区块链技术发展及其军事应用前景

李艳霄

（国家工业信息安全发展研究中心，北京 100040）

区块链技术（Blockchain technology）是随着比特币等数字加密货币的日益普及而逐渐兴起的一种全新的去中心化的基础架构与分布式计算范式，其已在金融行业、医疗行业得到广泛应用，是目前最具吸引力的前沿技术之一，已成为美俄等国家和地区竞相发展的重点。未来，其将在军事领域得到推广使用。

1 区块链技术概念与特点

1.1 概念

区块链技术起源于2009年美籍日裔学者中本聪设计的一种加密数字货币——比特币。币的产生和交易都和区块链技术息息相关。区块链变化过程就是新币产生和流转过程，是支撑整个比特币安全、有效、可信运行的基础。

目前，对区块链技术的定义尚未统一。本文所指的区块链技术是使用网络、密码学等创造的由多个节点共同参与的分布式交易验证和数据共享技术，其本质是一种分布式数据库系统，其技术核心是加密算法和共识机制。传统区块链网络中由于每个节点都存储着区块链网络的数据副本，因此对区块链网络任意节点的攻击并不能对其造成本质影响。

1.2 特点

区块链技术具有去中心化、去信任、开放性、独立性、数据可靠性等特点。去中心化：区块链数据的检验、存储、维护和传输等过程都基于分布式系统结构，不通过中间机构，采用数学方法建立起节点间的信任关系，从而形成去中心化的分布式系统；去信任：区块链技术采用的都是协商认可的规范和协议，整个系统节点都能在去信任的环境下安全交换数据；开放性：除了加密交易方私有信息外，区块链技术所有节点都可通过公开接口访问，系统透明度高；独立性：区块链技术不需要人为干预，不依赖第三方，所有节点都可以在系统中自动进行安全验证和数据交换；数据可靠性：区块链技术通过分布式总账本，拷贝每个参与记账节点的完整数据，除非能够对系统中大部分数据节点进行篡改，仅对单个数据篡改是无法影响数据安全性的。

2 区块链技术发展

目前，区块链技术被认为是即将改变人类生活的重大突破性技术。就像大数据、云计算、人工智能、物联网等新一代信息技术一样，区块链技术也不是单一的信息技术，而是在现有技术基础上，通过增加独创性组合等方式，来实现以前不能实现的功能。其发展大致经历了3个发展阶段：技术起源、区块链1.0、区块链2.0，如图1所示。

2.1 技术起源

区块链技术在起源阶段是一种支持比特币运行的底层技术。在技术起源阶段主要采用P2P网络技术、非对称加密算法、数据库技术和数字货币等。

2.2 区块链1.0

比特币网络于2009年初正式上线运行。作为一种虚拟货币系统，没有个人和组织能够随意修改其供应量和交易记录，比特币发行数量是由网络共识协议确定。区块链1.0阶段具有以下典型特征：

图1 区块链技术的演进路径

区块链1.0是以区块为单位的链状数据块结构：区块链系统所有节点需要通过选取有共享机制、打包交易权限的区块节点，将新生成区块的前一个区块的时间戳、哈希值、一段时间内发生的有效交易等要素打包成一个区块。因为每个区块与前面区块都是通过密码学方式连接在一起的，当区块链达到一定长度后就需要修改历史区块中的交易内容，需要对交易记录等信息进行重构，来防止恶意篡改。

全网共享账本：区块链技术中，所有节点都具有存储全网历史交易数据的功能，即使是对个别节点入侵、攻击或篡改也不能影响全网总账的安全性。

非对称加密：在典型的区块链系统中，账户由非对称加密算法下的公钥和私钥组成，若要使用公钥中的资产则必须有私钥。

源代码开放：区块链系统中协商一致的共享机制可通过一致开源代码进行验证。

以上技术的组合就是区块链1.0的典型实现。

2.3 区块链2.0

2014年前后，业界开始认识到区块链技术的重要价值，区块链2.0试图创建可共用的技术平台，提高交易速度，降低资源消耗。区块链2.0阶段典型特征如下：

智能合约：区块链2.0重视平台应用，该阶段能够发布各种智能合约，且可以和其他外部IT系统进行数据交互及处理，从而在各行业具有广阔的应用前景。

支持信息加密：区块链2.0可通过智能合约对发出和接收到的信息进行加密/解密，由于区块链2.0阶段支持完整程序运行，因而能够很好地保护用户隐私。

3 军事应用前景分析

目前，区块链技术已在金融等领域得到广泛应用，随着区块链技术的演进，其必将对军事领域带来重大影响，且呈现广阔的潜在军事应用前景。2018年美国《国防授权法案》明确提出要求，美国防部要对区块链技术进行全面研究，重点探讨其如何在军事领域应用。

3.1 在提升军用网络通信安全方面具有潜在应用价值

区块链技术作为提升军用网络通信安全的新兴技术，已得到美俄等军事强国的高度关注，并大力开展于此相关的网络攻防研究。如，2016年4月，DARPA发布名为“安全信息平台”和小企业创新研究（SBIR）项目征询书，希望利用区块链技术创建一个更为安全、有效、快速的通信服务体系。该项目将分三个阶段进行，DARPA指出，使用分布式消息平台可实现国防部相关工作文档的实时发送和接收，从而减少国防部后台通信的不必要延迟。

2017年5月，DARPA与ITAMCO公司签署合同，ITAMCO公司为美军方开发一种基于区块链的“安全、不可入侵的信息传送和交易平台”，该平台将用于总部与作战部队之间，或者情报部门与国防部之间的信息传送，可确保任何人在任意地点都能够通过该平台安全地发送或溯源信息。

3.2 在供应链风险管理方面具有潜在应用价值

2017年4月，洛克希德·马丁公司成为美国首个将区块链技术纳入其开发流程的国防承包商，洛克希德·马丁公司希望利用区块链技术提高数据完整性，加快发现问题和解决速度，减少测试次数，降低进度风险，从而为联邦政府提供更为有效安全的产品。

3.3 应用于武器装备全寿命管理领域

2017年5月，洛克希德·马丁公司和卫时（Guardtime）公司签署合作协议，将区块链技术应用到供应链风险管理、系统工程、软件开发等关键业务过程中，在提高工作效率的同时，可确保武器装备在设计、开发、采办、交付等关键环节的数据安全性和完整性，避免在这些环节出现监管漏洞，嵌入网络安全风险，从而最终影响武器装备的使用效能。

3.4 应用于武器装备3D打印领域

3D打印是武器装备制造领域的未来发展重点之一，是先进制造业的重要组成，要实现增材制造的产业化，核心数据的协同共享非常关键。2018年4月，美国国家制造科学中心与穆格公司签署合同，以验证穆格公司的VeriPart解决方案，该方案建立了一个安全且可追溯的智能数字供应链，3D打印零部件过程中所有信息都能通过VeriPart解决方案同步到产品全寿命周期各阶段，每笔零部件的交易都记录在区块链上，以方便授权方进行交易查询与信息追溯，未来有望用于海军水下作战中心、赖特帕特森空军基地、国防后勤局、国家标准技术研究院、海军航空系统司令部等机构。

4 结语

作为一种前沿技术，区块链技术具有公开透明、安全可信、分布共享等优势，在军事领域应用前景广阔，已成为各国激烈争夺的技术制高点，竞争日趋激烈。