区块链军事应用研究

区块链军事应用研究

凌振国 侯麒麟 王佳丽 刘冬冬 宁文学

北方自动控制技术研究所，山西省 太原市 030000

摘要：区块链的特征和关键技术使得在国防与军事领域有着广阔的应用前景，只要针对各点做出创新必然会促进现代化战争的改革。本文从区块链的概念、基础架构以及核心技术着手，分析了区块链在军事上的应用前景。从区块链的缺陷为源头，分析了应用中面临的挑战以及需要突破和创新的关键技术。

关键词：区块链，军事应用，共识机制，装备管理，无人化作战

0.引言

随着数字货币的崛起，其核心技术区块链也广为人知并被誉为未来最热门技术之一。而区块链也被应用于各种传统领域，如物联网、慈善机构、供应链等。

2019年10月25日中央政治局第十八次集体学习发表重要讲话，强调“区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用^[1]”。我国也将区块链的应用设为了“核心技术自主创新突破口^[2]”，这意味着区块链在军事方面的应用已经极为迫切。而区块链的优势和特征，也必将对传统的军队作战理念、作战方式、后勤武器管理等方面造成巨大的冲击。

1.区块链简介

1.1区块链概述

区块链不是一种单一全新的技术，而是数学、密码学、互联网和计算机编程等多学科融合的技术^[3]。其中，基于时间戳的链式区块结构、基于P2P网络的分布式节点共识机制和灵活可编程的链上合约是区块链技术最有代表性的创新点^[4]。

1.2区块链特征及架构

不同于传统网络架构，区块链不存在中心服务器，每个节点平等交互，体现了去中心化的特征；去信任化体现在区块链系统中的交易都是基于共识算法完成的，没有第三方的参与，且所有交易的数据都公开透明；不可篡改是因区块链系统采用分布式架构，每个区块上链之后覆盖上个区块并迅速向邻节点传递，而每个节点以最长链替代短链，区块被覆盖并确认出块，时间和空间上都体现了不可篡改；可溯源体现在所有区块公开透明，所有人可查询交易数据。

区块链封装了底层数据区块的链式结构，以及相关的非对称公私钥数据加密技术和时间戳等技术^[5]。数据区块是由多个交易信息和部分区块信息组成的数据账本；区块链采取分布式架构，每个单位都是节点，收到的数据向邻节点传递；共识层封装了共识算法，决定了记账的权利，各节点通过共识机制达成一致，避免了第三方的参与，实现了点对点交易。激励层封装了了激励矿工通过大量算力获取区块即记账的奖励机制；合约层封装了脚本算法以及智能合约，提供灵活可编程平台，促进了人机交互。应用层封装了区块链应用场景。

2.区块链军事应用

区块链技术相比于传统的集中式系统有很多优势，这些优势在现代化作战指挥、作战方式及军事物流中也至关重要。区块链在军事上的应用也还在探索阶段。

2.1军事作战

物联感知设备和数据挖掘所产生的海量数据，在战时易遭敌定点摧毁^[7]。而区块链本质是一个分布式数据库，数据可溯源无法篡改的特点保证了可靠的抗毁能力、数据安全性和真实性。

从指挥所到任务部队指挥所层层传达指挥命令过程繁琐，呈“烟囱状”，效率低下，而参考DPOS算法将参与决策的各兵种、各层级指挥员根据权值比重作为节点对作战方案投票，快速决策，指挥结构向“扁平化网状”转变，提高了效率且加速了OODA环循环。

2.2武器装备全寿命管理

武器装备在全寿命期内，将数据通过纸质或电子文档作为媒介来存储缺陷明显，安全不易保证、不易监管。引入区块链技术，利用其自治性的特点，基于共识机制，让国防工业部门、装备承制单位、管理部门及使用部队等全部参与并维护区块链，互为监督，链上数据的安全性得到保障，多方维护利于监管，且避免了繁琐的流程，有效提高了装备管理效率。

2.3无人化作战

目前，无人蜂群作战是智能化作战中的主角。控制中心或领弹机搜集信息、任务规划并对蜂群下达作战指令。而两者一旦被攻击或被干扰，蜂群也就是一盘散沙；另外，中心化式的将决策权交给领弹机，可能遭受干扰、且对其计算能力要求较高。引入区块链技术，蜂群中任意单位都是平等的，虽然可能提高成本，但却提高了安全性，蜂群可进行协同决策、协同打击，提高无人集群之间的信任度。

3.区块链军事应用面临的挑战

3.1共识机制

区块链的共识机制需要在多方节点平等的条件下达成共识，这就意味着区块链系统难以达到目前中心化系统的高吞吐量和高效性。目前存在的区块链系统EOS采用BFT-DPOS共识机制，官方说明能够支持百万笔/秒的交易速率，但目前还没有严谨的数学和逻辑证明其真实性。战场形势变幻莫测，必须确保区块链指挥系统的高效性，保证战场态势信息的告诉更新。因此需要适合的共识机制保证指挥系统的高效性和敏捷性。

3.2安全性

由于应用场景的限制，军事区块链的规模较小，节点数量也会远小于民用区块链，而目前数字货币的安全性便是由于大量的节点数量，从而导致恶意节点想要篡改链上数据太难实现，节点数量较少的军事区块链很容易面临51%攻击。在战时，倘若地方敌方集中大量算力攻击节点，控制51%以上数量的节点，链上数据不仅面临泄露的风险、被修改或者输入虚假情报，甚至会导致区块链分链而瘫痪。想要实现军事区块链安全上的缺陷，首先要有更高强度的加密算法和安全协议，研究适合军事区块链的加解密算法、安全多方计算、数字签名、零知识证明等安全机制。

3.3多链式存储

目前每一个全节点需要同步所有链上数据，区块链通过大量的节点和最长链规则来增强鲁棒性。这也意味着链上的重复的数据越来越多，造成了大量的空间冗余，这会消耗大量的存储空间、资源浪费。这会导致作战单元需要加大存储空间、提升计算能力、负载增加，与当前作战单位轻量化的目标背道而驰。而适当的对区块链的定义做出改变，采取多链式分布结构，以主链为主，存储简要数据，设置一条或多条子链与主链关联数据，这种方式可以改善数据冗余的程度并不会造成数据的缺失，从而提高军事区块链的扩展性。

4.结束语

目前，区块链在其他领域的应用还不成熟，军事上也处在探索阶段。区块链技术被认为是未来最热门的技术之一，区块链在军事上的应用也势必会对现代化军事战争造成巨大的冲击，也被认为是军事变革的关键突破口，我们需抓紧机遇，利用区块链的优势加强军事国防力量。

参考文献

[1].习近平在中央政治局第十八次集体学习时强调 把区块链作为核心技术自主创新重要突破口 加快推动区块链技术和产业创新发展[J].网信军民融合,2019(11):4.

[2]余沛毅,徐兵,申璐,徐伟光. 浅谈区块链技术的军事应用前景与挑战[C]//.第八届中国指挥控制大会论文集.,2020:723-727.DOI:10.26914/c.cnkihy.2020.014705.

[3]沈梦姣, 张厚军. 区块链技术研究综述[J]. 无线互联科技, 2020, 17(10):3.

[4]孙煜飞, 杨强, 杨朝晖. 区块链军事应用探析[J]. 指挥控制与仿真, 2021, 43(4):5.

[5]孙岩, 雷震, 崔培枝. 区块链技术及其在军事领域的应用[J]. 信息与电脑, 2017(19):3.

[6]袁勇, 王飞跃. 区块链技术发展现状与展望[J]. 自动化学报, 2016, 42(4):14

[7]李正发, 杜亭军. 区块链技术在军事领域中的应用探析[J]. 信息技术与信息化, 2020(7):3.

[8]赵国宏.军事区块链研究[J].指挥与控制学报,2019,5(04):259-268.