區(qū)塊鏈技術(shù)的研究現(xiàn)狀分析

王瑩瑩，王詠梅，鄭永愛(ài)

（蘇州高博軟件技術(shù)職業(yè)學(xué)院，蘇州 215163）

1 引言

區(qū)塊鏈（Blockchain）技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)底層多種技術(shù)的結(jié)合體，是通過(guò)多種技術(shù)的整合創(chuàng)造出的一種按時(shí)間序列和區(qū)塊來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄、存儲(chǔ)和表達(dá)的模式，這種模式的出現(xiàn)有望解決人與人之間的信任危機(jī)，讓互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)化方向從效率轉(zhuǎn)向公平[1]。

區(qū)塊鏈能夠解決數(shù)據(jù)的安全與隱私問(wèn)題，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行追溯，解決人類之間的信任危機(jī)，它是一個(gè)讓交易變的透明化、公平化的平臺(tái)，其必將引起一場(chǎng)新的技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命。

2 技術(shù)特點(diǎn)

區(qū)塊鏈因其去中心化、公開(kāi)透明、不可篡改、可追溯等特性，在一定程度上保證了數(shù)據(jù)的安全性，降低了交易的成本[2]。

（1）分布式存儲(chǔ)，去中心化。網(wǎng)絡(luò)中的任何計(jì)算機(jī)都可以加入到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)計(jì)算來(lái)維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有任何中心化的設(shè)備或機(jī)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)間的交易通過(guò)數(shù)字簽名來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，不需要第三方的介入，節(jié)約交易成本，保證交易安全。（2）交易透明，身份匿名。區(qū)塊鏈中的每一筆交易數(shù)據(jù)都是公開(kāi)的，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以獲取完整的交易數(shù)據(jù)，但是其身份可以選擇匿名的，在交易過(guò)程中，參與交易的雙發(fā)可以使用匿名。（3）智能合約，不可抵賴。區(qū)塊鏈的智能合約，雙方一經(jīng)簽署是自動(dòng)觸發(fā)、自動(dòng)執(zhí)行的，具有不可抵賴性，不需要擔(dān)心交易過(guò)程中的反悔與欺詐。（4）不可篡改，可追溯。區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)是只能增加、不可刪除的，要修改區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)需要網(wǎng)絡(luò)中至少51%節(jié)點(diǎn)同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修改，這幾乎是一個(gè)不可能完成的任務(wù)，因此區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)具有不可篡改性。另外，每一個(gè)區(qū)塊的塊頭都包含了上一個(gè)區(qū)塊的信息，因此所有交易數(shù)據(jù)都是可以追溯的。（5）交易成本低。區(qū)塊鏈?zhǔn)怯杉w進(jìn)行維護(hù)的，降低了數(shù)據(jù)維護(hù)的成本。基于區(qū)塊鏈的交易，不需要建立信任，不需要第三方的介入，降低了建立信任的成本。區(qū)塊鏈的智能合約自動(dòng)執(zhí)行，降低維護(hù)及履行合約的成本。

3 研究現(xiàn)狀分析

3.1 區(qū)塊鏈經(jīng)典應(yīng)用

以比特幣為代表的第一代區(qū)塊鏈系統(tǒng)，主要解決貨幣產(chǎn)生以及交易的去中心化問(wèn)題。以以太坊為代表的第二代區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其將智能合約技術(shù)引入到區(qū)塊鏈中。以Hyperledger為代表的第三代區(qū)塊鏈系統(tǒng)，致力于解決區(qū)塊鏈平臺(tái)的可擴(kuò)展性。

2008年全球金融危機(jī)爆發(fā)后，一個(gè)名為“中本聰”的學(xué)者設(shè)計(jì)出了一種名為比特幣的網(wǎng)絡(luò)虛擬貨幣。比特幣是基于密碼編碼，通過(guò)復(fù)雜算法所產(chǎn)生的，其通過(guò)電子簽名來(lái)實(shí)現(xiàn)流通，通過(guò)分布式記賬的方式來(lái)保證交易的安全與可靠。比特幣九年的穩(wěn)定運(yùn)行，充分驗(yàn)證了其底層區(qū)塊鏈技術(shù)的可行性與安全性[3]。

受比特幣的啟發(fā)，2013年底，程序員Vitalik Buterin提出了以太坊公共區(qū)塊鏈平臺(tái)。以太坊提供了一套圖靈完備的腳本語(yǔ)言EVM來(lái)編寫(xiě)去中心化的應(yīng)用程序，并首次將智能合約引入到區(qū)塊鏈中，目前已有多個(gè)成熟的基于以太坊所創(chuàng)建的項(xiàng)目或應(yīng)用場(chǎng)景[4]。

Hyperledger[5]是2015年由linux基金發(fā)起的一個(gè)區(qū)塊鏈項(xiàng)目，該項(xiàng)目的目的是打造一個(gè)公開(kāi)、透明、去中心化的超級(jí)賬本，建立區(qū)塊鏈技術(shù)的開(kāi)源規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，使更多的應(yīng)用輕松地建立的區(qū)塊鏈技術(shù)之上。目前，全球有200多家的企業(yè)與機(jī)構(gòu)已經(jīng)加入到Hyperledger項(xiàng)目。Hyperledger目前已有多個(gè)相對(duì)比較成熟的項(xiàng)目，例如Burrow、Fabric、Iroha、Sawtooth、Indy等。其中，Burrow提供了一個(gè)模塊化的區(qū)塊鏈客戶端，可以看做是一個(gè)支持許可的智能合約機(jī)；Faric是專門(mén)針對(duì)企業(yè)級(jí)的區(qū)塊鏈應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，其采用模塊化的架構(gòu)作為開(kāi)發(fā)區(qū)塊鏈程序的基礎(chǔ)，支持身份識(shí)別與權(quán)限控制，支持多種編程語(yǔ)言，支持共識(shí)算法及成員服務(wù)的即插即用；Sawtooth是一個(gè)創(chuàng)建、部署和運(yùn)行分布式賬本的模塊化平臺(tái)；Indy是為去中心化的身份而建立的一種分布式賬本。

3.2 BAT布局區(qū)塊鏈

由于區(qū)塊鏈能夠減少交易成本，提高經(jīng)濟(jì)效率，助力經(jīng)濟(jì)發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)將區(qū)塊鏈作為轉(zhuǎn)型方向，截至2018年3月底，我國(guó)以區(qū)塊鏈業(yè)務(wù)為主營(yíng)業(yè)務(wù)的區(qū)塊鏈公司數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了456家。截止到6月份以區(qū)塊鏈概念上市的公司就已經(jīng)達(dá)到了67家，區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步形成規(guī)模。國(guó)內(nèi)眾多互聯(lián)網(wǎng)公司積極布局區(qū)塊鏈，百度、阿里巴巴、騰訊、京東、網(wǎng)易、蘇寧等都已經(jīng)展開(kāi)了對(duì)區(qū)塊鏈的研究，并取得了初步的成效。騰訊區(qū)塊鏈主要提供共享賬本與數(shù)字資產(chǎn)服務(wù)，于2017年6月發(fā)布企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)——TrustSQL，次年5月份發(fā)布首款基于該平臺(tái)的區(qū)塊鏈游戲。TrustSQL有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是支持SQL接口訪問(wèn)，用戶可以沿用以前的開(kāi)發(fā)習(xí)慣；二是獨(dú)創(chuàng)內(nèi)置智能合約，執(zhí)行起來(lái)更加的安全、高效。百度2017年7月推出了商業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈開(kāi)放平臺(tái)BaaS；2018年3月發(fā)布圖騰項(xiàng)目解決版權(quán)保護(hù)問(wèn)題；2018年6月份發(fā)布新一代區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)—超級(jí)鏈。阿里巴巴2016年7月將區(qū)塊鏈技術(shù)引入到支付寶愛(ài)心捐助平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)捐款信息可溯源；之后又將區(qū)塊鏈技術(shù)引入到商品溯源中，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的跟蹤，防止造假。

3.3 研究熱點(diǎn)

在學(xué)術(shù)界，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者也紛紛展開(kāi)了對(duì)區(qū)塊鏈的研究。Boyd[6]提出引入?yún)^(qū)塊鏈來(lái)解決服務(wù)器的公平使用問(wèn)題；Herber[7]提出引入?yún)^(qū)塊鏈來(lái)解決版權(quán)保護(hù)問(wèn)題；Zyskind[5]提出引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)保護(hù)人隱私數(shù)據(jù)；Azaria[8]等人提出將區(qū)塊鏈技術(shù)用在醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問(wèn)和權(quán)限管理中。另外眾多學(xué)者針對(duì)區(qū)塊鏈的安全問(wèn)題、交易效率、共識(shí)算法、加密算法、資源問(wèn)題、博弈問(wèn)題、容量擴(kuò)展問(wèn)題等方面都做了深入研究與探索。

4 結(jié)束語(yǔ)

區(qū)塊鏈技術(shù)能夠較好的解決數(shù)據(jù)的安全與隱私問(wèn)題，因此迅速得到了國(guó)內(nèi)外企業(yè)及機(jī)構(gòu)的重視與研究。各企業(yè)紛紛布局區(qū)塊鏈，旨在使用區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)解決數(shù)據(jù)安全問(wèn)題。本文主要從區(qū)塊鏈的基本特點(diǎn)，區(qū)塊鏈發(fā)展現(xiàn)狀及研究熱點(diǎn)等幾個(gè)方面對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行了研究與探索。