区块链+网络编码的互联网金融创新研究

宁佐廷 曾译奕 刘礼 黎璐

摘要：互联网金融在“互联网+”浪潮下发展迅猛，但安全可信和网络性能等问题相伴而生，本文探讨了互联网金融存在的安全和网络性能等问题，其根源在于数据安全体系缺位和相对低效的数据传输机制。我们提出区块链+网络编码的创新解决方案，弥补互联网金融存在的短板和不足，以利用新技术手段更好的推进互联网金融的发展。

关键词：互联网金融;安全可信;网络性能;区块链;网络编码

中图分类号：F832.2 文献识别码：A 文章编号：2096-3157（2020）11-0135-03

随着互联网技术的推陈出新和广泛应用，互联网金融快速发展，一系列网络安全信任和网络性能问题随之而生，而互联网金融参与者对于网络安全和网络性能要求也越来越高。区块链因其去中心化和高安全性等特性，在学术界和工业界引起极大的关注和重视，吸引了金融行业[1][7][8]对区块链进行投资和研究;网络编码由于其对网络性能的极大提升，受到大型互联网企业[2]的关注、研究和探索。在互联网金融越来越不能满足互联网金融参与者对于网络安全信任和网络性能需求的情况下，本文融合区块链和网络编码，创新探讨了如何更好的应用新技术发展互联网金融，服务社会，服务人民，实现低成本、安全和快捷的价值传递。

一、互联网金融的安全信任和网络传输性能问题

以互联网为媒介的应用日新月异，已广泛渗入社会生活的方方面面，互联网金融更是对传统金融业[3]实现了革新，其安全性和网络性能也得到越来越多的关注。

1.安全信任开销

以互联网为媒介的金融业[4]，其安全性受到广泛关注。传统互联网金融涉及到三方甚至多方，金融机构作为核心参与方，其安全性直接决定了交易方的资金安全和数据安全等。传统的安全手段是基于中心化的身份认证和加密技术，交易双方基于数字证书进行身份认证，而数据安全基于密码技术加密实现，数字证书变更、管理等非常麻烦，其安全开销大，用户体验效果欠佳。而且，传统互联网金融模式对于交易双方而言，交易成本必不可少且不可控。在当前新的技术背景和用户至上的服务理念下，如何解决传统互联网金融的安全可信问题尤为重要。

2.网络传输性能

互联网金融通过网络进行交易，网络传输效率的高低影响用户体验和交易数量。随着网络带宽的提升，通常情况下，网络传输性能不会对互联网金融交易量产生影响，但是，在特殊时期，尤其是短时间内用户交易量骤然剧增时，网络传输性能就会成为决定性因素，如何提升网络传输性能对互联网金融意义重大。

上述问题存在的主要原因主要在于：一方面，随着互联网的广泛应用，网络已成为人们生活的一个主要场所，由于网络环境的虚拟性，网络安全事件层出不穷，其根本原因在于我们不能建立高标准的安全可信认证体系。另一方面，随着社会的进步，网络用户剧增，网民需求越来越高，在有些时候，现有的网络性能越来越不能满足人们对于便捷生活的追求。针对该问题，本文提出了区块链+网络编码的互联网金融应用方案。

二、区块链和网络编码的主要特性

区块链+网络编码方案能有效的解决互联网金融存在的主要问题，其主要原因在于区块链的安全性和网络编码对于网络性能的巨大提升。

1.区块链的安全特性

区块链[5]是一种基于数学加密技术的分布式数据库，其目的是解决交易中几个最基本的问题：交易方身份、交易规则和交易记录，从根本上解决交易的信任问题。通过采用分布式数据库账本，并将账本按照“区块”的方式顺序排列生成线性链表，所有账本区块不能对数据进行删除，只能添加，同时这个数据通过一个全新的区块存储起来。而对于这个新区块的可信确认，则需要所有的维护节点通过共识机制进行评判。其安全可信性主要体现在几个方面：

（1）去中心化。互联网使全球形成一个紧密的互动整体，随之而生的就是网络信任问题。现有的数据库技术架构采用基于中心化的设计理念，并在这种中心化的架构下探讨价值转移及交易双方或多方的互信问题。而区块链系统是基于对等节点进行构建，其去中心化的特性使得系统没有中心化的管理机构，系统中的所有节点之间都互为服务，没有客户端和服务端的区别，所有节点参与交易数据的记录和验证，将结果分布式发送给所有节点。即使当部分节点受损的情况下，系统的运行也不会受影响。

（2）加密算法。区块链技术采用的就是非对称加密算法，其优点在于加密密钥和解密密钥不在一起。公钥是公开的，可将信息加密发送给接收方，私钥属于个人，可将发送人加密的信息进行解密。若是接收人没有私钥，将无法解开公钥加密后的信息。这从很大程度上既实现对交易双方的身份认证，又保证了交易双方的数据安全可信。

区块链的安全特性，使得区块链对于解决互联网金融存在的安全信任问题非常有效，极大地促进了互联网金融与区块链技术的融合发展。

2.网络编码对于网络性能的提升

网络编码[9]是通过中间编码节点对接收数据进行线性或者非线性编码操作，实现对数据高效傳输的目的。

在图1中，节点S表示信源节点，若其发送的消息为x1和x2。对于目的节点X和Y而言，它们需要的消息就是源消息x1和x2。

该编码过程如下：链路1到9的编码系数（α1， α2，…， αn）是在有限域F上随机选取的。每条链路上处理的信息和编码系数都需要传输给下一跳节点。如信源节点S将C1 = α1x1 + α2x2和编码系数α1和α2通过链路1传输给节点V，同时将C2 = α3x1 + α4x2和编码系数α3和α4通过链路2传输给节点U。节点V将C1通过链路3和5分别传输给节点W和X;同样，节点U将C2通过链路4和6分别传输给节点W和Y。中间节点W在收到编码消息C1和C2后，将其进行编码，得到新的编码消息C3：

当x1和x2的系数构成的系数矩阵满秩时，就可以解得消息x1和x2。这样，目的节点就能正确译码，从而得到源节点发送的源消息。

通過网络编码，节点单次传输数据量成倍地增加，网络性能得到显著提升，如网络吞吐量增大、网络时延降低等。

三、区块链+网络编码的互联网金融创新

由于区块链和网络编码对于解决互联网金融发展过程中面临的安全信任和网络性能问题有很好的针对性，我们创新提出了区块链+网络编码的融合解决方案，并就该方案对互联网金融的推动意义进行详细论述。

1.区块链和网络编码融合方案

针对传统互联网金融存在的一些缺陷，如安全性和网络传输性能方面，结合区块链独特的安全特性和网络编码对于网络性能的提升，本文提出了一种融合区块链和网络编码的互联网金融解决方案。该方案结合区块链原理和网络编码技术实现对传统互联网金融的革新。如图2所示。

圆环上1，2，…，N个对等节点（交易方）之间互相通过中继节点R路由以实现数据交换，蓝色箭头表示对等节点向路由节点R发送数据，黑色箭头表示路由节点R收到数据后采用网络编码方式转发数据给圆环上其他节点。详细地，当任何节点之间发生交易时，均需通过节点R路由以传输数据，同时将该数据分布式发送给其他环上的其他相关节点，从而实现分布式记账功能。这样，环上每个节点相当于区块链中的一个可信节点，而节点R则根据收到的交易数据，采用网络编码技术进行编码，再将编码后的数据分发给相应节点，节点在接收到编码数据后采用高斯消元法进行解码，从而获得完整的交易数据。这样，通过区块链原理和网络编码技术的融合实现对传统互联网金融的革新。

其创新性在于：一方面，为互联网金融提供了一种全新的安全应用方案，对传统“中心化”互联网金融实现颠覆和革新，消除传统互联网金融业中的第三方，降低了交易双方成本，使交易双方利益最大化;另一方面，在现有区块链金融创新应用的基础上，进一步提升网络传输性能，使价值传递更高效、便捷，更好的服务社会。

2.区块链+网络编码对互联网金融发展的作用

区块链和网络编码技术在互联网金融中的融合创新应用将对传统互联网金融产生颠覆性影响。一方面，区块链的去中心特性，使得交易者不再需要第三方如银行等金融机构即可进行价值转移，同时，区块链的安全性使得交易风险降低，更好的规范交易行为。另一方面，网络编码使得互联网数据传输更为高效，降低骨干网络关键节点压力，减少网络拥塞，提升网络性能，使得互联网价值传递更加通畅快捷。区块链和网络编码技术对互联网金融发展具有重要的推动作用。

（1）推动数字货币向前发展。区块链技术出现以来，比特币作为数字货币[6]的代表使得区块链技术得到成功运用。与实体流通的纸币相比，数字货币既能降低纸质货币在发行、流通过程中产生的成本，又极大地节约资源，同时增加经济交易的透明度，从根本上解决了纸质货币的“两高”问题，即发行成本和流通成本高的问题。同时，数字货币能实现对普通商家经营活动的规范化。许多个体经营的小商铺的很多交易都是以现金形式收发，大多数情况下，商家没有开具营业发票，工商监管难以到位，偷税漏税时有发生。而数字货币的诞生，使得商家每笔交易都能有效追溯，交易系统自动生成发票并第一时间发送给消费者，这样，既有效的保障消费权益，又避免了偷税漏税行为。

（2）优化金融网络管理。网络编码能极大地提升网络吞吐率，平衡网络负载[10]，提升网络性能。网络节点会根据网络流量确定哪些是编码节点，找出最优路径和最大吞吐量选择最佳数据包传输和分发路径，这对网络中节点的流量均衡有很大的现实意义。特别地，在大型骨干网络中，对关键节点的编码操作能降低网络拥塞，减少数据传输次数和传输时延。同时，通过对关键节点的编码操作，能更好的对网络资源进行管理，在提升网络性能的同时，也能方便资源配置，提升金融网络性能。

四、总结

为解决互联网金融在发展过程中存在的一些不足，更好的促进互联网金融的发展，本文分析了当前互联网金融存在的网络安全信任和网络性能等问题，讨论了其存在原因，创新性地提出了区块链+网络编码的互联网金融解决方案，并论述该方案对于互联网金融发展的推动作用，以期为互联网金融研究者和参与者提供借鉴。

参考文献：

[1]刘鹏翔.区块链技术在金融领域的应用前景分析[J].黑龙江金融，2016，（7）：19～21.[2]葛雨生.区块链技术在金融领域的应用与前景研究[J].中国市场，2016，（32）：88～90+106.

[3]李政道，任晓聪.区块链对互联网金融的影响探析及未来展望[J].技术经济与管理研究，2016，（10）：75～78.

[4]张苑.区块链技术对我国金融企业发展的影响研究[J].国际金融，2016，（5）：41～45.

[5]张锐.基于区块链的传统金融变革与创新[J].国际金融，2016，（9）：24～31.[6]宋湘燕，黄珊.区块链技术在商业银行的应用前景[N].金融时报，2015-12-21.[7]林小驰，胡叶倩雯.关于区块链技术的研究综述[J].金融市场研究，2016，（2）：97～109.

[8]施婉蓉，王文涛，孟慧燕.数字货币发展概况、影响及前景展望[J].金融纵横，2016，（7）：25～32.

[9]Ahlswede R，et al.Network information flow[J].IEEE Transactions on Information Theory，2000，46（4）：1204～1216.

[10]宁佐廷，无线网络编码侦听及安全性研究[D].湖南大学，2017.

作者简介：

1.宁佐廷，湖南警察学院讲师;研究方向：网络编码，网络安全和大数据隐私保护。

2.曾译奕，湖南长沙市长郡湘府中学学生。

3.刘礼，供职于湖南省发展和改革委员会。

4.黎璐，供职于中国长城科技集团股份有限公司。