摘要：区块链是随着比特币等数字加密货币的日益普及而逐渐兴起的一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式, 目前已经引起政府部门、金融机构、科技企业和资本市场的高度重视与广泛关注区块链技术具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全可信等特点, 特别适合构建可编程的货币系统、金融系统乃宏观社会系统。本文通过解构区块链的核心要素, 提出了区块链系统的基础架构模型, 详细阐述了区块链及与之相关的比币的基本原理、技术、方法与应用现状, 讨论了智能合约的理念、应用和意义, 介绍了基于区块链的平行社会发展趋势, 致力为未来相关研究提供有益的指导与借鉴。
关键词：区块链；技术原理；应用价值；
前言
区块链技术是一种起源于比特币，但是却不仅仅局限于比特币的技术，在信用证明、权益交易等领域中发挥着非常积极的作用，也因此受到了专家学者的广泛关注。区块链技术的出现，在一定程度上解决了不可信环境中的信息交互问题，其本身去中心化、安全性的特点也决定了区块链技术具有极高的应用价值，做好技术的深入分析和探究意义重大。
一、区块链基本概念和特点
1、区块链的基本概念
（1）区块链脱胎于比特币，区块链的概念最早出现在中本聪的文章《比特币：一种点对点的电子现金系统》中。文中指出，在传统的交易中由于交易双方互相不信任，因此需要国家信用背书（比如央行）或企业背书（比如支付宝）的第三方机构。第三方机构的存在增加了交易费用，扩大不必要的交易规模，产生了交易时滞，降低了交易的效率。通过数字签名对电子货币进行加密可以解决电子货币交易双方的身份问题，无须第三方机构进行监管。区块链技术的出现则进一步解决了数字加密货币长期以来面临的两个问题：即双重支付问题和拜占庭将军问题，实现了交易双方之间直接支付，逐步实现了去中心化、去中介的过程，极大地提升了交易效率，降低了交易成本，标志着中心化的国家信用向去中心化的算法信用的根本性变革。
（2）区块链（Blockchain），也叫分布式总账技术，是指通过去中心化和去信任的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。该技术方案主要让参与系统中的任意多个节点，通过一串使用密码学方法相关联产生的数据块（block），每个数据块中包含了一定时间内的系统全部信息交流数据，并且生成数据指纹用于验证其信息的有效性和链接（chain）下一个数据库块。以比特币为例，区块链技术中每一个数据块由区块体和区块头构成，区块体包含了过去十分钟内所有的比特币交易信息，区块头存储前一个区块的引用，区块以类似链表的数据结构存储起来，形成从创世区块到当前区块的一条最长的主链，从而记录了所有比特币交易记录。因此有人也将区块链技术一种分布式去中心化的公共总账本。
2、区块链的特点
（1）从区块链的定义看，区块链是一个由去中心化的网络中各个节点共同维护的分布式数据库。我们知道传统中心式数据库有增、删、改、查四种操作，可以被概括为 CRUD，C（create）代表创建，R（read）代表读取，U（update）代表更新，D（delete）代表删除。区块链技术的分布式数据库摒弃了传统数据库更新（U）和删除（D）的操作，为这种崭新的数据库赋予其两个重要的特点，即“不可篡改”和“不可抵赖”，卿苏德博士将这种特点概括为 CROSS。C（create）依然代表创建，R（Retrieve）被重新定义为可溯源，各区块严格按时间顺序组合成链，相邻区块间严密的逻辑关系保证了数据库的可追溯性。O（open）代表开放，区块链的数据依托去中心化的P2P网络对网络中的所有节点开放，任何人都可以通过公开的接口参与记账。第一个 S（safe）代表安全，区块链依靠现代密码学的非对称加密技术，保证了交易信息的匿名性和安全性，依赖一种称为工作量证明机制（Proof of work）的共识过程确保证了区块链数据的不可篡改。第二个S（Steady）代表稳定，区块链的数据在P2P网络中分布式产生、分布式传播、分布式存储，每一个节点都存储了完整的数据记录。因此如果部分节点出现故障，只要存在一个正常运行的节点，都不会影响区块数据的更新。毫无疑问，这种“去中心化”的存储模式比云存储这种多重存储与备份的“多中心化”的模式具有更高的稳定性。
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（2）综上，区块链的特征可以概括为以下几点：去中心化：整个网络中不存在中心化的管理机构，而是一种分布式端到端的网络结构，网络中各节点的权限对等；自治性：采用基于协商一致的规范和协议使得整个所有节点能够在去信任的环境自由安全地交换数据；安全可信：采用非对称密码学技术对交易数据进行加密，同时借助工作量证明机制保证数据理论上难以篡改；公开透明：所有的交易记录在全网公开透明，打破了信息不对称。
二、区块链技术的应用
现阶段，由于发展时间尚短，加上技术条件等的限制，对于区块链技术的应用非常有限，多集中在金融领域，以数字货币为主，包括莱特币、比特币等。相关统计数据显示，在全球范围内，大约有超过60000家商场愿意接受比特币交易，而伴随着全球经济一体化的发展，我国成为了比特币交易发展最快的国家。2015年12月30日，纳斯达克在个股交易中引入了区块链技术，也是首个将区块链技术应用到股票教育的案例。结合区块链技术的特点和优势，有理由相信，凭借自身去中心化、分布式的特点，区块链技术必然会在各行各业中得到广泛的应用，赋予其无限的可能性。这里主要针对区块链技术的应用领域进行简要分析。
1、通信领域
信息化时代，信息传输的效率和质量备受关注，也因此带动了通信行业的发展。不过，虽然通信的形式在技术发展的带动下呈现出了多样化的特征，有线通信、无线通信、红外线通信等也基本能够满足息传输的各种需求，不过，所有的这些通信工具采用的都是同样的设计思路，即“两点之间直线最短”原则下，寻找不同节点之间的最短路径，然后将其作为信息传输路径，这种方式保证了数据传输的及时性和高效性，不会无法有效保证信息安全。与之相比，区块链技术本身的去中心化和分布式特点，使得其在通信领域中的应用能够完全颠覆传统通信工具的设计理念，而结合P2P网络、非对称加密等技术的全新通信工具，能够在全网范围内，对相应的信息进行广播，只要节点存在于网络覆盖范围内，就可以接收到相应的信息，但是必须持有密钥的用户才能真正打开信息，通关这样的方式，在保证信息传输高效性和便捷性的同时，也确保了信息传输过程的隐匿性和安全性。
2、能源领域
电能是应用最为广泛的一种能源，具有清洁、高效、便利等特点，不过一般来讲，无论是企业还是个体用户，都需要从电力公司统一购电，而即使是个体能源生产者通过太阳能、风能等生产的电能，也必须经电力公司后，再转售给电力用户，不仅增大了用电成本，也影响了用电效率。伴随着电力改革的逐步完成，将区块链技术应用到能源领域，能够有效摆脱中间方，实现需求侧与供给侧的自主交易，为能源行业的发展带来了新的契机。
3、公证领域
之前也提到，在区块链技术中，通过非对称密码学技术对交易数据进行了加密处理，工作量证明机制的存在则从理论上保证了数据的不可篡改性，能够有效避免对于数据的伪造和篡改。在这种情况下，可以将区块链技术应用到公证领域，针对数据资料或者文件信息进行公正，不需要依赖公证公司提供信用，从而有效简化了公证的流程，提高了效率。就目前来看，在全球范围内，希腊、洪都拉斯等国已经在房屋产权证明等领域应用了区块链技术；而Bit Proof则通过将学生的学历证书颁发到区块链上的方式，杜绝了文凭作假的情况。
4、投票领域
投票制度是民主化建设的一个重要支撑，通过投票的方式，可以获取多数人的意见，保证了决策的民主性和有效性。但是在实际操作中，受各种因素的影响，存在着弄虚作假的现象，投票的目的发生了扭曲，无法起到应有的效果。尤其是在一些比较重要的投票活动，如西方国家的选举、公投等，成本高昂，影响巨大，一旦投票活动失去了公正性，引发的后果是非常严重的。而通过将区块链技术应用到投票领域的做法，能够在降低投票成本的同时，切实保证投票活动的安全性和真实性，避免作假的情况。例如，美国Blockchain Technology Corporation 公司基于区块链技术，制作了投票机，希望其能够在美国大选中得到应用。
结束语
随着以比特币为代表的数字加密货币的强势崛起, 新兴的区块链技术逐渐成为学术界和产业界的热点研究课题。区块链技术的去中心化信用、不可篡改和可编程等特点,使其在数字加密货币、金融和社会系统中有广泛的应用前景。然而, 与蓬勃发展的区块链商业应用相比, 区块链的基础理论和技术研究仍处于起步阶段, 许多更为本质性的、对区块链产业发展至关重要的科学问题亟待研究跟进。本文系统地梳理了区块链技术的基本原理、技术、方法与应用, 以期为未来研究提供有益的启发与借鉴。
参考文献：
［1］蒋润祥，魏长江．区块链的应用进展与价值探讨甘肃金融，2016
［2］袁勇，王飞跃．区块链技术发展现状与展望自动化学报，2016
论文作者:周中良
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2017/12/31
标签：区块论文; 技术论文; 分布式论文; 数据论文; 中心论文; 节点论文; 领域论文; 《基层建设》2017年第28期论文;