劉鳳鳴 陳玥彤

( 山東師范大學(xué)商學(xué)院，250358，濟(jì)南 )

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種去中心化去信任化的分布式數(shù)據(jù)庫與密碼學(xué)技術(shù)、共識(shí)機(jī)制和智能合約的集合，通俗地講，是一種無需第三方中介參與就能夠?qū)崿F(xiàn)多方協(xié)作、集體維護(hù)的安全加密分布式賬本.起初，區(qū)塊鏈技術(shù)是隨比特幣的提出而提出的，目的是用于解決金融領(lǐng)域的信用危機(jī)、隱私問題和數(shù)據(jù)管理問題.現(xiàn)如今，區(qū)塊鏈已成為全球新型信用創(chuàng)造機(jī)制的代名詞，能夠?qū)崿F(xiàn)價(jià)值流動(dòng)、信息共享、合約交互、資產(chǎn)可追蹤等重要功能.目前，區(qū)塊鏈在IT界、實(shí)業(yè)界以及學(xué)術(shù)界等領(lǐng)域掀起了研究與應(yīng)用熱潮，被認(rèn)為是繼蒸汽機(jī)、電力、信息和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后的第五大具有引發(fā)顛覆性革命潛力的核心技術(shù).

2016年年初，聯(lián)合國社會(huì)發(fā)展部(UNRISD)發(fā)布了有關(guān)區(qū)塊鏈的重要報(bào)告，認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)在傳統(tǒng)金融領(lǐng)域以及國際經(jīng)濟(jì)合作等方面有著很大的發(fā)展空間.2016年10月，中國工業(yè)和信息化部發(fā)布《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書》，對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行技術(shù)分析并做出行業(yè)發(fā)展指導(dǎo).2016年12月，中國國務(wù)院將區(qū)塊鏈寫入“十三五規(guī)劃”，這是中國首次提出將區(qū)塊鏈技術(shù)作為重點(diǎn)發(fā)展技術(shù).2017年8月，聯(lián)合國機(jī)構(gòu)于美國發(fā)起世界區(qū)塊鏈組織(WBO)，這是聯(lián)合國機(jī)構(gòu)序列中唯一專注于區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的非政府組織，也是全球規(guī)模最大的區(qū)塊鏈國際組織.2018年4月，歐盟(EU)諸國簽訂協(xié)議確定將區(qū)塊鏈作為大力扶植項(xiàng)目，共同力推區(qū)塊鏈的落地與發(fā)展.2018年9月，經(jīng)合組織(OECD)舉行區(qū)塊鏈國際會(huì)議，深入探討了區(qū)塊鏈的前景、風(fēng)險(xiǎn)及其對(duì)全球經(jīng)濟(jì)和網(wǎng)絡(luò)安全的影響.同月，由中國國家互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急中心主導(dǎo)的《基于區(qū)塊鏈的數(shù)字版權(quán)管理安全要求》國家標(biāo)準(zhǔn)在國際電信聯(lián)盟通信標(biāo)準(zhǔn)局安全組成功通過立項(xiàng).

作為新興信息技術(shù)前沿的區(qū)塊鏈，雖然具有巨大的研究與應(yīng)用價(jià)值，但目前從整體來看國內(nèi)外對(duì)區(qū)塊鏈的主要研究還是理論多于實(shí)際，其落地于實(shí)際應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)受到了限制.本文梳理了區(qū)塊鏈的發(fā)展史，并對(duì)區(qū)塊鏈學(xué)術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析，系統(tǒng)地介紹了區(qū)塊鏈的原理與核心技術(shù)，分析其應(yīng)用價(jià)值與存在的風(fēng)險(xiǎn)，提出相應(yīng)的建議，并對(duì)未來區(qū)塊鏈發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行了預(yù)測，進(jìn)而為后續(xù)相關(guān)研究提供參考借鑒.

1 區(qū)塊鏈發(fā)展史

1.1區(qū)塊鏈1.0時(shí)代——比特幣2008年，全球陷入一場經(jīng)濟(jì)持續(xù)衰退最為嚴(yán)重的金融危機(jī).在此背景下，一位化名為中本聰?shù)纳衩厝耸刻岢隽藢⒔鹑谄綑?quán)的解決方案，他在互聯(lián)網(wǎng)上的有關(guān)密碼學(xué)原理的郵件組中發(fā)布了一篇題為《Bitcoin：A Peer-to-peer Electronic Cash System》的文章，文中提出了旨在改變傳統(tǒng)集權(quán)金融架構(gòu)的新貨幣體系——比特幣，中本聰將其闡述為完全點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)碾娮蝇F(xiàn)金系統(tǒng)，使得任何達(dá)成一致的雙方無需第三方中介的參與即可完成交易.比特幣白皮書的發(fā)布標(biāo)志著其底層核心技術(shù)——區(qū)塊鏈的問世，拉開了區(qū)塊鏈1.0時(shí)代的帷幕.2009年初，中本聰建立了第一個(gè)創(chuàng)世區(qū)塊，標(biāo)志著以區(qū)塊鏈為底層核心技術(shù)的比特幣系統(tǒng)正式落地.

區(qū)塊鏈1.0的形式是可編程貨幣，是指以比特幣為代表的數(shù)字貨幣應(yīng)用，其同傳統(tǒng)貨幣一樣具有支付、流通等貨幣職能.中本聰認(rèn)為只要有權(quán)力集中的金融體系的存在，就會(huì)有金融危機(jī)的發(fā)生.因此，使基于中央機(jī)構(gòu)信用的傳統(tǒng)金融架構(gòu)瓦解是比特幣推行的根本動(dòng)力.在比特幣這種去中心化的貨幣體系之下，民眾可以更簡單地實(shí)現(xiàn)信用且成本更低，也無需擔(dān)心某個(gè)節(jié)點(diǎn)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作.其中的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制還可以鼓勵(lì)各比特幣節(jié)點(diǎn)積極工作，從而保證區(qū)塊鏈的正常運(yùn)轉(zhuǎn).在這一階段，比特幣的成功推行使區(qū)塊鏈技術(shù)憑借去中心化、不可偽造、流通便利等特點(diǎn)逐漸被民眾認(rèn)知和接受.

1.2區(qū)塊鏈2.0時(shí)代——以太坊雖然區(qū)塊鏈1.0比特幣發(fā)展逐漸成熟，但比特幣的特性仍不完美.首先，比特幣的擴(kuò)展性能有所欠缺，用戶無法自定義一些功能加嵌在體系中的腳本語言上；其次，雖然區(qū)塊鏈在數(shù)字貨幣市場得到了大力發(fā)展，但卻幾乎未涉及到其它行業(yè).

2013年年末，一位名叫Vitalik Buterin的俄羅斯人對(duì)外發(fā)布了以太坊白皮書，以太坊項(xiàng)目的開啟標(biāo)志著區(qū)塊鏈2.0時(shí)代的到來.以太坊是一個(gè)提供給用戶各種模塊用以搭建應(yīng)用的公共區(qū)塊鏈平臺(tái)，是在比特幣去中心化架構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行的改良，其中標(biāo)志性創(chuàng)新是引入了智能合約，旨在能夠讓每一位用戶都有自定義去中心化應(yīng)用的權(quán)利，各類規(guī)則都可以寫進(jìn)智能合約里，從而讓區(qū)塊鏈技術(shù)真正落實(shí)到實(shí)際服務(wù)業(yè)務(wù)中.區(qū)塊鏈2.0的形式是可編程金融，智能合約的引入使區(qū)塊鏈技術(shù)不僅可作用于貨幣領(lǐng)域，而且對(duì)結(jié)算清算、跨境支付、股票證券、數(shù)字債券等其它金融領(lǐng)域也提供了眾多應(yīng)用場景.

1.3區(qū)塊鏈3.0時(shí)代區(qū)塊鏈2.0，即以太坊的成功應(yīng)用，在金融界大獲成功，既減少了信任成本，也降低了財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，然而卻只是局限在金融領(lǐng)域，還尚未涉及到社會(huì)其它領(lǐng)域.

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，社會(huì)上其它各行各業(yè)也相繼嘗試引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，用以解決去中心化信任問題與價(jià)值交換的安全問題，實(shí)現(xiàn)無信任基礎(chǔ)的多方達(dá)成共識(shí)的價(jià)值傳輸體系.人們逐漸意識(shí)到區(qū)塊鏈技術(shù)不再是一個(gè)依附于比特幣、以太坊，或者任何數(shù)字貨幣的技術(shù)，而是真正作為一種獨(dú)立的技術(shù)納入到社會(huì)研究領(lǐng)域，具有極高的學(xué)術(shù)研究價(jià)值.區(qū)塊鏈不再只是局限于金融領(lǐng)域，而被認(rèn)為是能夠打造智能價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)，在社會(huì)各種有需求領(lǐng)域都具有應(yīng)用價(jià)值的一種顛覆性技術(shù).從可編程金融發(fā)展成為可編程社會(huì)，通往全民共同創(chuàng)造信用與價(jià)值流動(dòng)的共享世界，這就是充滿無限愿景的區(qū)塊鏈3.0.

2 區(qū)塊鏈的研究分析

為了進(jìn)一步了解區(qū)塊鏈的發(fā)展態(tài)勢以及國內(nèi)外關(guān)于區(qū)塊鏈的研究熱點(diǎn)，本文采用文獻(xiàn)計(jì)量方法，選取Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫，對(duì)2008—2019年間發(fā)表的含有“Blockchain”主題詞的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，共得到1 548篇外文文獻(xiàn).利用信息可視化工具CiteSpace，對(duì)檢索出的研究文獻(xiàn)，基于發(fā)文量、被引頻次等指標(biāo)對(duì)區(qū)塊鏈研究的時(shí)空分布、學(xué)科前沿、突現(xiàn)關(guān)鍵詞、被引文獻(xiàn)、重要期刊等方面，采用知識(shí)圖譜的方式進(jìn)行可視化分析.

2.1區(qū)塊鏈研究的時(shí)空分布圖譜由圖1可知，2008年至2014年期間關(guān)于區(qū)塊鏈的研究極少，從2015年區(qū)塊鏈被當(dāng)作研究主題收錄在Web of Science核心數(shù)據(jù)庫中，之后相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量逐年遞增，且2018年的發(fā)文數(shù)量猛增，說明2018年是區(qū)塊鏈的發(fā)展元年，從這一年開始,學(xué)術(shù)界掀起了區(qū)塊鏈研究的熱潮.

使用CiteSpace選取節(jié)點(diǎn)類型為 “Country”進(jìn)行分析，得到區(qū)塊鏈發(fā)文國家分布情況，依照頻次排序選取前10位，結(jié)果如表1.從表中可知，選取的12年間區(qū)塊鏈研究的相關(guān)文獻(xiàn)的1/3來自于中國，說明中國對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)的研究較為重視.排名前10的其余國家絕多大數(shù)都為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，說明經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家也非常重視對(duì)區(qū)塊鏈的研究，因?yàn)閰^(qū)塊鏈技術(shù)已被他們當(dāng)作經(jīng)濟(jì)體制革新的一種先進(jìn)技術(shù).

圖1 2008-2019年區(qū)塊鏈研究時(shí)間分布圖

表1 2008-2019年區(qū)塊鏈研究國家分布一覽表

圖2 區(qū)塊鏈研究突現(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

2.2關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析關(guān)鍵詞是體現(xiàn)論文主題的核心詞語.通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，能夠分析出該研究對(duì)象的熱門主題.在CiteSpace中設(shè)置突現(xiàn)詞探測，節(jié)點(diǎn)類型為主題詞和關(guān)鍵詞，設(shè)置閾值為Top80，運(yùn)行穩(wěn)定后如圖2所示，總共節(jié)點(diǎn)有85個(gè)，邊77條.將所得結(jié)果中的關(guān)鍵詞按頻次排序，結(jié)果中有中心度為0的關(guān)鍵詞說明不是樞紐性的關(guān)鍵詞，這里只重點(diǎn)關(guān)注中心度不為0的關(guān)鍵詞，選取頻次前20如表2所示.

表2 頻次前20(中心度大于0)的關(guān)鍵詞

2.3學(xué)科共現(xiàn)分析對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行學(xué)科共現(xiàn)分析能夠體現(xiàn)與區(qū)塊鏈相關(guān)的前沿領(lǐng)域.設(shè)置節(jié)點(diǎn)類型為學(xué)科領(lǐng)域，設(shè)置閾值為ToP60，運(yùn)行穩(wěn)定后，得到學(xué)科共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)如圖3所示，總共52個(gè)節(jié)點(diǎn)，68條邊.節(jié)點(diǎn)越大表示頻次越高，可以得到與區(qū)塊鏈研究相關(guān)的熱門前沿主要有計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息系統(tǒng)、電子工程、軟件工程、電信、商業(yè)等領(lǐng)域.

2.4文獻(xiàn)共被引分析設(shè)置節(jié)點(diǎn)類型為被引文獻(xiàn)，將閾值設(shè)置為Top150，運(yùn)行穩(wěn)定后得到節(jié)點(diǎn)共181個(gè)，邊224條，設(shè)置的模式并進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類，如圖4所示得到了11個(gè)聚類標(biāo)簽，主要有比特幣、以太坊、物聯(lián)網(wǎng)等.通過文獻(xiàn)共被引時(shí)間線視圖分析可以揭示區(qū)塊鏈研究領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)的演變，可以看出各聚類關(guān)系和每個(gè)聚類中的與區(qū)塊鏈有關(guān)的文獻(xiàn)的時(shí)間跨度.

圖4 文獻(xiàn)共被引聚類時(shí)間線分析

3 區(qū)塊鏈原理詳述

3.1區(qū)塊鏈含義基于區(qū)塊鏈的實(shí)質(zhì)，對(duì)區(qū)塊鏈的定義可以從數(shù)據(jù)和技術(shù)兩種角度加以理解.從數(shù)據(jù)的角度來看，區(qū)塊鏈?zhǔn)侵敢环N將區(qū)塊節(jié)點(diǎn)以鏈形式按時(shí)序連接而成的分布式數(shù)據(jù)庫，所有的數(shù)據(jù)由全部參與節(jié)點(diǎn)共同記錄與維護(hù)，因而幾乎無法被篡改，并且能夠跟蹤記錄；從技術(shù)的角度來看，區(qū)塊鏈不是一種單一的技術(shù)，而是由密碼學(xué)技術(shù)、共識(shí)機(jī)制、智能合約等核心技術(shù)共同實(shí)現(xiàn)的，以P2P協(xié)議的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸共享.

基于區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景，對(duì)于區(qū)塊鏈的定義又可以從實(shí)際價(jià)值的角度來理解.從狹義來看，由于區(qū)塊鏈源于貨幣領(lǐng)域，因此區(qū)塊鏈實(shí)際上是一個(gè)安全可靠的去中心化數(shù)字貨幣機(jī)制，以分布式賬本的形態(tài)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸共享與價(jià)值的流動(dòng)，在這種機(jī)制下實(shí)現(xiàn)全民集體記賬.從廣義來看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N新型信用創(chuàng)造機(jī)制，在沒有信用中心的情況下實(shí)現(xiàn)價(jià)值的自由流動(dòng)，這不僅是意味著傳統(tǒng)金融體系的變革，還意味著互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值傳輸形態(tài)的變革，由傳統(tǒng)的用于傳遞信息的信息互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鬟f價(jià)值的價(jià)值互聯(lián)網(wǎng).

3.2區(qū)塊鏈分類對(duì)于區(qū)塊鏈的類型通常是根據(jù)開放權(quán)限進(jìn)行劃分的，分為公有鏈、私有鏈、聯(lián)盟鏈三大類型.

3.2.1 公有鏈 公有鏈?zhǔn)侨N類型中出現(xiàn)時(shí)間最早的，應(yīng)用時(shí)間最久的，也是開放程度最高的，具有最強(qiáng)的去中心化.在公有鏈上，不存在權(quán)限的設(shè)定和局域的限制，可以看作是一個(gè)全公開式賬本，所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無需身份的認(rèn)證即可對(duì)鏈上數(shù)據(jù)進(jìn)行共同記錄維護(hù)，數(shù)據(jù)的記錄完全是公開透明的，任何節(jié)點(diǎn)都能訪問查看.此外，由于權(quán)限的高度開放，節(jié)點(diǎn)的工作積極性難免會(huì)有所影響.因此，在公有鏈設(shè)置激勵(lì)機(jī)制是十分必要的，通過這種機(jī)制可以讓更多的用戶節(jié)點(diǎn)參與共識(shí)，從而維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行.典型的比特幣和以太坊都是使用公有鏈運(yùn)行的，且都采取了激勵(lì)機(jī)制.

公有鏈雖然是公信力的代表，但又不可避免地存在一些局限性.首先，最大的問題在于隱私問題，公有鏈數(shù)據(jù)記錄公開透明的性質(zhì)不適用于政府、銀行等需要數(shù)據(jù)保密性工作的機(jī)構(gòu)；其次，存在的很大問題是效率問題，公有鏈上是全部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行參與管理的，公有鏈對(duì)于數(shù)據(jù)傳遞和信息處理之類的需要較高響應(yīng)時(shí)間的活動(dòng)，就很難滿足效率的要求.

3.2.2 聯(lián)盟鏈 聯(lián)盟鏈又稱局域鏈，由若干不同的組織或機(jī)構(gòu)共同參與管理，可以看作是一個(gè)半開放式賬本，并非是參與到鏈中的節(jié)點(diǎn)即有權(quán)限訪問數(shù)據(jù)，而是需要預(yù)先得到機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)獲得訪問權(quán)限.聯(lián)盟鏈可以理解成是由公有鏈犧牲了部分權(quán)限換取了效率而設(shè)計(jì)出的一種區(qū)塊鏈，不同于公有鏈的全體節(jié)點(diǎn)參與共識(shí)，聯(lián)盟鏈的實(shí)體不再是單獨(dú)的個(gè)體而是多個(gè)組織，只需聯(lián)盟中的大部分組織獲得共識(shí)，即可操作管理數(shù)據(jù).目前最為知名的聯(lián)盟鏈區(qū)塊鏈項(xiàng)目是2015年由Linux基金會(huì)發(fā)起的超級(jí)賬本，主要被用在商業(yè)領(lǐng)域中企業(yè)之間的應(yīng)用.

然而，聯(lián)盟鏈雖大大提高了數(shù)據(jù)處理的效率，但仍存在一些局限性.首先，聯(lián)盟鏈在一定程度上具有中心化的特征，具有被惡意攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，一旦出現(xiàn)有多個(gè)參與者蓄意合謀的情況，那么系統(tǒng)在剩余少數(shù)人的手里就難以維護(hù)，這個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)就會(huì)陷入難以修復(fù)的安全危機(jī).其次，聯(lián)盟鏈的應(yīng)用場景也欠缺一定的靈活性，在實(shí)際應(yīng)用中更適用于中小型企業(yè)，對(duì)于約束條件眾多和運(yùn)行流程復(fù)雜的集團(tuán)或大型企業(yè)來說，則會(huì)失去聯(lián)盟鏈原有的效率優(yōu)勢.

3.2.3 私有鏈 私有鏈?zhǔn)桥c公有鏈相對(duì)的一個(gè)概念，顧名思義就是指不對(duì)外開放，僅僅在組織內(nèi)部使用的系統(tǒng)，適合金融機(jī)構(gòu)、政府部門等對(duì)數(shù)據(jù)保密性要求較高的群體.私有鏈對(duì)鏈上數(shù)據(jù)操作的權(quán)限具有很高的要求，數(shù)據(jù)對(duì)組織外部的人不公開，組織內(nèi)部可以根據(jù)實(shí)際需要自行進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此其能夠提供很好的隱私保障，也不容易被惡意攻擊.私有鏈中的節(jié)點(diǎn)相對(duì)來說較少，這意味著組織內(nèi)部的交易實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)處理的效率都得到了大幅度提高.

盡管私有鏈具備快捷高效的特性，但與其它兩種類型的區(qū)塊鏈相比，私有鏈從整體來看是不具備去中心化特性的，只有組織機(jī)構(gòu)內(nèi)部才有權(quán)操作，這實(shí)際上違背了區(qū)塊鏈“去中心化”的基本原則.

3.3基礎(chǔ)架構(gòu)與工作流程

3.3.1 基礎(chǔ)架構(gòu) 區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)如圖5所示，整體上可劃分為數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、智能合約層和應(yīng)用層 6個(gè)層次，各層之間相互獨(dú)立又不可分割.其中數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層和共識(shí)層是區(qū)塊鏈中必不可少的基本組成部分.

圖5 區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)

最底層架構(gòu)為數(shù)據(jù)層，這一層封裝了區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)區(qū)塊及其組成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，以及非對(duì)稱加密技術(shù)和時(shí)間戳等技術(shù)，用以實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈的身份驗(yàn)證、按時(shí)序相連等特性，從而保證區(qū)塊鏈的分布式存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)信息的安全性.

網(wǎng)絡(luò)層的主要目的是實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的信息交互，其中封裝了網(wǎng)絡(luò)連接與信息傳輸?shù)臋C(jī)制，是區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)信息不經(jīng)過中心服務(wù)器而是在各節(jié)點(diǎn)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)幕A(chǔ).

共識(shí)層封裝了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各類共識(shí)算法，是區(qū)塊鏈創(chuàng)建信用的關(guān)鍵技術(shù)，目的是在各節(jié)點(diǎn)權(quán)力一致的去中心化環(huán)境中通過算法選出特殊節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)合作，達(dá)成共識(shí)，從而在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)交易的記錄.

激勵(lì)層的作用是針對(duì)區(qū)塊鏈由于去中心化而導(dǎo)致部分節(jié)點(diǎn)效率低下的情況，激勵(lì)節(jié)點(diǎn)的工作積極性，從而使整個(gè)系統(tǒng)正常有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，其中封裝的發(fā)行機(jī)制和分配機(jī)制分別用于實(shí)現(xiàn)代幣的發(fā)行和分配.

合約層是區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)可編程特性的基礎(chǔ)，主要包括智能合約、各類腳本與算法機(jī)制，用戶可根據(jù)需求自定義編程，自動(dòng)執(zhí)行而不需要人為的干預(yù)即可靈活地實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能.

應(yīng)用層提供用戶可編程接口，用以實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈的各種實(shí)際應(yīng)用場景.

3.3.2 工作流程 區(qū)塊鏈中第一個(gè)被創(chuàng)建的區(qū)塊被稱為創(chuàng)世區(qū)塊，在這之后多個(gè)區(qū)塊以時(shí)間序列以鏈的形式連接而成一條主鏈，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能共同參與到數(shù)據(jù)的記錄、傳輸與驗(yàn)證當(dāng)中，新區(qū)塊通過驗(yàn)證后就可以加到主鏈上，主鏈雖運(yùn)行時(shí)間不斷延長.區(qū)塊鏈的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以創(chuàng)造新的區(qū)塊，下面是從產(chǎn)生新記錄到區(qū)塊被創(chuàng)建的具體流程：

1) 每當(dāng)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)新的數(shù)據(jù)記錄，會(huì)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，將記錄以廣播的形式傳播給區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)；

2) 各個(gè)節(jié)點(diǎn)收到廣播后通過網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制對(duì)發(fā)出廣播的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初步的合理性驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后，這個(gè)記錄便會(huì)添加到區(qū)塊上；

3) 接收記錄的全部節(jié)點(diǎn)調(diào)用共識(shí)層的共識(shí)機(jī)制，選出的節(jié)點(diǎn)對(duì)區(qū)塊進(jìn)行有效性的驗(yàn)證；

4) 驗(yàn)證通過后，區(qū)塊便會(huì)添加到這個(gè)節(jié)點(diǎn)的主鏈上.

3.4關(guān)鍵技術(shù)與原理區(qū)塊鏈實(shí)質(zhì)上是一種分布式數(shù)據(jù)庫，但同傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫相比又有著本質(zhì)差異.傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫是在構(gòu)建一個(gè)邏輯中心的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分散保存，有權(quán)限的節(jié)點(diǎn)才能操作數(shù)據(jù)，而區(qū)塊鏈技術(shù)的核心原理是構(gòu)建一個(gè)盡可能去中心的系統(tǒng)，不存在中心服務(wù)器的問題，節(jié)點(diǎn)的權(quán)限高度分散且無法私自篡改數(shù)據(jù).區(qū)塊鏈的這種性質(zhì)被用于解決價(jià)值流動(dòng)過程中信任問題和安全問題，它不是一種單一的技術(shù)，而是一種創(chuàng)造信用的機(jī)制，是由多種技術(shù)合理組合而成的復(fù)合技術(shù)，其中核心技術(shù)包括共識(shí)機(jī)制、密碼學(xué)技術(shù)、智能合約、P2P網(wǎng)絡(luò)以及時(shí)間戳等.

3.4.1 共識(shí)機(jī)制 區(qū)塊鏈中在分布式去信任的環(huán)境下使各節(jié)點(diǎn)達(dá)成一致性是依靠共識(shí)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，這是區(qū)塊鏈解決信用問題的主要技術(shù)，也是保證區(qū)塊鏈系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵.在現(xiàn)有的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，主要有四種共識(shí)機(jī)制：PoW、PoS、DPoS和PBFT.

PoW是工作量證明算法，通過證明節(jié)點(diǎn)完成了一定的工作量來選拔節(jié)點(diǎn)，是一種算力競爭方式，選拔出算力最多的節(jié)點(diǎn)獲得記賬權(quán)，最典型的應(yīng)用是比特幣系統(tǒng).若受到惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊，必須攻破全網(wǎng)50%的算力才能破壞系統(tǒng)，因此PoW共識(shí)機(jī)制下的破壞成本很高，從而在一定程度上保障了系統(tǒng)的安全性.同時(shí)PoW 機(jī)制也存在一些問題，由于網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都需要算力競爭，導(dǎo)致未被選中的節(jié)點(diǎn)所做的很多工作無效，這就造成了大量算力資源的浪費(fèi).

PoS是一種權(quán)益證明算法，相比于PoW，PoS節(jié)省了大量的算力，不需要證明所做的工作量，而是證明持有的權(quán)益，與系統(tǒng)權(quán)益關(guān)系最大的節(jié)點(diǎn)更有可能獲得記賬權(quán).PoS雖然縮短了達(dá)成共識(shí)的時(shí)間，但本質(zhì)上還是基于哈希算法的競爭方式.

DPoS是股份授權(quán)證明算法，通過在若干節(jié)點(diǎn)中選舉出任意數(shù)量的代表節(jié)點(diǎn)賦予記賬權(quán)，由他們輪流記賬生成區(qū)塊.若選出的代表節(jié)點(diǎn)沒有完成任務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)可以重新選舉新的代表節(jié)點(diǎn).這種機(jī)制雖然是對(duì)PoS效率和性能的優(yōu)化，但采取的委托權(quán)益的方式實(shí)質(zhì)上是對(duì)區(qū)塊鏈去中心化標(biāo)準(zhǔn)的降低.此外，參與節(jié)點(diǎn)需要一定的數(shù)量才能保證選出的節(jié)點(diǎn)具有代表性，因此不適用于節(jié)點(diǎn)較少的應(yīng)用場景.

PBFT也稱實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法，解決了原始拜占庭容錯(cuò)算法效率不高的問題，最典型的應(yīng)用是央行數(shù)字貨幣系統(tǒng).網(wǎng)絡(luò)中的參與節(jié)點(diǎn)選出某個(gè)節(jié)點(diǎn)作為記賬節(jié)點(diǎn)，記賬節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，生成區(qū)塊并用自己的私鑰對(duì)其簽名，然后以廣播的形式傳信給所有節(jié)點(diǎn)，并由它們進(jìn)行合理性檢驗(yàn).只有當(dāng)通過全網(wǎng)至少 2/3 的節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)后，才能夠加到區(qū)塊鏈中，這實(shí)際上是一種多數(shù)原則.雖然PBFT算法極大提高了系統(tǒng)的容錯(cuò)率，但由于通信復(fù)雜性過高，在保證系統(tǒng)性能的前提下更適用于節(jié)點(diǎn)相對(duì)較少的聯(lián)盟鏈和私有鏈.

3.4.2 密碼學(xué)技術(shù) 區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的安全性、可靠性的實(shí)現(xiàn)與信任機(jī)制的建立主要依靠密碼學(xué)技術(shù)，密碼學(xué)的運(yùn)用主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)層，主要包括哈希算法、加密算法和數(shù)字簽名.

1) 哈希算法.區(qū)塊鏈中的哈希值相當(dāng)于身份ID的作用，具有唯一標(biāo)識(shí)的作用，任何區(qū)塊都能通過簡單的哈希計(jì)算獲取這個(gè)區(qū)塊的哈希值.每一個(gè)區(qū)塊都含有一個(gè)哈希指針，指向前一區(qū)塊，因此哈希值是相鄰區(qū)塊之間實(shí)現(xiàn)連接的基礎(chǔ).

在區(qū)塊鏈中哈希函數(shù)還可用于數(shù)據(jù)驗(yàn)證和數(shù)字簽名，將區(qū)塊中的交易信息加密并壓縮成一個(gè)固定長度字符串即哈希值，通常使用SHA-256算法進(jìn)行區(qū)塊加密.哈希算法的計(jì)算過程不可逆，意味著我們無法通過輸出的哈希值推算原本的明文是什么.對(duì)于任意大小的輸入，最終計(jì)算出的哈希值的長度很小，并且是固定長度.輸入的明文與輸出的哈希值一一對(duì)應(yīng)，任何一個(gè)輸入信息的變化，都必將導(dǎo)致最終輸出的哈希值的變化，一個(gè)區(qū)塊的哈希值發(fā)生變化，又會(huì)引起它的后繼區(qū)塊的哈希值發(fā)生變化，因此區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)是幾乎不可能被篡改的.

由此可見，在區(qū)塊鏈中哈希算法不僅實(shí)現(xiàn)了鏈上相鄰區(qū)塊的連接，也保證了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性.

2) 加密技術(shù).區(qū)塊鏈中的加密算法主要是非對(duì)稱加密算法，主要用于信息加密和數(shù)字簽名.非對(duì)稱加密算法中包含公鑰和私鑰兩種密鑰.公鑰是公開的，任意節(jié)點(diǎn)可以獲??；私鑰由用戶自己秘密保存，其他節(jié)點(diǎn)無法獲取.根據(jù)用戶公鑰，不能推測或計(jì)算出相應(yīng)的私鑰，而私鑰可以推導(dǎo)出公鑰.

用于信息加密時(shí)，采用公鑰加密數(shù)據(jù).來保障數(shù)據(jù)的安全性，私鑰用于解密數(shù)據(jù).發(fā)送方利用接收方的公鑰對(duì)交易信息進(jìn)行加密，生成密文后發(fā)送給接收方，接收方利用自己的私鑰對(duì)密文進(jìn)行解密，獲取交易信息.同時(shí)，為了驗(yàn)證發(fā)送者的身份信息，并確保交易信息不被篡改，發(fā)送方利用數(shù)字簽名算法，輸入私鑰和交易信息的哈希值生成一個(gè)簽名，并將這個(gè)簽名和交易信息、公鑰一同發(fā)送給接受方，接收方使用發(fā)送方的公鑰對(duì)該數(shù)字簽名進(jìn)行校驗(yàn)，得到的內(nèi)容與數(shù)據(jù)相同即可證明簽名正確，于是在節(jié)點(diǎn)之間建立起了信任.

3.4.3 P2P組網(wǎng)機(jī)制 P2P是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議，是區(qū)塊鏈的組網(wǎng)方式，是區(qū)塊鏈去中心化的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)均地位對(duì)等且以扁平式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相互連通和交互，不存在任何中心化的特殊節(jié)點(diǎn)和層級(jí)結(jié)構(gòu)，區(qū)塊鏈平臺(tái)通常選擇完全分布式的P2P協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均擁有路由發(fā)現(xiàn)、廣播交易、驗(yàn)證交易信息、發(fā)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)等功能.

3.4.4 智能合約 智能合約是區(qū)塊鏈可編程性的基礎(chǔ)，各節(jié)點(diǎn)可不依賴第三方自動(dòng)執(zhí)行合約.廣義地講，智能合約是用編程語言編碼的一組規(guī)則，一旦滿足代碼的執(zhí)行要求便會(huì)自動(dòng)執(zhí)行腳本實(shí)現(xiàn)操作，且這個(gè)過程不需要可信第三方的參與，因此智能合約是區(qū)塊鏈去中心化的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ).除此之外，智能合約一旦編寫便不可逆轉(zhuǎn)，無法更改，因此智能合約很好地滿足了區(qū)塊鏈的不可篡改性，同時(shí)這也需要在編寫合約的過程中確保代碼的準(zhǔn)確性，以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤面臨無法修改的問題.

3.4.5 時(shí)間戳 時(shí)間戳用來唯一地標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)在某個(gè)特定時(shí)刻已經(jīng)被創(chuàng)建，區(qū)塊鏈上的時(shí)間戳作為區(qū)塊的存在性證明，是一串被封裝在區(qū)塊頭的字符序列.每一塊區(qū)塊在生成時(shí)便會(huì)創(chuàng)建時(shí)間戳，這個(gè)時(shí)間戳?xí)S區(qū)塊的其它信息廣播給其它節(jié)點(diǎn)，最終按時(shí)序相連而成的區(qū)塊鏈形成一個(gè)狀態(tài)全被記錄的分布式系統(tǒng)，這也在一定程度上保障了數(shù)據(jù)的不可篡改性.

3.5核心特性及價(jià)值

3.5.1 去中心化

1) 實(shí)現(xiàn)安全的信任機(jī)制.區(qū)塊鏈技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心收集信息的模式，能夠使互不相識(shí)、沒有信任基礎(chǔ)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信用機(jī)制的創(chuàng)建，并且通過共識(shí)機(jī)制保證數(shù)據(jù)和交易的可靠性和一致性.

2) 節(jié)省信任中介成本.區(qū)塊鏈的去中心化的分布式結(jié)構(gòu)使得區(qū)塊鏈技術(shù)能夠成為人與人之間在不需要互信的情況下進(jìn)行大規(guī)模協(xié)作的工具，所以其可被應(yīng)用于許多傳統(tǒng)的中心化領(lǐng)域中，處理一些原本由中介機(jī)構(gòu)處理的交易，在現(xiàn)實(shí)中可節(jié)省大量的中介成本.

3) 提高數(shù)據(jù)信息的可容錯(cuò)性.傳統(tǒng)的中心化服務(wù)器，一旦服務(wù)器出現(xiàn)宕機(jī)或故障，則會(huì)有可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失.區(qū)塊鏈的分布式記賬與存儲(chǔ)功能分配給了每一個(gè)參與的節(jié)點(diǎn)，因此避免了集中分布下中心服務(wù)器崩潰造成的問題.分布模式使得區(qū)塊鏈在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中具有非常強(qiáng)大的容錯(cuò)性功能，即使數(shù)據(jù)庫中的一個(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)，也不會(huì)影響整個(gè)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)，更不會(huì)影響現(xiàn)有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與更新.

3.5.2 信息不可篡改 區(qū)塊鏈不可篡改的特點(diǎn)是基于密碼學(xué)原理、時(shí)間戳等技術(shù)而具有的，用哈希算法對(duì)區(qū)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，實(shí)現(xiàn)了其數(shù)據(jù)的不可篡改性.同時(shí)，通過公鑰、私鑰不同的非對(duì)稱加密法來進(jìn)一步保證節(jié)點(diǎn)用戶的信息安全性，這種特性能夠解決現(xiàn)實(shí)生活中數(shù)據(jù)防偽的問題，對(duì)于打擊假冒偽劣產(chǎn)品及治理信息環(huán)境都具有很大的幫助.

3.5.3 可追溯性 由于區(qū)塊鏈將從創(chuàng)世塊以來的所有交易都記錄在區(qū)塊中，在每一個(gè)區(qū)塊的區(qū)塊頭，都記錄了前一個(gè)區(qū)塊的哈希值，這就保留了從第一個(gè)區(qū)塊開始的所有數(shù)據(jù)，哈希值是唯一且不可篡改的，因此保證了區(qū)塊鏈上的任意一條價(jià)值交換活動(dòng)都可以通過其鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)追溯本源.這種完全透明的數(shù)據(jù)管理體系為現(xiàn)有的物流追蹤、操作日志記錄、審計(jì)查賬等提供了可信任的追蹤捷徑.

3.5.4 可編程特性 智能合約的引入使區(qū)塊鏈成為一種智能的可編程模式，使價(jià)值交換活動(dòng)自動(dòng)化，其增強(qiáng)了區(qū)塊鏈技術(shù)在實(shí)際業(yè)務(wù)場景中應(yīng)用的靈活性，將信息傳輸、價(jià)值共享等社會(huì)活動(dòng)形態(tài)程序化，能夠自適應(yīng)于各種應(yīng)用場景，對(duì)未來數(shù)字化產(chǎn)業(yè)和數(shù)字化社會(huì)的健康發(fā)展起到至關(guān)重要的作用，給未來社會(huì)發(fā)展注入了新的活力.

3.5.5 自治性 區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制和智能合約使區(qū)塊鏈在分布式環(huán)境中具有高度自治特性，全部節(jié)點(diǎn)在基于協(xié)商一致的原則下按照一定的算法和既定規(guī)則自動(dòng)執(zhí)行，在不需第三方干預(yù)的情況下共同維護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全和穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn).

3.5.6 匿名性與開放性 區(qū)塊鏈系統(tǒng)是在交易各方的私有信息被加密的同時(shí)實(shí)現(xiàn)其它數(shù)據(jù)的透明開放，對(duì)所有人公開，任何人都可以通過公開的接口查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)和開發(fā)相關(guān)應(yīng)用，讓整個(gè)系統(tǒng)信息高度透明.

4 區(qū)塊鏈應(yīng)用研究現(xiàn)狀

區(qū)塊鏈的巨大應(yīng)用價(jià)值逐漸被人們發(fā)掘開發(fā)，國內(nèi)外研究學(xué)者當(dāng)前致力于利用區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新多元應(yīng)用模型，利用區(qū)塊鏈構(gòu)建價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)和信用社會(huì)早已成為眾人關(guān)注的熱點(diǎn).本節(jié)將從金融、供應(yīng)鏈、物聯(lián)網(wǎng)、電子政務(wù)、醫(yī)療和教育六大領(lǐng)域，基于技術(shù)、應(yīng)用等各個(gè)角度分析區(qū)塊鏈的研究現(xiàn)狀.

4.1金融領(lǐng)域

4.1.1 數(shù)字貨幣 區(qū)塊鏈伴隨著比特幣的創(chuàng)造而誕生.作為比特幣的最底層核心技術(shù)，迄今為止區(qū)塊鏈最為廣泛最為成功的應(yīng)用場景仍是以比特幣代表的數(shù)字貨幣領(lǐng)域.從狹義來看，數(shù)字貨幣的發(fā)行很好地解決了傳統(tǒng)貨幣發(fā)行的效率問題和流通成本問題；從廣義來看，區(qū)塊鏈?zhǔn)窃跓o需信用中介參與的情況下以低成本、高透明的交易方式實(shí)現(xiàn)的價(jià)值流通機(jī)制，解決了傳統(tǒng)金融貨幣體系的中心權(quán)威下的數(shù)據(jù)安全問題與隱私問題.

從數(shù)字貨幣的本質(zhì)考慮，莊雷等人認(rèn)為數(shù)字貨幣實(shí)際上仍是一種信用貨幣，只不過相對(duì)于傳統(tǒng)貨幣而言，基于P2P傳播機(jī)制的數(shù)字貨幣實(shí)現(xiàn)的則是個(gè)人信用[1].童毛弟等人從效用角度考慮，認(rèn)為數(shù)字貨幣具有強(qiáng)大的信任背書，區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)字貨幣的運(yùn)用實(shí)際上是一種信用創(chuàng)建和價(jià)值轉(zhuǎn)移，為傳統(tǒng)貨幣體系提供了技術(shù)創(chuàng)新[2].Bill Nelson從貨幣政策角度考慮，認(rèn)為數(shù)字投資的杠桿率較低，貨幣政策風(fēng)險(xiǎn)較小，因而不太可能取代法定貨幣[3].在風(fēng)險(xiǎn)管控方面，Weaver認(rèn)為數(shù)字貨幣存在盜幣和電力過度損耗的風(fēng)險(xiǎn)，因此要嚴(yán)控?cái)?shù)字貨幣的發(fā)行環(huán)境并加大對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的審查防范[4].

4.1.2 支付清算 支付清算是金融經(jīng)濟(jì)活動(dòng)必不可少的一部分.傳統(tǒng)的金融體系中交易環(huán)節(jié)是多個(gè)主體參與進(jìn)行的，操作環(huán)節(jié)多，因此進(jìn)行支付清算和對(duì)賬需要耗費(fèi)大量的人力、時(shí)間與成本，尤其在跨境支付的場景.此外，由于執(zhí)行交易的數(shù)據(jù)僅由對(duì)方自己可知，因此資產(chǎn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性難以驗(yàn)證.區(qū)塊鏈的去中心化特性和分布式賬本結(jié)構(gòu)可以在一定程度上解決以上問題.

從作用機(jī)制的角度分析，Guo等人認(rèn)為使用區(qū)塊鏈技術(shù)的支付清算系統(tǒng)實(shí)際上是一種能夠在無信用中介的環(huán)境下創(chuàng)建信任的機(jī)制，能在權(quán)利平等的各節(jié)點(diǎn)之間基于既定的公開透明的運(yùn)行規(guī)則實(shí)現(xiàn)價(jià)值轉(zhuǎn)移[5].從技術(shù)原理的方面來看，周猛等人分析了區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)與特性，認(rèn)為區(qū)塊鏈?zhǔn)峭ㄟ^其分布式數(shù)據(jù)庫的本質(zhì)使每個(gè)參與者都參與記賬與存儲(chǔ)，保障了系統(tǒng)的自治性，利用加密技術(shù)保證了交易數(shù)據(jù)中私人信息的安全性[6].在效用方面，黃國平提出利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建分布式金融機(jī)構(gòu)交易體系可以在很大程度上提高資金結(jié)算清算效率，使得跨境支付更加便捷高效且成本低廉，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都可獲知所有的交易信息，保障了數(shù)據(jù)的安全性[7].

4.1.3 征信管理 傳統(tǒng)金融體系中的征信管理是由金融機(jī)構(gòu)總部執(zhí)行的，用于收錄和查詢企業(yè)和個(gè)人的信用信息，屬于典型的中心化管理模式.

從技術(shù)層面來看，Yuan等人[8]認(rèn)為征信體系的信用評(píng)級(jí)存在數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不公正的問題，提出可利用區(qū)塊鏈對(duì)信用系統(tǒng)進(jìn)行重建，利用區(qū)塊鏈技術(shù)的信息不可篡改特性和密碼學(xué)技術(shù)提高信用系統(tǒng)的可信度，從而防止客觀信息故意隱瞞的詐騙行為.樊斌等人[9]提出金融機(jī)構(gòu)可利用區(qū)塊鏈技術(shù)的不可篡改性遏制違反征信的行為，利用鏈上數(shù)據(jù)可追溯性對(duì)非法行為和不合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行溯源追蹤，還可以引入私有鏈簡化數(shù)據(jù)審核過程.王鑫[10]考慮應(yīng)用創(chuàng)新的角度，提出可以通過區(qū)塊鏈技術(shù)建立一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)征信信息的征信共享平臺(tái)，平臺(tái)根據(jù)參與者的輸入信息自動(dòng)進(jìn)行匹配，匹配到合適的信息需求者并為其提供訪問服務(wù).

4.1.4 數(shù)字票據(jù) 商業(yè)銀行票據(jù)的傳統(tǒng)形式為紙質(zhì)或電子形式.紙質(zhì)票據(jù)是使用歷史最久的一種票據(jù)，紙質(zhì)形態(tài)的票據(jù)容易損壞和丟失，在生活中的使用有所不便；電子票據(jù)是將票據(jù)電子化，使保管、查詢更加便捷，但同時(shí)也存在著重復(fù)報(bào)銷、流通局限性等問題.而區(qū)塊鏈技術(shù)在票據(jù)方面的應(yīng)用產(chǎn)生的形式為數(shù)字票據(jù)，與上述兩種有著本質(zhì)區(qū)別，是一種更為智能、安全和便捷的票據(jù)形態(tài).

張敏[11]考慮實(shí)際應(yīng)用方面，探討如果在交易過程中產(chǎn)生糾紛，則區(qū)塊鏈技術(shù)可以被用來調(diào)閱交易信息，使票據(jù)流轉(zhuǎn)正常進(jìn)行下去.此外區(qū)塊鏈技術(shù)還能避免電子票據(jù)多次打印報(bào)銷的問題，這是數(shù)字票據(jù)相對(duì)于其它兩種票據(jù)而言所獨(dú)具的優(yōu)勢.符庭彬[12]從效用層面分析，認(rèn)為使用基于區(qū)塊鏈的數(shù)字票據(jù)首先能夠避免設(shè)備崩潰、人為操作不當(dāng)?shù)韧庠谝蛩仄茐慕灰讛?shù)據(jù)，其次利用區(qū)塊鏈的信息可回溯特性，在價(jià)值交換過程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可追蹤查詢，從而保障了交易數(shù)據(jù)庫的完整性和安全性.

4.1.5 證券交易 傳統(tǒng)證券交易市場存在多個(gè)第三方實(shí)體，證券交易需要通過主體中介機(jī)構(gòu)完成，且各個(gè)主體機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)配合才能完成一筆交易，因此這個(gè)過程通常需要投入大量的人力物力才能完成信息對(duì)稱.面對(duì)一系列問題可以利用去中心化的區(qū)塊鏈技術(shù)來解決.

黃昌文[13]從技術(shù)角度考慮，認(rèn)為區(qū)塊鏈的去中心化使更多的節(jié)點(diǎn)參與到交易確認(rèn)中，智能合約技術(shù)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)執(zhí)行建立信任，加密技術(shù)和不可篡改特性保障了交易數(shù)據(jù)安全，且區(qū)塊鏈公開透明的性質(zhì)避免了交易欺詐.王勁松等人[14]從實(shí)際應(yīng)用中分析傳統(tǒng)的股權(quán)交易中的投票方式實(shí)則只考慮了股東的利益，區(qū)塊鏈技術(shù)的引入使權(quán)益分散化，保障了各投資方對(duì)項(xiàng)目中重大項(xiàng)目的知情權(quán).馬向東[15]從效用層面分析區(qū)塊鏈作為一個(gè)分布式可信數(shù)據(jù)庫，與證券市場結(jié)合便可以實(shí)現(xiàn)多方節(jié)點(diǎn)共同參與交易而不再經(jīng)過中心機(jī)構(gòu)，這種將證券交易分散化的過程極大提高了證券交易效率，同時(shí)也減少了券商業(yè)務(wù)的運(yùn)行成本.

4.2供應(yīng)鏈領(lǐng)域供應(yīng)鏈?zhǔn)怯梢幌盗芯哂薪涣骱秃献麝P(guān)系的企業(yè)組織、商家、政府機(jī)構(gòu)及消費(fèi)者等參與實(shí)體構(gòu)成的功能網(wǎng)鏈體系，每個(gè)供應(yīng)鏈體系在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的信息通常被中心企業(yè)掌握，其余各企業(yè)節(jié)點(diǎn)之間往往缺少信任.從特性與結(jié)構(gòu)來看，區(qū)塊鏈與供應(yīng)鏈體系天然契合，因此將區(qū)塊鏈技術(shù)與供應(yīng)鏈相結(jié)合能夠有效提高供應(yīng)鏈性能.

4.2.1 供應(yīng)鏈金融 在實(shí)際效用方面，許荻迪[16]認(rèn)為區(qū)塊鏈的多主體共同協(xié)調(diào)能夠與供應(yīng)鏈金融業(yè)務(wù)相匹配，并提供保障機(jī)制實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈全鏈金融信息化，解決目前供應(yīng)鏈信息不暢通等一系列問題.Saberi等人[17]認(rèn)為區(qū)塊鏈的智能合約在供應(yīng)鏈應(yīng)用中具有很大的發(fā)展?jié)撃埽接懥巳绾卫脜^(qū)塊鏈緩解消費(fèi)者的壓力，進(jìn)而提升供應(yīng)鏈的可持續(xù)發(fā)展.王鑫[10]從應(yīng)用機(jī)制的層面分析，認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)可以作為一種大規(guī)模的協(xié)作工具，能夠很好地適應(yīng)供應(yīng)鏈金融體系的復(fù)雜結(jié)構(gòu).利用加密技術(shù)和分布式記錄技術(shù)，保障供應(yīng)鏈金融模式下的信息周轉(zhuǎn)暢通，將區(qū)塊鏈的智能合約代替各種人工操作，不僅大幅度提高了效率，降低了成本，而且減少了操作失誤發(fā)生的可能性.

4.2.2 供應(yīng)鏈物流 譚征[18]從技術(shù)方面考慮，認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化賦予到物流供應(yīng)鏈中有助于實(shí)現(xiàn)各交易主體之間的自由溝通，不可逆性和不可篡改性保障了交易的質(zhì)量和數(shù)據(jù)的安全.Dujak[19]認(rèn)為區(qū)塊鏈能夠很好地解決物流模式中的信任問題，并能夠提高物流供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)與信任交換的能力.介紹了區(qū)塊鏈當(dāng)前在物流供應(yīng)鏈中的原理應(yīng)用，并為未來區(qū)塊鏈與物流供應(yīng)鏈的應(yīng)用模式提供了理論基礎(chǔ).關(guān)培超[20]考慮了實(shí)際應(yīng)用，認(rèn)為供應(yīng)鏈物流系統(tǒng)可以利用區(qū)塊鏈的數(shù)字簽名與非對(duì)稱密碼學(xué)原理，對(duì)用戶進(jìn)行實(shí)名制，并利用智能合約實(shí)現(xiàn)包裹的智能存儲(chǔ)，保障了配送安全，簡化了物流程序.

4.3物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域用于信息交互和通信的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)早已成為民眾生活必不可少的一部分.目前大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用的是集中式的服務(wù)器-客戶端模式，這種中心化管理模式造成的設(shè)備安全問題、隱私泄露、信任成本高等一系列的弊端日益凸顯，然而區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)，能夠有效地解決這些問題.

Lei等人[21]針對(duì)實(shí)際問題提出了一種尊重隱私保護(hù)的合約，它是基于區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，利用區(qū)塊鏈的去中心化與加密技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在信息共享的同時(shí)保護(hù)了用戶隱私.Ali等人[22]針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)需求提出了優(yōu)化的輕量級(jí)可擴(kuò)展區(qū)塊鏈LSB，同時(shí)還提供了端到端安全性，論證結(jié)果證明利用此種優(yōu)化區(qū)塊鏈的方法能夠使多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用抵抗多種安全攻擊.佘維等人[23]提出一種物聯(lián)設(shè)備位置信息保護(hù)模型，該模型基于區(qū)塊鏈技術(shù)的不可篡改性、加密技術(shù)所設(shè)計(jì)，還利用k-匿名算法泛化用戶數(shù)據(jù).仿真結(jié)果表明該模型能夠隱藏設(shè)備位置信息從而保護(hù)用戶位置敏感信息.

4.4電子政務(wù)近年來，電子政務(wù)建設(shè)雖然發(fā)展較快,但是存在的不足也逐漸顯露出來，呈現(xiàn)出單個(gè)部門牽頭建設(shè)、規(guī)劃機(jī)制不協(xié)調(diào)統(tǒng)一、數(shù)據(jù)共享易遭泄密、政務(wù)管理效率低下等問題.

Bhardwaj等人[24]從投票權(quán)益考慮，利用區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計(jì)了新型電子投票系統(tǒng)，參與者每個(gè)人都有權(quán)閱讀和驗(yàn)證投票，將政務(wù)投票透明化，避免了政府操控選舉，保障了投票結(jié)果的公正.高銘澤[25]考慮服務(wù)方面，利用區(qū)塊鏈技術(shù)在政府服務(wù)體系中建立一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的分布式服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，使政府部門的權(quán)利分散化，使各部門之間能實(shí)現(xiàn)平等的信息交流和數(shù)據(jù)共享，極大提高了政務(wù)服務(wù)過程的效率.張奕卉[26]從數(shù)據(jù)保護(hù)方面分析了區(qū)塊鏈技術(shù)的匿名性的可用之處，認(rèn)為可通過區(qū)塊鏈構(gòu)建部門政務(wù)處理體系，借助加密技術(shù)來保護(hù)隱私數(shù)據(jù)的安全，實(shí)現(xiàn)安全可控的信息共享.

4.5醫(yī)療領(lǐng)域醫(yī)療作為社會(huì)領(lǐng)域至關(guān)重要的一大方向，與信息化結(jié)合發(fā)展受到國家政策的高度重視和積極引導(dǎo)，而區(qū)塊鏈作為一種應(yīng)用前景光明的顛覆性技術(shù)，與醫(yī)療領(lǐng)域的結(jié)合研究無疑是一個(gè)具有極大社會(huì)意義的課題.

在服務(wù)監(jiān)管方面，劉海英[27]認(rèn)為利用區(qū)塊鏈可以分析病人定位城市的醫(yī)療信息，提供合適的方案供其選擇醫(yī)療機(jī)構(gòu)，此外，“衛(wèi)計(jì)委”機(jī)構(gòu)有權(quán)查看范圍內(nèi)所有醫(yī)療機(jī)構(gòu)的診療記錄與收費(fèi)數(shù)據(jù)，避免騙保行為的發(fā)生.在數(shù)據(jù)安全方面，殷曉莉[28]認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式記錄能夠?qū)崿F(xiàn)各部門醫(yī)療記錄的共享，信息可溯與不可篡改性能夠保障病人病歷記錄的安全、隱私與完整.在機(jī)構(gòu)診療方面，鐘力煒等人[29]分析了傳統(tǒng)的異地分級(jí)診療體系存在的范圍受限、協(xié)作效率低的問題，設(shè)計(jì)了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的異地分級(jí)診療系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療數(shù)據(jù)的獨(dú)立分布存儲(chǔ)的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的醫(yī)療信息傳遞和數(shù)據(jù)共享.在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，王輝等人[30]利用區(qū)塊鏈的改進(jìn)PBFT共識(shí)算法和加密技術(shù)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理方案和數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，在保證數(shù)據(jù)完整存儲(chǔ)的同時(shí)，分布式結(jié)構(gòu)能夠阻止第三方的侵入操控?cái)?shù)據(jù)，保障了醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全性.

4.6教育領(lǐng)域作為國家事業(yè)規(guī)劃的重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，教育領(lǐng)域需要結(jié)合新興技術(shù)大力發(fā)展.區(qū)塊鏈技術(shù)的引入能夠有力推動(dòng)教育事業(yè)的發(fā)展.

從各種應(yīng)用角度考慮，李青等人[31]認(rèn)為利用區(qū)塊鏈可以實(shí)現(xiàn)教育數(shù)據(jù)分布式記錄，以證明用戶的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和教學(xué)經(jīng)歷，還可利用智能合約實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的教育契約和存證.金義富[32]進(jìn)行了教育綜合各方面的需求分析，設(shè)計(jì)出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的通用教育經(jīng)歷系統(tǒng)模型，記錄人的成長教育經(jīng)歷和教育資源的變化，實(shí)現(xiàn)個(gè)體對(duì)等的分享式學(xué)習(xí)和個(gè)性化教學(xué).李新等人[33]構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的開放教育資源平臺(tái)模型，旨在實(shí)現(xiàn)資源信息的公開透明和審查的真實(shí)性，資源版權(quán)由參與者共同認(rèn)證，盡可能地避免了版權(quán)糾紛問題，并且平臺(tái)中心機(jī)構(gòu)的剔除，能夠節(jié)省平臺(tái)運(yùn)營過程中大量的資金投入.鄭旭東等人[34]提出利用區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)估系統(tǒng)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)保障評(píng)估數(shù)據(jù)的真實(shí)可信，進(jìn)而推進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng).

5 區(qū)塊鏈存在的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)

區(qū)塊鏈作為一種新興信息技術(shù)，憑借其優(yōu)異性能和核心技術(shù)能夠克服傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的眾多弊端.雖然區(qū)塊鏈廣受各界研究人員的高度關(guān)注，眾多領(lǐng)域已投入了開發(fā)試驗(yàn)，但目前大多數(shù)應(yīng)用還處于初級(jí)階段，技術(shù)理論研究落后于實(shí)戰(zhàn)需求，因此不可避免地存在一些風(fēng)險(xiǎn)，在落地應(yīng)用中面臨諸多挑戰(zhàn).

5.1安全風(fēng)險(xiǎn)區(qū)塊鏈的本質(zhì)是一種去中心化的分布式數(shù)據(jù)庫，這種去中心化模式下的信息傳遞與數(shù)據(jù)共享等事務(wù)活動(dòng)缺少監(jiān)管，部分節(jié)點(diǎn)有可能逐漸偏離正常軌跡，從而導(dǎo)致違法犯罪的活動(dòng)產(chǎn)生，對(duì)系統(tǒng)造成極大的威脅.除此之外，區(qū)塊鏈還面臨著51%的攻擊問題，任意擁有51%及以上的哈希算力便可操控整個(gè)鏈，并且在節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)相對(duì)較少的系統(tǒng)中，攻破的難度會(huì)大大減少.區(qū)塊鏈的權(quán)力對(duì)等結(jié)構(gòu)特性無法阻止某節(jié)點(diǎn)在擁有足夠多的算力之后所進(jìn)行的威脅操作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰.

5.2“三元悖論”問題與經(jīng)濟(jì)學(xué)中的“三元悖論”同理，區(qū)塊鏈的去中心化、高效率、安全性實(shí)際上無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)，最多同時(shí)滿足兩個(gè)，而選擇對(duì)其中一個(gè)妥協(xié)，才具有實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的可能.

5.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問題區(qū)塊鏈的分布式存儲(chǔ)需要大量的存儲(chǔ)空間，且需要高額成本，對(duì)于節(jié)點(diǎn)較多的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)效率會(huì)相對(duì)較低，需要耗費(fèi)較多時(shí)間空間資源.此外，區(qū)塊鏈的用戶既是應(yīng)用者也是儲(chǔ)備者，因此，對(duì)用戶的帶寬有一定要求，這相當(dāng)于無形中抬高了用戶進(jìn)行存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的門檻.

5.4公眾認(rèn)知偏見目前區(qū)塊鏈雖然是各界學(xué)者研究的一大重點(diǎn)，但對(duì)于社會(huì)公眾，很多人對(duì)區(qū)塊鏈的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，甚至從未聽說這個(gè)概念.由于存在認(rèn)知偏差，部分民眾雖然知道區(qū)塊鏈，但對(duì)于這個(gè)“后起之秀”的發(fā)展卻持有質(zhì)疑態(tài)度.要想使區(qū)塊鏈發(fā)揮真正的優(yōu)勢，需要社會(huì)公眾的逐步了解和認(rèn)可.因此,將區(qū)塊鏈真正應(yīng)用到民眾日常生活中是一個(gè)漫長的過程.

6 區(qū)塊鏈未來發(fā)展趨勢

6.1業(yè)務(wù)場景細(xì)化與技術(shù)融合創(chuàng)新作為國家高度重視的戰(zhàn)略技術(shù)，區(qū)塊鏈核心技術(shù)需要在實(shí)際應(yīng)用的具體場景中才能進(jìn)一步發(fā)展，然而當(dāng)前的區(qū)塊鏈研究大部分還是局限于理論，因此,對(duì)各應(yīng)用業(yè)務(wù)場景的細(xì)化具體、優(yōu)化服務(wù)模式是推進(jìn)區(qū)塊鏈應(yīng)用的必然趨勢.此外，實(shí)踐過程中技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難免會(huì)受到現(xiàn)實(shí)條件的制約，可將區(qū)塊鏈技術(shù)與人工智能、大數(shù)據(jù)等其他信息技術(shù)相結(jié)合來推進(jìn)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的融合創(chuàng)新，從而突破核心技術(shù)難關(guān).

6.2基礎(chǔ)設(shè)施完善優(yōu)化當(dāng)前區(qū)塊鏈在實(shí)際應(yīng)用中常常遭遇難題而難以實(shí)現(xiàn)，很多情況是由于基礎(chǔ)設(shè)施達(dá)不到技術(shù)實(shí)現(xiàn)的要求而造成的.因此,推進(jìn)信息化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是未來區(qū)塊鏈發(fā)展的必然要求.要鼓勵(lì)區(qū)塊鏈平臺(tái)建設(shè)的資本投入，整合多方面社會(huì)可用信息資源，從外在因素上盡可能地減少區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)施的限制因素，推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)和全信用社會(huì)的建設(shè).

6.3監(jiān)管體系更加規(guī)范化去中心化的區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種安全性能極高的信息技術(shù)，仍具有被惡意節(jié)點(diǎn)攻破的風(fēng)險(xiǎn).因此,在區(qū)塊鏈應(yīng)用落地的實(shí)現(xiàn)過程中必須增大監(jiān)管力度，建立健全區(qū)塊鏈監(jiān)管和數(shù)據(jù)信息定期檢查的相關(guān)職能機(jī)構(gòu)，盡可能地規(guī)避區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程中的風(fēng)險(xiǎn).制定技術(shù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，積極引導(dǎo)區(qū)塊鏈以一種健康安全、科學(xué)合理的態(tài)勢發(fā)展.

7 結(jié) 語

區(qū)塊鏈作為一門新興的信息技術(shù)，其去中心化、自治性、數(shù)據(jù)透明的同時(shí)保證匿名性等特點(diǎn)超越了大多數(shù)信息技術(shù)，具有極高的應(yīng)用價(jià)值，在金融行業(yè)、供應(yīng)鏈物流、物聯(lián)網(wǎng)、電子政務(wù)、醫(yī)療、教育等社會(huì)領(lǐng)域均具良好的應(yīng)用前景，創(chuàng)新發(fā)展空間潛力巨大.區(qū)塊鏈在實(shí)際落地應(yīng)用中仍存在些許局限性，需從理論和應(yīng)用實(shí)踐層面不斷探索解決相應(yīng)問題的新思路和新方法.本文為區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善提供有益的借鑒和指導(dǎo)，未來的研究將著重在技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)際應(yīng)用研究相結(jié)合.