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区块链技术发展现状及其潜在问题

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区块链技术发展现状及其潜在问题
摘要：面对区块链这一前沿技术的飞速发展，国内外相关文献已广泛开始研究，重点研究的区块链应用场景包括数字加密货币、金融交易与清算、智能合约、公司治理等；部分国外文献则对区块链在发展成熟过程中存在的问题和风险进行探讨，并提出了相应的解决方案。本文对近几年来国内外区块链相关主要内容进行了梳理总结，为追踪区块链最新发展趋势及其潜在问题的应对提供参考。关键词：区块链技术；发展现状；潜在问题一、区块链技术概述
2008年化名为“中本聪”（Satoshi Nakamoto）的学者在密码学邮件组中发表了奠基性论文《比特币：一种点对点的现金交易系统》，这是一个构建在对等网络（Peer-to Network，P2P）上的开源软件，也是一种P2P形式的数字货币。区块链作为以比特币为代表的数字加密货币体系的支撑技术，逐渐得到越来越多的关注。在2016年工业和信息化部信息化和软件服务业司发布的《中国区块链技术和应用白皮书》中指出，“区块链技术被认为是继大型机、个人电脑、互联网、移动互联网之后计算模式的颠覆式创新”。区块链是分布式共识、加密算法、对等网络、分布式数据存储等计算机技术的综合创新应用，其核心优势是去中心化，能够通过加密算法、分布式共识机制以及经济奖励激励模型，使参与的各个节点在无需彼此信任的前提下通信和协作，从而为中心化结构存在的单点故障、高成本、数据存储不可信等问题提供了新的解决方案。 (一区块链技术原理
根据“中本聪”发表的论文中所提到的原理知识，区块链的技术原理如下： “区块”的构成。区块是区块链的基本结构单元，区块由包含元数据的区块头和记录交易数据的区块主体组成。区块头的作用是连接到前面的块，为区块链提供完整性。区块主体的作用是包含经过验证的交易记录信息。区块头由三个数据构成：第一个数据是索引服务块哈希值的数据（所有者的公钥），它用来连接前一个区块；第二个数据是跟时间戳、Nonce数据和计算难度相关的随机序列；第三个数据是校验数据完整性的Merkle树根数据。
“链”的形成过程。“中本聪”在比特币论文中称它为时间戳，时间戳就是当前交易的时间点。系统通过对以“区块”形式存在的一组数据实施随机序列而加上时间，并将该随机序列进行网络广播，该时间点能够证实交易信息肯定是某特定时间点，只有在该时间点才能获取相应的随机序列。每个时间应当将前一个时间纳入其随机序列中，每一个后面发生时间都对它之前的一个时间进行增强和验证，这样就形成了一条数据链，区块也被该链条串起来形成区块链，这样就保证区块链内的信息不可篡改。 (二区块链技术特点
典型的区块链技术方案应该具有以下特征，包括：去中心化、可靠数据库、去信任、交易准匿名性等。 1.去中心化
区块链数据的生成、存储、传输、验证和维护等过程均是基于分布式的系统结构。整个系统中所有参与节点都具有同等的权利和义务，不依赖于中心化的硬件或者管理机构，采用纯数学的方式建立分布式节点之间的信任关系。公有链可以做到完全无中心，作为区块链的不同部署形式，联盟链以多中心的形式存在，但同样要求所有参与节点具有同等权限。

2.可靠数据库
区块链系统将有时间戳的数据区块结构线性存储，通过时间维度增强数据的可验证性和可追溯性。任一参与节点都可以拥有一份完整的无差别的数据库拷贝。单个节点修改本地的数据库是无效的，除非控制系统超过一半以上的节点。参与系统的节点越多，数据库的安全性就越高。因此，区块链可提供可靠的数据存储。 3.去信任
区块链技术采用非对称加密算法对交易进行签名，使交易不可被伪造。利用哈希算法和默克尔树结构保证确认过的数据不能被篡改。最后通过分布式共识算法确保各参与节点对区块链上数据的有效性达成一致。系统中的各节点无需信任彼此就可以进行交易和协作。 4.交易准匿名性
区块链系统通常采用公钥作为用户标识，或者有些研究提出使用分布式身份标识（Decentralized Identifier，DID）来确认用户身份。不再依赖于基于公钥基础设施（Public Key Infrastructure，PKI）的第三方证书颁发机构（Certificate Authority，CA）颁发的数字证书。用户只需要提供公开公钥或由其生成的地址，不需要公开自己的真实身份。此外，用户可以公开任意数量个地址，以保证匿名性。因此，区块链上节点之间的交易和协作是针对地址进行的而与用户的真实身份无关，具有准匿名性。
二、区块链技术的问题及潜在风险
区块链作为一种新兴技术，也会存在一系列的问题，如新技术的风险、“三元悖论”、安全问题、资源浪费问题、数据库空间存储问题、效率问题、处理大规模交易时的抗压能力问题、交易延迟问题、存在中心化现象问题、智能合约的责任主体缺失问题以及法律和监管不完善等。以下内容对这些问题进行依次阐述。第一，新技术的风险问题。区块链是数据库、密码学、网络技术等多种技术整合集成的结果，是一种组合集成的新兴技术。因此，技术开发难度大，投入成本高。而且，区块链正值初级阶段，技术和应用均不成熟，这些不确定性都是现阶段面临的高风险问题。
第二，“三元悖论”问题。即区块链像传统货币银行学存在“不可能三角”现象，区块链也无法同时满足“去中心化”“高效低耗”与“安全”这三个要求。因此，区块链若对某个要求进行妥协，可能会更符合实际，更容易进入实际应用领域。
第三，安全问题。区块链的安全问题主要体现在“51%攻击”问题、对非对称加密机制的担忧等。理论上，任一拥有51%及以上算力的节点都具有操纵整个区块链的能力。虽然实际系统中为掌握全网51%算力所需的成本投入远超成功实施攻击后的收益，但51%攻击的安全性威胁始终存在。同时，随着数学、密码学、计算机技术的发展，非对称加密技术可能越来越不能保证绝对的安全。此外，目前区块链系统无法追踪丢失的私钥，即该系统无法确保用户的身份信息不被盗用。第四，资源浪费问题。重复的数据存储会造成严重的存储资源浪费、过高的电能耗费，相对中心结构的应用具有明显的算力资源浪费等。比如，对于比特币一年的耗电量，外媒Digiconomist公布了一个天文数字——300亿度电，占全球耗电量的0.13%，超过数十个国家的全国年用电量。
第五，数据库空间存储问题，即区块膨胀带来的存储空间容量要求。区块链要求系统内每个节点保存一份数据备份，日益增长的海量数据存储对存储空间的要求不断提升，这是制约区块链发展的关键问题。以比特币为例，完全同步自创世区块至今的区块数据需要约60GB存储空间。

第六，效率问题。区块链的交易速率由于受到工作量证明机制的限制无法与目前支付系统的高效率同步。比如，以目前最成熟的区块链应用——比特币为例，目前每秒仅能处理7笔交易，这极大地限制了区块链在大多数金融系统高频交易场景中的应用。
第七，处理大规模交易时的抗压能力问题。目前区块链还未真正处理过大规模的交易问题，极大的数据空间要求、较低的交易效率、交易延迟等问题都限制了区块链在大规模交易环境下的应用。
尽管如此，区块链技术不会因为上述问题的存在而停滞不前或消失。随着人们对区块链认识的不断加深，越来越多的资源会投入到区块链相关技术的研究中，克服上述缺陷只是时间问题，而区块链技术会越来越成熟，应用也会越来越广泛。作者简介
秦蕾桦，1996年2月，女，汉，山西省长治市人，硕士研究生，研究方向：会计信息化。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/9d5323a4a56e58fafab069dc5022aaea988f4134.html

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