專題：區(qū)塊鏈技術(shù)及其物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

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作為現(xiàn)代密碼學(xué)、分布式計算、共識機(jī)制等技術(shù)的綜合應(yīng)用，區(qū)塊鏈技術(shù)逐漸受到了社會各界的廣泛關(guān)注。區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、開放透明、信息不可篡改、隱私保護(hù)等特點，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)、電子商務(wù)、身份認(rèn)證、社交通信、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、數(shù)據(jù)存證、食品安全等諸多領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。區(qū)塊鏈技術(shù)由此逐漸成為計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一項新興熱點技術(shù)。

快速發(fā)展的區(qū)塊鏈技術(shù)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。首先，區(qū)塊鏈作為分布式系統(tǒng)，需要花費一定的計算和通信資源來達(dá)成共識，嚴(yán)重制約了區(qū)塊鏈的運(yùn)行效率。雖然通過改進(jìn)共識算法，區(qū)塊鏈的處理能力從比特幣每秒處理7次交易，提升到以太坊每秒處理20次交易，乃至到Omniledger每秒處理上千次交易；然而與當(dāng)前主流支付系統(tǒng)如VISA、支付寶和銀聯(lián)等的交易吞吐率相比，現(xiàn)有的區(qū)塊鏈方案還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到日常的使用需求。其次，區(qū)塊鏈在提供安全特性的同時，自身也存在著安全問題。據(jù)Carbon Black的調(diào)查數(shù)據(jù)，僅2018年上半年，有價值約11億美元的數(shù)字加密貨幣被盜。如何更好地利用區(qū)塊鏈技術(shù)服務(wù)實體經(jīng)濟(jì)，將區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展與國家信息科技發(fā)展結(jié)合起來依然是一個亟需解決的重要課題。

本期專題就區(qū)塊鏈的技術(shù)原理、發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢、關(guān)鍵技術(shù)和IoT應(yīng)用展開討論。在區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)原理方面，《比特幣生成原理及其特點》介紹了區(qū)塊鏈最初的應(yīng)用——比特幣的生成原理和特色，簡要討論目前區(qū)塊鏈技術(shù)存在的缺陷；《區(qū)塊鏈共識機(jī)制研究：典型方案對比》主要介紹了區(qū)塊鏈的核心共識算法的主要技術(shù)路線和當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，分析了每一類共識機(jī)制的優(yōu)缺點。在區(qū)塊鏈中的安全風(fēng)險方面，《區(qū)塊鏈共識機(jī)制發(fā)展與安全性》著重對共識機(jī)制中存在的攻擊威脅和防范策略進(jìn)行解析；《區(qū)塊鏈概念剖析及其在物聯(lián)網(wǎng)中的部分應(yīng)用》分析了IoT場景下幾個典型的區(qū)塊鏈項目，并對其中的主要問題和主要方法進(jìn)行了分析，并指出IoT的數(shù)據(jù)體量和數(shù)據(jù)安全問題依舊需要重點考慮。在區(qū)塊鏈的應(yīng)用研究方面，《基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)密鑰協(xié)商協(xié)議》提出使用基于身份的Schnorr簽名替換原有的橢圓曲線數(shù)字簽名算法（ECDSA）簽名，實現(xiàn)IoT設(shè)備間輕量級的身份認(rèn)證；《區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的身份認(rèn)證研究》提出了應(yīng)用于體域網(wǎng)身份認(rèn)證的區(qū)塊鏈系統(tǒng)框架，探討了在IoT平臺中區(qū)塊鏈技術(shù)可能存在的問題和未來發(fā)展方向；《基于區(qū)塊鏈的電子數(shù)據(jù)存證的設(shè)計與實現(xiàn)》介紹一種基于區(qū)塊鏈的電子數(shù)據(jù)存證系統(tǒng)，致力于解決電子數(shù)據(jù)存證存在的安全問題；《一種基于區(qū)塊鏈的身份識別技術(shù)》基于以太坊的智能合約技術(shù)提出一種新型身份識別系統(tǒng)，具有高拓展性、高可靠性、高安全性的特點，支持不同平臺進(jìn)行統(tǒng)一的身份認(rèn)證。本期專題論文來自北京航空航天大學(xué)、人民大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、武漢大學(xué)、中山大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、南京郵電大學(xué)、桂林電子科技大學(xué)等中國知名高校的區(qū)塊鏈研究專家學(xué)者，凝聚了他們的研究成果和工作經(jīng)驗，希望能給讀者提供有益的啟示和參考。在此，對各位作者的大力支持表示衷心感謝。

劉建偉

2018年11月20日