摘要 当前，区块链日趋成为全球技术发展的前沿阵地，区块链技术应用覆盖到数字金融、物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域，全球主要国家都在加快布局区块链技术
当前，区块链日趋成为全球技术发展的前沿阵地，区块链技术应用覆盖到数字金融、物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域，全球主要国家都在加快布局区块链技术发展。2019-10-24，习近平同志主持中共中央政治局学习时发表重要讲话，对发展区块链技术的重要意义、发展方向等作出深刻阐释，并对区块链技术未来发展提出重要要求。区块链技术对自然资源部门也产生了新挑战和新机遇，需要在生产、科研中大力推进高新技术的运用和集成。本文通过介绍区块链技术、自然资源管理难点及区块链在自然资源管理中的应用场景，探讨了区块链在自然资源管理里中的作用及优缺点。
1区块链技术简介
区块链技术是一种去中心化分布式账本数据库技术，它主要通过使用点对点数据传输方式、加密算法、共识算法与代币激励等方法，实现了一个具有去中心化、不可篡改等优点的分布式数据库系统，为解决传统交易机构通常存在的可篡改、高维护成本以及数据缺乏安全等问题提供了新的思路[1]。
1.1区块链运作机制
区块链通过密码学技术加密交易内容，并按特定的共识算法以有序链方式存放在参与节点上，保证交易信息不可篡改性[2]。区块链节点信息存储图如图1所示。图1 区块链节点信息存储图
1.2区块链分类
区块链分为公有链、私有链及联盟链3种类型，3种类型的最主要区别在去中心化程度。公有链中所有节点处于平等地位，无中心节点。私有链中存在中心化节点，联盟链则是节点对应实体组织机构。区块链技术与现有数据库技术在开发模式与应用方向上有许多差异，很重要的一方面就是其一致性解决方案不同[3]。由于区块链自身的特点，它可以实现传统强中心化系统难以满足的一些重要需求，例如为物联网系统提供设备的跟踪、管理、维护等功能，并且在易用性和成本方面有极大的提升[4]。总体而言，区块链技术更偏向对生产关系的革新。结合人工智能、5G、云原生等技术，区块链将对现有信任机制提供优化的方法，让信息传递与利用的效率更高。通过区块链技术可以提供更多的社会价值[5]。
2当前自然资源管理难点
2.1数据安全问题
在互联网快速发展的今天，云计算、物联网等技术已经渗透到自然资源管理的各个环节，导致数据安全问题备受重视。关系到国家利益、国防安全的数据如存在丢失、损毁的风险将是巨大的隐患。传统数据中心难以满足未来对数据安全提升的要求，而区块链技术的不可篡改、去中心化等优势弥补了传统数据中心保密性不足的缺陷。
2.2运营成本问题
管理自然资源通常需要面对TB甚至PB的数据，巨大的数据量伴随的是存储及带宽的压力，并且对这些数据进行统计分析、处理优化都是非常巨大的工作量，系统正常运行的运营成本将异常庞大，而作为基层的企事业单位是无法承担的区块链技术通过去中心化、奖励机制等，可以将原本需要海量存储、计算的要求分布在许多节点当中，并能实现合理分配，大幅降低运营成本。
2.3工作效率问题
传统管理系统通常存在审批周期长，员工工作积极性不高，服务质量低等缺点。传统管理系统中，各种申请、审核操作通常需要繁琐的流程。利用区块链数据透明的特性可以化繁为简，同时采取中心化授权分级机制，也为监管部门提供了技术保障。区块链的激励机制也可以提高员工的工作积极性，让公众用户得到更加优质的服务。
3区块链在自然资源管理中的应用场景
3.1不动产登记管理
不动产登记工作存在周期长、流程繁琐、资料难以辨明等问题。针对这些问题，一般采取多部门联合，内部磨合等方式解决，但随之带来了资源消耗大，人员需求多等新的问题。区块链技术可以较好地解决不动产登记管理中存在的难题，首先区块链的去中心化保证了数据的权威性，并通过加密机制等建立了登记数据的信任机制。同时，区块链将个人、企事业单位的信息存储在链上，保证了数据之间的高效流通，缩短了业务办理周期。
3.2对自然资源可信存证
在农村土地确权等工作中，保证用户数据安全、可信是非常重要且困难的。区块链技术不可篡改、公开透明等优点恰好完美契合了这方面的需求。另一方面，存证平台本身也需要具备第三方电子存证平台的资质，因此应用最多的公有链显然不符合规范，私有链的节点写入权限中心化等特点更符合要求。普通可信存储需要对节点资质、运行网络、硬件设备进行可信验证，而自然资源相关单位作为地方政府职能部门进行数据上链等工作，便天生具有行政与组织优势。
3.3自然资源多层级管理
联盟链是一种与各节点有对应实体组织机构的私有链，最大特点是各个组织机构之间通过相同的利益诉求共同维护整个区块链的稳定运转。在自然资源管理当中，通常有省、市、县等多个层级，让不同级别的单位之间信息交流、共享更加顺畅是自然资源管理的重点。从以往的经验来看，自然资源管理往往有各种各样的困难，如数据安全风险、审核不够严格、服务周期过长等问题。而利用区块链技术，通过去中心化的一些特性，可以极大地提升管理系统的运行效率，提高数据的安全、可靠性，并能有效激发管理动力等。对自然资源管理体系、生态建设有极大的促进作用。图2描述了一个基于区块链的自然资源应用系统基础架构图。
4区块链在自然资源管理中面临的问题
4.1区块链数据公开特性造成的安全性问题
区块链货币是公有链的典型应用，该应用中所有的节点都能获得完整的数据内容，无法让特定的用户获得指定的数据。这在自然资源管理中是不适用的，会带来不可预测的问题。同时，由于节点具有不同的性能和安全防护能力，单个节点容易受到攻击甚至蒙蔽，可能导致整个区块链数据的泄露[6]。处理好区块链中的数据安全问题是自然资源管理中待解决的难点。
4.2区块链带来的资源消耗问题
区块链中参与计算的节点通常需要执行大量的哈希计算任务，信息存储也有巨大的冗余性，对存储资源、网络带宽等都会有很大的消耗。在这些哈希计算中，大量的计算资源并没有产生任何社会公益价值，从宏观层面看是被完全浪费掉了，更合理的链系统架构和共识算法是未来待研究的问题。
4.3区块链的性能问题
目前普遍认为区块链技术存在“不可能三角”的问题，无法同时达到高性能、去中心化与安全这3个优点[7]。在类似比特币这样的区块链货币中，每秒交易数量保持在个位数的水平，基本无法日常使用，这也是采用工作量证明的共识方式带来的问题。目前已有的解决方法包括使用性能更高的共识方式，使用高性能的快速链与安全的低速链结合等方法。
5总结
综上所述，区块链技术必将在自然资源应用领域占据重要的位置，对国家、社会都会产生很大影响，甚至改变传统的管理模式。但也还存在非常多亟待突破的技术难点，其性能、效率上的提升会极大地影响现有的自然资源管理模式。
作者：闵梦然 余晓敏 祁玉杰
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