作为一种新的信息和网络技术，区块链使用加密技术、分布式网络和共识机制来确保网络中每个节点记录的信息是真实有效的。区块链正在不断渗透到各行各业，并呈现出良好的发展态势。未来，区块链将作为核心技术自主创新的重要突破口，抢占数字经济时代国际竞争的制高点。
2019年10月24日，中共中央政治局就区块链科技发展现状和趋势进行了第十八次集体学习。习近平总书记主持学习时指出：“有关部门及其负责领导同志要关注区块链科技发展现状和趋势，提高区块链科技应用和管理能力，让区块链科技在建设网络强国、发展数字经济、助力经济社会发展中发挥更大作用。”
2020年6月，北京市人民政府发布《北京市区块链创新发展行动计划（2020—2022年）》，提出到2022年率先形成区块链赋能经济社会发展的“北京方案”，建立区块链科技创新与产业发展融合互动的新体系，为北京经济高质量发展不断注入新的动能和活力。区块链作为一种结构和体系，是信息化深化发展的必由之路，必将对智慧城市、数字经济、数字政府带来巨大而深远的影响。
什么是区块链？
区块链技术主要涉及计算机网络技术和信息加密技术，加上适当的规则和机制，构成了可信系统的基础设施。这里的基础设施可以理解为互联网环境，那么可信是什么意思呢？
以微信应用为例。人们在使用微信时，一般不会轻易允许线下不认识的人成为你的微信好友，因为他们的身份无法确认。人们可以通过微信转账借钱给微信好友，但不能保证在约定期限内以指定方式归还。微信作为一个社交应用，不一定要成为一个可信的系统。然而，提供贷款交易服务、建立可信的系统并考虑效率和成本变得非常重要。区块链技术为这一问题提供了独特的解决方案，具体来说就是加密技术、分布式网络和共识机制。
数据加密方法可分为对称加密和非对称加密。非对称加密具有更高的安全性，但处理速度较慢。区块链使用的椭圆曲线加密算法是不对称加密算法中速度最快的方法。因此，区块链的加密技术非常强大，可以保证用户身份的唯一性。此外，区块链中的数据也是加密的，不能被篡改。
但是加密是不够的，因为互联网本质上是一个不可信的网络。从不可信到可信有两种方式。一个是加强网络中心化，全方位严控系统；二是采用去中心化结构实现网络自治。区块链选择了后者。大多数现有系统都是集中式的。以微信为例。收发消息时，双方都觉得是在直接对话，但实际上是通过一个或多个微信系统服务器转发双方的信息。一旦微信系统出现问题，即使你的手机正常联网，也无法使用微信聊天。同样，电子邮件系统、电子商务系统、办公系统都是类似的模式。
如前所述，一旦集中式系统的中心节点出现故障，即使所有节点都正常，整个系统或部分系统也无法正常工作。为了提高中心节点的可靠性，需要建立一个或多个中心节点的备份系统，称为灾难恢复中心。随着系统和业务规模的不断扩大，需要不断增加中心节点和容灾节点的软硬件投入，运营成本也随之增加。此外，在利益的驱动下，中心节点可能会故意违背原则进行恶意操作，比如大数据的“杀熟”。
分散系统避免了上述三个问题。每个节点的行为独立于其他节点，每个节点的行为是由程序预先规定的。而且加密技术保证了每个节点都不能违反规则，这就是系统自治的意义。
区块链技术一般用于搭建交易系统，需要保证交易信息真实可信、可追溯、不可更改。每笔交易的信息经过确认后存储在一个块中，块信息通过哈希技术加密，保证信息不被篡改。这些块按时间顺序形成一条链。每个节点保持完整的区块链信息，个别节点的信息被破坏，不会影响区块链信息。这种信息记录方法被称为分布式分类账。
在这样一个去中心化的分布式账簿中，增加一条新记录并同步到所有节点的操作必须按照一定的规则进行，否则任何真实性都无从谈起。这个规则就是区块链的共识机制。
理论上，一个公平合理的共识机制应该允许所有节点添加区块。当添加的块内容不同时，需要按照一定的规则进行协商，直到某个块内容被接受，然后所有节点复制这个块。与此等价的是，并不是所有的节点都可以添加块，而是按照一定的规则选出一个有资格添加新块的节点，复制这个节点添加的块信息。区块链采用后者，由于选举规则公开透明，选举仪式成为一个竞争过程。
实际上，目前已知的共识机制并不完善，它们在应用场景上是有限的，每种机制都解决特定领域的特定问题。区块链共识算法机制仍处于不断发展和演变的过程中。
区块链有什么用？
区块链技术起源于比特币，这也是区块链科技迄今为止成功的项目之一。此外，区块链科技在金融、供应链、物联网、知识产权保护、房地产、奢侈品、食品药品溯源等领域都有成功的实践案例。但总的来说，区块链的应用还处于探索和实验阶段，有些应用甚至只是想象，距离普及和成熟还有很长的路要走。
在社会领域的应用。互联网带来的最大问题之一就是身份安全。区块链技术已经证明，它有潜力改变在线身份管理。区块链网络成员计算机中的独立验证过程提供了高度的安全性。区块链可以用来帮助维护会员信息，保证系统流程的正常运行。它可用于跨平台和系统安全高效地传输用户数据。它还可以用于维护和保护不动产所有权和公证事项的记录。
在金融领域的应用。区块链技术因其防篡改、分布式和不可改变的特性，正在吸引金融界的关注。是降低成本，简化从支付、资产交易、证券发行到清算结算等一切的理想选择。2018年9月，中国人民银行深圳数字货币研究所成立了贸易金融区块链平台。目前，我国数字人民币的研发工作正在稳步推进，已在深圳、苏州、雄安新区、成都等地进行内部封闭试点测试，不断优化完善功能。
在保险领域的应用。目前，区块链技术在国内保险行业的应用多处于技术验证阶段，主要有以下几类：第一类是在数据分散在多个点的情况下，利用区块链技术按照既定规则完成航空延保、失业保险等合同；第二类是在再保险和共保业务的交易撮合和结算中，利用区块链技术提升交易和结算的效率和透明度；第三类是利用区块链的溯源特性，追踪产品的生产和生长过程，比如追踪农产品的养殖过程或者贵重物品的生产流通过程。
内容分发领域的应用。目前很多行业，利润都掌握在内容托管公司而不是内容创作者手中，比如影视行业，音乐行业。演员和音乐家的才华得到了丰厚的报酬，但出版商获得了最多。区块链可以显著改变这种不平衡的现状。在区块链技术的帮助下，观众将直接向他们喜欢的内容提供商点对点支付费用。
在医学领域的应用。现在患者的诊疗数据分散在不同的医院，甚至一个医院的不同科室，关键时刻很难获取。区块链技术可以彻底改变健康数据的存储和传输方式。卫生系统可以实时、安全地更新保存在多个设施和位置的患者病历。
区块链技术的局限性和风险
任何技术都不可能万无一失，区块链科技也不例外。从网络角度来看，如果出现长时间、大规模的网络故障，肯定会影响区块链系统的正常运行。另外，几乎所有加密技术的理论基础都是一个公认的数学问题，而这些数学问题都是建立在一些假设之上的。一旦这些假设被打破，加密技术的理论基础将不复存在，建立在此基础上的加密技术和系统将瞬间崩溃。
一些看似适合区块链的行业，实际上未必能解决其关键问题。比如在知识产权保护领域，主要矛盾往往不是知识产权的归属，而是一个产品是否侵权的认定。区块链技术很难和后者对接。比如产品溯源，在现有条件下，嵌入式产品是比较简单的无(电)源的智能芯片，其安全性和保密性难以保证。相比之下，在外包装表面使用随机追溯码更简单、更容易。
区块链更适合为不熟悉的交易者搭建可信的交易平台。如果交易者不是陌生人，就有为了利益而结盟的风险。由于系统本身执行简单多数决策机制，可能发生51%的攻击，导致系统故障。
技术从来都不是万能的，很多经济、社会、法律问题都不能指望通过技术彻底解决。同样，区块链也不是万能良药。只能在一定程度上解决某些方面的问题。
目前中国区块链技术领域没有自主、安全、可控的底层平台，这将直接导致中国区块链核心技术受制于人的技术风险，国外开源平台抢占金融市场的金融风险，国外开源平台渗透中国实体和虚拟经济的经济风险。
因此，我们要坚决贯彻习近平总书记的指示，把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入，重点攻克一批关键核心技术，加快区块链科技和产业创新发展。
作者：张毅，北京邮电大学经济管理学院副教授
来源：《前线》 2020年第9期，原题《区块链技术及其应用》
编辑：约会
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