国科简:区块链是什么?区块链的特点与核心技术

什么是区块链、区块链的特点以及四大核心技术。

 

区块链有望帮助解决高药价难题

区块链是比特币的重要概念,是比特币的最核心最底层的技术,它本质上是一个去中心化

区块链技术被称为分布式账本技术,具有安全存储数据、信息不可伪造和篡改的特点,可以自动执行智能合约,无需任何中心化机构的审核,能有效解决参与各方的信任问题。

区块链的特点

1、去中心化:由于使用分布式核算和存储,不存在中心化的硬件或管理机构,任意节点的权利和义务都是均等的,系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。

2、开放性:系统是开放的,除了交易各方的私有信息被加密外,区块链的数据对所有人公开,任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用,因此整个系统信息高度透明。

3、自治性:区块链采用基于协商一致的规范和协议,比如一套公开透明的算法,这使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据,使对人的信任改成了对机器的信任,任何人为的干预不起作用。

4、信息不可篡改:一旦信息经过验证并添加至区块链,就会永久的存储起来,除非能够同时控制住系统中超过51%的节点,否则单个节点上对数据库的修改是无效的,因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。

5、匿名性:由于节点之间的交换遵循固定的算法,因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方自己产生信任,对信用的累积非常有帮助。

区块链技术的兴起:解决信任问题

现有的信息互联网架构是基于TCP/IP 协议构建的中心化架构。TCP/IP 协议虽然能保证信息传递渠道的可靠性,但不能保证所传递信息的真实性。而信息的真实性,即信息不对称问题是现代金融理论研究的一个重要问题。区块链技术之所以能够得到金融科技界的广泛关注,主要是其解决了信息传递中的信用问题,也称“拜占庭将军问题(ByzantineFailures)”。王永利(2016)认为,区块链很可能成为下一代全球信用认证和价值互联网的基础协议。

(一)拜占庭将军问题

拜占庭将军问题由Leslie Lamport(1982)提出,核心是解决信任问题。拜占庭帝国(东罗马帝国)国土辽阔,驻守边疆的各支军队距离远,将军间依靠信差传递消息。根据规定,只有在所有将军和副官达成共识的情况下,才能攻打敌人。但是,由于军队内部存在叛徒和间谍,其发出的错误信息可能会影响出兵决定。“拜占庭将军问题”就是在已知存在叛徒的情况下,忠诚的将军如何不受影响,形成正确共识的问题。

将“拜占庭将军问题”应用到金融科技领域,就是处理分布式系统的信息交互问题。即当网络中任意节点都无法相互信任时,如何防范信息被篡改并形成共识进行安全的信息交互。

区块链技术解决了“拜占庭将军问题”。区块链技术是弱中心化、自信任的底层架构技术,由区块链技术构建的系统存在一个公开、透明的账本,通过共识机制解决信任问题,使所有节点都能进行安全的数据交换,不必担心信任问题。

(二)区块链的共识机制

区别于传统由中心化(如交易、清算中心等)机构进行信息更新和验证的模式,区块链通过形成共识机制解决信用问题,利用弱中心化的模式实现网络各节点的自证明。以比特币为例,比特币主要以工作量证明(Proof of Work,POW)机制作为共识机制。交易记账权或区块建设权需要节点通过算力竞争获得——节点通过计算解决复杂的数学问题,构成了工作量证明机制。并且,随着求解难度的不断增加,计算量也随之增加。工作量证明机制中,其他节点通过验证结果的方式,确定求出解的节点完成了相应工作量。

除工作量证明机制外,区块链技术还存在其他共识机制,如权益证明机制(Proof of Stake,POS)、股份授权证明机制(Degate Proof of Stake,DPOS)等。权益证明机制通过每一笔交易销毁的币天数(CoinDays)①实现权益证明,从而克服了工作量证明机制浪费算力的问题。股份授权证明机制则是通过实施科技式民主来抵消中心化的影响:由拥有投票权的人投票选出区块链的生产者签署(生产)区块;在每个区块被签署之前,要验证前一个区块已经被受信任节点签署。区别于其他保障加密货币安全的算法,在股份授权证明机制下,每个客户端都能决定可以信任谁的问题,而不必信任拥有资源最多的人。该机制可以最大化有投票权人的利益,同时最小化维护网络运行和安全的成本。

区块链技术通过共识机制产生了“智能信任”(Coded Trust),可以作为可靠的数据库记录各种信息。除共识机制外,区块链系统记录的信息字段与生成时间相对应,一个区块经过验证链接到区块链后,会被永久存储。该信息具有唯一和不可篡改性。通过共识机制等技术保证,区块链技术较好地解决了信任问题,可以为金融行业创造自信任的金融生态。

区块链将成为管理未来智能城市的解决方案

区块链最令人期待的亮点之一就是在物联网“智能城市”发展中的应用,能够解决目前城市面临的许多问题。届时,基于区块链构建的物联网中的智能设备将被运用到监测桥梁、道路、电网等城市基础设施的实时情况中,区块链可以把这些智能设备连接到一起进行统一管理,帮助它们更高效地监测。

今年,将会有更多的城市项目参与进来,测试区块链中存储的信息、数据的完整性,这将帮助人们更好地了解未来如何打造智能城市。

区块链将提供更高级别的安全性和隐私保护

区块链代表了密码学与安全领域数十年来研究与突破的高潮,它提供了一种完全不同的方法来存储信息并执行功能,这使其特别适合对安全性及匿名性要求较高的环境,帮助加强网络安全、避免网络攻击。

区块链能够帮助防止数据操纵和欺诈、防止分布式拒绝服务攻击(DDoS),并有效保护用户的网络隐私。区块链为网络安全提供了一种前所未有的技术支持,它可以为用户身份安全、交易和通讯安全、关键基础设施安全等保驾护航,从而支持网络平稳安全地运行。

区块链也是一种网络协议,如果说互联网是信息传输的技术协议,那么区块链就是价值传输的技术协议。

和信息的传输一样,人类实现高效率、安全的价值传递也经历了一个漫长的历史过程。在货币没有出现之前,人与人之间是以物换物,在交易之前会出现意外,比如苹果坏了或者被抢了,后来为了降低成本和风险,也为了方便携带,才有了货币。随着时间的发展,人类的需求越来越大,这时候信用就显得尤为重要,于是有了中介,有了第三方。人类为了确保信用,还让法律或者警察来维护。现实中,很多规则的维护者往往会破坏规则。

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