区块链技术的应用与发展

区块链的概念

区块链技术起源于2008年由化名“中本聪”的学者在密码学邮件组发表的奠基性论文《比特币：一种点对点电子现金系统》，目前尚没有行业内公认的区块链定义。狭义来讲,区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。区块链技术最重要的是解决了中介信用的问题。

区块链技术的核心优势

区块链的核心优势就是去中心化。在一个分布有众多节点的系统中，每个节点都具有高度自治的特征。节点之间彼此可以自由连接，形成新的连接单元。任何一个节点都可能成为阶段性的中心，但不具备强制性的中心控制功能。节点与节点之间的影响，会通过网络而形成非线性因果关系。这种开放式、扁平化、平等性的系统现象或结构，我们称之为去中心化。

随着主体对客体的相互作用的深入和认知机能的不断平衡、认知结构的不断完善，个体能从自我中心状态中解除出来，称之为去中心化。

去中心化，不是不要中心，而是由节点来自由选择中心、自由决定中心。简单地说，中心化的意思，是中心决定节点。节点必须依赖中心，节点离开了中心就无法生存。在去中心化系统中，任何人都是一个节点，任何人也都可以成为一个中心。任何中心都不是永久的，而是阶段性的，任何中心对节点都不具有强制性。

区块链的其他优势：一是开放性：区块链技术基础是开源的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人开放，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。二是独立性：基于协商一致的规范和协议(类似比特币采用的哈希算法等各种数学算法)，整个区块链系统不依赖其他第三方，所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要任何人为的干预。三是安全性：只要不能掌控全部数据节点的51%，就无法肆意操控修改网络数据，这使区块链本身变得相对安全，避免了主观人为的数据变更。四是匿名性：除非有法律规范要求，单从技术上来讲，各区块节点的身份信息不需要公开或验证，信息传递可以匿名进行。

区块链的基本架构

一般说来，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。其中，数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等基础数据和基本算法；网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法；激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等；合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础；应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中，基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。

区块链在虚拟货币上的应用发展

区块链最早是在比特币种应用的。自2009年1月诞生以来，出现了各种各样类似的比特币虚拟数字货币，都是基于区块链的。

国内发展

2016年1月20日，中国人民银行数字货币研讨会宣布对数字货币研究取得阶段性成果。会议肯定了数字货币在降低传统货币发行等方面的价值，并表示央行在探索发行数字货币。中国人民银行数字货币研讨会的表达大大增强了数字货币行业信心。这是继2013年12月5日央行五部委发布关于防范比特币风险的通知之后，第一次对数字货币表示明确的态度。

2016年12月20日，数字货币联盟——中国FinTech数字货币联盟及FinTech研究院正式筹建，火币是联合发起单位之一。

国外发展

区块链在国内虽然还处于概念导入和探索的初期阶段，但国际上许多大型银行以各种形式在区块链领域已经开展了一系列探索。

商业银行成立内部的区块链实验室。比如花旗银行、瑞银、纽约梅隆银行等已相继成立研发实验室，重点围绕支付、数字货币和结算模式等方面测试区块链的应用，有的还扩大到其员工内部系统中测试。

2015年以来，许多跨国大型金融集团纷纷以创投形式进入区块链领域

与初创公司合作。例如巴克莱银行在技术孵化和加速器项目中与区块链初创公司合作，澳大利亚联邦银行和开源软件Ripple合作组队，创建了一个在其子公司之间互相支付转账的区块链系统等。

基于区块链的网络安全

着移动互联网与物联网技术的发展，网络空间承载了海量数据，必须保证其安全性和隐私性。

区块链技术具有去中心化、不可篡改、可追溯、高可信和高可用的特性，有利于提升网络安全性，是网络安全新技术之一。

网络数据安全和隐私保护：将权限与数据分离，权限设置和数据访问情况记录在区块链。数据访问权限完全可控，数据操作过程对用户透明。

传统的中心节点数据管理体系中，数据存储于中央机构，中央机构的管理缺失或设备故障可能造成数据的丢失或泄露。基于区块链的数据管理体系采用去中心化的系统结构，并且将数据与数据存取权限分离。基于区块链的系统消除了中央机构存在的安全风险，同时应用程序对数据的一切操作过程均被记录，确保了数据的安全性。

传统的物联网设备管理系统采用中心化结构，设备的数据和控制信息都由中心节点控制和维护，加了中心节点的计算负载和安全问题。引入区块链，能够构建去中心化的物联网设备管理系统，进行设备的权限设置与通信控制。管理系统在区块链的记录之下，能够确保设备的权限与控制记录的完整和不可篡改。

DDoS攻击者通过一系列手段，向目标系统的中心节点发起大量请求，造成目标节点或网络的瘫痪。基于区块链的系统能够将系统数据分布完整存储于多台设备。部分节点遭到攻击时，其余节点依然可以依靠完整的系统数据维持系统的运行。因此利用区块链的分布式特点，能够打造一个抵抗DDoS攻击的数据库系统。

区块链的局限

能源效率低：能源效率问题在计算机工程领域目前无须处理，但在一些特殊领域比如说手机云计算，能源效率就是一个很关键的问题了。以比特币为例，比特币在挖矿的过程中需要大量的资源来计算、确认交易安全性、可信性。这一过程实际上占用了过于大量的资源，这种资源浪费程度应当受到控制和减少。

隐私性差：在区块链网络中．分布式共识网没有秘密．所有的交易都是透明的，全社会公开因此，区块链中的个人隐私只能是通过打破信息流保持的。公众可以看到所有的交易。但是交易与个人隐私之间没有相连的信息。

安全问题：2018年5月29日，360公司Vulcan团队发现了区块链平台EOS的一系列高危漏洞，经验证，部分漏洞可以在EOS节点上远程执行任意代码，即可以通过远程攻击，直接控制和接管EOS上运行的所有节点。当掌控数据节点超过51%时，就可以肆意操控修改网络数据。

区块链的应用前景

1、评估科学研究。每年全球发布大约250万篇科学研究，超过三分之二是复制品，区块链技术可帮忙认证；

2、处理交易。据统计，2017年超过3亿美金的交易通过区块链进行；

3、增加媒体广告行业透明度。美国一些企业已经开始使用IBM开发的媒体广告合约区块链APP；

4、电力智能管理。能源公司与用户可使用区块链共享数据，实现电力资源高效分配；

5、全球航运的福音。航运业正尝试使用区块链简化航运登记流程，可大大降低航运开支；

6、管理无线频谱。区块链用于管理电波，可根据需求建立多用途频谱；

7、创建数字身份证。微软区块链项目团队正在研究区块链创建数字标识，为每个人分配独特的识别符，用于银行业务、健康保险乃至衣食住行。

区块链展望：

我们认为区块链更类似于一种新的协议机制，这种机制有望打破原有的中心化数据库模式，将数据通过分布式记录和存储的方式留在每个个体当中，从而改变数据的价值提取方式。这样一来，区块链甚至有望彻底颠覆现有的中心化IT模式，使得现有的互联网架构重新洗牌，传统的IT厂商有望借助区块链的大浪潮得到重新分配蛋糕的机会。

虽然现阶段不论是金融业还是其他企业界都非常看好区块链技术“去中心化”所带来的便捷，但这项技术在大范围应用时仍然存在着诸如能源效率低、隐私性差、存在一些安全漏洞问题等等制约其发展。相信随着越来越多研究的进行．更多解决方案的提出，区块链技术将会日渐完善，最终进入人民群众的身边。

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