區(qū)塊鏈技術(shù)綜述及鐵路應(yīng)用展望

1、區(qū)塊鏈技術(shù)綜述及鐵路應(yīng)用展望區(qū)塊鏈技術(shù)綜述及鐵路應(yīng)用展望王成王成史天運(yùn)史天運(yùn)中國(guó)鐵道科學(xué)研究院電子計(jì)算技術(shù)研究所中國(guó)鐵道科學(xué)研究院電子計(jì)算技術(shù)研究所中國(guó)鐵道中國(guó)鐵道科學(xué)研究院科學(xué)研究院摘要：介紹區(qū)塊鏈技術(shù)的演進(jìn)歷程討論公有鏈和許可鏈中代表性平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)及各自發(fā)展趨勢(shì)給出公有鏈在激勵(lì)機(jī)制、效率和安全、隱私保護(hù)、交易確定性等方面及許可鏈在身份認(rèn)證、系統(tǒng)容量和性能、數(shù)據(jù)饋送等方面仍存在的問(wèn)題總結(jié)適合區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用具有參與方多、交易復(fù)雜、涉

2、及敏感信息傳輸?shù)忍攸c(diǎn)在此基礎(chǔ)上提出鐵路統(tǒng)一身份認(rèn)證、信用管理、加密數(shù)字客票等應(yīng)用的概念驗(yàn)證模型以期為未來(lái)研究提供參考。關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈公有鏈許可鏈鐵路應(yīng)用身份認(rèn)證信用管理數(shù)字客票作者簡(jiǎn)介：作者簡(jiǎn)介：王成(1980—)男副研究員博士研究生。作者簡(jiǎn)介：作者簡(jiǎn)介：史天運(yùn)(1967—)男研究員。Email:tyshi@收稿日期：收稿日期：20170531TechnicalTechnicalReviewReviewofofBlockBlockCha

3、inChainProspectsProspectsofofItsItsApplicationApplicationononRailwayRailwayWANGWANGChengChengSHISHITianyunTianyunInstituteInstituteofofComputingComputingTechnologiesTechnologiesChinaChinaAcademyAcademyofofRailwayRailwayS

4、ciencesSciencesAbstract：1.11.1區(qū)塊鏈技術(shù)演進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)演進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)源于NakamotoS在2008年發(fā)表的奠基性論文《比特幣:一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)》[3]。狹義來(lái)講區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本廣義來(lái)講區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來(lái)生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)

5、據(jù)傳輸和訪(fǎng)問(wèn)的安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來(lái)編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式[4]。按照目前區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)區(qū)塊鏈技術(shù)將會(huì)經(jīng)歷以可編程數(shù)字加密貨幣體系為主要特征的區(qū)塊鏈1.0模式、以可編程金融系統(tǒng)為主要特征的區(qū)塊鏈2.0模式和以可編程社會(huì)為主要特征的區(qū)塊鏈3.0模式[5]。目前一般認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)正處于2.0模式初期。比特幣是區(qū)塊鏈1.0模式最早最成功的應(yīng)用之一除提供用于數(shù)字貨幣交易的分布式公共賬本還支持

6、有限容量的可編程腳本。區(qū)塊鏈2.0模式以提供可編程基礎(chǔ)設(shè)施為目標(biāo)支持在公共賬本上保存計(jì)算結(jié)果作為可在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中自動(dòng)化運(yùn)行的智能合約(或稱(chēng)鏈上代碼)的引入是一大亮點(diǎn)。智能合約是一段部署在區(qū)塊鏈上可自動(dòng)運(yùn)行的程序其涵蓋范圍包括編程語(yǔ)言、編譯器、虛擬機(jī)、事件、狀態(tài)機(jī)、容錯(cuò)機(jī)制等以太坊是區(qū)塊鏈2.0模式具代表性的應(yīng)用。1.21.2區(qū)塊鏈分類(lèi)區(qū)塊鏈分類(lèi)根據(jù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中心化程度的不同分化出3種不同應(yīng)用場(chǎng)景下的區(qū)塊鏈:(1)全網(wǎng)公開(kāi)無(wú)用戶(hù)授權(quán)機(jī)制的

7、區(qū)塊鏈稱(chēng)為公有鏈(2)允許授權(quán)的節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)權(quán)限查看信息往往被用于機(jī)構(gòu)間的區(qū)塊鏈稱(chēng)為聯(lián)盟鏈或行業(yè)鏈(3)所有網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都掌握在一家機(jī)構(gòu)手中稱(chēng)為私有鏈。聯(lián)盟鏈和私有鏈也統(tǒng)稱(chēng)為許可鏈公有鏈稱(chēng)為非許可鏈。在此分別就2種系統(tǒng)類(lèi)型的研究現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)討論。2公有區(qū)塊鏈系統(tǒng)公有區(qū)塊鏈系統(tǒng)公有鏈中任何節(jié)點(diǎn)無(wú)須任何許可便可隨時(shí)加入或脫離網(wǎng)絡(luò)。從最早的比特幣系統(tǒng)入手介紹公有鏈系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。2.12.1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng):比特幣比