基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)交易關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;大數(shù)據(jù)交易;技術(shù)與發(fā)展

一、引言

區(qū)塊鏈技術(shù)在2019年的中央政治局集體學(xué)習(xí)上被領(lǐng)導(dǎo)人作為當(dāng)前一項(xiàng)核心技術(shù)自主創(chuàng)新的突破，引發(fā)了領(lǐng)導(dǎo)集體的重視和廣泛熱議。區(qū)塊鏈技術(shù)在促進(jìn)數(shù)據(jù)共享、有害業(yè)務(wù)流程、降低運(yùn)營(yíng)成本等方面具有非常重要的優(yōu)勢(shì)，因此被國(guó)家提升到了重要戰(zhàn)略層面，并將視為推進(jìn)年社會(huì)治理手段現(xiàn)代化的重要依托。區(qū)塊鏈技術(shù)的起源本是從中本聰有關(guān)比特幣的一篇論文中率先提到。所謂比特幣系統(tǒng)底層的區(qū)塊鏈技術(shù)主要是為了解決加密數(shù)字貨幣中的雙重支付問(wèn)題，可以在P2P網(wǎng)絡(luò)中保證交易記錄的安全真實(shí)有效。

二、區(qū)塊鏈技術(shù)背景概述

區(qū)塊鏈技術(shù)由多方共同維護(hù)，利用密碼學(xué)保證傳輸?shù)挠行Ш驮L問(wèn)的安全，最大程度滿足數(shù)據(jù)一致存儲(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)篡改有效防護(hù)，可以被稱為分布式賬本技術(shù)。通過(guò)數(shù)據(jù)形成的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，去除中心化的信任基礎(chǔ)，為眾多加密的數(shù)字貨幣交易提供底層的技術(shù)支持。一定時(shí)期內(nèi)發(fā)生的交易狀態(tài)，經(jīng)過(guò)公示后形成交易數(shù)據(jù)，可以通過(guò)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)。同時(shí)，按照時(shí)間序列排序的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)也串聯(lián)成了鏈?zhǔn)降拇鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。比如：在比特幣區(qū)塊鏈中，負(fù)責(zé)將一段時(shí)間收集到的交易數(shù)據(jù)打包的工作人員，可以計(jì)算滿足一定條件的隨機(jī)數(shù)值，形成共識(shí)后將區(qū)塊結(jié)構(gòu)追加在當(dāng)前區(qū)塊鏈的尾端，是一種非常有效地防止數(shù)據(jù)篡改的方法。

現(xiàn)有的區(qū)塊鏈分三類，分別是：公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。后兩種也被稱為許可鏈，需要提前設(shè)定節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)入準(zhǔn)則。當(dāng)前區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到商業(yè)領(lǐng)域，從公鏈形式向聯(lián)盟鏈方向發(fā)展時(shí)是大勢(shì)所趨，但私有鏈也有自己的廣泛應(yīng)用市場(chǎng)。區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)歷經(jīng)幾個(gè)階段的演進(jìn)和變化，技術(shù)逐漸成熟，從數(shù)字貨幣為代表的區(qū)塊鏈1.0技術(shù)時(shí)代，到一智能合約為代表的區(qū)塊鏈技術(shù)2.0時(shí)代，到當(dāng)前正在進(jìn)入各行業(yè)深度融合的區(qū)塊鏈3.0時(shí)代，技術(shù)在日新月異地發(fā)展，與時(shí)代的需求不謀而合。區(qū)塊鏈技術(shù)還將與大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)進(jìn)行密切融合，形成更符合時(shí)代需求的新型區(qū)塊鏈技術(shù)，可以有效支持大規(guī)模產(chǎn)業(yè)復(fù)雜應(yīng)用的區(qū)塊鏈技術(shù)4.0階段。

三、區(qū)塊鏈與數(shù)據(jù)交易

區(qū)塊鏈技術(shù)具有三點(diǎn)特性，成為了此項(xiàng)技術(shù)區(qū)別于其他技術(shù)的關(guān)鍵。多節(jié)點(diǎn)性是指在區(qū)塊鏈的身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)交易、數(shù)據(jù)驗(yàn)證等環(huán)節(jié)都可以經(jīng)過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證，姐姐第三方服務(wù)平臺(tái)的不可信問(wèn)題，大大提高了可靠性。使用區(qū)塊鏈技術(shù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)控制列表以及數(shù)據(jù)交易的記錄都是作為數(shù)據(jù)所有者的真實(shí)可信的交易日志，為數(shù)據(jù)所有者享有，并不能任由他人進(jìn)行數(shù)據(jù)的篡改和偽造。任何一方都不能干預(yù)數(shù)據(jù)代理和數(shù)據(jù)請(qǐng)求者使用智能合約制定交易規(guī)則，且合約生效后將自動(dòng)執(zhí)行，這是為交易雙方提供了信任關(guān)系的技術(shù)基礎(chǔ)。

區(qū)塊鏈技術(shù)下的數(shù)據(jù)交易是多個(gè)實(shí)體交易參與者通過(guò)生成的公私鑰進(jìn)行注冊(cè)。產(chǎn)生數(shù)據(jù)的尸體為數(shù)據(jù)所有者，也稱為用戶。一般數(shù)據(jù)所有者擁有的少量數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)代理進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合，從而可以向數(shù)據(jù)請(qǐng)求者出售，當(dāng)然數(shù)據(jù)代理也可以稱為數(shù)據(jù)所有者。查詢或購(gòu)買數(shù)據(jù)的實(shí)體是數(shù)據(jù)請(qǐng)求者。圍繞這三方，將開始有關(guān)區(qū)塊鏈技術(shù)的運(yùn)行。

3.1 隱私保護(hù)

一般情況下在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行交易的數(shù)據(jù)容易泄漏隱私，數(shù)據(jù)代理會(huì)在未經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)所有者同意收集其數(shù)據(jù)，再將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行出售交易，獲得利潤(rùn)，或者，數(shù)據(jù)代理沒(méi)有提前對(duì)數(shù)據(jù)所有者的隱私性數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理和保護(hù)，導(dǎo)致交易過(guò)程中在某個(gè)環(huán)節(jié)泄漏了用戶的隱私信息。這種情況，一方面用戶可能不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的隱私數(shù)據(jù)被泄漏，一方面發(fā)現(xiàn)泄漏后的維權(quán)手段只能借助法律手段，不能在技術(shù)應(yīng)用層面進(jìn)行有效防控1。

但是在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下，數(shù)據(jù)代理發(fā)布數(shù)據(jù)時(shí)可以在節(jié)點(diǎn)通過(guò)驗(yàn)證方式來(lái)將數(shù)據(jù)進(jìn)行有效保護(hù)，需要數(shù)據(jù)所有者進(jìn)行授權(quán)才能吸入?yún)^(qū)塊鏈，大大提高了數(shù)據(jù)的安全性。數(shù)據(jù)交易后，交易記錄的相關(guān)信息也可以存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上，確保用戶的知情權(quán)和控制權(quán)。

使用隱私管理器的用戶可以在PPM設(shè)備上設(shè)置隱私偏好，當(dāng)數(shù)據(jù)代理的請(qǐng)求行為熟悉問(wèn)題時(shí)，設(shè)備會(huì)第一時(shí)間向用戶發(fā)送請(qǐng)求信息，提醒用戶關(guān)注并獲得授權(quán)允許。只有當(dāng)用戶同意時(shí)才可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)代理，經(jīng)過(guò)處理后再生成交易平臺(tái)出售規(guī)則的匿名數(shù)據(jù)集合，并通過(guò)HASH值作為數(shù)據(jù)集ID發(fā)送到隱私管理器設(shè)備PPM上。相關(guān)數(shù)據(jù)被有效驗(yàn)證和保存，用戶也可以隨時(shí)查看交易數(shù)據(jù)。用戶可以通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地控制和使用知情。

3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)賣

數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是所見(jiàn)即所得，沒(méi)有復(fù)制的成本，如何控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)賣問(wèn)題是當(dāng)前數(shù)據(jù)交易中的難題。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方、交易平臺(tái)和數(shù)據(jù)請(qǐng)求者在獲得數(shù)據(jù)后都有可能為了獲利而進(jìn)行轉(zhuǎn)賣。以往的集中式交易數(shù)據(jù)流程中，數(shù)據(jù)所有者會(huì)選擇對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密以保護(hù)數(shù)據(jù)隱私和安全，但是仍然會(huì)有一些網(wǎng)絡(luò)黑客利用各種手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取后二次轉(zhuǎn)賣獲利，購(gòu)買者不費(fèi)力氣就可以購(gòu)買到自己需要的數(shù)據(jù)，并可以利用數(shù)據(jù)任意修改而繞開監(jiān)測(cè)。但是在區(qū)塊鏈技術(shù)模式下，這種問(wèn)題將不復(fù)存在。因?yàn)閰^(qū)塊鏈技術(shù)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行溯源，不管是否存在認(rèn)為任意數(shù)據(jù)修改、偽造、復(fù)制等，都可以直接追溯到數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和所有者，這源自該技術(shù)要求數(shù)據(jù)代理必須向其提供數(shù)據(jù)來(lái)源，才能保證數(shù)據(jù)不被轉(zhuǎn)賣，阻止數(shù)據(jù)請(qǐng)求者在后臺(tái)獲取數(shù)據(jù)后進(jìn)行二次倒賣獲利。

一種名為SDTE的交易方法是在數(shù)據(jù)交易中出售數(shù)據(jù)的分析結(jié)果而不是原始的數(shù)據(jù)。知恩感恩合約形式發(fā)布的數(shù)據(jù)處理算法進(jìn)入到區(qū)塊鏈后，數(shù)據(jù)請(qǐng)求者發(fā)布購(gòu)買需求，選擇合適的數(shù)據(jù)代理和可信節(jié)點(diǎn)，選定了受SGX保護(hù)的EVM節(jié)點(diǎn)后，數(shù)據(jù)請(qǐng)求者可以把這些節(jié)點(diǎn)發(fā)送給數(shù)據(jù)代理，然后由數(shù)據(jù)代理發(fā)送數(shù)據(jù)地址和解密密鑰給可信節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行處理后，可信節(jié)點(diǎn)將結(jié)果使用數(shù)據(jù)請(qǐng)求者提供的加密密鑰進(jìn)行加密后，再發(fā)送給數(shù)據(jù)請(qǐng)求者，這個(gè)那個(gè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)請(qǐng)求者只能得到數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，而無(wú)法獲得原始數(shù)據(jù)，這就從根本上解決了數(shù)據(jù)在被獲取后二次倒賣的可能性。整個(gè)數(shù)據(jù)處理都在區(qū)塊鏈的可信環(huán)境中進(jìn)行，分析過(guò)程中的原始數(shù)據(jù)始終被安全保護(hù)，無(wú)法泄漏。

3.3 交易公平

數(shù)據(jù)交易最后的要求就是交易雙方要公平平等，一方獲得合法數(shù)據(jù)，一方收到數(shù)據(jù)付款。以往通常會(huì)借助第三方平臺(tái)介入來(lái)解決數(shù)據(jù)交易公平問(wèn)題，但是會(huì)讓問(wèn)題更加復(fù)雜難處理，數(shù)據(jù)這種特殊的產(chǎn)品一旦查看就無(wú)法進(jìn)行退貨，讓交易公平?jīng)]有達(dá)成的可能。區(qū)塊鏈技術(shù)中數(shù)據(jù)的有效性和完整性是基于多節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)來(lái)檢驗(yàn)的，就可以有效保證數(shù)據(jù)交易的原子性可以由智能合約來(lái)保證。

數(shù)據(jù)代理和數(shù)據(jù)請(qǐng)求方分別在智能合約中支付和數(shù)據(jù)等金額的保證金，在交易成功后返還一定比例的保證金，如果交易存在爭(zhēng)議時(shí)，糾紛的化解機(jī)制為多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)有效性驗(yàn)證，只有驗(yàn)證通過(guò)，智能合約才不會(huì)返還保證金?；蛘?，雙方通過(guò)雙重簽名技術(shù)DAPS技術(shù)保證交易公平。雙方交易時(shí)由數(shù)據(jù)代理向?qū)Ψ桨l(fā)送首個(gè)簽名，數(shù)據(jù)請(qǐng)求者發(fā)布支付合約，數(shù)據(jù)代理在接到支付合約后，再發(fā)送第二個(gè)簽名以接受付款，數(shù)據(jù)請(qǐng)求者通過(guò)兩個(gè)簽名提取密鑰，從而解密了數(shù)據(jù)。一旦其中任意一個(gè)環(huán)節(jié)未按規(guī)定完成，就無(wú)法獲得第二個(gè)簽名，而區(qū)塊鏈中的各節(jié)點(diǎn)無(wú)法獲得第一個(gè)簽名，只能獲得第二個(gè)簽名，是無(wú)法提取密鑰的2。

四、區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展

區(qū)塊鏈技術(shù)除了作為數(shù)據(jù)交易平臺(tái)之外，還可以支持?jǐn)?shù)據(jù)所有者獲得持續(xù)的數(shù)據(jù)交易可能，從而獲得多次交易利益。這種高回報(bào)的方式在第三方平臺(tái)介入的情況下是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，但是區(qū)塊鏈平臺(tái)就可以實(shí)現(xiàn)并輕松利用智能合約進(jìn)行自動(dòng)返現(xiàn)。區(qū)塊鏈的價(jià)值轉(zhuǎn)移功能體現(xiàn)在數(shù)據(jù)所有者和數(shù)據(jù)代理之間形成良好的數(shù)據(jù)共享公平環(huán)境，雙方是互利互惠的信任關(guān)系，不是數(shù)據(jù)的孤島，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地交易也成為現(xiàn)實(shí)，讓價(jià)值直接轉(zhuǎn)移，讓數(shù)據(jù)所有者獲得自己數(shù)據(jù)的應(yīng)有價(jià)值，激勵(lì)其不斷分享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

比如，在醫(yī)療行業(yè)飛速發(fā)展的今天，各地的就醫(yī)環(huán)境和資源分配并不均衡，導(dǎo)致很多就醫(yī)需求無(wú)法滿足。醫(yī)療大數(shù)據(jù)在近年來(lái)飛速應(yīng)用在醫(yī)療行業(yè)，成為一項(xiàng)惠民生的工程。電子病歷是患者的隱私信息，也是醫(yī)療大數(shù)據(jù)中的重要組成部分，但是如果對(duì)患者的醫(yī)療信息不加以保護(hù)，就會(huì)出現(xiàn)信息泄漏，侵犯患者的隱私權(quán)。這就需要區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)揮其隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)價(jià)值分配的優(yōu)勢(shì)，在數(shù)據(jù)交易中做到各方兼顧。同時(shí)，對(duì)于患者在多地就醫(yī)時(shí)，也可方便醫(yī)生查詢以往的就診記錄和治療信息，對(duì)醫(yī)生為患者提供更優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)提供了便利，讓患者的醫(yī)療信息在就醫(yī)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享共用。未來(lái)，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用推廣，降低大數(shù)據(jù)的使用門檻，也緩解了單次數(shù)據(jù)分析的計(jì)算成本。

五、結(jié)語(yǔ)

區(qū)塊鏈作為新興的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)引起了社會(huì)各界的關(guān)注和重視，該項(xiàng)技術(shù)在數(shù)據(jù)共享、協(xié)同工作、可信體系建設(shè)方面具有獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，越來(lái)越多的行業(yè)將接納和使用此項(xiàng)技術(shù)，通過(guò)分布式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，去中心化的信任基礎(chǔ)，形成新的社會(huì)形態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]于洋，梁鴻，基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)交易關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)【J】，計(jì)算機(jī)科學(xué)，2021（11）：12-13.

[2]朱建明，高盛，區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)聚集起應(yīng)用演進(jìn)進(jìn)展【J】，計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2020（4）：34-35.

作者簡(jiǎn)介：周希陽(yáng)，男，1994-08，漢族，上海，本科，上海科匯人才服務(wù)有限公司（派遣至軟件中心），研究方向：大數(shù)據(jù)，區(qū)塊鏈。