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摘 要： 摘要：區塊鏈技術正以其去中心化、去信任的點對點交易模式引起廣泛關注。本文介紹了區塊鏈的基本概念。從計算機密碼學的角度對區塊鏈中的交易單信任性和區塊記帳的信任性兩個方面的實現進行了分析。論述了分布式賬本技術和智能合約對金融領域帶來的顛覆性.最
摘要：區塊鏈技術正以其去中心化、去信任的點對點交易模式引起廣泛關注。本文介紹了區塊鏈的基本概念。從計算機密碼學的角度對區塊鏈中的交易單信任性和區塊記帳的信任性兩個方面的實現進行了分析。論述了分布式賬本技術和智能合約對金融領域帶來的顛覆性.最后，結合區塊鏈技術在金融領域的目前應用現狀，對上海國際金融中心的建設從區塊鏈技術的復合應用的角度提出了相關發展建議。
關鍵詞：區塊鏈：分布式賬本;智能合約
一、區塊鏈技術基礎
(一)區塊鏈技術中的基本概念
1.交易單
類似于現實世界中的銀行對賬單。數字世界中對一筆交易信息的記錄稱作一個交易單，交易單中包含交易單編號、付款金額、收款人地址、數字簽名、上一交易單編號、上一交易單數字簽名等信息。
2.區塊
數字世界中一段時間內發生的交易單通過密碼學算法計算和記錄在一個數據塊中，稱之為一個區塊，類似于現實世界中的一頁賬本。在比特幣世界中該時間段設置為10分鐘，即每個塊記錄10分鐘內發生的交易單信息。
3.區塊鏈
將區塊按時間序列以雙向鏈表的形式鏈接起來，就形成了區塊鏈。即在區塊鏈中，除第一個區塊(創世區塊)外，其它每一個區塊都能找到其上一個區塊。
由于區塊鏈中記錄了所有的交易信息，所以在比特幣世界中，區塊鏈實際上就是比特幣記錄所有交易的公共賬本。
4.區塊鏈技術
區塊鏈技術是指采用計算機密碼學算法管理和維護區塊鏈的技術方案.其實質是采用密碼學方法通過去中心化和去信任的方式集體維護一個互聯網底層的分布式數據庫的技術實現
(二)區塊鏈技術特點
區塊鏈技術本身并沒有創新技術.而是將已有的技術通過創新的方式結合起來，通過構建P2P自組織網絡、分布式賬本、創造基于計算機算法而不依賴第三方的信任機制等，實現去中心化的信任。其特點如下：
1.去中心化
在傳統交易中，如商家和消費者之間的交易，一般通過第三方中介(奠“銀行)作為信任中心實現交易。區塊鏈則認為第三方作為信任中心的存在，使得商家與消費者之間缺乏信任，需要獲取客戶不必要的信息;此外，第i方介的存在，進一步增加了交易成本。因此，區塊鏈技術去除第三方交易機構作為交易中心的模式.采用點對點的直接交易模式。
2.去信任
區塊鏈采用分布式賬本技術實現交易的信任，在分布式賬本中，網絡僅有一套賬本，所有的節點均保留有同樣的副本，且所有節點均參與賬本的正確性檢驗，對于交易的信任來自于所有參與者對共識機制的認同。
3.高度安全性
區塊鏈采用哈希算法和非對稱加密算法對區塊及其鏈接進行管理和追蹤，具有極高的安全性，除非能夠采用天文數字的CPU/GPU進行攻擊，否則無法攻破。
4.匿名性
采用計算機算法實現了去信任的點對點直接交易模式，使得雙方可以在匿名的情況下直接交易.不需要彼此信任。
(三)區塊鏈技術的應用分類
區塊鏈技術在應用過程中，不同機構、企業對去中心化的認識不同，導致了對區塊鏈的公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的三種分類，三種鏈的最大區別在于共識機制和信任的建立不同，如下圖所示：
1.公有鏈
無官方發行機構，參與者自發的行為。任何節點可以自由進出，基于工作量證明的共識機制。所有節點都可以參與共識過程。系統是開源的，開發者可根據源代碼自己開發系統。代表是比特幣和以太坊。
2.聯盟鏈
加入需要申請和身份驗證，并簽訂協議，采用基于協議的共識機制，由預設的某些節點進行記賬，建立區塊，實現分布式賬本，全網所有節點都可以參與交易并查看所有賬本。代表是R3的銀行聯盟。
3.私有鏈
建立在某個機構內部，具體規則由機構自己來設定。代表是Overstock。三種鏈的共同點包括公開透明、不可篡改、可追溯、時間序列、P2P和加密等。
二、區塊鏈技術的安全性分析
區塊鏈采用分布式賬本技術實現了去中心化和去信任的點對點交易模式.因此，其安全性問題的核心是在缺失中心節點保證信任性的情況下交易的信任安全性保證問題。其信任的安全性保證主要通過計算機密碼學算法保證。
(一)計算機密碼學算法
1.哈希算法哈希算法是由美國國家安全局(NSA)設計，由美國國家標準與技術研究院(NIST)發布的一系列算法，區塊鏈技術主要采用其中的SHA256散列算法，該算法具有如下兩個特點：
(1)固定長度。輸入任意長度的數據，輸出固定長度的數據，相同的數據輸出結果相同。不同的數據輸出結果不同。
(2)不可逆性。正向計算及其容易，反向計算(破解)極其困難，因其天文數字的計算量.在當前情況下被認為不可能。
2.非對稱加密算法
用來對數據進行加密/解密的計算機算法，該算法具有一對不同數字的公開密鑰和私有密鑰，如果用公開密鑰對數據進行加密，只有用對應的私有密鑰才能解密;如果用私有密鑰對數據進行加密，只有用對應的公開密鑰才能解密;是公鑰可向其他人公開、私鑰則保密，其他人無法通過該公鑰推算出相應的私鑰。因加密和解密使用的是兩個不同的密鑰.所以稱之為非對稱加密算法。
(二)交易單信任安全問題的實現分析
1.區塊鏈中的交易單與傳統對賬單的不同
交易單中含有上一個交易單的編號及其付款人的簽字信息，即說明本次交易單中付款金額的來源——上一個交易單的付款，因此與傳統對賬單不同，交易單中不僅有交易金額及交易人，更含有交易金額的來源及其證明(上一個交易單數字簽名)
因此，一筆數字貨幣在不同的交易中的流轉過程將按發生時間的先后時間序列鏈接起來。最終建立數字貨幣世界里統一的有前后次序的交易記錄。
2.交易單的數字簽名流程
(1)交易單的數字簽名過程
將上一個交易單的信息、收款人地址兩部分數據采用Sha26算法計算得到散列值X;付款人采用私鑰對x進行加密，得到付款人數字簽名。
(2)交易單的驗證過程
使用付款人的公鑰解密交易單中的付款人數字簽名，獲得散列值X;使片J交易單中的收款人地址、上一個交易單的信息采用Sha26算法計算得到散列值Y;如果X=Y，則交易單有效。從交易單的加密及解密過程可以看出，數字簽名不僅僅與私鑰有關，史與交易內容有關，即簽名由付款人的密鑰、收款人的地址以及上一個交易單的內容加密而成。
3.交易單的信任問題分析
(1)交易單傳輸的安全性問題
交易單經哈希算法和數字簽名算法加密而成.加密算法因為天文數字的計算量幾乎無法被攻破，使得交易單內容在網絡中傳輸等安全可靠，兒乎不“丁能被篡改。
(2)交易單的偽造問題
由于數字簽名不僅僅與私鑰有關。更與交易貨幣的所有相關內容有關，所以幾乎不存在交易單的偽造問題：交易單中的金額偽造問題：交易單中錄了上一筆交易內容，建立了貨幣交易信息追蹤記錄，使得交易金額來源清晰，并可計算、可追蹤，使得無法在交易單中作假交易金額。偽造交易單問題：每一筆貨幣都標記擁有者(公鑰)，只有擁有著對應的私鑰才能生成數字簽名，產生交易單，偽造者由于不擁有該筆貨幣的私鑰，無法冒用交易者偽造交易單。
(3)交易單的公信力問題
網絡中多有用戶均對交易單進行驗證，只有全網驗證通過的交易單才是有效的交易單，全網驗證形成了交易單的公信力。
(三)區塊記賬信任安全問題的實現分析
1.區塊記賬信任問題的提出
(1)記賬的信任問題
交易單創建后采用全網絡傳播的方式，每個節點都可以得到交易單并驗證，因此，如果有一個誠實的節點，根據交易單的時間次序，創建區塊并鏈接，其它所有節點均可以得到副本。就可以形成全網統一的分布式賬本。問題是誰是誠實的節點。
(2)誠實節點問題
區塊鏈認為，如果一個節點在提供信息之前付出了巨大的工作量，那么他是誠實節點的概率最高。因此得到一個結論——最誠實的節點是最勤勞的節點，但誠實的節點需要提供工作量證明其是勤勞的節點。
(3)工作量證明問題
一個節點如果想作為誠實的節點承擔記賬工作，需要重復上億次做一些毫無意義的運算(俗稱挖礦)。運算結果可以被所有人容易的證明他確實做了這些工作
2.工作量證明——挖礦算法
挖礦算法的實質是尋找一個隨機數，通常需要反復嘗試上億次，成功者即初步獲得創建塊的權利，尋找流程如下：計算數字世界中已經創建好的帳本鏈中最后一個區塊的散列值P;不斷接收在網絡中傳播且沒有被放入區塊的交易單，檢驗這些交易單，剔除掉不合理的，組成新的區塊，計算其散列值Q;猜一個幸運隨機數N，將N與P、Q送入sha256散列函數，得到一個256位的散列值M;檢查M這個整數，前面若干位(比如96位)是否都是07即是否符合“工作量證明難度”;若是，則工作量證明結束;否則，轉人第二個流程繼續循環運算。
3.記賬的信任性分析
(1)無中心環境下的記賬無序問題挖礦的工作量證明機制，建立了無中心的有序記賬機制，一方面實現了篩選誠實節點的競爭規則;另一方面，挖礦的幸運者才有權力記賬，實現了在無中心主導的節點無序環境下，建立了節點的有序記賬規則。
(2)偽造者事后篡改賬本問題時間序列的交易記賬鏈接不僅保證區塊便于計算跟蹤，更加避免了區塊事后被偽造者篡改。如果偽造者要篡改區塊鏈中的某個區塊，不僅需要篡改該區塊，還需要篡改該區塊之后所鏈接的所有區塊，除非偽造者擁有天文數字的計算力，否則其偽造區塊的速度由于低于區塊鏈增長的速度.被偽造的區塊就馬上會被發現并被棄用。
(3)賬本的校驗與丟失問題全網所有用戶驗證區塊中的交易單.保證了區塊內容與次序的真實：同時，所有節點保存同一份交易賬本，交易數據不會丟失。
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