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摘 要：区块链从实质上来说即为一个庞大的共享数据库，它具有不可伪造、全程特点。基于这些特点的原因，区块链技术在行业中打下了坚实的信任基础，提供了可靠的合作机制，使其具有更为广阔的运用前景。文章从区块链技术的概念及基本结构展开分析，对区块链的核心技术以及其广泛的应用场景予以探讨。
关键词：区块链技术 比特币 基本架构 应用前景
前言
比特币等加密货币的发展促使区块链技术在世界的各个领域 广泛兴起运用，去中心化、不可篡改、时序数据、集体维护等特点保 障了区块链的“诚实透明”。其中，区块链的核心优势就是去中心化 的特点，它为高成本、低效率、数据存储不安全等问题提供了解决 方案。在现代信息化技术时代，数据计算技术已经历经了四次技术 革命，而区块链技术的诞生，则被业界公认为第五次颠覆式计算技 术改革，很有可能成为交易信用进一步优化的历史里程碑，对金 融、教育、科技、公共服务等各个行业都产生巨大的影响。
一、区块链技术架构
区块链技术的系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层 及应用层组成。下面分别进行简单阐述：
（一）数据层
在区块链系统中，区块中的底层原始数据需要经过处理之后 才会被存储，其他的数据是为了对信息记录进行封装。数据层包括 底层区块信息、交易信息、数字签名、时间戳等基础数据和对应的 基本算法。
（二）网络层
分布式组网、数据传播以及数据验证三大机制在网络层中，通 过数据传播协议和数据验证机制，区块链中的大部分节点甚至所 有节点都可以参与区块数据的验证和记账，通过节点与区块数据 验证过关之后，区块数据才会被记录到区块当中。
（三）共识层
为保障分布式账本全部节点所存储信息的精准性、统一性，区 块链技术中设计了共识层。举个浅显的例子来说，共识层好比社会 中人们追求的“民主”和“集中”的对立关系，在区块链技术中，决策 权越不集中的系统所达到共识性的效率则会越低，但是其数据储 存的安全性一定就越高；相反，决策权越集中的系统所达到共识性 的效率则会越高，但是其数据储存的安全性一定越低。
（四）激励层
将经济因素集成到区块链技术体系之中是激励层的作用，经 济奖励的发行机制、分配机制等都是激励层中的一部分，主要在公 有区块链中应用。在公有区块链中，给守规则参与记账的节点激励 机制，同时给不遵守规则的节点惩罚机制，这样就能够保证整个区 块链系统良性循环。
（五）合约层
合约层主要封装各类脚本、算法以及智能合约，简言之它就是 一份自定义的电子合同，之所以被称作智能合约，是因为这份合约 达到约束条件则会自动执行命令，完全无需人为进行干涉处理；同 时也可在条件不足时自动完成解约。
（六）应用层
应用层封装了区块链的各种应用场景和案例。应用层的核心其一是“数据”，数据的处理及管理都需要应用层去完成；其二是“应用”，通过处理管理数据完成与各行业应用的相互结合，比如智 能电网中的远程抄表技术，安装在用户端的智能电表就相当于一 个传感器，通过它收集用户的用电信息，再传送至供电公司的处理 器上。那么，处理器及其对应的工作就属于应用层，应用层接收信息并对用电进行分析，随后即可对用户采取相关的自动用电措施。
二、区块链关键核心技术
（一）分布式账本
分布式账本指在不同地方、不同的时间节点，多节点记录交易 账本，保证账本的完整性。所以，分布式账本可以作为评估交易是 否合法的一个监督标准，可作为重要的账本证据。与传统的分布式 存储账本形式不同，区块链分布式储存具有自身的独特性，其一， 区块链节点以块链式结构完整的储存数据，而传统的分布式主要 是按照一定的规则、多份储存数据；其二，区块链每一个节点数据 储存是相互独立，同等重要的，依靠共识机制存储，具有最终一致性。
传统的分布式储存以一个节点为中心，单独记账，每个节点以 中心节点为主，同步进行数据记录和备份。 因此，一旦中心节点被 攻击或破坏，其他各个节点的记账将全部破坏，传统分布式存储的 安全隐患问题非常严重。
（二）密码学
密码学是区块链的重要基石，密码学属于数学和计算机科学 的重要分支，主要研究信息保密、信息完整性验证、分布式计算中 的信息安全问题等。在区块链中使用常见的是哈希算法、加解密算 法、数字证书与签名、零知识证明等，这些都是最先进的密码学技 术，在区块链中的应用也是非常领先的技术。区块链哈希算法对于 保证区块链中数据安全，有着重要的意义。对每一个节点数据均可 以进行有效的验证，实现对区域（单元）数据的保护。通过区块头中 包括区块头信息的方式，实现区块之间的连接。 同时，默克尔树对 区块具体实物或状态，进行结构化组织，对信息存入进行概要，数 据很难发生篡改或者变更。
（三）共识机制
让所有的记账节点之间达成共识是共识机制的特点，通过共 识机制综合去认定一个记录的有效性，这也是一种防篡改手段。区 块链技术中提出了四种不同的共识机制，他们分别适用于不同的 应用场景。 同时，这些共识机制具备人性化的“以少服多、人人平 等”特点，此处的“以少服多”并不完全指算力，它可以是任何一个 可以对比的特征量，比如计算能力、股权数等；“人人平等”是当节 点满足必要条件之后，全部节点都具备有同等权利，最后达成共识 结果。这里以比特币为例，采用的工作量证明，除非控制了全网占 比一半以上的算力，才有可能达到伪造假记录的条件，当区块链的 节点越来越多之后，伪造问题基本不复存在，由此有效防止了信息 造假的可能性。
（四）智能合约
在区块链不可篡改的特点下，智能合约具有自动执行规则和 条款的作用。这里以保险行业举例来说，假设被保险人的信息具备 完全真实性，保险公司则可实现自动理赔。通常，保险公司的业务 量不会如银行、金融行业那么多，但其理赔还是建立在对可信数据的依据之上操作的。故此，从企业数据管理的角度分析，在保险系统中使用区块链技术，对保险公司 提高风险管理具有重要作用，这里的风险管理包括投保人风险管 理、保险公司风险监督两个方面。
三、区块链技术的应用
（一）金融领域
区块链的应用价值在金融业方面表现尤为突出，它的去中 心化特点直接省略了第三方中介环节， 有效实现了点对点对接， 在降低企业运行成本的同时达到快速交易结算。举个例子， Visa B2B Connect 应用区块链技术可实现处理全球各地企业的跨境 支付，并且具有费用低、交易快、安全性高的交易特点；同时，供 应链金融也是一大热门领域，以数字凭证方式，对应收账款、存 货及押品等进行数字登记和保存，资金供应方、银行、保理公司、 金融租赁公司等通过系统进行线上确权和放款，提升了审批效 率。而传统的跨境支付方式不仅要支付较高的交易手续费， 且还 存在较长的交易等待期的问题。
（二）物联网和物流领域
将区块链技术应用于物联网与物流领域，可以有效降低物 流成本，在物品的生产、运送环节实现跟踪管理，帮助提高供应 链管理。区块链技术通过网络分层可实现信息的传输发送， 同时 检测信息的准确性，这一优势帮助物联网交易更为便利智能。利 用大数据的自动筛选模式通过区块链建立信用资源，在达到物 联网交易便利的同时，还让交易达到双重安全保障，从而解决了 区块链 + 大数据的问题。 此外，区块链节点非常灵活，在整个区 块链体系中来去自由，不形成任何干扰。区块链 + 大数据的解决 方案，正是利用大数据的强大整合力， 促进物联网用户的拓展， 从而便于物流的分散性用户之间拓展。
（三）数字版权领域
区块链技术可以实现对原创的鉴权、验证文字、视频、音频 等作品的存在，保障作品的权属真实性以及唯一性。经过区块链 确权，后期的交易被实时记录，从而实现数字版权管理，同时，验 证文字、视频、音频均可为司法取证环节提供技术参考。比如，美 国的 Mine Labs 公司利用区块链技术研发出一种元数据协议，利 用 IPFS 文件系统实现数字作品版权保护，其主要应用于数字图 片的版权保护。
（四）保险领域
保险公司在理赔环节往往需要投入较大的管理运营成本需要处理资金归集、投资、理赔。利用区块链技术中的智能合约， 方可实现便捷操作， 免除投保人申请以及保险公司批准的环节， 通过触动理赔条款，直接实现自动理赔。
四、区块链的优势与不足
如前所述，区块链的去中心化、不可篡改性、开放性等特点 尽管占据很多的应用优势， 但这并不代表区块链技术的应用没 有局限性问题。比如，区块链中各个商业主体之间的利益均衡问 题，如何保证他们利益的一致性，是区块链技术进一步推广必须 解决的重难点问题。此外，基于区块链上数据透明性可能引起的 隐私外泄、法律监管、系统接轨等问题，还有待进一步探索研究。 任何一项新的技术达到成熟条件，都需要一个艰难漫长的摸索 实践过程， 区块链技术的不断突破应用也是如此。
总结
从 2009 年至今，区块链技术的发展已经历经了十余年，这 些年各个行业受到区块链的影响，在运营观念上发生了新的转 变，新技术以及新思想也就此推动社会经济活动的巨大发展，很 多新的行业现象也正在发生。在万众瞩目当中，大家期盼区块链 技术能够被更多更好地采用，让行业的各个领域受益。 总的来 说，区块链涉及到与人类生存活动息息相关的金钱、权力与信 任，因此更加值得我们全身心投入去学习、探索和研究。
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