区块链技术及其应用

区块链技术及其应用

[中图分类号] TP311.13 [文献标识码] A [文章编号] 0529-1445(2020)09-0055-03

2019年10月24日,中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势进行了第十八次集体学习。习近平总书记在主持学习时指出:“相关部门及其负责领导同志要注意区块链技术发展现状和趋势,提高运用和管理区块链技术能力,使区块链技术在建设网络强国、发展数字经济、助力经济社会发展等方面发挥更大作用。”2020年6月,北京市人民政府印发《北京市区块链创新发展行动计划(2020—2022年)》,提出到2022年要率先形成区块链赋能经济社会发展的“北京方案”,建立区块链科技创新与产业发展融合互动的新体系,为北京经济高质量发展持续注入新动能新活力。区块链作为一种结构和体系,是信息化深化发展的必由之路,必将对智慧城市、数字经济、数字政府等带来重大而深远的影响。

区块链是什么

区块链技术主要涉及计算机网络技术和信息加密技术,再配合以适当的规则和机制,就构成了一个可信系统的基础设施。这里的基础设施可理解为上网环境,那么可信的含义究竟是什么呢?

以微信应用为例。人们使用微信过程中,一般不会轻易允许线下不认识的人成为你的微信好友,因为他的身份无法确认。人们可以通过微信转账借钱给微信好友,但并不能保证他会在约定的期限按指定的方式归还。作为一款主打社交的应用,微信也未必要做成可信系统。但如果换成是提供借贷交易服务,构建一个可信系统并能兼顾效率和成本等方面,就变得非常重要了。而区块链技术则为此提供了独特的解决途径,具体来说就是加密技术、分布式网络和共识机制。

数据加密的方法可分为对称加密和非对称加密,非对称加密的安全性较高,但处理速度较慢。区块链所采用的椭圆曲线加密算法是非对称加密算法中速度最快的方法。因此,区块链的加密技术非常强大,它能保证用户身份的唯一性。此外,区块链中的数据也受到加密保护无法被篡改。

但仅有加密手段还不够,因为互联网本质上是个不可信网络。由不可信到可信的途径有两条,一是强化网络中心化,对系统进行全方位严格管控;二是通过采用分布式结构去中心化,达到网络自治。区块链选择了后者。现有大多数的系统都是中心化的。仍以微信为例,收发消息时双方都感觉是在直接对话,但实际上是通过一个或多个微信系统服务器,对双方的信息进行转发。一旦微信系统出了问题,即使你的手机正常联网,也无法使用微信聊天。同样的,电子邮件系统、电子商务系统和办公系统都是类似的模式。

如前所述,中心化系统的中心节点一旦出现故障,即使所有的节点都是正常的,整个系统或部分系统也无法正常工作。为了提高中心节点的可靠性,需要建设中心节点的一个或多个备份系统,称作灾备中心。随着系统和业务规模不断扩大,必须不断地增加中心节点和灾备节点的软硬件投入,运营成本也随之增加。此外,由于利益驱使,中心节点可能故意违背原则进行恶意操作,如大数据“杀熟”问题。

去中心化系统避免了上述三个问题,每个节点的行为都是独立于其他节点的,节点的行为是由程序事先规定的,且加密技术保障了每个节点无法违规,这就是系统自治的含义。

区块链技术一般用于构建交易系统,而且要保证交易的信息真实可信,可追踪且不可篡改。每一次交易的信息被确认后存储在一个区块中,区块信息通过散列技术加密,以保证信息不被篡改。这些区块按时间顺序构成链条。每个节点都保有完整的区块链信息,个别节点的信息损坏,不会对区块链信息产生影响。这种信息记录方式被称作分布式账本。

在这样一个去中心化的分布式账本中,添加一条新的纪录,并同步到所有节点的操作必须按一定的规则进行,否则任何真实可信都无从谈起。这个规则就是区块链的共识机制。

理论上,一个公平合理的共识机制,应该允许所有节点都能增加区块。当增加的区块内容不同时,需要根据某种规则去协商,直到某一个区块内容被接受,然后所有节点复制此区块。与此等价的做法是,不是所有节点都可以增加区块,而是根据某种规则选举出一个有资格增加新区块的节点,复制该节点所增加的区块信息。区块链采用了后者,并且由于选举规则是公开透明的,选举仪式就变成了竞争过程。

实际上,目前已知的共识机制都不完美,在应用场景上受到一定的限制,各自在特定领域里解决特定的问题。区块链共识算法机制仍处在不断发展进化当中。

区块链有什么用

区块链技术源于比特币,比特币也是区块链技术迄今成功实施的项目之一。此外,区块链技术在金融、供应链、物联网、知识产权保护、房地产、奢侈品以及食品药品追溯等领域也有成功实践案例。但总体看,区块链的应用仍处于探索和试验阶段,有些应用甚至只是想象,离普及和成熟还有很长的路要走。

社会领域的应用。互联网时代带来的最大问题之一是身份安全。区块链技术已经证明了其具备改变在线身份管理方式的潜力。区块链网络成员计算机中独立进行的验证流程,为此提供了高度的安全性。区块链可被用来帮助维护会员信息并确保系统进程的正常运作,可用于安全高效地跨平台和跨系统传输用户数据,亦可用于维护和保护房地产所有权和公证事项等记录。

金融领域的应用。区块链技术正在受到金融界的重视,因为其具有防篡改、分布式、不可变的性质,是降低成本和简化从支付、资产交易、证券发行到清算和结算等一切操作的理想选择。2018年9月,中国人民银行深圳数字货币研究所搭建了贸易金融区块链平台。目前,国内数字人民币研发工作正在稳妥推进中,先行在深圳、苏州、雄安新区、成都等地进行内部封闭试点测试,以不断优化和完善功能。

保险领域的应用。目前,区块链技术在国内保险行业的应用多处于技术验证阶段,主要有以下几类:第一类是在数据分散于多点的情况下,使用区块链技术按照既定规则完成航延险、失业保险等契约;第二类是在再保险和共同保险业务的交易撮合及结算时,使用区块链技术增强交易及结算的效率和透明度;第三类是利用区块链可溯源的特性追踪产品的生产生长过程,如追踪农产品养殖过程或是贵重物品的生产和流转过程。

内容分发领域的应用。当前在不少行业,利润掌握在内容托管公司而不是内容创作者手中,比如影视和音乐界,演员和音乐家的才华得到了丰厚的报酬,但收获最多的是发行人。区块链可以显著地改变这种不平衡的现状,观众借助区块链技术将费用点对点直接给到他们喜欢的内容提供商手中。

医疗领域的应用。现在,患者诊疗数据分散在不同的医院,甚至分散在一个医院的不同部门,关键时刻难以获取。区块链技术可以彻底改变健康数据的存储和传输方式。医疗卫生系统可以实时、安全地更新多个设施和位置保存的患者医疗记录。

区块链技术的局限与风险

任何技术都无法做到万无一失,区块链技术也不例外。从网络角度来看,如果出现长时间大面积的网络故障,肯定会影响到区块链系统的正常运作。此外,几乎所有加密技术的理论基础都是某一个公认的数学难题,而这些数学难题又基于一些假说,一旦这些假说被突破,加密技术的理论基础将不复存在,加密技术以及建立在其上的系统会瞬间瓦解。

有些看上去适用区块链的行业,实际上却不一定能解决其关键问题。比如在知识产权保护领域,其主要矛盾往往不是知识产权的归属问题,而是某个产品是否侵权的判定问题,区块链技术很难与后者对接。再比如产品溯源问题,现有条件下,嵌入产品的是比较简单的无(电)源智能芯片,其安全保密性很难保证。相比之下,在外包装表面采用随机溯源码更加简单易行。

区块链更适合于针对陌生交易者构建可信的交易平台,如果交易者并不是陌生人,则存在结盟获利的风险,由于系统自身执行的是简单多数的决策机制,可能会出现51%攻击现象,导致系统失效。

技术从来不是万能的,很多经济、社会、法律方面的问题,不能期望通过技术得到彻底解决。同样地,区块链也不是普适良药,它只能在某些方面一定程度上解决问题。

目前,我国在区块链技术领域没有自主安全可控底层平台,这将直接导致出现我国区块链核心技术受制于人的技术风险、国外开源平台抢占金融市场的金融风险以及国外开源平台渗透我国实体和虚拟经济的经济风险。

因此,我们要坚决贯彻落实习近平总书记指示要求,把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口,明确主攻方向,加大投入力度,着力攻克一批关键核心技术,加快推动区块链技术和产业创新发展。

[参考文献]

[1]华为区块链技术开发团队.区块链技术及应用[M].北京:清华大学出版社,2019.

[2]任仲文.区块链 领导干部读本[M].北京:人民日报出版社,2018.

[3]叶蓁蓁,罗华,潘健,赵亚辉,段欣毅.区块链应用蓝皮书:中国区块链应用发展研究报告(2019)[M].北京:社会科学文献出版社,2019.

(作者简介:张翼,北京邮电大学经济管理学院副教授)

责任编辑:王梓辰校对:刘佳星最后修改:
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