[區塊鍊]一種基于區塊鍊的防篡改技術設計下溯源應用系統-1

1選題背景及意義

伴随網際網路技術的廣泛發展和應用，海量的原創數字作品走進大衆生活方方面方面，尤其多媒體社交網絡上的使用者群和數字内容呈指數級爆發性增長。在如此龐大的數字資源中，如何讓使用者在解決釋出的原創作品的版權得到響應的保護，維護作者的共同權益不受侵害，對我們來說一個嚴峻的挑戰。近年來，區塊鍊的發展也成為全球的廣泛關注，是繼網際網路之後的又一次技術革命浪潮。

1.1傳統區塊鍊技術的弊端

縱觀區塊鍊的發展曆史，現階段區塊鍊技術仍有很多有待改進的地方，傳統的區塊鍊技術存在以下常見問題。

1.1.1安全問題

首先安全性威脅是區塊鍊所面臨的最重要的問題之一。我們知道基于PoW共識算法的區塊鍊主要面臨51%攻擊問題,即攻擊者一旦掌握全網大于51%的算力就能成功篡改、僞造區塊資料。區塊鍊的51%攻擊，隻能針對PoW共識機制的加密貨币，是惡意礦工控制此類型區塊鍊網絡50%以上的哈希率發起的對網絡發動的攻擊。最重要的是，除了接管區塊鍊網絡可以讓惡意礦工逆轉交易、停止支付或防止新交易确認等，這些人還可以我們常說的雙花(double spending)，進而從網絡擷取“免費”資金，然後拿到交易平台出售以換取其他加密貨币，使攻擊實作“兌現”。

1.1.2效率問題

區塊膨脹問題:傳統區塊鍊要求系統内每個節點儲存一份資料備份，在日益增長的海量資料存儲場景随着時間增長存儲難度也會增大。比如比特币為例，完全同步自創世。區塊至今的區塊資料需要約上百G空間，雖然提出的一些輕量級節點可以可部分解決此問題，但适用于更大規模的工業級、海量資料場景的解決方案仍有待探究。

交易效率問題:尤其是在一些資料交換頻繁場景，比如普通的支付交易，和VISA平均50000+筆/秒、支付寶峰值200000+筆/秒比較，比特币的6-7筆/秒和以太坊每天的TPS約為10筆，最好的時候能達20筆。相比而言實在是存在巨大的差異。這意味着傳統區塊鍊在大規模交易面前區塊鍊系統的承壓能力能有待繼續改進，并且解決這樣的技術型難題，短期内很難突破。

交易确認時間問題:比特币區塊生成時間為10分鐘,在一定程度上限制了比特币在小額交易和時間敏感交易中的應用能力。

1.1.3資源問題

傳統區塊鍊技術應用中，共識過程高度依賴區塊鍊網絡節點貢獻的算力。例如SHA256哈希和随機數搜尋，除此之外并不産生額外實際社會效益，因而這些算力資源是被浪費掉了,并且也浪費掉大量的電力資源。并且比特币的日益普及和專業挖礦裝置的出現，比特币生态圈已經在資本以及裝置方面呈現出了明顯的軍備競賽的趨勢，逐漸成為高耗能的資本密集型的行業，進而進一步凸顯資源消耗問題。是以，我們能有效利用分布式節點網絡算力來解決實際問題，是區塊鍊技術需要解決的重要問題。

近年來，區塊鍊技術在金融、醫療、供應鍊等多個行業得到了越來越多的關注。區塊鍊技術通過共識算法、密碼學、智能合約等實作了資料的生成和更新、安全傳輸、通路和操作。它是一種将多種技術結合在一起的新型分布式存儲方式。在區塊鍊網絡中，每個參與節點的交易産生的資料以固定的時間間隔打包成資料塊，每個參與節點存儲的資料塊鍊按照産生時間的順序排列，隻有經過約定比例的參與節點的允許，資料塊才能被修改。并且修改後的資料将作為一個新的區塊加入到資料鍊中，而不影響已形成的資料塊，進而保證修改後的資料将作為一個新的區塊加入到資料鍊中，而不影響已形成的資料塊，進而保證區塊鍊網絡中各參與節點的資料一緻性，交易資訊的不可篡改性、安全性、可靠性和透明度。