区块链技术在无线电行业的应用浅析

2020-05-20胡莹莹董思乔

数字通信世界 2020年4期

胡莹莹，董思乔

（国家无线电监测中心，北京 100037）

0 引言

近年来，区块链技术和应用的迅猛发展，引起人们的广泛关注，作为数字经济时代最热门的科学技术之一，区块链凭借其开放、共享、协同的技术形态，发挥着不可替代的作用。当前，区块链技术创新和应用已逐渐呈现出百花齐放的态势，各行业都在探索区块链的应用场景及可能产生的影响。

1 区块链原理及特性

1991年，W.Scott Stornetta 和Stuart Haber 共同撰写的题为“如何为数字文档加盖时间戳”的出版物，加密数字时间戳技术就是早期的区块链技术。2008年，中本聪在论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》中提出了基于区块链构建比特币的理论，随着比特币价格的上涨，区块链技术引起了人们的广泛关注。

区块链技术是一种新的理念和思想，目前业界并没有严格的统一定义，简单理解，区块链技术是一种利用块链式数据结构将数据有序连接，并且以密码学方式保证其不可篡改、不可伪造的分布式数据库技术。

1.1 区块链基本原理

区块链是综合使用分布式数据库、P2P 技术、共识机制、智能合约等技术的新型应用模式，将区块有序的链接起来形成的一种链式数据结构，构成一种几乎无法被更改的分布式数据库。“分布式”不仅体现为数据的分布式存储，也体现为数据的分布式记录。区块链上的每个节点里都存储了整个区块链的全部信息，链条上的每个节点之间互相作为备份，当一个节点的信息丢失时，可以通过使用共识算法等，从其他节点重新获得本地的存储数据。各节点的数据由所有参与者共同拥有、互相监督，所有节点共同维护和更新数据库。

图1 区块链原理图

1.2 区块链特征

区块链是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，区块链使用区块记录交易信息，由于任何一个区块的数据发生改变都会对后续区块链产生影响，篡改数据几乎成为不可能的事件。区块链技术主要具备以下特征：

（1）去中心化：去中心化是区块链最基本的特征，区块链的各节点使用分布式存储，不存在中心化的管理机构，任意节点地位、权利和义务相同，且互为备份，各个节点的数据采用共识机制进行协同，确保在非中心化结构的情况下，存储数据能够真实、有效和完整，从而避免传统中心化网络中单点信任、单点故障等风险，保证了存储数据的真实性和不可抵赖性。

（2）透明性：除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对网络上所有节点开放。链上各节点都可查看其他节点的所有历史交易、参与新的交易以及更新区块链账本，任意节点的交易数据均可被所有节点查询及追溯。

（3）自治性：区块链各节点采用基于协商一致的规范和协议能够自由安全的交换、记录和更新数据，将对“人”的信任转变为对节点设备的信任，任何人为的干预都是无效的。

（4）不可篡改：区块链上节点都拥有链上所有数据记录，依靠链式结构、时间戳等技术形成了数据的不可伪造的特点。数据记录经过验证并添加至区块链，将被永久存储，而共识机制使得修改大量区块的成本极高，几乎是不可能完成的任务。在攻击者无法控制51%以上节点的情况下，区块链中的数据是无法被篡改的。

2 区块链的应用

目前，区块链技术的应用已经由金融行业扩展到数字政务、司法鉴证、物联网等多个领域，其发展呈现逐步扩大的态势，区块链在各行各业发挥着促进社会变革和行业转型升级的积极作用。

（1）金融行业。金融市场中交易双方信息通常存在着明显的不对称，而信息的不对称会导致巨大的风险，导致金融秩序的混乱。区块链技术为弱中心化的信任机制提供了可能，目前该技术已在数字货币、金融资产交易结算、金融征信、反洗钱等领域得到了较好的应用，对提高支付效率、防范金融风险、降低交易成本具有显著的成效。

（2）数字政务。政府的管理活动涉及到公民的基本权益与社会的正常运营，对信息的可靠性、安全性具有很高要求，利用区块链技术，不同机构之间的信息资源可以集中到一个链上，更多的政务信息资源可以被公开、被利用，更多的涉及公共利益的监管信息可以被全程记录并公开，在开放共享和信息真实的基础上也加强了公众的参与程度。

（3）司法鉴证。区块链在司法系统的应用主要集中于司法取证、存证、示证领域。区块链可以通过时间戳证明某个文件或者数字内容在特定时间的存在，可以在电子数据的生成、收集、传输、存储的全生命周期中，对电子数据进行安全防护、防止篡改、并进行数据操作的审计留痕，从而为相关机构审查调查提供有效手段。

（4）物联网。互联网发展至今，提及多年的万物互联的物联网中的每一个网络节点，其数量和状态都在不断的变化，这将产生大量的基础数据和交易数据，区块链技术为物联网提供一个自组织、自我调节的系统提供了可能，其去中心化的特点为物联网各节点进行信息和价值的转换提供了解决方案。此外，区块链密码学加密技术，保护了物联网各个接入节点的隐私。

3 区块链在无线电领域的应用设想

（1）动态频谱共享，频谱是信息技术的重要载体，随着频谱资源的日益紧张，动态频谱共享成为解决供需矛盾的重要手段之一。区块链作为一种分布式的数据存储，其去中心化和自治性等特性为探索使用区块链作为动态频谱共享技术的低成本替代方案提供了可能，基于区块链的动态频谱共享技术不仅降低了动态频谱接入集中存储系统的管理费用，还可以灵活的增加接入等级和接入用户。

（2）行业数据管理，存储在各级无线电管理机构数据库中的的大量无线电行业台站、频谱数据是无线电行业重要的资源，区块链技术在明确数据共享范围及对象的前提下，可为各级无线电管理机构诸多用户提供数据访问、数据更新等服务，挖掘数据价值，降低无线电大数据应用门槛，铲除数据孤岛，扩大无线电大数据应用范围和参与人员，促进无线电数据价值提升。通过基于区块链的数据共享安全技术研究，达到共享数据在存储上不可篡改、在流通路径上可追溯、在数据管理上可审计的目的，保证数据在存储、共享、审计等环节中的安全，实现真正意义上的信息共享全流程管理。