面向大数据融合共享的区块链智能合约技术研究
陈向楠1，江有归2，贾莉芳2，周 军3
（1 浙江工商大学 浙江 杭州 310018）
（2 杭州泰一指尚科技有限公司 浙江 杭州 310051）
（3 浙江国信泰一数据科技有限公司 浙江 杭州 310051）
【摘要】 区块链技术作为一种能够改变未来的新兴信息技术，自推出以来，已广泛应用于许多领域，而智能合约技术是区块链中最为主要的特点，因此将区块链称为一个颠覆性的技术。由于大数据共享参与者在执行过程中缺乏客观性，具有较强的主观意识，这就使得在过程中无法真正实现公正，并存在一系列的问题。因此，本文分析区块链智能合约技术所存在的问题，研究区块链和智能合约的工作原理机制，提出面向大数据融合共享的区块链智能合约技术，将保证交易的安全、简化运作过程、提高效率、降低成本。
【关键词】 区块链；数据融合；数据共享；智能合约
1 引言
近年来，区块链越来越受到学术界和工业界的关注，因为它被认为是一项突破性的技术，可以为许多不同的领域带来巨大利益。过去，应用程序只能通过可信的中介运行，而通过区块链技术，可以以分散的方式运行而无需中央权限，并以相同的数量实现相同的功能。区块链能够实现无信任网络，也就是即使双方不相互信任，各方也可以进行交易，这意味着交易双方的协调更快。密码学的大量使用是区块链网络的一个关键特征，它为网络中的所有交互带来了权威性。而智能合约作为驻留在区块链上的自动执行脚本，它集成了这些概念，并允许适当的、分布式的以及高度自动化的工作流程。
当然，向分散网络的过渡可能并不总是有意义的。最重要的是，即使需要这样的转换，应用程序的要求可能是基于区块链的网络无法满足的。区块链和智能合约带来了一系列的优势，但同时也带来了一些劣势。本文旨在分析区块链和智能合约是如何工作的，以确定它们的引入所带来的优劣。
2 区块链运作的原理
区块链是一种可以在网络成员之间进行复制和共享的分布式数据结构。它被引入比特币已解决双重支出问题。然而，区块链可以独立存在而不需要加密货币。将区块链视为日志，前期记录将被分批加载到带时间戳的块中，每块都由其加密哈希标识，每块引用前面块的哈希值。这样便在块之间创建了一个链接，进而一个块链或区块链就被创建了。任何可以访问这个有序的、反向链接的块列表。
图1 区块链结构示意图
当我们研究区块链网络如何运行时，我们可以更好地理解区块链的工作原理。这是一组节点，它们通过每个包含的副本在同一个区块链上运行。在区块链网络中我们本质上是拥有一组不信任的编写者，他们共享一个没有可信中间人的数据库。为了防止这个分布式环境的混乱，并且为了达成共识，每个区块链网络需要建立每个数据库事务应该遵循某些规则。这些依赖于应用程序的规则被编程到每个区块链客户端，然后使用它们来决定传入的事务是否有效，从而决定它是否应该被中继到网络。
在网络中，节点需要就交易以及在新开采的快上列出这些交易的顺序达成一致。否则，区块链的各个副本将会分歧，我们最终会得到分叉。因此，每个区块链网络都需要一个分布式共识机制来实现这一目标。所使用的共识机制的类型取决于区块链网络的类型和网络运营商采用的攻击向量。
3 面向大数据融合共享的区块链智能合约技术
3.1 智能合约运作原理
此外，智能合约的开发技术与监管标准并不统一。虽然正在建立分散的标准，但在全球范围内仍然没有统一的技术开发标准，并且智能合同使用的兼容性有限。并且智能合约中有关法律责任的定义不明确，如果执行智能合约与常规合约之间存在任何争议，则很难界定法律责任为何方。
区块链智能合约技术越发受到关注，它在技术上存在着一系列的优势。智能合约能够提高交易水平，智能合约不仅由代码定义，还由代码强制执行。智能合约方不需要相互信任。它们是完全自动的，无法通过建立规则，用代码表达式代替合同，实现链式支付功能以及提高自动交易水平来进行干预。并且，智能合约能够确保交易的安全。一旦建立了智能合约，资金将根据合同条款进行分配，并且只有在合同到期时才能使用。因此，合约的任何一方都无法控制资金。
图2 智能合约运作的原理
支持比特币式交易的区块链能够实现彼此不信任的交易对手之间的资产转移。然而，支持智能合约的区块更进一步，允许在相互不信任的交易对手之间进行多步骤流程。交易实体在决定参与合同之前检查代码并确定其结果，由于代码已经部署在它们都没有完全控制的网络上，因此可以确定执行，由于所有交互都经过数字签名，因此对该流程具有可验证性。争议的可能性被消除，因为参与者不能对他们参与的这个可验证过程的最终结果存在分歧。智能合约作为自主行为者运作，其行为是完全可预测的。因此，他们可以信任推动任何可以表示为链上数据输入功能的链上逻辑，前提是他们需要管理的数据在他们自己的范围内。
两人就又都不敢肯定了，怯生生地说：“时间长了，我们每天从车上搬东西下来没有一百次也有八十次，真是记不大清楚了。”
3.2 大数据共享智能合约技术
虽然大数据共享参与者间的共享细节、流程和规范能够依赖职业道德、个人意愿、合同条款以及宏观、中观、微观政策制度保障实施。但是，执行过程并非完全客观的，在数据共享过程中无法实现真正的公平公正，且存在诸多合同争议与纠纷。作为基于场景的程序逻辑规则，智能合约可以接受，存储，处理和发送交互式数据，以便灵活，可控地管理和控制智能资产。智能合约需要自动化资产，流程和系统集成与协调。作为商业合同编码嵌入式计算机程序，具有事件驱动、状态转换等功能，可以部署在数据块、交互环节、有形或无形资产中，实现软件定义的可编程控制系统、市场和资产。
图3 大数据共享智能合约流程
其次，维护区块链的隐私也是一个复杂的问题。每个参与设备都由其公钥标识，参与者不需要知道其他人的钥匙，他们只需要交易对手的钥匙。然而，区块链中的所有交易都是在公开场合发生的。通过分析这些数据，感兴趣的一方可以识别模式并在地址之间建立联系，并最终对其背后的实际身份作出明智的推断。这有两种方法可以缓解，但并不能完全消除。方法一：让设备为每笔交易使用新密钥，或者每个交易对手使用不同的秘钥，以使得模式识别变得困难。方法二：对于私有区块链，如果其他参与者可以通过跟踪你的设备的活动来获得竞争优势，那么建议不要对所有交易使用相同的区块链。通过仅与需要协作的实体设置区块链，最大限度地减少设备的暴露，并将它们用于希望协作的这些进程。与单个区块链相比，这无疑增加了协调成本，但这是保护隐私的必要权衡。另外，事物隐私也很难实现，因为每个事务的内容都暴露给网络上的每个节点，因此可以对其进行验证。
众所周知，农村经济合作组织是独立的法人实体，因此，在发展过程中应该具有独立的法人资格。在此种情况下，我国农业部门要想让农村经济合作组织发挥出应有的作用，就需要提高农村经济合作组织的社会地位，让其能够与银行组织、政府部门等其他组织进行有效合作，从而有效缩小生产经营风险，提高劳动生产率，潜移默化中推动我国农业实现可持续发展，提高农民的经济收入。
4 区块链智能合约技术存在的优劣势
双方用户制定并签署智能合约之后，以程序代码的形式附加到区块链数据的智能合约程序中，通过节点验证之后，它将被记录在区块链的特定块中。智能合约的工作原理如下图所示。
蛛丝从他的身体上空掠过，射在不远处的凸石上，像张开的五指，扒住了石面。随后，唐飞霄借着蛛丝的拉扯力，如飞天蜘蛛，倏地朝天葬师扑来。他那八足伸展起来，体长怕是已超过了两丈，而他与天葬师的距离，也不过才七八丈远，这一跃之间，便已到了近前，扬起钢钎一般的前足，朝着天葬师当胸插下！
（2）问卷调查：可用于小组成员之间的自评、互评，同时教师也可对本组学生的表现进行综合评价，多采用自行设计问卷，涉及对教学形式的态度、在本次教学中的投入和参与程度、学习效果、能力的提高、评判性思维、分享精神、教师的作用、PBL教案评价等方面[10]。
但区块链智能合约也存在着许多的问题。首先，与正确配置的集中式数据库相比，区块链解决方案通常会表现不佳，从而降低了事务处理吞吐量和更高的延迟。主要涉及共识机制的可扩展性方面，也涉及性能问题。这些问题在公共网络中尤其明显。总的来说，这种性能损失是对无信任的分散和弹性所付出的代价。在区块链中，每个节点执行相同的任务，没有空间进行并行任务。这种情况在执行智能合约的区块链中更为明显。
大数据共享智能合约包括执行条件和执行逻辑，它们将附加到以程序代码形式共享并保存在特定数据块中的交互信息，运行流程如上图所示。程序逻辑规则包括用于共享链接的预定义状态和转换规则、触发合同执行的条件、特定方案的应用方法、违约条件和合同违规责任。大数据共享智能合约包括完整的状态机，事务处理和存储机制，以及在区块链中实现事务存储和状态处理。 作为区块链中部署的逻辑代码，智能合约代表共享实体，而不依赖于中央组织，合同可以自动化并智能执行。大数据共享智能合约从一开始就自动且自动地运行，并且基本上不需要参与机构的干预。 其分布式和自主执行特性有助于从技术角度确保大数据共享过程的客观性和公平性。
智能合约是存储在区块链中的脚本，它们可以被认为类似于关系数据库管理系统中的存储过程。由于它们位于区块链上，因此它们具有唯一的地址。我们通过解决交易来出发智能合约。其次，它依据出发事务中所包含的数据，用规定好的形式在网络中的每个节点上自动并独立地执行。智能合约允许我们在链上进行通用计算，它们的任务是管理网络上实体之间的数据驱动的交互。
5 结语
【参考文献】
[1]毕晓冰，马兆丰，徐明昆.区块链智能合约安全开发技术研究与实现[J].信息安全与通信保密，2018(12):63-73.
[2]欧阳丽炜，王帅，袁勇，倪晓春，王飞跃.区块链智能合约的发展现状:架构、应用与发展趋势[J/OL].自动化学报:1-13[2019-09-24].https://doi.org/10.16383/j.aas.c180586.
[3]贺海武，延安，陈泽华.基于区块链的智能合约技术与应用综述[J].计算机研究与发展，2018，55(11):2452-2466.
[4]夏沅.区块链智能合约技术应用[J].中国金融，2018(06):81-82.
[5]陈逸宁.区块链技术下智能合约意思表示的认定[J].海南金融，2018(05):39-45.
【中图分类号】 TP39
【文献标识码】 A
【文章编号】 1009-5624（2019）10-0161-03
基金项目： 2018 年杭州市重大科技创新项目“面向产业智能决策的区块链数据融合共享与开放服务平台”(20182011A21)。
作者简介：
本文首先介绍了区块链技术和区块链的工作机制，然后介绍了面向大数据融合共享的区块链智能合约技术，阐述了智能合约的运作原理和技术流程，最后分析了区块链智能合约技术存在的优劣势。区块链技术的出现促进了互联网技术和管理上的创新，区块链技术的去中心化、不可修改，长期保留等特征使其在诸多领域中具有广阔的应用前景，但就目前来看，区块链智能合约技术尚未成熟，还存在着许多问题亟待解决。
大学生往往喜欢与志同道合，有相同兴趣爱好的人处事，这也有利于他未来的职业发展，他们正需要一个专业的平台来结交益友。
陈向楠（1996-），女，汉族，河南商丘，在读硕士，研究方向：数据分析、区块链等；
江有归（1975-），男，汉族，浙江开化，硕士，董事长兼总工程师，研究方向：大数据、区块链等；
中药专业学生通过4年的本科学习，具备了较为扎实的中药学基本技能，但对中药药性理论、药物配伍理论的掌握比较薄弱，而只有运用中医理论指导现代中药新药研发，才能做到有的放矢，才能从几千年的中医药瑰宝中开发出更多治病救人的良药，促进中医药文明发展。离开中医理论指导的现代中药应用和研究，是无源之水、无本之木，所以中药专业研究生有必要加强中医药基本理论和临床应用知识的学习。
贾莉芳（1987-），女，汉族，河南安阳，硕士，项目主管，研究方向：大数据领域；
周军(1983-)，男，汉族，安徽巢湖，本科，技术总监，研究方向为区块链。
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