包，经过网络的共识机制验证并确认区块中的交易。通俗的讲，区块是数据的载体，有一定的存储空间和存储机制。

与区块相关的基础信息：如区块哈希、区块高度、区块大小等；

与区块相关的统计信息：如区块总数、每日出块数量、出块平均耗时等。

5.与挖矿相关

“挖矿”取自于我们现实经济生活中的概念，黄金挖矿、白银挖矿等。区块链中的挖矿指矿工通过参与到区块的生产中，提供工作量证明，获取区块链网络中的虚拟货币，这个过程即为挖矿。

与挖矿相关的基础信息有矿池、矿工费、挖矿奖励等；

与挖矿相关的统计信息有矿池算力、平均矿工费、挖矿难度等。

（二）区块链数据特征

区块链上存储的数据具有大量、多样、高速和真实性等特点，也可形容为“大数据”。区块链作为一种新兴的数据存储技术，具有专业的术语、存储方式和表达方式，相较于传统数据信息，大众对区块链数据的认知和理解具有一定难度。通过对区块链数据信息的分析归类，其数据具有以下特征：

1.专业性强，认知度低

区块链确认地址、交易、区块等唯一身份的ID，是通过16进制编码由多位字母和数字构成的字符串，概念生僻，专业术语尚未得到普及和大众化解读。比如，0x41515bbec56cd25929f83925d350ba5116edc49e代表用户在以太坊链上的地址，如果需要进行查询该地址的交易或虚拟货币信息，需要输入完整的地址字符串，若不进行必要的解释，用户很难直接理解字符串所代表的含义。

2.数据对象表现形式相近，不易区分

由于编码规则和表现形式基本一致，用户无法通过字符串文本直接辨认不同的数据对象，需要借助一定的说明文本或注释。如ETH交易哈希0xb7a4f149be850f33d5d5f37f8a09f783a5240da3ae51b7dc6f008ec19 c77310e和块哈希 0xfc469d3e2b7d22a60a81d2521412656cfc5e7321009 c746190f45389e03740e7。

3.交易数值过大或过小，精确度高

根据市场导向、价值认可度、虚拟货币发行量等因素导致的币价不一，不同区块链项目虚拟货币交易数值相差较远，但精确度极高。虚拟货币BTC数量有效且市值高，交易数值往往小于1BTC，精确至小数点后8位，如某笔交易值为0.00004337 BTC；Tether等市值较低的交易值则相反。

三、区块链数据呈现的可视化方式

设计师在了解区块链数据特征的基础上，准确把握用户需求和认知特点，才能将复杂的信息条理化、简单化、视觉化，对区块链信息进行“编码”设计，传递给用户准确、有效的信息。依据用户对区块链的整体认知现状和市场环境，本文主要阐述三种区块链信息呈现的可视化方式：表达多维度数据信息的可视化图表、传递文本信息类的图式图形和呈现溯源关系的知识图谱。

（一）可视化图表

可视化图表，是目前区块链领域最常用的信息可视化方式，常见可视化图表主要有：柱形图、折线图、饼图、K线图、热力图等。功能良好的图表可实现两个目的：更快速的整体判断，获得数据关系；详尽、清晰、准确的数据查找，提取关键信息。所以，对图表的选择和使用，要综合考虑多种因素的影响，如表达目的、受众人群、载体、场景等，而信息内容是图表表意的前提和目的。根据现有区块链信息服务产品分析用户在币、地址、区块、交易、挖矿五类数据对象的信息诉求，可视化图表主要有以下三种使用场景：

1.统计数据的呈现

五类数据对象趋同于对统计结果的呈现，但不同的表意目的影响图表类型的选择和使用。比如侧重于虚拟货币在不同地址之间量的分布时，多使用矩形树图、热力图等；侧重于对比数据时，多使用柱形图和面积图，表达效果更直观，如表1（作者整理）所述。

>表1 不同数据呈现场景中对图表的选择依据

2.指标数据的呈现

指标，依据不同维度衡量目标对象的结果数据。目前用户的关注点集中于对交易事件和虚拟货币的分析，各种维度指标数据相对丰富，数据专家运用指标反映既定事实，对数据规律解读和呈现。表现指标数据常用的图表类型有柱形图、折线图等，且通常表现为组合图表的使用。

3.趋势预测

趋势预测，旨在为虚拟货币投资爱好者提供一定的数据分析和指导。指标侧重于对事实现象的反映，指标的变化，才能间接或直接性的表现趋势。根据趋势预测未来走势，常见于虚拟数字货币的行情预测，图表类型多用K线图、蜡烛图表示。

（二）图式图形

区块链数据特点和市场现状造成用户认知度较低，通过图式图形解读信息是必要的。从信息到图形的直接或间接转换，常用“隐喻”手法，使可视化呈现自然而不突兀。通俗地讲，将陌生的数据信息转化为用户所熟悉的事物进行比较，有助于增强用户对信息的解读，情感上也更加容易形成共鸣。区块链领域中运用图示图形传递信息，通常有以下三种用途：

1.区块链抽象信息的解读

图形化设计用于对区块链文本或概念等抽象事物的解读，可以有效化解认知障碍，与用户完成信息交流。比如向用户讲述什么是区块链？基本原理是什么？有哪些应用价值？如图2（图片来自网络）运用图式向用户普及了利用区块链基本原理在金融领域的应用。model1和model2解释区块链记账逻辑与现行银行系统的区别，model2和model3解释公有链和私有链的区别。

2.区块链文本信息的提示

图形符号的导向性可用于对区块链文本信息的提示，使受众能够在视觉化引导下快速解读信息。比如，区块链网络的“钱包”，指多个地址归属于同一钱包，但其文本表现形式与地址并无差异，在信息呈现时为了区别两者，增加了“钱包”图标进行标识，也有助于用户对“钱包”定义的理解。

3.文本数据的可视化

对文本中所蕴含的特征或数据进行可视化表达时，也可用图示图形的方式，往往反映一定的基础事实或信息量，无法传达精确数据。词云，是对文本信息可视化表达的常用方式，通过词语字号的大小来反映出现频率的大小并予以视觉上的突出，形成对关键词的渲染，从而过滤大量的文本信息，还可场景化设计词云最终呈现样式以强调信息内容，使用户形成整体感知。

>图2 区块链基本原理在金融领域的应用（图片来自网络）

（三）知识图谱

对区块链上交易的查询和追踪，可使用知识图谱进行表达，其基本形式由实体1（节点1）、关系（边）、实体2（节点2）三元组。知识图谱可以将信息、数据和链接关系聚集，使信息资源更易于接受理解。在使用知识图谱表达区块链信息时，一般以地址为节点，用点或圆表示，用不同方向、颜色、形式的线表达不同类型的关系，所以一定的图注说明是必要的，且不能向四周无限扩散。用户面对大量信息时，会造成严重的视觉混乱，无法聚焦；大规模的绘制效率较低，影响人机交互的流畅性，会产生不友好的用户体验。区块链数据存储特征保证了可以对每笔交易进行溯源或追踪，使用知识图谱可用来表现以下信息场景：

1.对交易数据的追踪溯源

利用区块链数据不可篡改和可溯源特征，可以对某笔特定交易进行追踪，而知识图谱对发展进程的表述与之相契合。所以，用知识图谱可视化的方式表现这一特征相得益彰，且已开始探索在物流领域和食品加工领域的应用。

2.对地址的交易对象分析

以地址为节点根据一定的筛选规则，可以呈现频繁往来的交易对象，多用于对不同类型交易关系或交易对象的分析。如图3（作者自绘）所示，用圆代表以太坊地址，用边代表地址间的交易，不同颜色的边代表不同的交易类型，如合约交易/内部交易、ETH交易/Token交易。双击节点会向四周展开交易对象，因受界面展示空间和加载速度限制，关联的交易对象数需要限制，仅展示相关性较强的10个地址。使用知识图谱传递信息关系，还可通过合理的布局和交互行为呈现更多地址信息，如单击节点会在右侧详细展示该地址的相关信息，如ETH余额、交易数量、交易对象、token种类等。

>图3 交易溯源分析

四、结语

区块链按其商业用途不同，数据对象的数据信息所代表的指示含义也随之改变。研究区块链信息的可视化呈现，不仅作为展示区块链数据价值的有效方式，也能普及区块链知识，提高用户对区块链的认知，对市场上区块链数据服务产品也具有一定的指导作用。比如区块链浏览器，旨在为用户提供区块链信息的搜索和查询功能，在结果的呈现上应遵循一定的可视化方式和原则，以为用户提供准确、易读的信息。当然，区块链作为一种新兴数据存储技术有很大发展空间，我们对原始数据的获取处理速度、多维度的数据挖掘和下钻分析也有待提高，运用已有知识呈现区块链信息仍具有一定挑战性。