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珍珠项链,打麻将,这些看似与区块链无关的东西,只是你了解区块链的基础。形象地说,区块链是一个由一群人维护的大账本。区块链是一种分布式账本技术(DLT,Distributed Ledger Technology),采用共识机制发起节点共同记账。为了防止共识信息被篡改,区块链通常采用链式数据结构,并采用密码学技术进行数据存储。
技术从不独立存在,这在区块链技术上体现得淋漓尽致。区块链首次创造性地将密码学、分布学、博弈论、P2P协议等技术结合起来,使其具有去中心化、记账公开、不可篡改、可追溯等特点。区块链最大的创新在于首次用技术解决了人类的共识问题,为人类提供了一种用理性技术建立信任的方法。
区块链是“化名”为中本聪的一个人或一群人的智慧结晶。从2018年开始,区块链逐渐被大众所津津乐道,大家都在问什么是区块链?区块链诞生于比特币。随着区块链技术的不断发展,区块链技术在商业上的价值已经超越了数字货币本身。
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什么是区块链?它有点像一串珍珠项链,每颗珍珠都有固定的位置。任何一颗珠子被拿走,其他珠子的位置都会改变。每一颗珍珠就相当于一个区块,珍珠串起来就形成了区块链。当然,这样的比喻并不是很恰当,只是为了方便大家的理解。
第一个区块链应用是—— 个比特币。它的工作原理类似于打麻将。四个矿工自发组织在一起,通过掷骰子(碰撞随机数)来决定谁来记账,谁有记账权。获得了相应的奖励,另外3名矿工确认了账户。这个账本和我们之前用的账本不一样。因为是一群人记账,修改这个账本会比较困难。
我们传统的信息系统,无论是银行系统,还是我们熟悉的支付宝、微信,都是采用中心化、中心化的数据库,所有的数据安全都依赖于某个机构(比如阿里)的可信度。以及这个组织背后的技术是否强大,管理是否足够严格。
区块链是不同的。它采用共识机制调动大量节点共同记账,这些节点的地位是平等的。由于区块链是一群人一起记账,数据很难被篡改。
在区块链技术中,要修改数据,必须有一半以上的节点同意修改数据。与传统的中心化单节点记账方式相比,利用区块链技术进行记账可以提高大家的信任度,而这种信任机制的建立不依赖于一个组织或个人,而是依赖于区块链技术本身。
举个例子,在一个村子里,张三借给了李四一万元。原来的办法是张三给李四一张欠条,或者找个信得过的人作证。现在有了区块链,张三也借给了李四一万元,我们会动员所有人记账,每个人在自己的本子上记一个账“张三借给李四一万元”。按照传统的记账方式,一旦李四的欠条丢了,或者张三贿赂了证人,这笔借款就不一定能收回来了。但是有了区块链,因为村里的每个人都有账户,贷款就变得无可辩驳了。
那么,问题来了,为什么全村人都帮李四记这个账呢?只是村里人总不能让全村人记账吧。我们必须有一个机制来奖励这些人。这有点像农村的婚丧嫁娶。全村人都来帮忙。原因是过去大家的生活条件都不好。村里只要有红白喜事,各方都会大摆宴席,感谢村民。这其实是一种奖励机制。
同样,区块链需要一群互不相干的人共同记账,所以需要一种奖励机制,即经济激励,让参与记账的人获得经济回报。但问题是,只要有经济激励,就会有人作弊。
为了防止有人作弊,区块链引入共识机制,保证参与者不能作弊。比特币和现在的以太坊使用的共识机制是工作量证明(PoW); Bitshares、Steem 和EOS 使用委托权益证明(DPoS)。
为了防止共识信息被篡改,典型的区块链采用链式数据结构进行数据存储。因此,区块链也是一个“历史记录不可篡改的数据库”。传统数据库可以增删改查(CURD),而区块链只能增删改查,不能修改删除。去中心化是区块链最重要的特征,即不依赖中心化组织,参与者(节点)可以通过共识机制达成一致,这样区块链自然就有了信任的基础。会计披露是区块链技术中常用的方法。为了让各方都能记账和验证账目,账务披露通常会向全网广播。
溯源特性由基于密码学的类区块链数据结构保证。为保证交易的唯一性,有效防止双重攻击,采用时间戳技术对每笔交易进行标记。
区块链只能发币吗?
作为一种分布式账本技术,除了加密货币本身的应用,智能合约也是现在区块链的一个主要发展方向。全世界的精英都在关注智能合约的大规模应用。
那么,有没有更高效的方式来保证合约的执行呢?答案是将上述合约的内容写在一个智能合约中。一旦满足智能合约中的某个条件,合约将自动执行。由于区块链信任的特性,合约的执行不依赖于任何现有的中心化组织,从而可以有效解决传统合约中的纠纷问题。
要么明确
合同,还是日常生活中的各种交易都是一种契约关系。传统契约需要签字、盖章才具备法律效应。你可以将智能合约想象为一个自动售货机,使用智能合约就是不依赖人和现有中心化机构,合约可以根据预设的条件自动执行。
去中心化作为区块链一个重要的特点,指的是区块链在不依赖中心化组织的条件下,参与方可以通过共识机制达成一致,使区块链天然具备信任的基础。去中心化的英文是decentralized,原意如下:
将权力从中央转移到地方政府:
将大型组织部门的管理权,从单一集中管理转移到其他部门,通常情况下给予它们一定程度的自主权。判断一条链是否去中心化,可以以节点数量、节点的容错性和有多少人(组织)能够控制系统来衡量。
节点数量越多,系统可以容忍崩溃的节点越多;参与节点的人(组织)越分散,就代表一条链的去中心化程度越高,反之,一条链就趋向于中心化。
区块链作为一个分布式账本技术,可以应用在很多地方,但在具体业务上,需要和云计算、大数据、人工智能、物联网等技术结合起来才能满足实际业务需求。
例如,在商品溯源中,区块链可以从商品源头信息采集、原料来源追溯、生产过程、加工环节、仓储信息、检验批次、物流周转到第三方质检、海关出入境、防伪验证的全过程进行追溯;将商品信息采用分布式结构存储在各个节点上,使数据受多方监管,保证链上商品信息记录过程的真实性。区块链数据不可篡改的特点,可以有效保证上链商品信息无法篡改,使商品溯源的可信程度大幅度提升,但要避免源头造假,还需要借助物联网技术进行数据采集。
共识机制:
不只是区块链的特权,在人类历史发展的长河中,已经产生了许多的共识机制,例如国家、宗教、道德、科学等。我们对于一件事情好坏的判断,都基于各自的生活环境和认知水平,这也能很好地说明为什么价值观相同的人容易达成共识,同一个地域的人容易达成共识。为了能够清楚地理解共识机制,我们需要搞清楚共识机制中的区块、生产者、验证者3个核心概念。以篮球比赛为例,在篮球比赛中比赛成绩就是区块,运动员是区块的生产者,裁判员是区块链的验证者。如果裁判徇私舞弊就会产生信任危机,无法保证比赛成绩的真实性,因此共识机制的关键就是保证区块生产和验证的安全。
工作量证明机制(Proof of Work,PoW)
全网通过竞猜随机数获取生产区块的资格,一旦某个节点作恶就会白白损失算力,无法成为合格的区块生产者,也无法获得奖励。工作量证明机制并非完美,其中被指责最多的主要有两点,一是浪费能源,二是风险和收益博弈必然导致联合挖矿,而大算力矿池可能会对系统的去中心化构成威胁。比特币采用的是工作量证明机制。由于比特币长期缓慢的发展,导致65%的算力已经被5个矿池所占有。理论上上讲,5大矿池联手可以对比特币网络发起51%的攻击。
权益证明机制(Proof of Stake,PoS)
节点被称为验证者,没有挖矿,节点通过验证交易则获取交易手续费,验证错误则没收押金。每次系统会根据抵押代币数量来随机选择验证者,抵押代币越多则被选为验证者的概率越大。举一个例子,如果A节点抵押了100个代币,B节点抵押了10个代币,那么A节点相对B节点就有10倍的验证机会。
P2P(peer to peer)
首先要澄清的是,网络是一种分布式应用架构,不是大家认为的P2P网络借贷,中文称为对等网络(也称点对点网络)。举一个例子,你通过微信给朋友老王发了一句话“在吗?”,这时老王会在自己的手机上看到这条信息。你以为这条消息是直接发给了老王,其实背后的流程是:你先将这条信息发给了微信服务器,然后微信服务器再将这条消息发给老王。在你完全不知情的情况下,有一个中间人在参与你们的交流,这个人就是微信服务器,它在帮你转发那条消息。节假日,如果微信服务器繁忙,它有可能会罢工,这时候可能这条消息就一直无法发送。但是,如果采用P2P网络,你和老王之间就可以直接通信了。由于在P2P网络中不存在特殊节点,因此,其他任何节点出现问题都不会影响你和老王之间的通信。
我相信大家对区块链已经有了很好的认识,接下去章节我们再来说说区块链背后深层次的理解,请大家拭目以待!