区块链技术在自然资源信息化领域的应用

李少鹏

摘  要  区块链技术具有去中心化、开放独立、安全匿名的特征。本文在分析区块链技术的概念和特点的基础上，以利用区块链技术助力自然资源管理工作为目标，对区块链技术在自然资源信息化领域可以开展的实际应用进行了分析。

关键词  区块链技术;自然资源;智能合约

中图分类号：TP399 文献标识码： A

文章编号：1672-5603（2020）03-77-3

Abstract： Blockchain technology is characterized by decentralization， openness， independence and security. Based on the analysis of the concept and characteristics of blockchain technology， this paper analyzes the practical application of blockchain technology in the field of natural resources with the aim of using blockchain technology to help the management of natural resources.

Keywords： Blockchain technology; Natural resources; Intelligent contract

从2008年诞生以来，区块链技术广受关注，成为信息化时代的新兴前沿技术之一。区块链技术的应用已扩展到了数字版权保护、供应链管理、金融保险、物流服务、公共服务、公益服务等领域，体现了明显的技术优势，取得了显著的应用成效，展现出长期向好的发展趋势[1]。

2019年10月24日，习近平总书记主持中共中央政治局第十八次集体学习强调，要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，加快推动区块链技术和产业创新发展。

长期以来，信息技术在促进自然资源工作发展中发挥着重要作用。作为新一代信息技术的代表，区块链技术表现出去中心化、开放独立、安全匿名的特征[2]。在自然资源信息化领域，区块链技术如何发挥作用？本文在简要分析区块链的基本概念和主要特点后，对区块链技术在自然资源信息化领域的几个应用场景进行了阐述，希望能对自然资源领域中区块链技术的实践与应用有所促进，以更好的推进自然资源信息化工作的开展。

1   区块链技术概述

区块链技术起源于2008年中本聪发表了《比特币：一种点对点的电子现金系统》，文章详尽说明了通过分布式共享记账数据系统构建一个去中心化的电子交易体系。区块链技术的数据结构比较独特，采用了链式数据结构，这是一种用链条方式把数据区块依照时间次序组装成特定的数据结构，并用精准加密的算法保证了数据不可被篡改。

十几年来，区块链技术经历了1.0数字货币，2.0智能合约和3.0区块链可编程三个发展进程。随着应用场景的丰富，区块链逐步发展出一种去中心化基础架构与分布式计算方式，完成了从信息传递到价值传递的升级迭代。

从系统架构上来说，区块链包含数据、网络、共识、激励、合约、应用等六个层次。数据层内置有时间戳、非对称加密、链式存储的数据区块等技术，以特定方式将数据及其相关信息编码封装至某一区块内，并在此区块上加盖时间戳，然后把此区块与整个区块链按时间顺序链接，由此形成区块链技术的数据根基。网络层创建了分布式组网、数据的传播与验证等机制，系统中任一节点均参与区块数据的校验记账，数据在全网大多数节点验证通过后，才可记入区块链。共识层内含各网络节点中的授权股权证明机制算法（DPOS）、股权证明机制算法（POS）、工作量证明机制算法（POW）。激励层在区块链发行、分配机制中融入了经济因素，以实现激励的目的。合约层内包含了各类脚本代码和算法，以及由此产生的各类智能合约。应用层内有各种案例和应用场景，包含了公共链、联盟链、私有链等应用模式。

从本质上来说，区块链是多项信息技术的重组和聚合：运用共识机制（DPOS、POW、Pool、POS验证池）记录更新数据，不需要信任某个中心化组织，即可实现交易完成;應用哈希算法加密技术（SHA-256）确保用户数据安全和隐私，使信息实现不可篡改性;使用解锁脚本，达成自动验证合约并执行合约[3]。

作为一种多方协作维护的分布式数据库，区块链技术的主要特点有：①去中心化。区块链无中心节点，由每一个参与主体协同运作，达成了有效的多方信息分布式共享。②不可篡改。通过块与块之间的Hasche指针和块内的Merkle树，区块链链上数据的不可篡改性得到保障;由于每个节点都建立了数据的全量存储，加上共识机制的运行，极端情形下单一节点的数据即使被非法篡改也不会对全网其它节点的数据产生影响。③可追溯。系统运行中产生的交易数据被自动存储在区块链上，根据其不可被篡改的日志，就能方便准确的还原并追溯出所有操作记录。④高可信。区块链数据库参与主体无需互相信任和权威中介就能以点对点的方式直接完成交易，每笔交易操作上的签名通过全网一致达成共识的流程后，才会被记载到区块链上，从而保证了不可否认、不可篡改。⑤高可用。区块链系统没有主备节点的区别，任一节点都具有一个异地多活节点的特征。万一有少数节点出现问题，也不会影响系统的整体有效运行，并且在问题解决后能从全网节点自动同步数据[4]。

2  区块链技术在自然资源领域的应用

为了更好的统一行使自然资源全民所有者职责，自然资源管理部门很有必要运用包括区块链技术在内的新一代信息技术建立智能高效的自然资源管理体系。块链技术的一个重要特性就是通过去中心化实现数据的不可篡改性，从而彻底解决信任和共识的问题，很多自然资源领域可行的区块链应用正是基于这一特性而推进的。

2.1 基于区块链技术构建自然资源全要素数据库

新一轮机构改革以来，将山、水、林、田、湖、草等实体构建成统一、权威的自然资源全要素数据库成为各级自然资源部门面临的一项重要工作。构建自然资源全要素数据库，实现自然资源信息上链，利用区块链可信、不可篡改的特性，通过智能合约，实现自然资源数字化、价值化，为自然资源调查、确权、登记、流转、交易等业务管理需求提供基础信息支撑。

对于自然资源全要素数据库进行存证，是区块链技术的优势所在。在自然资源数据发放时，通过专用工具获取所有数据文件的哈希值，并将所有文件名和对应的哈希值生成一个清单文件，将该文件上链，即可自动完成对自然资源数据文件的区块链存证，此后对文件的任何修改都会导致其哈希值的变化，从而无法通过后续的区块链存证验证，以此保证了自然资源全要素数据库的精准权威。

2.2 用区块链技术优化不动产统一登记

随着不动产统一登记工作的推进，信息孤岛、一致性保障困难、时空关联性无保证、数据存储及信息安全存在隐患等问题逐渐显露。

不动产登记簿是不动产权利人物权归属及其内容的依据。运用区块链的信息存储特性和封装功能，能有效实现不动产登记用到的宗地图、房产分户图、登记簿附图等多个表单的安全集成。

利用区块链技术的去中心化、开放性和信息不可篡改的特性，在管理模式不变、登记流程不变的情况下，运用区块链技术，把不动产统一登记的信息以分布式存储到链上。通过多种加密算法的使用，登记数据在链上能够确保不被篡改，数据安全性得到了保证。数据的完备性通过区块链分布式存储的特性得到了保证，有关部门可凭权限共享链上数据，提升数据汇交的效率。不动产权利人信息和不动产信息分离加密保存，利用“零知识证明”策略分隔不动产权权利人信息链和不动产信息链，使信息安全得到有效保障。这些技术手段能有效避免数据分享中的隐私泄漏、偷盗篡改、冒用滥用和缓存沉淀等问题。

2.3 以区块链技术提升自然资源交易效率

自然资源交易是公共资源交易的重要组成部分。基于自然资源管理部门的信息化基础设施，利用区块链技术的智能合约将自然资源数字化、价值化，并在可信网络中构建自然资源交易平台[5]。

应用区块链技术可以节约大量由信用缺失带来的社会成本。在土地、林权等自然资源交易时具有很强的应用价值。审核交易双方主体资格时引入區块链技术，对双方是否有资格在平台上交易进行验证。通过对存储账本进行权限设置，自然资源交易各方均无法对隔离区的账本进行随意篡改，使得隔离区存储的账本具有可信、公正等特征，有效地保护了交易双方、中介等人员的合法权益。例如在进行房屋调查、核验时，可以利用区块链将房产地理位置、房价等各种细节都记录在数字身份数据库里，数据真实可靠不可篡改，简化了调查过程并降低了成本。在开展自然资源交易的时候，区块链能够将交易各方的费用、时间等信息详实准确的记录在“智能合约”上，在交易安全有保障的前提下最大限度提升自然资源交易效率，显著降低交易风险。

2.4 运用区块链技术推进自然资源信息共享交换

自然资源信息共享交换是自然资源信息化工作的重要内容，是提高自然资源部门工作效率和服务水平的重要支撑。目前，自然资源信息共享交换在安全信任问题、安全保障机制、共享模式、技术方法等方面有所不足。运用区块链技术，能够提升自然资源信息共享交换能力，在解决有关问题上发挥作用。

通过区块链技术中数据分布式去中心化可信对等的特点，可构建共享互信的自然资源信息体系。依托“目录区块链”将自然资源部门间的信息共享交换上链锁定，建构起数据共享的新规则，可以解决数据流转随意、业务协同无序等问题。所有的数据共享、业务协同行为能够在链上共建共管，未上链的系统可被关停，无数据的职责会被调整，从而建立起自然资源部门业务、数据的全新闭环。

运用区块链技术，建立对各部门遵循信息标准行为的激励和约束作用的共识机制，可实现自然资源共享标准的一致性。利用区块链的智能合约促进自然资源数据交换方式由非实时、静态交换转向实时、动态可控的智能交换。用区块链技术建立的自然资源数据交换共享安防体系，可以实现在分布式账簿中共享不可篡改的数据标签和全生命周期流转过程的全记录。