區塊鏈加密論文

Ⅰ 區塊鏈在金融領域的前景分析論文

區塊鏈在金融領域的前景分析論文

區塊鏈技術誕生於2008年，第一個應用是畢特幣。區塊鏈技術使用去中心化共識機制，維護一個完整的、分布式的、不可篡改的賬本資料庫，在無需建立信任關系的前提下，能夠讓區塊鏈中的參與者實現一個統一的賬本系統。2015年，歐美的很多主流金融機構認識到了該技術的應用前景，紛紛探索在金融領域應用區塊鏈技術。國際貨幣基金組織在一份報告中指出「它具有改變財政金融的潛力」，也有人認為區塊鏈技術將會像復式記賬法和股份制一樣深刻改變人類社會。

區塊鏈將使所有個體都有可能成為金融資源配置中的重要節點，也將促進現有金融體系與金融規則的改良，構建共享共贏式的金融發展生態體系。區塊鏈技術的出現是人類信用創造的一次革命，它能讓交易雙方在無需第三方信用中介的情況下開展經濟活動，從而實現低成本的價值轉移。可以說，區塊鏈技術是互聯網時代效率更高的價值交換技術，互聯網由此從傳遞信息的信息互聯網向轉移價值的價值互聯網進化，這有利於傳統金融機構借勢轉型，將內生的業務流程和應用場景互聯網化。

一、區塊鏈的特徵與不足

(一)區塊鏈的主要特徵

(1)去中心。在區塊鏈中，不存在中心化的硬體或管理機構，分布式的結構體系和開源協議讓所有的參與者都參與數據的記錄和驗證，再通過分布式傳播發送給各個節點，每個參與的節點都是「自中心」，權利和義務都是均等的。區塊鏈又不是簡單的去中心，而是多中心或弱中心。當物聯網使所有個體都有可能成為中心節點時，傳統金融中介的中心地位發生改變，從壟斷型、資源優勢型的中心和強中介轉化為開放式平台，成為服務導向式的多中心當中的差異化中心。

(2)去信任。從信任的角度來看，區塊鏈採用一套公開透明的數學演算法，基於協商一致的規范和協議，使所有節點能夠在去信任的環境下自動安全地交換數據。區塊鏈實質上是通過數學方法解決信任問題，所有的規則都以演算法程序的形式表達，參與方不需要知道交易對手的信用水平，不需要第三方機構的交易背書或者擔保驗證，只需要信任共同的演算法，通過演算法為參與者創造信用、產生信任、達成共識。

(3)時間戳。區塊是一段時間內的數據和代碼打包而生成的，下一區塊的頁首包含上一區塊的索引信息，首尾相連便形成了鏈。記錄完整歷史的區塊與可進行完整驗證的鏈，形成了可追朔完整歷史的時間戳，可為每一筆數據提供檢索和查找功能，並可藉助區塊鏈結構追本溯源，逐筆驗證。所以，區塊鏈生成時都加蓋了時間戳，形成不可篡改、不可偽造的資料庫。單個節點上對資料庫的修改是無效的，除非能夠同時控制系統中超過51%的節點，因此區塊鏈的數據可靠性很高。

(4)非對稱加密。區塊鏈使用非對稱加密演算法，即在加密和解密過程中使用一個「密鑰對」，「密鑰對」中的兩個密鑰具有非對稱特點。在區塊鏈的應用場景中，一方面，密鑰是所有參與者可見的公鑰，參與者都可用公鑰來加密一段真實性信息，只有信息擁有者能用私鑰來解密。另一方面，使用私鑰對信息簽名，通過對應的公鑰來驗證簽名，確保信息為真正的持有人發出。非對稱加密將價值交換中的摩擦邊界降到最低，能夠實現透明數據的匿名性，保護個人隱私。

(5)智能合約：由於區塊鏈可實現點對點的價值傳遞，傳遞時可以嵌入相應的編程腳本，通過這種智能合約的方式去處理一些無法預見的交易模式，保證區塊鏈能夠持續生效。這種可編程腳本本質上是眾多指令匯總的列表，實現價值交換時的針對性和條件性，實現價值的特定用途。所以，基於區塊鏈的任何價值交換活動都可通過智能編程的方式對其用途、方向和各種限制條件等做到硬控制，省去了以法律或者合同軟約束的成本。

(二)區塊鏈存在的主要問題

(1)高能耗問題。傳統貨幣銀行學體系中存在不可能三角，即不可能同時達到去中心化、低能耗和高度安全，在區塊鏈構建中也同樣存在不可能三角。比如，在畢特幣的實際應用中，其發展帶來了計算機硬體的快速膨脹，在「挖礦」過程中的主要成本轉移到硬體成本和電力成本等。所以，應用區塊鏈技術實現權益成本收益後，讓其技術功效發揮至最大化成為急需解決的問題。

(2)存儲空間問題。由於區塊鏈記錄系統中自初始信息的每一筆交易信息，並且每個節點都要下載存儲並實時更新數據區塊，所以，每個節點的數據都完全同步的話，網路壓力較大，每個節點的存儲空間容量要求可能會成為制約其發展的關鍵問題。

(3)抗壓能力問題。基於區塊鏈構建的.系統遵循木桶理論，要兼顧所有網路節點中處理速度和網路環境最差的，所以，如果將區塊鏈技術推廣至大規模交易環境下，其整體的抗壓能力還有待驗證。如果每秒產生的交易量超過系統(最弱節點)的設計容納能力，交易就自動進入到隊列進行排隊，帶來不良用戶體驗。

二、區塊鏈在金融領域的應用

(一)金融基礎設施

區塊鏈可能作為互聯網的基礎設施，在很多領域都表現出廣闊的應用前景。在金融行業中，區塊鏈技術將首先影響支付系統、證券結算系統、交易資料庫等金融基礎設施，隨後該技術也會擴及一般性金融業務，比如信用體系、「反洗錢」等。這是因為，基於區塊鏈技術的特點，其將首先切入信任要求高且傳統信任機製成本高的基礎設施領域，過去，基礎設施都是公共產品，而區塊鏈新技術和新制度使更多人有可能參與公共產品供給。未來的互聯網金融是要利用區塊鏈等互聯網技術，改造傳統金融機構的核心生產系統，把金融企業架構在互聯網上。

當前的信息互聯網可統稱為TCP/IP模型，HTTP是應用層中最重要的應用協議。在價值互聯網中，區塊鏈是在應用層里的一個點對點傳輸的協議。它的價值與信息互聯網中HTTP協議的價值是一樣的。區塊鏈的巨大潛力和前景就是可以重構傳統金融業的基礎設施與核心生產系統，而不僅僅停留在APP等應用層面。這是因為，在網路層次，區塊鏈是建立在IP通信協議基礎上的，是建立在分布式網路基礎上的;在數據層面，區塊鏈這一資料庫系統是嶄新的，明顯優於現有金融體系的資料庫;在應用層面，基於區塊鏈的登記結算、清算系統以及智能合約、物聯網能大幅提升效率，區塊鏈上的金融活動是可編程的金融。.

(二)數字的貨幣

從安全、成本等角度看，紙幣被新技術、新產品取代是大勢所趨。數字的貨幣發行、流通體系的建立，對於金融基礎設施建設和經濟發展都是十分必要的。遵循傳統貨幣與數字的貨幣一體化的思路，數字的貨幣的發行、流通和交易應由央行主導，體現便利性和安全性，做到保護隱私與維護社會秩序、打擊違法犯罪行為的平衡，要有利於貨幣政策的有效運行和傳導，要保留貨幣主權的控制力，數字的貨幣是自由可兌換的，同時也是可控的可兌換。

區塊鏈技術在畢特幣上的成功證明了可編程數字的貨幣的可行性。英國央行的研究表明，中央銀行可以考慮發行基於區塊鏈的數字的貨幣，這可增加金融穩定性。數字的貨幣的技術路線可分為基於賬戶和不基於賬戶兩種，也可分層並用而設法共存。區塊鏈技術的特點是分布式簿記，不基於賬戶，而且無法篡改，如果數字的貨幣重點強調保護個人隱私，可選用這一技術。不過，目前區塊鏈佔用的計算資源和存儲資源太多，應對不了現在的交易規模，需要解決這一問題才能得到推廣應用。

(三)自金融

如果從服務的角度、從非貨幣創造角度來看，現代金融都是通過中介機構實現的。互聯網時代，有可能實現去中介化的真正意義上的直接金融。不過，這種可能性還不完全，最主要的原因是目前互聯網金融是在原有金融基礎之上的，無法跳出來，區塊鏈技術提供了一種可能性。區塊鏈可分為公有區塊鏈和私有區塊鏈。公有區塊鏈就是像畢特幣這樣的，認可了協議，就成為區塊鏈的組成部分。私有區塊鏈仍然是要獲得許可的，銀行系統的區塊鏈技術，需要對每一個參與者進行審核。私有區塊鏈非常近似於一種自金融的形態，公有區塊鏈更類似於對私有區塊鏈底層的支持和保障。當區塊鏈技術普遍應用，金融管理技術的第三方化普通呈現，基於區塊鏈技術的自金融就完全成為可能。

三、區塊鏈應用與金融監管

區塊鏈技術是目前唯一無需第三方就可用於記錄和證明交易一致性和公司財務准確性的工具。因此，它可以滿足潛在監管者和公眾對於審計有效性、准確性和時效性的要求，在金融領域有著廣闊的應用前景。但其發展仍受到現行制度的制約。一方面，區塊鏈對現行體制帶來了沖擊，因為其去中心、自治的特性淡化了國家、監管等概念。比如，以畢特幣為代表的數字的貨幣挑戰了國家的貨幣發行權和貨幣政策調控權，導致貨幣當局對數字的貨幣的發展持保守態度。另一方面，監管部門對這項新技術也缺乏充分的認識和預期，法律和制度建立將會嚴重滯後，導致區塊鏈運用缺乏必要的制度規范和法律保護，增大了市場主體的風險。

區塊鏈金融技術一旦在金融業普遍展開以後，監管的去金融屬性化就產生了，監管職能、監管方式和監管手段將會被重新界定。比如，證券借貸、回購和融資融券如能通過區塊鏈交易，監管部門就可考慮利用這個公共賬本的信息對市場中的系統性風險進行監控，不僅高效而且可靠。從宏觀金融視角看，當自金融時代產生以後，貨幣創造和傳導機制以及信用創造格局將會變化。從微觀金融視角看，隨著區塊鏈技術的進一步發展，金融與商業已經難以區分，將超越分業和混業監管的含義，金融監管體系的改革需要從這個視角來探討。

區塊鏈技術帶來的「去中心化」仍需要中心化的部門提供規范和保障支持。監管機構可主動擁抱互聯網金融的新技術，美國證監會委員Kara Stein認為，監管機構需要處於引導位置，利用區塊鏈技術的優勢並快速響應其潛在的弱點。比如，區塊鏈技術希望打破特權和人為操縱，讓計算機演算法實現「信用自由公證」。但從實踐來看，由於缺乏監管，畢特幣等數字的貨幣交易面臨的投機和洗錢風險就很高。因此，區塊鏈技術應用需要監管部門制定相關標准和規范，保證金融創新產品得到合理運用。同時，還要提高消費者權益的保護，加強金融消費權益保護的教育工作，提高消費者的風險防範意識。

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Ⅱ 區塊鏈論文精讀——Pixel: Multi-signatures for Consensus

論文主要提出了一種針對共識機制PoS的多重簽名演算法Pixel。

所有基於PoS的區塊鏈以及允許的區塊鏈均具有通用結構，其中節點運行共識子協議，以就要添加到分類賬的下一個區塊達成共識。這樣的共識協議通常要求節點檢查阻止提議並通過對可接受提議進行數字簽名來表達其同意。當一個節點從特定塊上的其他節點看到足夠多的簽名時，會將其附加到其分類帳視圖中。

由於共識協議通常涉及成千上萬的節點，為了達成共識而共同努力，因此簽名方案的效率至關重要。此外，為了使局外人能夠有效地驗證鏈的有效性，簽名應緊湊以進行傳輸，並應快速進行驗證。已發現多重簽名對於此任務特別有用，因為它們使許多簽名者可以在公共消息上創建緊湊而有效的可驗證簽名。

補充知識： 多重簽名
是一種數字簽名。在數字簽名應用中，有時需要多個用戶對同一個文件進行簽名和認證。比如，一個公司發布的聲明中涉及財務部、開發部、銷售部、售後服務部等部門，需要得到這些部門簽名認可，那麼，就需要這些部門對這個聲明文件進行簽名。能夠實現多個用戶對同一文件進行簽名的數字簽名方案稱作多重數字簽名方案。
多重簽名是數字簽名的升級，它讓區塊鏈相關技術應用到各行各業成為可能。 在實際的操作過程中，一個多重簽名地址可以關聯n個私鑰，在需要轉賬等操作時，只要其中的m個私鑰簽名就可以把資金轉移了，其中m要小於等於n，也就是說m/n小於1，可以是2/3, 3/5等等，是要在建立這個多重簽名地址的時候確定好的。

本文提出了Pixel簽名方案，這是一種基於配對的前向安全多簽名方案，可用於基於PoS的區塊鏈，可大幅節省帶寬和存儲要求。為了支持總共T個時間段和一個大小為N的委員會，多重簽名僅包含兩個組元素，並且驗證僅需要三對配對，一個乘冪和N -1個乘法。像素簽名幾乎與BLS多重簽名一樣有效，而且還滿足前向安全性。此外，就像在BLS多簽名中一樣，任何人都可以非交互地將單個簽名聚合到一個多簽名中。

有益效果：
為了驗證Pixel的設計，將Pixel的Rust實施的性能與以前的基於樹的前向安全解決方案進行了比較。展示了如何將Pixel集成到任何PoS區塊鏈中。接下來，在Algorand區塊鏈上評估Pixel，表明它在存儲，帶寬和塊驗證時間方面產生了顯著的節省。我們的實驗結果表明，Pixel作為獨立的原語並在區塊鏈中使用是有效的。例如，與一組128位安全級別的N = 1500個基於樹的前向安全簽名（對於T = 232）相比，可以認證整個集合的單個Pixel簽名要小2667倍，並且可以被驗證快40倍。像素簽名將1500次事務的Algorand塊的大小減少了約35％，並將塊驗證時間減少了約38％。

對比傳統BLS多重簽名方案最大的區別是BLS並不具備前向安全性。

對比基於樹的前向安全簽名，基於樹的前向安全簽名可滿足安全性，但是其構造的簽名太大，驗證速度有待提升。 本文設計減小了簽名大小、降低了驗證時間。

補充知識： 前向安全性
是密碼學中通訊協議的安全屬性，指的是長期使用的主密鑰泄漏不會導致過去的會話密鑰泄漏。前向安全能夠保護過去進行的通訊不受密碼或密鑰在未來暴露的威脅。如果系統具有前向安全性，就可以保證在主密鑰泄露時歷史通訊的安全，即使系統遭到主動攻擊也是如此。

構建基於分層身份的加密（HIBE）的前向安全簽名，並增加了在同一消息上安全地聚合簽名以及生成沒有可信集的公共參數的能力。以實現：
1、生成與更新密鑰
2、防止惡意密鑰攻擊的安全性
3、無效的信任設置

對於常見的後攻擊有兩種變體：
1、短程變體：對手試圖在共識協議達成之前破壞委員會成員。解決：通過假設攻擊延遲長於共識子協議的運行時間來應對短距離攻擊。
2、遠程變體：通過分叉選擇規則解決。
前向安全簽名為這兩種攻擊提供了一種干凈的解決方案，而無需分叉選擇規則或有關對手和客戶的其他假設。（說明前向安全簽名的優勢）。

應用於許可的區塊鏈共識協議（例如PBFT）也是許多許可鏈（例如Hyperledger）的核心，在這些區塊鏈中，只有經過批準的方可以加入網路。我們的簽名方案可以類似地應用於此設置， 以實現前向保密性，減少通信帶寬並生成緊湊的塊證書。

傳統Bellare-Miner 模型，消息空間M的前向安全簽名方案FS由以下演算法組成：
1、Setup
pp ←Setup(T), pp為各方都同意的公共參數，Setup(T)表示在T時間段內對於固定參數的分布設置。

2、Key generation
(pk,sk1) ←Kg
簽名者在輸入的最大時間段T上運行密鑰生成演算法，以為第一時間段生成公共驗證密鑰pk和初始秘密簽名密鑰sk1。

3、Key update
skt+1←Upd(skt) 簽名者使用密鑰更新演算法將時間段t的秘密密鑰skt更新為下一個周期的skt + 1。該方案還可以為任何t0> t提供 「快速轉發」更新演算法 skt0←$ Upd0（skt，t0），該演算法比重復應用Upd更有效。

4、Signing
σ ←Sign(skt,M),在輸入當前簽名密鑰skt消息m∈M時，簽名者使用此演算法來計算簽名σ。

5、Verification
b ← Vf(pk,t,M,σ)任何人都可以通過運行驗證演算法來驗證消息M在公共密鑰pk下的時間段t內的簽名M的簽名，該演算法返回1表示簽名有效，否則返回0。

1、依靠非對稱雙線性組來提高效率，我們的簽名位於G2×G1中而不是G2 ^2中。這樣，就足以給出公共參數到G1中（然後我們可以使用散列曲線實例化而無需信任設置），而不必生成「一致的」公共參數（hi，h0 i）=（gxi 1，gxi 2）∈G1× G2。

2、密鑰生成演算法，公鑰pk更小，參數設置提升安全性。

除了第3節中的前向安全簽名方案的演算法外，密鑰驗證模型中的前向安全多重簽名方案FMS還具有密鑰生成，該密鑰生成另外輸出了公鑰的證明π。
新增Key aggregation密鑰匯總、Signature aggregation簽名匯總、Aggregate verification匯總驗證。滿足前向安全的多重簽名功能的前提下也證明了其正確性和安全性。

1、PoS在後繼損壞中得到保護
後繼損壞：後驗證的節點對之前的共識驗證狀態進行攻擊破壞。
在許多用戶在同一條消息上傳播許多簽名（例如交易塊）的情況下，可以將Pixel應用於所有這些區塊鏈中，以防止遭受後繼攻擊並潛在地減少帶寬，存儲和計算成本。

2、Pixel整合
為了對區塊B進行投票，子協議的每個成員使用具有當前區塊編號的Pixel簽署B。當我們看到N個委員會成員在同一塊B上簽名的集合時，就達成了共識，其中N是某個固定閾值。最後，我們將這N個簽名聚合為單個多重簽名Σ，而對（B，Σ）構成所謂的 區塊證書 ，並將區塊B附加到區塊鏈上。

3、注冊公共密鑰
希望參與共識的每個用戶都需要注冊一個參與簽名密鑰。用戶首先採樣Pixel密鑰對並生成相應的PoP。然後，用戶發出特殊交易（在她的消費密鑰下簽名）， 注冊新的參與密鑰 。交易包括PoP。選擇在第r輪達成協議的PoS驗證者，檢查（a）特殊交易的有效性和（b）PoP的有效性。如果兩項檢查均通過，則 使用新的參與密鑰更新用戶的帳戶 。從這一點來看，如果選中，則用戶將使用Pixel登錄塊。
即不斷更換自己的參與密鑰，實現前向安全性。

4、傳播和聚集簽名
各個委員會的簽名將通過網路傳播，直到在同一塊B上看到N個委員會成員的簽名為止。請注意，Pixel支持非互動式和增量聚合：前者意味著簽名可以在廣播後由任何一方聚合，而無需與原始簽名者，而後者意味著我們可以將新簽名添加到多重簽名中以獲得新的多重簽名。實際上，這意味著傳播的節點可以對任意數量的委員會簽名執行中間聚合並傳播結果，直到形成塊證書為止。或者，節點可以在將塊寫入磁碟之前聚合所有簽名。也就是說，在收到足夠的區塊證明票後，節點可以將N個委員會成員的簽名聚集到一個多重簽名中，然後將區塊和證書寫入磁碟。

5、密鑰更新
在區塊鏈中使用Pixel時，時間對應於共識協議中的區塊編號或子步驟。將時間與區塊編號相關聯時，意味著所有符合條件的委員會成員都應在每次形成新區塊並更新輪回編號時更新其Pixel密鑰。

在Algorand 項目上進行實驗評估，與Algorand項目自帶的防止後腐敗攻擊的解決方案BM-Ed25519以及BLS多簽名解決方案做對比。

存儲空間上：

節省帶寬：
Algorand使用基於中繼的傳播模型，其中用戶的節點連接到中繼網路（具有更多資源的節點）。如果在傳播過程中沒有聚合，則中繼和常規節點的帶寬像素節省來自較小的簽名大小。每個中繼可以服務數十個或數百個節點，這取決於它提供的資源。

節省驗證時間

Ⅲ 區塊鏈技術的意義區塊鏈技術的原理

區塊鏈原理要了解透徹就必須從它的誕生與發展來進行系統的了解，從而從多個角度來更清晰的辨別區塊鏈原理。區塊鏈技術（Block Chain）是指通過去中心化的方式集體維護一個可靠資料庫的技術方案。該技術方案主要讓區塊（Block）通過密碼學方法相關聯起來，每個數據塊包含了一定時間內的系統全部數據信息，並且生成數字簽名以驗證信息的有效性並鏈接到下一個數據塊形成一條主鏈（Chain）。

區塊（Block）是區塊鏈中的一條記錄，包含並確認待處理的交易。

挖礦（Mining）指通過計算形成新的區塊，是交易的支持者利用自身的計算機硬體為網路做數學計算進行交易確認和提高安全性的過程。以比特幣為例：交易支持者（礦工）在電腦上運行比特幣軟體不斷計算軟體提供的復雜的密碼學問題來保證交易的進行。作為對他們服務的獎勵，礦工可以得到他們所確認的交易中包含的手續費，以及新創建的比特幣。

對等式網路（Peer-to-Peer Network）是指通過允許單個節點與其他節點直接交互，從而實現整個系統像有組織的集體一樣運作的系統。以比特幣為例：網路以這樣一種方式構建——每個用戶都在傳播其他用戶的交易。而且重要的是，不需要銀行或其他金融機構作為第三方。

哈希散列(Hash)是密碼學里的經典技術，把任意長度的輸入通過哈西演算法，變換成固定長度的由字母和數字組成的輸出。

數字簽名（Digital Signature）是一個讓人可以證明所有權的數學機制。

私鑰（Private Key）是一個證明你有權從一個特定的錢包消費電子貨幣的保密數據塊，是通過數字簽名來實現的 。

雙重消費指用戶試圖非法將電子貨幣同時支付給兩個不同的收款人，是電子貨幣的最大風險之一。

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區塊鏈的起源：一種支持比特幣運行的底層技術

區塊鏈的概念首次在2008年末由中本聰（Satoshi Nakamoto）發表在比特幣論壇中的論文《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》提出。論文中區塊鏈技術是構建比特幣數據結構與交易信息加密傳輸的基礎技術，該技術實現了比特幣的挖礦與交易。中本聰認為：第一，藉助第三方機構來處理信息的模式擁有點與點之間缺乏信任的內生弱點，商家為了提防自己的客戶，會向客戶索取完全不必要的信息，但仍然不能避免一定的欺詐行為；第二，中介機構的存在，增加了交易成本，限制了實際可行的最小交易規模；第三，數字簽名本身能夠解決電子貨幣身份問題，如果還需要第三方支持才能防止雙重消費，則系統將失去價值。基於以上三點現存的問題，中本聰在區塊鏈技術的基礎上，創建了比特幣。

2009年1月3日，中本聰製作了比特幣世界的第一個區塊「創世區塊」並挖出了第一批比特幣50個。

2010年5月21日，佛羅里達程序員用1萬比特幣購買了價值25美元的披薩優惠券，隨著這筆交易誕生了比特幣第一個公允匯率。

2010年7月，第一個比特幣平台成立，新用戶暴增，價格暴漲。

2011年2月，比特幣價格首次達到1美元，此後與英鎊、巴西雷亞爾、波蘭茲羅提匯兌交易平台開張。

2012年，瑞波（Ripple）發布，其作為數字貨幣，利用區塊鏈轉移各國外匯。

2013年，比特幣暴漲。美國財政部發布了虛擬貨幣個人管理條例，首次闡明虛擬貨幣釋義。

2014年，以中國為代表的礦機產業鏈日益成熟，同年，美國IT界認識到了區塊鏈對於數字領域的跨時代創新意義。

2015年，美國納斯達克證券交易所推出基於區塊鏈的數字分類賬技術Linq進行股票的記錄交易與發行。

區塊鏈原理從一個個應用案例中就可以了解清晰了，關於區塊鏈原理的應用也是越來越火熱，近期，花旗集團、日本三菱日聯金融集團、瑞士聯合銀行和德意志銀行等全球大型金融機構，也將應用「區塊鏈」技術，打造快捷、便利、成本低廉的交易作業系統。在金融領域之外，區塊鏈技術也開始應用於保護知識產權、律師公證、網路游戲等有信息透明公開並永久記錄需求的領域。

Ⅳ 【深度知識】區塊鏈之加密原理圖示(加密,簽名)

先放一張以太坊的架構圖：

在學習的過程中主要是採用單個模塊了學習了解的，包括P2P,密碼學，網路，協議等。直接開始總結：

秘鑰分配問題也就是秘鑰的傳輸問題，如果對稱秘鑰，那麼只能在線下進行秘鑰的交換。如果在線上傳輸秘鑰，那就有可能被攔截。所以採用非對稱加密，兩把鑰匙，一把私鑰自留，一把公鑰公開。公鑰可以在網上傳輸。不用線下交易。保證數據的安全性。

如上圖，A節點發送數據到B節點，此時採用公鑰加密。A節點從自己的公鑰中獲取到B節點的公鑰對明文數據加密，得到密文發送給B節點。而B節點採用自己的私鑰解密。

2、無法解決消息篡改。

如上圖，A節點採用B的公鑰進行加密，然後將密文傳輸給B節點。B節點拿A節點的公鑰將密文解密。

1、由於A的公鑰是公開的，一旦網上黑客攔截消息，密文形同虛設。說白了，這種加密方式，只要攔截消息，就都能解開。

2、同樣存在無法確定消息來源的問題，和消息篡改的問題。

如上圖，A節點在發送數據前，先用B的公鑰加密，得到密文1，再用A的私鑰對密文1加密得到密文2。而B節點得到密文後，先用A的公鑰解密，得到密文1，之後用B的私鑰解密得到明文。

1、當網路上攔截到數據密文2時， 由於A的公鑰是公開的，故可以用A的公鑰對密文2解密，就得到了密文1。所以這樣看起來是雙重加密，其實最後一層的私鑰簽名是無效的。一般來講，我們都希望簽名是簽在最原始的數據上。如果簽名放在後面，由於公鑰是公開的，簽名就缺乏安全性。

2、存在性能問題，非對稱加密本身效率就很低下，還進行了兩次加密過程。

如上圖，A節點先用A的私鑰加密，之後用B的公鑰加密。B節點收到消息後，先採用B的私鑰解密，然後再利用A的公鑰解密。

1、當密文數據2被黑客攔截後，由於密文2隻能採用B的私鑰解密，而B的私鑰只有B節點有，其他人無法機密。故安全性最高。
2、當B節點解密得到密文1後， 只能採用A的公鑰來解密。而只有經過A的私鑰加密的數據才能用A的公鑰解密成功，A的私鑰只有A節點有，所以可以確定數據是由A節點傳輸過來的。

經兩次非對稱加密，性能問題比較嚴重。

基於以上篡改數據的問題，我們引入了消息認證。經過消息認證後的加密流程如下：

當A節點發送消息前，先對明文數據做一次散列計算。得到一個摘要, 之後將照耀與原始數據同時發送給B節點。當B節點接收到消息後，對消息解密。解析出其中的散列摘要和原始數據，然後再對原始數據進行一次同樣的散列計算得到摘要1, 比較摘要與摘要1。如果相同則未被篡改，如果不同則表示已經被篡改。

在傳輸過程中，密文2隻要被篡改，最後導致的hash與hash1就會產生不同。

無法解決簽名問題，也就是雙方相互攻擊。A對於自己發送的消息始終不承認。比如A對B發送了一條錯誤消息，導致B有損失。但A抵賴不是自己發送的。

在(三)的過程中，沒有辦法解決交互雙方相互攻擊。什麼意思呢？ 有可能是因為A發送的消息，對A節點不利，後來A就抵賴這消息不是它發送的。

為了解決這個問題，故引入了簽名。這里我們將(二)-4中的加密方式，與消息簽名合並設計在一起。

在上圖中，我們利用A節點的私鑰對其發送的摘要信息進行簽名，然後將簽名+原文，再利用B的公鑰進行加密。而B得到密文後，先用B的私鑰解密，然後 對摘要再用A的公鑰解密，只有比較兩次摘要的內容是否相同。這既避免了防篡改問題，有規避了雙方攻擊問題。因為A對信息進行了簽名，故是無法抵賴的。

為了解決非對稱加密數據時的性能問題，故往往採用混合加密。這里就需要引入對稱加密，如下圖:

在對數據加密時，我們採用了雙方共享的對稱秘鑰來加密。而對稱秘鑰盡量不要在網路上傳輸，以免丟失。這里的共享對稱秘鑰是根據自己的私鑰和對方的公鑰計算出的，然後適用對稱秘鑰對數據加密。而對方接收到數據時，也計算出對稱秘鑰然後對密文解密。

以上這種對稱秘鑰是不安全的，因為A的私鑰和B的公鑰一般短期內固定，所以共享對稱秘鑰也是固定不變的。為了增強安全性，最好的方式是每次交互都生成一個臨時的共享對稱秘鑰。那麼如何才能在每次交互過程中生成一個隨機的對稱秘鑰，且不需要傳輸呢？

那麼如何生成隨機的共享秘鑰進行加密呢？

對於發送方A節點，在每次發送時，都生成一個臨時非對稱秘鑰對，然後根據B節點的公鑰 和 臨時的非對稱私鑰 可以計算出一個對稱秘鑰(KA演算法-Key Agreement)。然後利用該對稱秘鑰對數據進行加密，針對共享秘鑰這里的流程如下：

對於B節點，當接收到傳輸過來的數據時，解析出其中A節點的隨機公鑰，之後利用A節點的隨機公鑰 與 B節點自身的私鑰 計算出對稱秘鑰(KA演算法)。之後利用對稱秘鑰機密數據。

對於以上加密方式，其實仍然存在很多問題，比如如何避免重放攻擊(在消息中加入 Nonce )，再比如彩虹表(參考 KDF機制解決 )之類的問題。由於時間及能力有限，故暫時忽略。

那麼究竟應該採用何種加密呢？

主要還是基於要傳輸的數據的安全等級來考量。不重要的數據其實做好認證和簽名就可以，但是很重要的數據就需要採用安全等級比較高的加密方案了。

密碼套件 是一個網路協議的概念。其中主要包括身份認證、加密、消息認證(MAC)、秘鑰交換的演算法組成。

在整個網路的傳輸過程中，根據密碼套件主要分如下幾大類演算法：

秘鑰交換演算法：比如ECDHE、RSA。主要用於客戶端和服務端握手時如何進行身份驗證。

消息認證演算法：比如SHA1、SHA2、SHA3。主要用於消息摘要。

批量加密演算法：比如AES, 主要用於加密信息流。

偽隨機數演算法：例如TLS 1.2的偽隨機函數使用MAC演算法的散列函數來創建一個 主密鑰 ——連接雙方共享的一個48位元組的私鑰。主密鑰在創建會話密鑰（例如創建MAC）時作為一個熵來源。

在網路中，一次消息的傳輸一般需要在如下4個階段分別進行加密，才能保證消息安全、可靠的傳輸。

握手/網路協商階段：

在雙方進行握手階段，需要進行鏈接的協商。主要的加密演算法包括RSA、DH、ECDH等

身份認證階段：

身份認證階段，需要確定發送的消息的來源來源。主要採用的加密方式包括RSA、DSA、ECDSA(ECC加密，DSA簽名)等。

消息加密階段：

消息加密指對發送的信息流進行加密。主要採用的加密方式包括DES、RC4、AES等。

消息身份認證階段/防篡改階段：

主要是保證消息在傳輸過程中確保沒有被篡改過。主要的加密方式包括MD5、SHA1、SHA2、SHA3等。

ECC ：Elliptic Curves Cryptography，橢圓曲線密碼編碼學。是一種根據橢圓上點倍積生成 公鑰、私鑰的演算法。用於生成公私秘鑰。

ECDSA ：用於數字簽名,是一種數字簽名演算法。一種有效的數字簽名使接收者有理由相信消息是由已知的發送者創建的，從而發送者不能否認已經發送了消息(身份驗證和不可否認)，並且消息在運輸過程中沒有改變。ECDSA簽名演算法是ECC與DSA的結合，整個簽名過程與DSA類似，所不一樣的是簽名中採取的演算法為ECC，最後簽名出來的值也是分為r,s。 主要用於身份認證階段 。

ECDH ：也是基於ECC演算法的霍夫曼樹秘鑰，通過ECDH，雙方可以在不共享任何秘密的前提下協商出一個共享秘密，並且是這種共享秘鑰是為當前的通信暫時性的隨機生成的，通信一旦中斷秘鑰就消失。 主要用於握手磋商階段。

ECIES： 是一種集成加密方案,也可稱為一種混合加密方案，它提供了對所選擇的明文和選擇的密碼文本攻擊的語義安全性。ECIES可以使用不同類型的函數：秘鑰協商函數(KA)，秘鑰推導函數(KDF)，對稱加密方案(ENC)，哈希函數(HASH), H-MAC函數(MAC)。

ECC 是橢圓加密演算法，主要講述了按照公私鑰怎麼在橢圓上產生，並且不可逆。 ECDSA 則主要是採用ECC演算法怎麼來做簽名， ECDH 則是採用ECC演算法怎麼生成對稱秘鑰。以上三者都是對ECC加密演算法的應用。而現實場景中，我們往往會採用混合加密(對稱加密，非對稱加密結合使用，簽名技術等一起使用)。 ECIES 就是底層利用ECC演算法提供的一套集成(混合)加密方案。其中包括了非對稱加密，對稱加密和簽名的功能。

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這個先訂條件是為了保證曲線不包含奇點。

所以，隨著曲線參數a和b的不斷變化，曲線也呈現出了不同的形狀。比如:

所有的非對稱加密的基本原理基本都是基於一個公式 K = k G。其中K代表公鑰，k代表私鑰，G代表某一個選取的基點。非對稱加密的演算法 就是要保證 該公式 不可進行逆運算( 也就是說G/K是無法計算的 )。 *

ECC是如何計算出公私鑰呢？這里我按照我自己的理解來描述。

我理解，ECC的核心思想就是：選擇曲線上的一個基點G，之後隨機在ECC曲線上取一個點k(作為私鑰)，然後根據k G計算出我們的公鑰K。並且保證公鑰K也要在曲線上。*

那麼k G怎麼計算呢？如何計算k G才能保證最後的結果不可逆呢？這就是ECC演算法要解決的。

首先，我們先隨便選擇一條ECC曲線，a = -3, b = 7 得到如下曲線：

在這個曲線上，我隨機選取兩個點，這兩個點的乘法怎麼算呢？我們可以簡化下問題，乘法是都可以用加法表示的，比如2 2 = 2+2，3 5 = 5+5+5。 那麼我們只要能在曲線上計算出加法，理論上就能算乘法。所以，只要能在這個曲線上進行加法計算，理論上就可以來計算乘法，理論上也就可以計算k*G這種表達式的值。

曲線上兩點的加法又怎麼算呢？這里ECC為了保證不可逆性，在曲線上自定義了加法體系。

現實中，1+1=2，2+2=4，但在ECC演算法里，我們理解的這種加法體系是不可能。故需要自定義一套適用於該曲線的加法體系。

ECC定義，在圖形中隨機找一條直線，與ECC曲線相交於三個點(也有可能是兩個點)，這三點分別是P、Q、R。

那麼P+Q+R = 0。其中0 不是坐標軸上的0點，而是ECC中的無窮遠點。也就是說定義了無窮遠點為0點。

同樣，我們就能得出 P+Q = -R。 由於R 與-R是關於X軸對稱的，所以我們就能在曲線上找到其坐標。

P+R+Q = 0, 故P+R = -Q , 如上圖。

以上就描述了ECC曲線的世界裡是如何進行加法運算的。

從上圖可看出，直線與曲線只有兩個交點，也就是說 直線是曲線的切線。此時P,R 重合了。

也就是P = R, 根據上述ECC的加法體系，P+R+Q = 0, 就可以得出 P+R+Q = 2P+Q = 2R+Q=0

於是乎得到 2 P = -Q (是不是與我們非對稱演算法的公式 K = k G 越來越近了)。

於是我們得出一個結論，可以算乘法，不過只有在切點的時候才能算乘法，而且只能算2的乘法。

假若 2 可以變成任意個數進行想乘，那麼就能代表在ECC曲線里可以進行乘法運算，那麼ECC演算法就能滿足非對稱加密演算法的要求了。

那麼我們是不是可以隨機任何一個數的乘法都可以算呢？ 答案是肯定的。 也就是點倍積 計算方式。

選一個隨機數 k, 那麼k * P等於多少呢？

我們知道在計算機的世界裡，所有的都是二進制的，ECC既然能算2的乘法，那麼我們可以將隨機數k描 述成二進制然後計算。假若k = 151 = 10010111

由於2 P = -Q 所以 這樣就計算出了k P。 這就是點倍積演算法 。所以在ECC的曲線體系下是可以來計算乘法，那麼以為這非對稱加密的方式是可行的。

至於為什麼這樣計算 是不可逆的。這需要大量的推演，我也不了解。但是我覺得可以這樣理解：

我們的手錶上，一般都有時間刻度。現在如果把1990年01月01日0點0分0秒作為起始點，如果告訴你至起始點為止時間流逝了 整1年，那麼我們是可以計算出現在的時間的，也就是能在手錶上將時分秒指針應該指向00：00：00。但是反過來，我說現在手錶上的時分秒指針指向了00：00：00,你能告訴我至起始點算過了有幾年了么？

ECDSA簽名演算法和其他DSA、RSA基本相似，都是採用私鑰簽名，公鑰驗證。只不過演算法體系採用的是ECC的演算法。交互的雙方要採用同一套參數體系。簽名原理如下：

在曲線上選取一個無窮遠點為基點 G = (x,y)。隨機在曲線上取一點k 作為私鑰， K = k*G 計算出公鑰。

簽名過程：

生成隨機數R, 計算出RG.

根據隨機數R,消息M的HASH值H,以及私鑰k, 計算出簽名S = (H+kx)/R.

將消息M,RG,S發送給接收方。

簽名驗證過程：

接收到消息M, RG,S

根據消息計算出HASH值H

根據發送方的公鑰K,計算 HG/S + xK/S, 將計算的結果與 RG比較。如果相等則驗證成功。

公式推論：

HG/S + xK/S = HG/S + x(kG)/S = (H+xk)/GS = RG

在介紹原理前，說明一下ECC是滿足結合律和交換律的，也就是說A+B+C = A+C+B = (A+C)+B。

這里舉一個WIKI上的例子說明如何生成共享秘鑰，也可以參考 Alice And Bob 的例子。

Alice 與Bob 要進行通信，雙方前提都是基於 同一參數體系的ECC生成的 公鑰和私鑰。所以有ECC有共同的基點G。

生成秘鑰階段：

Alice 採用公鑰演算法 KA = ka * G ，生成了公鑰KA和私鑰ka, 並公開公鑰KA。

Bob 採用公鑰演算法 KB = kb * G ，生成了公鑰KB和私鑰 kb, 並公開公鑰KB。

計算ECDH階段：

Alice 利用計算公式 Q = ka * KB 計算出一個秘鑰Q。

Bob 利用計算公式 Q' = kb * KA 計算出一個秘鑰Q'。

共享秘鑰驗證：

Q = ka KB = ka * kb * G = ka * G * kb = KA * kb = kb * KA = Q'

故 雙方分別計算出的共享秘鑰不需要進行公開就可採用Q進行加密。我們將Q稱為共享秘鑰。

在以太坊中，採用的ECIEC的加密套件中的其他內容：

1、其中HASH演算法採用的是最安全的SHA3演算法 Keccak 。

2、簽名演算法採用的是 ECDSA

3、認證方式採用的是 H-MAC

4、ECC的參數體系採用了secp256k1, 其他參數體系 參考這里

H-MAC 全程叫做 Hash-based Message Authentication Code. 其模型如下：

在 以太坊 的 UDP通信時(RPC通信加密方式不同)，則採用了以上的實現方式，並擴展化了。

首先，以太坊的UDP通信的結構如下：

其中，sig是 經過 私鑰加密的簽名信息。mac是可以理解為整個消息的摘要， ptype是消息的事件類型，data則是經過RLP編碼後的傳輸數據。

其UDP的整個的加密，認證，簽名模型如下：

Ⅳ 重新認識區塊鏈：1550餘個應用案例帶來的啟示

作者：冉偉

（本文節選自《2021全球區塊鏈應用市場報告》）

當我們談論區塊鏈的時候，但凡對區塊鏈有所了解的人都能夠就相關主題或多或少地表達出自己的一些見解。例如：從技術體繫上看，區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用；從功能屬性上看，區塊鏈具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護、公開透明等特徵。

回顧區塊鏈的 歷史 ，就繞不過比特幣。2009年1月3日，序號為0的比特幣創世區塊誕生。幾天後，也就是2009年1月9日，序號為1的比特幣區塊誕生。當兩個區塊連接起來時，區塊鏈就此「橫空出世」。

化名為「中本聰」的比特幣發明者可能自己都很難想像：在過去12年間，以比特幣為中心，一個龐大的「加密貨幣家族」已經在全球金融市場掀起一場持續至今的「巨浪」。其間，與加密貨幣相關的創新與風險交織，進步與泡沫同在，追捧與批判共存，並推動著各國政府部門不斷完善貨幣與金融體系、 社會 治理與監管體系。

與此同時，與比特幣相伴相生的區塊鏈同樣在快速進化，而且早已超越「比特幣的底層技術」范疇，應用到了 社會 與經濟發展的各個角落。

那麼，區塊鏈到底通過什麼樣的機制發揮作用，相比傳統技術和模式到底有哪些優勢，其應用效果到底如何？在資本實驗室與遠望智庫聯合發布的《2021全球區塊鏈應用市場報告》中，我們通過對2020全年和2021年一季度全球1550餘個應用案例的研究，試圖為上述問題提供具有一定實證性的答案。同時，基於這些案例的研究，我們可以建立起對區塊鏈的重新認識：區塊鏈即信任、區塊鏈即共享、區塊鏈即交易、區塊鏈即替代、區塊鏈即效率。

在比特幣創世論文《比特幣：一種點對點電子貨幣系統》中，「中本聰」反復強調了比特幣具有不依賴於「可信任第三方」的特性，也就是「去中心化」的特性。

反過來看，比特幣的底層技術——區塊鏈恰好正是為「信任」而生。換句話來說，重塑數字化時代的「信任」是區塊鏈最基礎的功能，只不過這種信任由人與人之間、法人主體之間的信任轉換成了機器與機器之間、區塊與區塊之間、節點與節點之間的信任。有趣的是，後續誕生的「智能合約」功能通過與區塊鏈的融合又進一步強化了這種信任。

身份編碼與認證是實現上述信任機制的第一步，分布式身份識別（Decentralized Identity, DID）系統是其中的核心。有了DID應用，從個人到組織，再到物聯網設備，從實體物品到虛擬產品，都能夠被賦予數字「身份」，並實現可信交互。也正因為此，基於區塊鏈的存證、賦權、驗證、流通、交易才得以實現，也才有了區塊鏈在各行業的落地實施。

來自全球的應用案例顯示，新的信任機制為 社會 與經濟運行提供了新的規則和動力：

l 中國正在全面推進區塊鏈電子證照的應用，企業與居民得以享受更高效、便捷的政務服務；

l 「一魚一碼」、「一果一碼」、「一茶一碼」等應用正在推動全球農產品防偽溯源與食品安全體系的升級；

l 通過區塊鏈與大數據、人工智慧的結合，企業的信用「畫像」更為精準，並能夠據此獲得更快捷、成本更低的融資服務；

l 公益機構紛紛將愛心善款「上鏈」，以形成更透明、更規范的公益跟蹤與管理系統；

l 中國相關城市啟動基於區塊鏈的氣瓶產品追溯管理系統，氣瓶檔案信息源頭可信度與氣瓶安全管理水平大幅提升；

l 德國正在為其分布式能源資產建立基於身份認證的數字注冊系統，以推動可再生能源開發與交易，並應對數字化能源時代的到來……。

在區塊鏈的三種類型（公有鏈、聯盟鏈、私有鏈）中，聯盟鏈得到了最廣泛的應用。除了對技術性能、運行效率、可操作性、預期成果等方面的考量，這主要是因為聯盟各方已經具備一定的信任基礎。這也從另外一個角度表明：在超越比特幣等加密貨幣的區塊鏈應用中，「多中心化」，而非完全的「去中心化」是更為現實的一種選擇。

此外，不可否認的是：不同於比特幣「挖礦」所依託的工作量證明機制，區塊鏈在實際應用過程中並不能從源頭上完全確保上鏈數據的真實性。也就是說，某個聯盟成員或節點可能會有意無意地提供虛假數據。不過，藉助區塊鏈不可篡改、可追溯、多方共識等特性，聯盟可對造假行為進行識別，並作出相應的懲罰，例如將造假成員「踢出」節點。因此，在某種意義上，基於區塊鏈的信任在很大程度上是建立起聯盟成員對數據真實性的敬畏，以及對數據造假行為的震懾。

如果說「信任」是區塊鏈應用的基礎，數據共享就是區塊鏈應用的核心。沒有數據共享，就產生不了合作，區塊鏈的落地應用便無從談起。

l 國家外匯管理局「跨境金融區塊鏈服務平台」試點已全面鋪開，通過外匯局、稅務、銀行及企業相關市場主體之間的信息交換推動了外貿出口業務的發展；

l 台灣11家保險公司聯合建立的「保全/理賠聯盟鏈」投入運營，各公司在該平台實現了「單一申請、文件共通」；

l Contour、TradeLens等區塊鏈平台通過企業、金融機構、航運公司、碼頭、海關等機構間的數據協同，正在重塑全球供應鏈，並為國際貿易的數字化變革提供動力……。

l 在中國，政府各部門間通過數據協同，實現了「一數一源、一源多用、一網通辦、全程網辦」；

l 通過「司法鏈」平台，各類電子證據得以與公證、仲裁、司法鑒定、法院等司法機構無縫對接，在提高司法體系效率的同時降低了成本；

l 面向全國基層法院的「審判輔助性事務跨域協作機制」可實現不同地域法院之間的「跨域送達、跨域取證」，有效提升了審判輔助性事務效率和審判質效，降低了司法運行成本……。

l 中國「粵港澳大灣區組合港」項目正式啟動，可支持大灣區五大直屬海關轄區之間貿易各方的互聯、互通，成為大灣區首個貫通港口、海關、物流、企業、金融等貿易全流程的互聯共享區塊鏈網路；

l 日本KDDI電信、日立公司、關西電力、積水建房等大型企業組建區塊鏈聯盟NEXCHAIN，以形成跨行業的房地產信息共享與管理模式，並推動跨行業創新；

l 法國雷諾集團完成其區塊鏈項目「XCEED」的測試，用於在零部件供應商和 汽車 製造商之間共享合規信息，並簡化合規認證……。

上述金融、政務及各行業的應用案例雖然只是少數的典型案例，但也足以說明：一方面，數據共享是區塊鏈應用的內在要求。在具體實施上，一切都要從打破「數據孤島」與「信息不對稱」開始；另一方面，區塊鏈的應用實踐又反過來推動了跨層級、跨部門、跨行業、跨區域、跨國界的數據共享和前所未有的合作。

由上述案例還可以看出，基於區塊鏈的透明度、安全性、可信任性等特徵，數據共享讓原本看起來不太可能的合作得以達成，並形成更多的開放式創新成果；數據共享能夠有效提升商業體系、金融體系與 社會 治理體系的運行效率；各類組織在與外部機構進行數據共享與合作的同時，促進了自身的組織變革、流程變革。

在信任與共享的基礎上，「交易」是區塊鏈應用價值最直觀、最深層次的體現。目前，區塊鏈正在開啟全球各行業交易模式變革的新篇章。

從功能架構上看，基於區塊鏈的交易絕非只是交易環節的變革，而是綜合了區塊鏈的各項獨特功能，是對防偽溯源、供需對接、倉儲物流、支付/結算、供應鏈融資、保險、網路安全等區塊鏈應用的一體化整合。

從應用形態上看，基於區塊鏈的交易超越了產品或服務交易的傳統概念，代表了更廣泛的數據在流通中的價值實現。

從應用場景來看，基於區塊鏈的交易涉及實體產業的升級、金融行業的數字化進階，以及「通證經濟」的創新應用。

在實體產業，以農業區塊鏈的應用為例：一方面，基於區塊鏈的供應鏈溯源已經成為食品安全的重要屏障；但另一方面，對於種植者或養殖者來說，供應鏈溯源功能還遠遠不夠。如何幫助他們擴大農產品銷售，並盡可能獲得更多收入，才是區塊鏈技術持續推動農業發展的「硬道理」。在其它行業，這一點同樣適用。

在上述背景下，全球實體產業的新型交易平台不斷涌現：

l 印度政府使用區塊鏈平台幫助偏遠地區的農民銷售農產品，以在減少中間費用的同時，獲得更高收入；

l 瑞士公司Cerealia搭建基於區塊鏈的農產品貿易和融資平台，以推動全球新興市場國家的農產品出口；

l 全球最大的獨立精製糖生產商、阿聯酋Al Khaleej糖業公司推出基於區塊鏈的糖產品交易平台DigitalSugar.io，實現基於現貨的國際原糖交易；

l 江西贛州上線基於區塊鏈的國際木材電子交易平台，對木材交易進行全流程上鏈管理，並將為木材市場提供監管雲倉、物流、金融、保險等全產業鏈服務；

l 山東省啟動山東互聯網中葯材交易平台，將通過區塊鏈等技術實現質控、交易、支付、結算和監管的線上一體化服務；

l 蘇州相城區渭塘鎮發布基於區塊鏈的珍珠在線交易平台，對珍珠核心參數及檢測報告上鏈存證，還將增加供應鏈管理、貿易金融、智能合約、支付結算、激勵機制等功能；

l 霍尼韋爾公司推出飛機零部件新件與二手件在線交易平台GoDirect Trade，為大型製造商如何將區塊鏈應用於零部件交易與流通提供了有價值的參考……。

在金融行業，區塊鏈正在從證券交易、資產證券化、貿易融資、跨境結算等方面推動金融交易業務的數字化進階：

l 澳大利亞國家證券交易所推出基於分布式賬本技術的數字證券交易平台ClearPay，可提供當日多幣種、實時DVP結算，並將替代原有的交易所結算系統；

l 瑞士公司Finka以玻利維亞有機牧場的牲畜為標的推出了相關的證券化代幣投資平台，以促進當地畜牧業發展；

l 美國公司Securitize建立了基於數字證券的日本房地產投資平台，旨在盤活日本農村的閑置不動產，並提升農村經濟活力；

l 中國郵儲銀行與建設銀行完成首筆跨區塊鏈平台福費廷交易，華夏銀行昆明分行首次實現二級市場福費廷轉售業務；

l 南京鋼鐵分別與澳大利亞力拓公司、巴西淡水河谷公司完成了基於區塊鏈的鐵礦石交易；

l 寶鋼股份與澳大利亞力拓公司完成首單基於區塊鏈的人民幣跨境結算交易……。

當然，在區塊鏈推動金融交易業務進階的同時，與區塊鏈、加密貨幣相關的炒作、騙局、洗錢、網路攻擊等陰暗面如影隨形。如何既能持續推動金融創新，又能進行高效的風險防控，以及對違法犯罪的有力打擊，是一個需要長期應對的重要問題。從全球來看，中國在這方面已經做出態度鮮明、措施嚴厲，並富有成效的回應。

實體產業、金融行業藉助區塊鏈實現的交易變革只是區塊鏈改變傳統交易方式的初級階段，「通證經濟（Token Economy）」才是區塊鏈「交易」功能的更高層級。

在「通證經濟」的框架下，從電子證照到技能證明，從信用記錄到公益活動參與記錄，從社交媒體軌跡到碳減排行動，當各種數據成為被加密的數字權益證明，並且可流通、可交換的時候，就被賦予了「通證」功能。

撇開「非同質化通證（Non-Fungible Token, NFT）」的投資/投機熱潮不論，我們已經可以看到全球為數不少的「通證經濟」早期應用：

l 由奧地利政府支持的HotCity項目通過眾包模式與區塊鏈、 游戲 化代幣的結合，鼓勵居民提交供暖余熱熱點，以更高效地滿足城市供熱需求；

l 福特公司為採用混合動力 汽車 的商業和市政車隊建立「綠色里程」，以幫助改善城市空氣質量；

l 河南新鄉市衛濱區在其區塊鏈產業園項目中基於商家和企業積分體系發行通證，以建立新型商業服務平台；

l 成都市發布基於區塊鏈的社區治理產品「鏈動社區」，居民可通過志願者服務等活動獲得該平台的「時間銀行」積分，並兌換成社區商戶提供的福利和優惠；

l 全球非營利組織「移動開放區塊鏈計劃」的電動 汽車 充電網路工作組（EVGI）啟動去中心化 汽車 充電技術的全球標准系統，涵蓋了通證化碳信用（TCC）場景；

l 區塊鏈獎勵平台MiL.k與韓國零售商合作，為其會員提供基於區塊鏈的積分管理服務。會員可通過MiL.k平台將現有積分轉換為本地MLK通證，也可以兌換成其他第三方積分……。

由上述案例及更多的案例可見，「通證經濟」具有幾個顯著特徵：

「通證經濟」為更廣泛的數據賦予了資產屬性和可交易屬性，並通過跨領域、跨平台的互信與流通，能夠提高整個 社會 與經濟系統的運行效率；

「通證經濟」是一種新的價值創造和實現過程，不一定直接以貨幣為交易媒介，而是更多體現為各種要素、資源的互換互利與重新配置；

「通證經濟」往往與激勵機制結合在一起，通過對「好人好事」、「好企業」、「好機構」的激勵，將有效重塑 社會 價值體系與 社會 信用體系。

總體而言，「通證經濟」將催生出新的生產要素，將重塑生產關系，並極大地解放 社會 生產力；「通證經濟」代表了「信息互聯網」向「價值互聯網」的進化，昭示著數字經濟最激動人心的未來；基於區塊鏈的「通證經濟」已經初見倪端，並開始對經濟運行、 社會 治理，以及每個人的生活方式帶來持續可見的變革。不管是各類機構，還是個人，都應該為這場變革做好思想與行動上的准備。

與其它新技術一樣，區塊鏈在應用和普及過程中，不斷產生著平台、媒介、模式、方法等方面的替代效應：實體證件被電子證件替代，信用記錄被通證替代，人工審核被數據驗證替代，城市管理平台被「城市大腦」替代……。

這樣的替代已成常態：

l 阿根廷央行開始就新的區塊鏈清算系統展開概念驗證，該系統可能會替代現有清算系統；

l 韓國造幣和安全印刷公司（KOMSCO）拓展區塊鏈數字禮券業務，以替代紙質禮券，並在紙幣和硬幣發行量大幅下降的同時實現了創紀錄的營收提升；

l 中國各地法院在不動產查封執行中開始採用區塊鏈電子封條替代傳統的紙質封條；

l 上海市法院系統正在通過人工智慧、區塊鏈等新技術的採用， 探索 以數字化庭審記錄替代人工庭審筆錄；

l 日本公司SUSMED推出「使用區塊鏈技術的臨床數據監測系統示範」試點，表明葯物或醫療設備臨床試驗中必要的監控過程可以使用區塊鏈系統進行替代；

l 支付寶與悟空租車合作推出「刷臉」租車服務，通過區塊鏈技術與信用免押模式，遊客只需「刷臉」即可租車，通過手機操作就能歸還車輛；

l 在新冠疫情下，中國各地方政府密集推出結合區塊鏈技術的「非見面、不接觸、零跑腿」式政務服務，替代了傳統的線下服務方式，為疫情期間的遠程招投標、「雲端」通關、金融支持、復工復產等工作的順利進行提供了有力保障……。

此外，我們還可以看到，通過區塊鏈技術的使用，各類企業級服務同樣在實現替代與進化：從紙質合同到電子合同，再到基於程序化、可自動執行智能合約的區塊鏈合同，區塊鏈正在推動合同簽署進入「鏈簽約」時代；從線下的人力資源公司到線上的人力資源平台，再到基於區塊鏈的人力資源市場，全球人力資源服務已經經歷了從1.0時代到2.0時代，再到3.0時代的持續變革。

總體來看，當區塊鏈「侵入」到各行業，便「毫不留情」地刪除著一切不必要的環節和流程，一切不必要的人工操作，並加速迎接無紙化、無人化、自動化時代的到來。

在我們分析全球1550餘個區塊鏈應用案例的過程中，類似「提高」、「加快」、「縮短」、「降低」、「減少」、「節約」、「節省」等詞彙頻頻出現在我們的眼前。這些詞彙表明，效率的提升是區塊鏈應用各方的共同追求，也是區塊鏈替代效應的最直接成果。

眾多的應用實踐正在為此添磚加瓦：

l 肯亞公司Shamba Records為該國農民提供區塊鏈溯源、交易與融資服務，目前已覆蓋6000多小型農戶，並幫助他們將收入提高了至少40%；

l NTT DATA、三菱等公司參與投資的區塊鏈貿易平台TradeWaltz完成試運行，結果顯示該平台最多能夠削減傳統貿易流程50%的工作量；

l 沃爾瑪加拿大公司通過DL Freight區塊鏈平台的應用，將其與承運人之間的發票糾紛顯著降低了97%；

l 國網公司電力交易存證溯源查詢平台投入運行，實現了注冊用戶的真實性審核全流程自動化，節省了99%的可信人工審核時間；

l 中遠海運集運與山東港口集團青島港合作推出區塊鏈無紙化進口放貨模式，平均每個集裝箱可為客戶節省提貨時間近24小時；

l 浙江台州利用「物聯網+區塊鏈」回收系統解決海洋污染治理難題，相比傳統處理方法，該回收系統可以節約94%的人力成本和84%的運營成本……。

綜上所述，通過信任機制、共享機制與交易機制的共同作用，區塊鏈形成了明顯的替代效應，提高了金融、政務與各行業的運營效率，並將持續形成系統性的變革。這種變革重塑著人與機器、人與 社會 、人與環境的關系，並清晰地指向三個終極目標：效率、福祉與環保。

Ⅵ 區塊鏈技術發展現狀與展望

區塊鏈技術發展現狀與展望
區塊鏈技術起源於2008年由化名為 「中本聰」 （Satoshi Nakamoto）的學者在密碼學郵件組發表的奠基性論文《比特幣：一種點對點電子現金系統》。近兩年來，區塊鏈技術的研究與應用呈現出爆發式增長態勢，被認為是繼大型機、個人電腦、互聯網、移動/社交網路之後計算範式的第五次顛覆式創新，是人類信用進化史上繼血親信用、貴金屬信用、央行紙幣信用之後的第四個里程碑。區塊鏈技術是下一代雲計算的雛形，有望像互聯網一樣徹底重塑人類社會活動形態，並實現從目前的信息互聯網向價值互聯網的轉變。區塊鏈的技術特點

區塊鏈具有去中心化、時序數據、集體維護、可編程和安全可信等特點。 去中心化：區塊鏈數據的驗證、記賬、存儲、維護和傳輸等過程均是基於分布式系統結構，採用純數學方法而不是中心機構來建立分布式節點間的信任關系，從而形成去中心化的可信任的分布式系統； 時序數據：區塊鏈採用帶有時間戳的鏈式區塊結構存儲數據，從而為數據增加了時間維度，具有極強的可驗證性和可追溯性； 集體維護：區塊鏈系統採用特定的經濟激勵機制來保證分布式系統中所有節點均可參與數據區塊的驗證過程（如比特幣的「挖礦」過程），並通過共識演算法來選擇特定的節點將新區塊添加到區塊鏈； 可編程：區塊鏈技術可提供靈活的腳本代碼系統，支持用戶創建高級的智能合約、貨幣或其它去中心化應用； 安全可信：區塊鏈技術採用非對稱密碼學原理對數據進行加密，同時藉助分布式系統各節點的工作量證明等共識演算法形成的強大算力來抵禦外部攻擊、保證區塊鏈數據不可篡改和不可偽造，因而具有較高的安全性。區塊鏈與比特幣 比特幣是迄今為止最為成功的區塊鏈應用場景，區塊鏈技術為比特幣系統解決了數字加密貨幣領域長期以來所必需面對的雙重支付問題和拜占庭將軍問題。與傳統中心機構（如中央銀行）的信用背書機制不同的是，比特幣區塊鏈形成的是軟體定義的信用，這標志著中心化的國家信用向去中心化的演算法信用的根本性變革。近年來，比特幣憑借其先發優勢，目前已經形成體系完備的涵蓋發行、流通和金融衍生市場的生態圈與產業鏈，這也是其長期占據絕大多數數字加密貨幣市場份額的主要原因。區塊鏈的發展脈絡與趨勢
區塊鏈技術是具有普適性的底層技術框架，可以為金融、經濟、科技甚至政治等各領域帶來深刻變革。按照目前區塊鏈技術的發展脈絡，區塊鏈技術將會經歷以可編程數字加密貨幣體系為主要特徵的區塊鏈1.0模式，以可編程金融系統為主要特徵的區塊鏈2.0模式和以可編程社會為主要特徵的區塊鏈3.0模式。然而，上述模式實際上是平行而非演進式發展的，區塊鏈1.0模式的數字加密貨幣體系仍然遠未成熟，距離其全球貨幣一體化的願景實際上更遠、更困難。目前，區塊鏈領域已經呈現出明顯的技術和產業創新驅動的發展態勢，相關學術研究嚴重滯後、亟待跟進。區塊鏈的基礎模型與關鍵技術
一般說來，區塊鏈系統由數據層、網路層、共識層、激勵層、合約層和應用層組成。其中，數據層封裝了底層數據區塊以及相關的數據加密和時間戳等技術；網路層則包括分布式組網機制、數據傳播機制和數據驗證機制等；共識層主要封裝網路節點的各類共識演算法；激勵層將經濟因素集成到區塊鏈技術體系中來，主要包括經濟激勵的發行機制和分配機制等；合約層主要封裝各類腳本、演算法和智能合約，是區塊鏈可編程特性的基礎；應用層則封裝了區塊鏈的各種應用場景和案例。該模型中，基於時間戳的鏈式區塊結構、分布式節點的共識機制、基於共識算力的經濟激勵和靈活可編程的智能合約是區塊鏈技術最具代表性的創新點。區塊鏈技術的應用場景
區塊鏈技術不僅可以成功應用於數字加密貨幣領域，同時在經濟、金融和社會系統中也存在廣泛的應用場景。根據區塊鏈技術應用的現狀，本文將區塊鏈目前的主要應用籠統地歸納為數字貨幣、數據存儲、數據鑒證、金融交易、資產管理和選舉投票共六個場景：數字貨幣：以比特幣為代表，本質上是由分布式網路系統生成的數字貨幣，其發行過程不依賴特定的中心化機構。數據存儲：區塊鏈的高冗餘存儲、去中心化、高安全性和隱私保護等特點使其特別適合存儲和保護重要隱私數據，以避免因中心化機構遭受攻擊或許可權管理不當而造成的大規模數據丟失或泄露。數據鑒證：區塊鏈數據帶有時間戳、由共識節點共同驗證和記錄、不可篡改和偽造，這些特點使得區塊鏈可廣泛應用於各類數據公證和審計場景。例如，區塊鏈可以永久地安全存儲由政府機構核發的各類許可證、登記表、執照、證明、認證和記錄等。金融交易：區塊鏈技術與金融市場應用有非常高的契合度。區塊鏈可以在去中心化系統中自發地產生信用，能夠建立無中心機構信用背書的金融市場，從而在很大程度上實現了「金融脫媒」；同時利用區塊鏈自動化智能合約和可編程的特點，能夠極大地降低成本和提高效率。資產管理：區塊鏈能夠實現有形和無形資產的確權、授權和實時監控。無形資產管理方面已經廣泛應用於知識產權保護、域名管理、積分管理等領域；有形資產管理方面則可結合物聯網技術形成「數字智能資產」，實現基於區塊鏈的分布式授權與控制。選舉投票：區塊鏈可以低成本高效地實現政治選舉、企業股東投票等應用，同時基於投票可廣泛應用於博彩、預測市場和社會製造等領域。區塊鏈技術的現存問題
安全性威脅是區塊鏈迄今為止所面臨的最重要的問題。其中，基於PoW共識過程的區塊鏈主要面臨的是51%攻擊問題，即節點通過掌握全網超過51%的算力就有能力成功篡改和偽造區塊鏈數據。其他問題包括新興計算技術破解非對稱加密機制的潛在威脅和隱私保護問題等。 區塊鏈效率也是制約其應用的重要因素。區塊鏈要求系統內每個節點保存一份數據備份，這對於日益增長的海量數據存儲來說是極為困難的。雖然輕量級節點可部分解決此問題，但適用於更大規模的工業級解決方案仍有待研發。比特幣區塊鏈目前每秒僅能處理7筆交易，且交易確認時間一般為10分鍾，這極大地限制了區塊鏈在大多數金融系統高頻交易場景中的應用。 PoW共識過程高度依賴區塊鏈網路節點貢獻的算力，這些算力主要用於解決SHA256哈希和隨機數搜索，除此之外並不產生任何實際社會價值，因而一般意義上認為這些算力資源是被「浪費」掉了，同時被浪費掉的還有大量的電力資源。如何能有效匯集分布式節點的網路算力來解決實際問題，是區塊鏈技術需要解決的重要問題。 區塊鏈網路作為去中心化的分布式系統，其各節點在交互過程中不可避免地會存在相互競爭與合作的博弈關系，例如比特幣礦池的區塊截留攻擊博弈等。區塊鏈共識過程本質上是眾包過程，如何設計激勵相容的共識機制，使得去中心化系統中的自利節點能夠自發地實施區塊數據的驗證和記賬工作，並提高系統內非理性行為的成本以抑制安全性攻擊和威脅，是區塊鏈有待解決的重要科學問題。智能合約與區塊鏈技術
智能合約是一組情景-應對型的程序化規則和邏輯，是部署在區塊鏈上的去中心化、可信共享的程序代碼。通常情況下，智能合約經各方簽署後，以程序代碼的形式附著在區塊鏈數據（例如一筆比特幣交易）上，經P2P網路傳播和節點驗證後記入區塊鏈的特定區塊中。智能合約封裝了預定義的若干狀態及轉換規則、觸發合約執行的情景（如到達特定時間或發生特定事件等）、特定情景下的應對行動等。區塊鏈可實時監控智能合約的狀態，並通過核查外部數據源、確認滿足特定觸發條件後激活並執行合約。 智能合約對於區塊鏈技術來說具有重要的意義。一方面，智能合約是區塊鏈的激活器，為靜態的底層區塊鏈數據賦予了靈活可編程的機制和演算法，並為構建區塊鏈2.0和3.0時代的可編程金融系統與社會系統奠定了基礎；另一方面，智能合約的自動化和可編程特性使其可封裝分布式區塊鏈系統中各節點的復雜行為，成為區塊鏈構成的虛擬世界中的軟體代理機器人，這有助於促進區塊鏈技術在各類分布式人工智慧系統中的應用，使得基於區塊鏈技術構建各類去中心化應用（Decentralized application, Dapp）、去中心化自治組織（Decentralized Autonomous Organization, DAO）、去中心化自治公司（Decentralized Autonomous Corporation, DAC）甚至去中心化自治社會（Decentralized Autonomous Society, DAS）成為可能。 區塊鏈和智能合約技術的主要發展趨勢是由自動化向智能化方向演化。現存的各類智能合約及其應用的本質邏輯大多仍是根據預定義場景的「 IF-THEN」類型的條件響應規則，能夠滿足目前自動化交易和數據處理的需求。未來的智能合約應具備根據未知場景的「 WHAT-IF」推演、計算實驗和一定程度上的自主決策功能，從而實現由目前「自動化」合約向真正的「智能」合約的飛躍。區塊鏈驅動的平行社會
近年來，基於CPSS（Cyber-Physical-SocialSystems）的平行社會已現端倪，其核心和本質特徵是虛實互動與平行演化。區塊鏈是實現CPSS平行社會的基礎架構之一，其主要貢獻是為分布式社會系統和分布式人工智慧研究提供了一套行之有效的去中心化的數據結構、交互機制和計算模式，並為實現平行社會奠定了堅實的數據基礎和信用基礎。 就數據基礎而言，管理學家愛德華戴明曾說過：除了上帝，所有人必須以數據說話。然而在中心化社會系統中，數據通常掌握在政府和大型企業等「少數人」手中，為少數人「說話」，其公正性、權威性甚至安全性可能都無法保證。區塊鏈數據則通過高度冗餘的分布式節點存儲，掌握在「所有人」手中，能夠做到真正的「數據民主」。就信用基礎而言，中心化社會系統因其高度工程復雜性和社會復雜性而不可避免地會存在「默頓系統」的特性，即不確定性、多樣性和復雜性，社會系統中的中心機構和規則制定者可能會因個體利益而出現失信行為；區塊鏈技術有助於實現軟體定義的社會系統，其基本理念就是剔除中心化機構、將不可預測的行為以智能合約的程序化代碼形式提前部署和固化在區塊鏈數據中，事後不可偽造和篡改並自動化執行，從而在一定程度上能夠將「默頓」社會系統轉化為可全面觀察、可主動控制、可精確預測的「牛頓」社會系統。 ACP（人工社會Artificial Societies、計算實驗Computational Experiments和平行執行ParallelExecution）方法是迄今為止平行社會管理領域唯一成體系化的、完整的研究框架，是復雜性科學在新時代平行社會環境下的邏輯延展和創新。 ACP方法可以自然地與區塊鏈技術相結合，實現區塊鏈驅動的平行社會管理。首先，區塊鏈的P2P 組網、分布式共識協作和基於貢獻的經濟激勵等機制本身就是分布式社會系統的自然建模，其中每個節點都將作為分布式系統中的一個自主和自治的智能體（agent）。隨著區塊鏈生態體系的完善，區塊鏈各共識節點和日益復雜與自治的智能合約將通過參與各種形式的Dapp，形成特定組織形式的DAC和DAO，最終形成DAS，即ACP中的人工社會。其次，智能合約的可編程特性使得區塊鏈可進行各種「 WHAT-IF」 類型的虛擬實驗設計、場景推演和結果評估，通過這種計算實驗過程獲得並自動或半自動地執行最優決策。最後，區塊鏈與物聯網等相結合形成的智能資產使得聯通現實物理世界和虛擬網路空間成為可能，並可通過真實和人工社會系統的虛實互動和平行調諧實現社會管理和決策的協同優化。不難預見，未來現實物理世界的實體資產都登記為鏈上智能資產的時候，就是區塊鏈驅動的平行社會到來之時。

Ⅶ 區塊鏈可不可以寫進有關數據結構的論文里

你考上可不可以寫進有關數據結構的路人里，區塊鏈兒可以寫進數據結構的論文里。

Ⅷ 區塊鏈畢業設計開題報告

課題研究的背景：

隨著現代科技與信息產業的發展，現階段,第四次工業革命初見端倪,全球即將進入一個以互聯網、人工智慧等新技術為核心的科技時代,同時,區塊鏈技術應運而生,成為國際眾多政府與行業關注的熱點對象。區塊鏈技術已經被視為繼蒸汽機、電力、信息和互聯網科技之後,最有潛力觸發第五輪顛覆性革命浪潮的核心技術。過去10年,在政府與政策的大力支持下,我國公益慈善事業的發展形勢較為樂觀。然而隨著慈善規模不斷發展擴大,我國公益事業逐漸顯露了一些弊端。傳統的公益事業存在的最大問題是公信力不足,存在慈善組織內部管理不健全、成本高等問題,但目前許多互聯網公益服務公司正積極利用區塊鏈這一新技術解決該問題。區塊鏈技術具有去中心化、信息可追溯且不可篡改、公開透明、智能合約等特點,能夠彌補傳統公益事業中存在的信息不透明、管理效率低等不足, 區塊鏈技術進入公益事業,將為慈善行業帶來新的發展契機。

課題研究的主要內容： 本課題主要包括以下三個方面的內容：

[if !supportLists]一、[endif]區塊鏈技術與公益結合會出現的問題並解決。

[if !supportLists]二、[endif]基於區塊鏈技術做一個公益查詢網頁

[if !supportLists]三、[endif]對該查詢系統應用問題及闡述

課題研究的目的：

我國公益規模不斷的發展擴大，隨之而來我們的弊端也被顯露出來，公信力不足，慈善組織缺乏管理，而利用區塊鏈技術可以達到解決這問題的效果。該技術會在捐贈流程中實行數據和行為的全程跟蹤，存證，實現公益鏈的完整公開，使捐贈者進行有效監督，避免了效率低，資金流向明確等缺點，為公益項目控股風險，提升公信力和公益項目的透明度，促進公益項目的發展與進步，增強了人與人的信任。公益性企業根據區塊鏈系統的屬性與特點,可以在公益流程中實行數據與行為的全周期跟蹤、存證與審計,使公益項目參與各方能夠對該項目進行全程跟蹤及有效監督, 避免公益中因人為降低效率的缺點,從而為公益項目提供控制風險、判斷效果的理性方法, 提升公益事業的透明度,促進公益發展。

  課題研究的意義： 本課題擬在區塊鏈技術的基礎上，結合我國公益事業發展實際，做出關於公益事業捐贈的追蹤，公開透明的系統。通過對區塊鏈技術和慈善事業業務的深入分析, 我們發現區塊鏈技術對解決公益透明性問題有著天然優勢。區塊鏈技術可理解為是一種分布式的記賬方式,可記錄所有交易信息並確保無法篡改,這就決定了凡需要公正、公平、誠信的地方,區塊鏈都有很大的技術發揮空間。同時,智能合約的加入直接解決了專款專用這一業務難題。

    最終將會實現公民之間信任增強，捐贈渠道速度加快，推動社會捐助事業的發展

二、文獻綜述 （國內外相關研究現況和發展趨向）

[if !supportLists] (一) [endif] 國外區塊鏈相關產業現狀

  中歐在區塊鏈產業政策中逐漸佔領全球，歐盟在2018年2月已成立歐洲區塊鏈觀察論壇，主要職責包括:政策確定，產學研聯動,跨國境BaaS

  (Blockchain as a Service)服務構建，標准開源制定等，組在Horizon2020投入 500萬歐作為區塊鏈研發基金(在2018年12月19日前)，預計三年內(2018-2020) 區塊鏈方面投資將達到3.4億歐元。美國則由於各州之間政策不一，雖然區塊鏈在美國初創企業中仍然是熱潮，產業政策推動-直較慢。中東地區以迪湃為首在引|領區塊鏈的潮流，由政府牽頭，企業配合以探索區塊鏈的新技術應用。亞太區域日韓也相對活躍，日本以NTT為主,政府背後提供支撐，韓國以金融為切入點探索區塊鏈應用。主義也時刻在威脅著中國社會的各個領域。綜觀國外主要發達國家新媒體文化的發展現狀，總結經驗，吸取教訓，對中國新媒體文化發展有一定的啟示。

[if !supportLists] (二） [endif] 國內新媒體研究現狀

     中國國務院印發《「十三五」國家信息化規劃》，區塊鏈與大數據、人工智慧、機器深度學習等新技術，成為國家布局重點。中國人民銀行印發了《中國金融業信息技術"十三五」發展規劃》，明確提出積極推進區塊鏈、人工智慧等新技術應用研究，並組織進行國家數字貨幣的試點。在2017年10月，工信部發布《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書》，這是首個落地的區塊鏈官方指導文件。

各地政府，特別是沿海地區紛紛成立區塊鏈實驗地、研究院。前，深圳、杭州、廣州、貴陽等地政府都在積極建立區塊鏈發展專區,給予特別扶植政策。中廣州在2017年12月正式發布廣州區塊鏈10條策略,在黃浦區和開發區打造區塊鏈企業技術創新區。深圳在2018年3月由深圳市經濟貿易和信息化委員會發布《市經貿信息委關於組織實施深圳市戰略性新興產業新一代信息技術信息安全轉型201 8年第二批扶持計劃的通知》，區塊鏈在扶持方向之列，這是繼廣州、貴陽、鴿杭州之後,國內第5個地方政府，出台的關於區塊鏈的扶持政策。

( 三）區塊鏈在開源領域的現狀

    超級賬本(Hyperledger)

超級賬本(Hyperledger)是由Linux基會於2015年發起的推進區塊鏈數字技術和交易驗證的開源項目，吸引了包括IBM,英特爾，Fujitsu,UPS,Cisco,華為，Redhat,Oracle,三星，騰訊雲，網路金融等眾多公司參與，目前已經有超過200家會員單位，Aache基金會創始人BranBehlendorf擔任賬本項目的執行董事。

  超級賬本項目的目標是讓成員共同合作，共建開放平台，滿足來自多個不同行業的用戶案例並簡化業務流程。流程賬本旗下有多個區塊鏈平台項目，包括BIM貢獻的Fabric項目，Intel貢獻的Sawtooth項目，以及Iroha,Burrow,Indy等。

區塊鏈在標准領域的發展現狀

ITU-T

ITU-T (國際電信聯盟標准化組織)於2016至2017年初，SG16 (Study Group)、SG17和SG20分別啟動了分布式賬本的總體需求、安全,以吸在物聯網中的應用研究。成立三個焦點組Focus Group (分布式賬本焦點組(FG DLT)、數據處理與管理焦點組(FG DPM) )、法定數字貨幣焦點組(FG DFC) ), 分別針對區塊鏈與分布式賬本技術應用與服務研究,基於區塊鏈建立可信任的物聯網和智慧城市數據管理框架，基於數字貨幣的區塊鏈應用展開標准化工作。華為擔任分布式賬本焦點組(FG DLT)架構組主席和數據處理與管理焦點組(FGDPM)區塊鏈組主席。

CCSA (中國通信標准化協會)兩個委員會分別成立了子組和項目:

CCSA TC10 (物聯網技術工作委員會) 2017年10月成立物聯網區塊鏈子組:負責區塊鏈技術在物聯網及其涵蓋的智慧城市、車聯網、邊緣計算、物聯網大數據、物聯網行業應用、物流和智能製造等領域的應用研究與標准化，由中國聯通技術專家擔任組長，華為技術專家擔任副組長。  

CCSA TC1 (互聯網與應用技術工作委員會)下區塊鏈與大數據工作組完成兩個區塊鏈行業標准:《區塊鏈: 第1部分區塊鏈總體技術要求》和《區塊鏈:第2部分評價指標和評測方法》，華為積極參與其中。

JPEG

201 8年2月第78屆JPEG會議期間，JPEG委員會組織了關於區塊鏈和分布式賬本技術及其對JPEG標准影響的特別會議。考慮到區塊鏈和分布式賬本等技術對未來多媒體的潛在影響，委員會決定成立一個特設小組在多媒體環境下探索與區塊鏈技術相關的用例和標准化需求，歧持專注於圖像和多媒體應用的標准化工作。

IETF

在2017年6月lETF99會議上成立"Decentralized Internet  Infrastructure ProposedRG

(Research Group),計劃研究區塊鏈架構和相應的標准，201 8年IETF在區塊鏈上將可能更多的關注區塊鏈的互聯互通的標準的落地發展。

 

三、擬採取的研究方法（方案、技術路線等）和可行性論證

本課題主要研究區塊鏈技術的應用於慈善捐贈的結合採取的研究方法：

1、以文獻資料法收集相關理論，以信息檢索、篩選等方法收集文獻資料及其相關理論，來了區塊鏈技術的現狀，掌握區塊鏈去中心化技術。

2、以理論與實際相結合的方法，將該技術與公益事業結合起來。完成對系統的改進。

3、採用對比分析的方法，從國內外兩個方面討論新媒體運營發展現狀，以及我國新媒體運營模式發展的現存問題，並展望該技術領域的發展前景。

可行性論證：

1、技術可行性，本課題所涉及的研究目標，在國內外已經有相當多的理論基礎。通過文獻調查，可以了解到實際的、可靠的、有用的信息數據，實際要求的難度不大。

2、經濟可行性，本課題的研究，可以通過網路和圖書館查閱文獻資料，方便可行，不需要很多的經濟消耗，所以，從經濟的角度，完全可行。

3、操作可行性，本課題要求對區塊鏈技術與公益的結合特別是追溯這些方面應用，對關於此課題的畢業設計的系統的全面解析，能夠通過對既有文獻的學習和既有資料文檔的研習，利用自己搜集的數據，進行整理和分析，學以致用，完整的完成本次課題。從可操作性的角度來講，完全可行。

四、預期結果（或預計成果）

1、通過對資料的研究，明確區塊鏈技術的相關概念，熟練運用dapp，製作出網頁。

2、通過對分布式應用，製作出可以使大眾快速瀏覽與了解公益進程的系統為我國公益事業進一步發展增加便利。

3、希望我能夠從這次論文的撰寫的過程中不斷學習，不斷進步。能夠掌握區塊鏈的相關的知識，對自己以後的事業能有所幫助。