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区块链技术发展现状与展望探讨

发布时间：2022-11-20 10:22:52 来源：文档文库

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区块链技术发展现状与展望探讨
摘要：随着区块链的快速发展，尖端技术对国内外相关文献进行了广泛的研究，区块链的主要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。一些国外文件讨论了区块链的发展和成熟度问题以及风险，并提出了相应的解决方案。本文总结了近年来国内外与区块链相关的主要内容，并提供了参考资料，以追踪区块链的最新发展趋势以及对潜在问题的应对措施。

关键词：区块链技术；发展状况；潜在问题
1区块链技术概述 1.1区块链技术原理
根据中本聪发表的论文中提到的原理知识，区块链的技术原理如下。
由“块”组成。区块是区块链的基本结构单元，由包含元数据的区块头和记录交易数据的区块主体组成。区块头的功能是连接到先前的区块并为区块链提供完整性。块主体的作用是包括已验证的交易记录信息。块头由三部分数据组成。第一个数据是来自索引服务块哈希值（所有者的公钥）的数据，用于连接先前的块。对于第二个数据，计算与时间戳，Nonce数据和难度有关的随机数序列。第三个数据是Merkle树根数据，以验证数据的完整性。 1.2区块链技术特点
典型的区块链技术解决方案应具有以下特征：去中心化，可信数据库，交易的可靠性和匿名性。 1.2.1分权
创建，存储，传输，验证和维护区块链数据的过程基于分布式系统架构。参与整个系统的所有节点具有相同的权利和义务，并以纯数学方式在分布式节点之间建立信任关系，而无需依赖集中式硬件或管理机构。公有链可以完全去中心化，作为区块链中不同的分布形式，会员链以多个中心的形式存在，但所有参与节点必须具有相同的权利。 1.2.2稳定的数据库
区块链系统使用时间戳线性存储数据块结构，并通过时间维度提高数据的可验证性和可追溯性。所有参与的节点都可以具有数据库的完全未区分的副本。除非控制系统超过一半以上的节点，否则单个节点修改本地数据库是无效的。参与系统的节点越多，数据库的安全性就越高。因此，区块链可以提供可靠的数据存储。 1.2.3不信任
区块链技术使用非对称密码算法对交易进行签名，因此无法伪造交易。哈希算法和默克尔树结构用于确保验证的数据不变。最后，我们使用分布式共识算法来确保所有参与节点都对区块链的数据有效性达成共识。系统中的节点可以彼此互不信任地进行交易和协作。 1.2.4交易匿名

区块链系统通常使用公共密钥作为用户标识，或者一些研究建议使用分布式标识符（DID）来验证用户ID。您不再依赖于基于公钥基础结构（公钥基础结构，PKI）的第三方证书颁发机构（CA）颁发的数字证书。用户只需要提供公共密钥或其生成的地址，就无需透露其真实ID。此外，用户可以发布多个地址以确保匿名。因此，区块链中节点之间的交易和协作是针对地址的，与用户的实际身份无关，并且是匿名的。 2区块链技术的问题及潜在风险
2.1新技术的危害。区块链是多种技术（例如数据库，加密和网络技术）的集成和整合的结果，并且是新技术的组合和集成。因此，技术开发困难并且投资成本高。此外，区块链还处于起步阶段，其技术和应用还不成熟，这种不确定性是现阶段面临的高风险问题。 2.2“三重悖论”问题。换句话说，区块链具有传统货币和银行业那样的“不可能三角”现象，并且区块链不能同时满足“去中心化”，“高效低耗”和“安全”三个条件。因此，如果区块链破坏了某些要求，则可以更加现实，更容易填写实际的应用程序字段。
2.3安全问题。区块链的安全性问题主要体现在“51％攻击”问题和非对称加密机制问题上。从理论上讲，任何具有51％或更高计算能力的节点都可以操纵整个区块链。在实际系统中，掌握总网络计算能力的51％所需的成本投资远远超过成功进行攻击的好处，但始终存在51％攻击的安全威胁。同时，由于数学，加密和计算机技术的发展，非对称加密技术可能无法保证绝对的安全性。此外，当前的区块链系统无法跟踪丢失的私钥。换句话说，系统无法保证您的身份信息没有被盗。
2.4浪费资源的问题。与使用中央结构相比，重复数据存储会导致严重的存储资源浪费，高昂的电力消耗成本和明显的计算能力浪费。例如，关于比特币的年度电力消耗，外国媒体Digiconomist发布了33，430.40万亿千瓦时的天文数字，占世界电力消耗的0.13％，超过了全国数十个国家的国家电力消耗。
2.5数据库空间存储问题，即由于块扩展导致的存储空间容量需求。区块链要求系统中的每个节点都维护数据备份，并且对大型数据存储的存储空间的需求持续增长。这是限制区块链发展的主要问题。以比特币为例，大约需要60 GB的存储空间才能将Genesis块中的块数据完全同步到当前块。
2.6效率问题。由于工作量证明机制的限制，区块链的交易速率无法与当前支付系统的高效率同步。例如，最成熟的区块链应用——比特币目前每秒只能处理7笔交易，这极大地限制了区块链在金融系统中大多数高频交易场景中的应用。
2.7处理大型交易时应对压力承受力问题。当前，区块链尚未真正解决大规模交易问题，由于数据空间需求大，交易效率低，交易延误等问题，使得区块链在大规模交易环境中的应用受到限制。 3区块链技术
3.1基本概念区块链技术最初是由学者利用中本聪（Satoshi Nakamoto）的笔名基于加密技术中的椭圆曲线数据为比特币设计的一种分散且不可靠的集体维护数据库技术。签名算法（EllipticCurvewithDigitalSignatureAlgorithm，ECDSA）实现了分布式P2P系统设计端口。在多方不需要彼此信任的环境中，系统中的所有参与者都可以协作以创建一组带时间戳，不可变，可靠且数据安全的数据库。
3.2架构设计区块链架构与普通数据库平台有很大不同，应包括四个方面：点对点网络设计，加密签名技术应用程序，分布式算法实现和数据存储技术。与传统的支付方式相比，基于防篡改原理的区块链支付技术在理论上可以提供绝对的安全性，只需要一部智能手机，
即可实现银行之间和银行之间的即时支付，有效降低汇款成本无需帐户。区块链架构分为三个部分：协议层，扩展层和应用程序层。
1）协议层是类似于操作系统的区块链技术的基础，通常是一个完整的区块链产品，由两部分组成：存储层和网络层。存储层将数据分为多个块，按时间顺序创建块，每个块记录在创建期间发生的所有值交换活动。网络层将分布式网络系统配置为实时更新所有数据并将其存储在网络节点上。常见的基本区块链平台包括比特币区块链网络，以太坊，布比网络等。 2）扩展层独立于协议层和应用程序层，可以提供类似驱动程序的应用程序接口和服务，以提高区块链产品的实用性。“智能合约”是扩展层中的常见应用程序。即，当满足某些条件时，自动执行诸如自动付款之类的合同。
3）与各种软件程序一样，应用程序层是可以直接由用户使用的产品。从理论上讲，围绕区块链的开源系统可以创建非常多样化的服务和产品集。区块链技术将扩展到所有可能的应用，例如能源和电信以及金融支付。 4结语：
像所有创新技术一样，区块链各有利弊。区块链技术的分散信用，不可篡改和可编程功能可能在金融，能源，医疗，教育和司法等领域具有广阔的应用前景，但区块链仍处于初步应用状态，还需在更多领域、更多业务场景进行全方位的应用，才能验证区块链技术是否适应社会发展需要。参考文献：
[1]周围亮，吕凛杰．区块链技术在能源互联网中的应用[C]／2016电力行业信息化年会论文集，2016．
[2]张宁，王毅，康重庆，等．能源互联网中的区块链技术：研究框架与典型应用初探[J]．中国电机T程学报，2016，36（15）：40114022．

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/d458a5001837f111f18583d049649b6648d709bf.html