區(qū)塊鏈發(fā)展歷程與研究初探

馬瑞鵬 張珂雯 河南大學(xué)軟件學(xué)院

1 引言

1.1 區(qū)塊鏈起源

在2008年世界金融危機(jī)后，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，只有改變引起此次經(jīng)濟(jì)危機(jī)的機(jī)制，即以銀行為中心節(jié)點(diǎn)的金融體系結(jié)構(gòu)，才能從根源上避免全球金融危機(jī)的復(fù)發(fā)。2008年，日裔美國(guó)物理學(xué)家中本聰(Satoshi Nakamoto)在《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》一文提出了電子現(xiàn)金架構(gòu)理念，該架構(gòu)主要包含時(shí)間戳、P2P網(wǎng)絡(luò)、非對(duì)稱加密等技術(shù)。

在區(qū)塊鏈中，區(qū)塊是一個(gè)又一個(gè)的存儲(chǔ)單元，記錄了一定時(shí)間間隔內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)所進(jìn)行的全部交流信息。2009年1月3日，第一個(gè)被標(biāo)記為序號(hào)0的創(chuàng)世區(qū)塊產(chǎn)生。幾天后，序號(hào)為1的區(qū)塊產(chǎn)生，通過哈希算法將其與創(chuàng)世區(qū)塊連接起來形成的交易鏈條就是區(qū)塊鏈產(chǎn)生的標(biāo)志。區(qū)塊鏈的出現(xiàn)，徹底改變了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)集中式架構(gòu)理念，是人類新金融思維誕生的標(biāo)志。

2 區(qū)塊鏈的兩種定義

2.1 區(qū)塊鏈的專業(yè)定義

區(qū)塊鏈?zhǔn)菙?shù)字經(jīng)濟(jì)世界中用來“價(jià)值表示”及“價(jià)值轉(zhuǎn)移”的技術(shù)，它就像一枚硬幣，一面表示加密數(shù)字貨幣或通證，另一面表示進(jìn)行價(jià)值轉(zhuǎn)移的分布式賬本與去中心化網(wǎng)絡(luò)。

2.2 區(qū)塊鏈的通俗定義

區(qū)塊鏈?zhǔn)菍?shí)現(xiàn)“比特幣”的支撐技術(shù)。比特幣這一數(shù)字加密貨幣的出現(xiàn)很大程度上歸功于區(qū)塊鏈這一理論基礎(chǔ)信息技術(shù)的出現(xiàn)。

3 區(qū)塊鏈的三大分類

區(qū)塊鏈目前按照開放程度分為三類，公有鏈、私有鏈以及聯(lián)盟鏈。

3.1 公有區(qū)塊鏈(Public Block Chains)

公有區(qū)塊鏈產(chǎn)生時(shí)間的最早，且應(yīng)用也最為廣泛。開放和透明的公共鏈，使得世界上的任何個(gè)人或團(tuán)體都可以在其上進(jìn)行交易，所有節(jié)點(diǎn)共同參與記錄。所以公有鏈的去中心化性質(zhì)最強(qiáng)，其典型代表為比特幣。

3.2 私有區(qū)塊鏈(Private Block Chains)

私有區(qū)塊鏈相對(duì)封閉，它被某個(gè)機(jī)構(gòu)或者組織所控制，記賬權(quán)并不公開，區(qū)塊鏈上信息的讀寫、記賬規(guī)則、權(quán)限全部由該組織根據(jù)自身需求所改變。

3.3 聯(lián)盟區(qū)塊鏈（Consortium Block Chains）

聯(lián)盟區(qū)塊鏈又稱聯(lián)合（行業(yè)）區(qū)塊鏈，其開放程度介于公有鏈與私有鏈之間。它由某一個(gè)群體內(nèi)部選定的多個(gè)預(yù)選節(jié)點(diǎn)進(jìn)行記賬，每個(gè)區(qū)塊的產(chǎn)生由所有預(yù)選節(jié)點(diǎn)共同決定，節(jié)點(diǎn)的進(jìn)入和退出必須由所有預(yù)選節(jié)點(diǎn)同意。正是由于其多中心化的特點(diǎn)，保留了公有鏈與私有鏈各自的優(yōu)勢(shì)，中國(guó)目前大力提倡發(fā)展聯(lián)盟鏈來作為金融行業(yè)和企業(yè)的技術(shù)解決方案。

4 區(qū)塊鏈的四類核心技術(shù)

4.1 分布式賬本

分布式賬本是一種在網(wǎng)絡(luò)成員之間進(jìn)行信息共享、信息復(fù)制和信息同步的數(shù)據(jù)庫，交易記賬由各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的參與者共同完成。這種技術(shù)可以減少因調(diào)節(jié)不同賬本產(chǎn)生的時(shí)間和成本開支。

4.2 共識(shí)機(jī)制

共識(shí)機(jī)制是對(duì)事物的前后順序在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)成共識(shí)的算法。全部的記賬節(jié)點(diǎn)之間如何達(dá)成共識(shí)，如何去判定一個(gè)記錄的真實(shí)性和有效性，是共識(shí)機(jī)制進(jìn)行解決的問題。

4.3 非對(duì)稱加密

由于在區(qū)塊鏈技術(shù)中，各個(gè)賬戶信息是高度加密的，身份信息的訪問需要數(shù)據(jù)擁有者的授權(quán)才可以進(jìn)行。實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱加密技術(shù)需要使用兩種秘鑰，公開密鑰和私有秘鑰。非對(duì)稱加密是計(jì)算機(jī)通信安全的基石，它確保了加密數(shù)據(jù)不會(huì)被破解。

4.5 智能合約

1995年，尼克薩博首次提出了智能合約概念，它是作為一種研究以信息化管理方式進(jìn)行傳播、驗(yàn)證或執(zhí)行一些預(yù)先定義好規(guī)則的計(jì)算機(jī)協(xié)議。在沒有第三方的情況下，智能合約允許可跟蹤且不可逆轉(zhuǎn)的可靠交易。

5 中國(guó)區(qū)塊鏈發(fā)展歷程

2016年，中國(guó)人民銀行數(shù)字貨幣研討會(huì)在北京召開，進(jìn)一步明確了央行發(fā)明數(shù)字貨幣的戰(zhàn)略目標(biāo)，同年，工信部發(fā)布《2016年中國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書》，區(qū)塊鏈技術(shù)在國(guó)內(nèi)開始引起學(xué)者們的廣泛關(guān)注。2017年，中國(guó)區(qū)塊鏈應(yīng)用中心在上海正式成立。2018年，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了第一個(gè)將區(qū)塊鏈技術(shù)寫入政府工作報(bào)告的城市——杭州。2019年，國(guó)家網(wǎng)信辦發(fā)布《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》，同年10月24日，習(xí)近平總書記在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新重要突破口，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。2020年，由工信部人才交流中心參與共建的國(guó)內(nèi)15家主流協(xié)會(huì)及聯(lián)盟共同發(fā)起的國(guó)內(nèi)首個(gè)區(qū)塊鏈人才庫“鸞翔計(jì)劃”正式啟動(dòng)。

6 區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

目前，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)將其具有的“自治”與“可信”兩大技術(shù)特點(diǎn)滲透到各行各業(yè)中。但是，區(qū)塊鏈的發(fā)展還面臨著科學(xué)技術(shù)、政策法律等方面的挑戰(zhàn)。

6.1 挑戰(zhàn)一：可擴(kuò)展性問題

理想的區(qū)塊鏈系統(tǒng)應(yīng)該具備可擴(kuò)展性、無中心性和安全性三種屬性，然而，陳鵬在《區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)》[1]中指出，目前的區(qū)塊鏈發(fā)展領(lǐng)域中，一個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)想要完全獲得這些屬性是不現(xiàn)實(shí)的。例如，在以太坊平臺(tái)中，每秒只能大概處理15筆交易，這個(gè)數(shù)據(jù)完全無法與京東、淘寶等電商平臺(tái)每秒百萬以上的交易吞吐量相比。因此，在確保可信的前提下，提高區(qū)塊鏈系統(tǒng)的交易吞吐量對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)的研究而言還有很長(zhǎng)的路要走。

6.2 挑戰(zhàn)二:互操作性問題

可信特性是區(qū)塊鏈技術(shù)的一個(gè)重要特征。但目前絕大多數(shù)的區(qū)塊鏈項(xiàng)目使用了不同的平臺(tái)、編譯語言、協(xié)議、共識(shí)機(jī)制及隱私保護(hù)方案。因此，如何將這些結(jié)構(gòu)不同的區(qū)塊鏈鏈接起來，減少“信息孤島”效應(yīng)，同樣是區(qū)塊鏈技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。

6.3 挑戰(zhàn)三:監(jiān)管問題

區(qū)塊鏈的去中心化性質(zhì)導(dǎo)致其在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管方面存在劣勢(shì)。自比特幣誕生以來，洗錢、非法交易等金融市場(chǎng)欺詐行為現(xiàn)象頻頻發(fā)生。在保持區(qū)塊鏈“自治”優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，將其融入現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管體系是區(qū)塊鏈未來發(fā)展的必由之路。

7 結(jié)束語

本文重述了區(qū)塊鏈技術(shù)知識(shí)體系，簡(jiǎn)要地分析了區(qū)塊鏈技術(shù)的起源、定義、分類、核心技術(shù)，并概括了區(qū)塊鏈技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展歷程。最后，文章探討了區(qū)塊鏈技術(shù)存在的挑戰(zhàn)。我們要正確認(rèn)識(shí)區(qū)塊鏈技術(shù)存在的問題，積極研究應(yīng)對(duì)策略，擴(kuò)展并完善區(qū)塊鏈應(yīng)用領(lǐng)域，為我國(guó)區(qū)塊鏈建設(shè)貢獻(xiàn)出自己的力量。