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区块链数据分析：现状、趋势与挑战 PDF 下载
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区块链数据分析：现状、趋势与挑战
陈伟利 郑子彬
（中山大学数据科学与计算机学院 广州 510006） （国家数字家庭工程技术研究中心 广州 510006） 1（chenwli9@mail2.sysu.edu.cn） Blockchain Data Analysis: A Review of Status, Trends and Challenges
Chen Weili，and Zhen Zibin
（School of Data and Computer Science, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006） （National Engineering Research Center of Digital Life, Sun Yat-sen University, Guangzhou, 510006）
Abstract Blockchain technology is a new emerging technology that has the potential to revolutionize
many traditional industries. Since the creation of Bitcoin, which represents blockchain 1.0,
blockchain technology has been attracting extensive attention and a great amount of user transaction
data has been accumulated. Furthermore, the birth of Ethereum, which represents blockchain 2.0,
further enriches data type in blockchain. While the popularity of blockchain technology bringing
about a lot of technical innovation, it also leads to many new problems, such as user privacy
disclosure and illegal financial activities. However, the public accessible of blockchain data
provides unprecedented opportunity for researchers to understand and resolve these problems through
blockchain data analysis. Thus, it is of great significance to summarize the research problems
existed, the results obtained, the possible research trends, and the challenges faced in blockchain
data analysis. To this end, a comprehensive review and summary of the progress of blockchain data
analysis presents. The review begins by introducing the architecture and key techniques of
blockchain technology and providing the main data types in blockchain with the corresponding
analysis methods. Then, the current research progress in blockchain data analysis is summarized
in seven research problems, which includes entity recognition, privacy disclosure risk analysis,
network portrait, network visualization, market effect analysis, transaction pattern recognition,
illegal behavior detection and analysis. Finally, the directions, prospects and challenges for
future research are explored based on the shortcomings of current research.
Key words： blockchain; data analysis; Bitcoin; Ethereum; smart contract
摘要 区块链是一项具有颠覆许多传统行业的潜力的新兴技术。自以比特币为代表的区块链 1.0 诞生以来，区
块链技术获得了广泛的关注，积累了大量的用户交易数据。而以以太坊为代表的区块链 2.0 的诞生，更加丰富
了区块链的数据类型。区块链技术的火热，催生了大量基于区块链的技术创新的同时也带来许多新的问题，如
用户隐私泄露，非法金融活动等。而区块链数据公开的特性，为研究人员通过分析区块链数据了解和解决相关
问题提供了前所未有的机会。因此，总结目前区块链数据存在的研究问题、取得的分析成果、可能的研究趋势
以及面临的挑战具有重要意义。为此，全面回顾和总结了当前的区块链数据分析的成果，在介绍区块链技术架
收稿日期：2018-02-**；修回日期：2018-**-**
基金项目：国家重点研发计划（2016YFB1000101）；广东省高等学校珠江学者岗位资助项目(2016)；国家自然科学基金(61722214)；广东省创新
团队项目(2016ZT06D211).
The work described in this paper was supported by the National Key Research and Development Program (2016YFB1000101), the
Guangdong Province Universities and Colleges Pearl River Scholar Funded Scheme 2016, the National Natural Science Foundation of China
(No.61722214), and the Program for Guangdong Introducing Innovative and Enterpreneurial Teams(2016ZT06D211).
通信作者：郑子彬（zhzibin@mail.sysu.edu.cn）
计 算 机 研 究 与 发 展 2018 年
构和关键技术的基础上，分析了目前区块链系统中主要的数据类型，总结了目前区块链数据的分析方法，并就
实体识别、隐私泄露风险分析、网络画像、网络可视化、市场效应分析、交易模式识别、非法行为检测与分析
等 7 个问题总结了当前区块链数据分析的研究进展。最后针对目前区块链数据分析研究中存在的不足分析和展
望了未来的研究方向，以及面临的挑战。
关键词 区块链；数据分析；比特币；以太坊；智能合约
中图法分类号 TP391
0 引言
区块链技术是一种新型的分布式账本技术，它可
以在互不信任的环境下实现去信任中介的可信交易。
与传统数据库技术相比，区块链技术具有防伪造、不
可篡改以及能方便实现智能合约等特点，被誉为一种
将引发社会变革的新型技术[1]。国务院印发的《十三
五国家信息规划》将区块链等相关技术列入强化超前
布局的战略性前沿技术。著名信息技术研究分析公司
Gartner（www.gartner.com）连续 2 年 (2017、2018)
将区块链及其相关技术列入十大战略科技。
区块链技术是比特币等新型数字货币的底层支
撑技术。由于要在分布式环境中实现可信的交易，区
块链技术大量使用密码学技术隐藏用户信息，同时所
有交易信息则由分布式网络共同验证、存储。区块链
技术可根据应用场景和网络加入许可机制的不同划
分为公有链、联盟链和私有链[2]
。比特币[3]
、以太坊
[4]
等对节点的加入与退出没有任何限制，是典型的公
有链。传统数据库中的数据通常隶属于某家企业或机
构，只有内部人员能够查看和分析，而公有区块链因
为可以自由加入与退出，其中的数据即区块链数据可
以方便地获取。这为数据分析人员通过获取公有链的
交易数据，进而分析系统中的各种行为提供了前所未
有的机会。
当前，各种公有链如比特币、以太坊等获得了大
量用户的参与，积累了大量交易数据。以比特币为例，
一份 ARK 投资公司和 Coinbase 联合发布的研究报告
指出，截至 2016 年底，全球有超过 1000 万用户持有
比特币，每天比特币的交易量达到 2 亿美元[5]。大量
用户的参与和活跃的用户交易使得基于区块链的数
据分析成为一个重要且有价值的研究问题。随着区块
链技术的发展，各行各业将区块链技术作为底层技术
引入，势必导致大量的数据以区块链数据的形式存
在，因而研究基于区块链的数据分析问题具有重要的
理论和现实意义。
与典型数据形式相比，区块链数据具有 2 个重要
的特点。首先，在区块链系统中，尤其是在公有链中，
用户都是匿名的，各种用户的属性数据（如性别、年
龄等）都无从获得。其次，区块链系统中用户通过交
易形成联结，构成各种网络，数据之间彼此互相关联。
因而，基于匿名网络的数据分析技术将成为区块链数
据分析的重要技术。
目前，由于区块链技术尚处于初始阶段，缺乏大
量成熟的区块链应用项目，因而基于区块链的数据分
析亦处于探索阶段。区块链数据分析相关的文献主要
针对目前相对成熟且已有足够数据的区块链如比特
币、以太坊等。其中，又以比特币区块链因其创立时
间较长、广受关注而成为区块链数据分析研究的重要
对象。
目前，已有大量针对区块链技术不同角度的文献
综述，如技术架构[6]、共识机制[7]、安全和隐私的问
题[8, 9]、攻击问题[9]、应用现状[10, 11]、研究方向与挑
战[2]、研究热点[12]等，但尚缺乏对区块链数据分析技 术的进展的相关报道，为弥补这一缺失，本文对目前
区块链（主要是比特币、以太坊）数据分析的相关文
献进行了对比分析，概括出 2 类典型的区块链数据和
相应的分析方法，并总结了区块链数据分析的 7 大研
究问题和进展，希望能够给当前区块链技术的相关研
究提供一定的参考与帮助。
1 区块链基础介绍
当前，我们处于一个信息泛滥的时代，各种数据
充斥我们周围。然而，数据是否真实可信却不得而知。
区块链技术因其特殊的机制，其中的数据具有“可信”
的宝贵特征，这使得基于区块链数据分析的信息具有
重要的价值。为理解为何区块链数据具有可信的特
征，本章将介绍区块链的基本架构，并重点分析使得
区块链数据可信的关键技术。
1.1 区块链架构
2008 年，化名为“中本聪”(Satoshi Nakamoto)
的学者在密码学邮件组发表比特币奠基性论文[3]
，并
于 2009 年 1 月实现了比特币的最初版本。在经过一
段时间的运行之后，比特币开始走进大众的视野。由
于比特币具有许多优良特性，其迅速成为金融市场的
宠儿。区块链技术正是指比特币等加密货币的底层支
撑技术。
目前，尚未形成行业认可的对区块链技术的统一
定义。在 2016 年 10 月由中国工业和信息化部发布的
《中国区块链技术和应用发展白皮书》将区块链技术
描述为分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加
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