区块链技术与应用前瞻综述_何蒲1
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书书书
第
４４
卷
第
４
期
２０１７
年
４
月
计 算 机 科 学
ＣＯＭＰＵＴＥＲ
ＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．４
Ａ
ｐ
ｒ．２０１７
到稿日期
：
２０１６
－
１１
－
２７
返修日期
：
２０１７
－
０２
－
２０
本文受国家自然科学基金重点课题
（
６１４３３００８
，
６１６７２１４１
）
资助
。
何
蒲
（
１９９２－
），
男
，
硕士
，
主要研究方向为大数据与区块链
，
Ｅ
－
ｍａｉｌ
：
８７２８９６９１３
＠
ｑｑ
．ｃｏｍ
；
于
戈
（
１９６２－
），
男
，
博士
，
教授
，
主要研究方向为
数据库理论与技术
、
分布与并行式系统等
，
Ｅ
－
ｍａｉｌ
：
ｙ
ｕ
ｇ
ｅ
＠
ｍａｉｌ．ｎｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
（
通信作者
）；
张岩峰
（
１９８２－
），
男
，
博士
，
副教授
，
主要研究方向为大数据
处理与挖掘
、
云计算等
；
鲍玉斌
（
１９６８－
），
男
，
博士
，
教授
，
主要研究方向为商务智能
、
数据挖掘等
。
区块链技术与应用前瞻综述
何
蒲
于
戈
张岩峰
鲍玉斌
（
东北大学计算机科学与工程学院
沈阳
１１０８１９
）
摘
要
区块链技术是一种去中心化
、
去信任化的分布式数据库技术方案
。
该数据库由参与系统的所有节点集体维
护
，
具有去中心化
、
不可篡改
、
透明
、
安全等特性
。
区块链技术归功于比特币应用
，
它作为比特币的底层技术支持
，
是比
特币系统的核心支撑
。
区块链技术具有广阔的发展前景
，
从关键技术
、
内容
、
原理
、
瓶颈
、
应用和前景几个方面进行介
绍
，
对相关研究问题进行探讨
。
关键词
区块链
，
比特币
，
Ｍｅｒｋｌｅ
树
，
ＰＯＷ
共识
，
智能合约
中图法分类号
ＴＰ３１５
文献标识码
Ａ
ＤＯＩ
１０．１１８９６
／
ｊ
．ｉｓｓｎ．１００２
－
１３７Ｘ．２０１７．０４．００１
Ｓｕｒｖｅ
ｙ
ｏｎ
Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ
ａｎｄ
Ｉｔｓ
Ａ
ｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎ
Ｐｒｏｓ
ｐ
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ＨＥ
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Ｙａｎ
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ｇ
ＢＡＯ
Ｙｕ
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ｂｉｎ
（
Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆ
Ｃｏｍ
ｐ
ｕｔｅｒ
Ｓｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄ
Ｅｎ
ｇ
ｉｎｅｅｒｉｎ
ｇ
，
Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ
ｙ
，
Ｓｈｅｎ
ｙ
ａｎ
ｇ
１１０８１９
，
Ｃｈｉｎａ
）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ
ｉｓ
ａ
ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ
，
ｕｎｔｒｕｓｔｗｏｒｔｈ
ｙ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
ｄａｔａｂａｓｅ
ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ
．Ｔｈｅ
ｄａｔａｂａｓｅ
ｉｓ
ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅｌ
ｙ
ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ
ｂ
ｙ
ａｌｌ
ｔｈｅ
ｎｏｄｅｓ
ｉｎｖｏｌｖｅｄ
ｉｎ
ｔｈｅ
ｓ
ｙ
ｓｔｅｍ
，
ａｎｄ
ｈａｓ
ｔｈｅ
ｆｅａｔｕｒｅｓ
ｏｆ
ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ
，
ｔａｍ
ｐ
ｅｒ
－
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
，
ｔｒａｎｓ
－
ｐ
ａｒｅｎｔｎｅｓｓ
ａｎｄ
ｓｅｃｕｒｉｔ
ｙ
．Ｔｈｅ
ｅｍｅｒ
ｇ
ｅｎｃｅ
ｏｆ
ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ
ｔｈａｎｋｓ
ｔｏ
ｔｈｅ
Ｂｉｔｃｏｉｎ
ａ
ｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ
ｉｓ
ｔｈｅ
ｕｎｄｅｒｌ
ｙ
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ｔｅｃｈｎｉ
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ｏｒｔ
ｏｆ
Ｂｉｔｃｏｉｎ
ｓ
ｙ
ｓｔｅｍ
ａｎｄ
ｉｓ
ｔｈｅ
ｆｕｎｄａｍｅｎｔ
ｏｆ
ｔｈｅ
Ｂｉｔｃｏｉｎ
ｓ
ｙ
ｓｔｅｍ．Ｓｉｎｃｅ
Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ
ｉｓ
ａ
ｐ
ｒｏｍｉｓｉｎ
ｇ
ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ
，
ｔｈｅ
ｋｅ
ｙ
ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇ
ｉｅｓ
，
ｃｏｍ
ｐ
ｏｎｅｎｔｓ
，
ｐ
ｒｉｎｃｉ
ｐ
ｌｅｓ
，
ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ
，
ａ
ｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ａｎｄ
ｐ
ｒｏｓ
ｐ
ｅｃｔ
ｗｅｒｅ
ｉｎ
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ｔｒｏｄｕｃｅｄ
，
ａｎｄ
ｔｈｅ
ｒｅｌａｔｅｄ
ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｉｓｓｕｅｓ
ｗａｓ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅ
ｙ
ｗｏｒｄｓ
Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ
，
Ｂｉｔｃｏｉｎ
，
Ｍｅｒｋｌｅ
ｔｒｅｅ
，
ＰＯＷ
ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ
，
Ｓｍａｒｔ
ｃｏｎｔｒａｃｔ
２０１５
年是区 块链 元 年
，
Ｆｉｎｔｅｃｈ
上近期出现最频繁的一
个词语就是
“
区块链
”。
区块链的出现始于
２００８
年末一 个自
称为中本聪
（
Ｓａｔｏｓｈｉ
Ｎａｋａｍｏｔｏ
）
的人或者团体发表在比特币
论坛的一篇论文
《
Ｂｉｔｃｏｉｎ
：
Ａ
Ｐｅｅｒ
－
ｔｏ
－
Ｐｅｅｒ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｃａｓｈ
Ｓ
ｙ
ｓ
－
ｔｅｍ
》
［
１
］
。
该文指出区块链技术是构建比特币系统的基础技
术
，
区块链记录着所有元数据和加密交易信息
，
从而建立了一
个完全通过点对点
（
Ｐ２Ｐ
）
技术实现的电子现金系统
，
此系 统
使得在线支付的双方不用通过第三方金融机构而直接进行交
易
。
随后比特币系统大行其道
，
得到越来越多人的关注和研
究
，
区块链技术作为比特币系统的底层技术也得以重视
，
由此
拉开了研究区块链技术的序幕
。
区块链技术是一项新技术
，
但它不是一种创新技术
。
它
是将许多已有的跨领域的学科整合到一起
，
从而形成的一种
技术
，
涉及数学
、
密码学
、
计算机科学等领域
。
比特币 系统是
第一个采用区块链技术作为底层技术构建的系统
，
它是一个
实现了去中心化
、
去信任化
、
安全
、
可靠的电子现金系统
。
区块链技术的迅猛发展引起了政府
、
金融机构的广 泛关
注
。
２０１６
年初
，
中国央行表 态
：
积极推进官方发表的数字货
币
。
随后中国越来越多的金融以及科研机构开始关注数字货
币背后的创新技术
，
即区块链技术
［
２
］
；
几乎同一时间
，
英国政
府发布区块链专题研究报告
，
即
《
分布式账本技术
：
超越区块
链
》
［
３
］
，
大力发展区块链在政府中的应用
；
此外
，
为在区块链技
术发展进程上占得先机
，
平安集团
、
招商银行
、
中国外汇交 易
中心及民生银行更是加入了
Ｒ３
国际 联盟
［
４
］
（
一家 为 全球 金
融市场设计和提供先进的分布式账本技术的金融创新公司
）。
一切迹象表明区块链技术正受到政府和金融机构的青睐
。
据麦肯锡研究报告
［
５
］
指出
：
区块链技 术
，
是继蒸 汽机
、
电
力
、
信息和互联网科技之后
，
目前最有潜力触发第五轮颠覆性
革命浪潮的核心技术
。
目前区块链技术仍然处于萌芽期
，
特别是在学术方 面的
研究相 对 滞 后
，
以谷歌学术和
Ｗｅｂ
ｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅ
为英文数据源
的检索结果显 示
，
关 于 区 块 链
（
Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ
）
的相关论文仅有
３０
多篇
，
本文列举其中的
１４
篇
［
６
－
１９
］
。
本文将详细介绍和分析区块链的运行原理和关键技术
，
并探讨区块链的应用和发展趋势
。
１
区块链的基础技术
本节简要介绍与构建区块链相关的基础技术
。
评论0
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