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区块链技术在电子证照的应用与研究

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摘要：结合区块链技术的特点和电子证照库建设的需求，对区块链技术在电子证照库建设的应用进行分析和研究，介紹了区块链的定义和特征，简述了数据加密、数字签名、P2P网络、默克尔树、分布式数据库、共识服务、智能合约等区块链的主要技术，提出了基于区块链技术的电子证照共享平台架构，列举了电子证照共享平台网络层、数据层、服务层、应用层、接入层的主要功能，支撑电子证照的共享和服务。

关键词：区块链;电子证照;分布式存储;数据加密;共识机制

：TP311.13：A

：1009-3044（2020）22-0230-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1引言

随着“互联网+政务服务”的快速推进，国家和各省、直辖市建设了网上政务服务平台，充分利用部门之间共享的政务数据，优化业务流程，让数据多跑路，群众少跑腿，最终实现“一网通办”的目标。电子证照作为政务服务平台的重要数据，是提高网上政务服务办事效率、增加办事透明度、优化办事流程的关键。但是在建设电子证照库的过程中也面临着数据被篡改、数据来源不详、数据不被信任等问题。而区块链技术去中心化、去信任、不可篡改、可追溯等特点在一定程度上可解决目前电子证照库建设的问题，可实现身份证、资格证、许可证等个人和企业证件的电子化管理和电子化应用，进一步加快数字政府的建设，提高政府治理能力现代化水平。

2区块链的理解

2.1区块链的定义和特征

从狭义来看，区块链是利用数据加密技术，按照顺序将数据区块相连，组合形成的一种链式数据结构，是一种去中心化、去信任、不可篡改和不可伪造的分布式账本。从广义来看，区块链以区块结构存储数据、多方维护的、使用密码学技术保证传输和访问实现数据存储的技术体系。区块链主要有以下特征：

开放，共识。区块链的数据对任何人都是开放的。任何人都可以加入整个区块链所属的网络，形成多个节点，每个节点都有一本相同的、完整的数据账本。每个节点间基于共识机制，建立信任关系，共同维护整个区块链，单点故障或失效不影响整体的工作。

交易透明，双方匿名。区块链的数据记录和运行规则对每个节点都是公开透明的。每一笔交易产生的数据对每个节点也是公开的、可见的、可追溯的。节点与节点在去信任的基础上，采用匿名的方式参与，无须公开身份。

去中心，去信任。区块链不依赖中心来完成数据的统一存储、统一更新，而是由多节点同时完成，形成多个相同的数据账本。每个节点更新数据时，同时发送给其他节点，保持数据账本一致。节点之间数据交换通过数字签名技术进行验证，按照系统规则进行。节点之间节点之间无法相互欺骗。

不可篡改，可追溯。区块链的每一个区块都指向前一个区块，并采用哈希算法识别对应的区块。如要修改某一块数据时，其他节点数据需一起修改。为此单个或少于51%的节点的数据被恶意篡改时，不影响其他节点的数据。加上区块链中的每一笔交易数据通过数据加密与相邻两个区块串联。每一笔交易都可追溯到前后交易的数据。

2.2私有链、联盟链、公有链

公有链：各个节点按照系统规则自由接入网络参加链上数据读写，节点间以扁平的拓扑结构互联互通，基于共识机制开展工作。

私有链：适用于单位内部和特定机构的数据管理。系统的运作规则根据要求进行设定，少数节点具备修改、读取权限。

联盟链：各个节点通常有与之对应的实体机构组织，通过授权后才能加入网络。各机构组织组成利益相关的联盟，共同维护区块链的运转。

3区块链的主要技术

目前区块链发展了三个阶段，第一阶段以比特币为代表的货币区块链技术。第二阶段以太坊为代表的合同区块链技术;第三阶段以实现完备权限控制和安全保障的Hyperledger项目为代表。

3.1数据加密

区块链使用加密算法，使数据在传输过程中不可能被更改。主要的加密算法有对称加密和非对称加密。对称加密指加密和解密使用同一个秘钥，常见的对称加密算法有DES、AES、3DES等。非对称加密指使用公钥和私钥对数据进行加解密，使用对方公钥加密时，对方只有使用自己的私钥才能解密。常见的非对称加密算法有RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC。区块链作为分布式账本，通用采用的是非对称加密技术。

3.2数字签名

数字签名是非对称加密算法和数字摘要技术的应用，通常使用私钥加密、公钥解密的方式实现。数据发送者使用哈希算法成生数据摘要，使用私钥对数据摘要进行加密。数据接收者用公钥进行解密，鉴别数据发送者的身份。

3.3P2P网络

P2P网络是一种分布式的对等网络，每个节点既可以从其他节点得到服务，也可以向其他节点提供服务。区块链网络建立在P2P网络上，所有网络中的节点地位平等，以实现去中心化[1]。

3.4默克尔树

区块链采用默克尔树二叉树，通过哈希算法生成数据凭证，将区块链中的数据分组进行