区块链非常简单。它利用共同记账的思想,让人们拥有同一个小账本,让大家在账上不能再食言,给我们带来了一个弱中心化、公开透明的系统。
区块链这么大的蓝图不要急着画,只要找到一两个场景,用好这个技术,解决实际问题,就足够有价值了。或许几十年后,我们蓦然回首,区块链已经成为改变未来的技术。
2020年12月12日,在“我是科学家”年度盛典现场,中科院计算所研究员、博士生孙毅发表了《大家都知道的区块链小书》爱而不说谎”。
以下为孙毅讲话实录:
今天和大家分享的话题叫做《人人都爱不说谎的区块链小书》。
01 什么是区块链?
正如一千个人心中有一千个不同的哈姆雷特,一千个人心中也有一千个不同的区块链。每个人都在谈论区块链,但有时它会让我们感到困惑。
区块链到底是什么?
我想通过我生活中的一个小故事,跟大家分享什么是区块链。
这是我和我儿子的故事。我儿子10岁了。我向他做出了承诺。我说如果你考了100分,爸爸就给你买你喜欢的玩具。小家伙高兴极了,两天后拿了一张100分的试卷在我面前。试卷看了看,很简单很基础,所以我暂时收回了承诺。
当我收回承诺时,儿子看起来很无辜,但也很无奈,因为他没有办法证明父亲的承诺。
所以第二次他有了经验。他找了一个见证人,打电话给妈妈,让爸爸在妈妈面前做出承诺。两天后,小家伙拿着100分的试卷回来了。这时候我和老婆一起查了试卷,发现这次的试卷比较简单,基本不构成打赏的理由,于是我们两个同时收回了承诺。
小家伙含泪明白了一个刻骨铭心的道理:——单点记账不靠谱,目击者必造反。
于是第三次,小家伙彻底吸取了教训。他招揽了全家人,让父亲当着全家人的面许下诺言。他还选择了自己最信任的奶奶,让她为全家人拍了一段短视频。在组中。
家里每个人都在自己的手机上保存一份相同的证据,这其实用到了区块链——中一个非常核心的思想,叫做联合记账。
第三次,我没有办法收回我的承诺,因为一旦我收回承诺,我就会被全家人唾弃。所以区块链很简单,就是用共同记账的思想,让人们拥有同一个小账本,让大家在账上再也不能违约,这就是区块链的本质。
如何理解区块链?区块链实际上是一种特殊的软件数据结构,是一种账本技术。
我喜欢把它比作日常生活中的一本小书。这本小书有两个重要的元素,在区块链上也有两个重要的元素。
第一个要素是小本子是一页一页的,每一页都清楚地记录着每一笔收入和每一笔支出。在区块链上,有一个关键的数据结构叫做“块”,它是区块链账本中的一页纸。
区块中包含的也是交易记录,但区块链的交易范围更广。可以是这样一笔经济支出,也可以是两家公司的商业合同,也可以是知识产权的转让,甚至是父亲对儿子的承诺。
任何愿意被多方见证和认证的信息,都可以成为区块链上的一笔交易,记录在区块链账本中。
而且,区块链在计算的时候,有一个非常特殊的技术——,叫做“数字签名”,用数字技术和公私钥加密,使信息无法伪造,无法否认。别人不能伪造我的签名,我也不能否认我所签名的。
再来看区块链的第二个关键数据结构,——“哈希链”,对应账本中的一行。如果笔记本没有这条线,就会一页页乱七八糟,没有前后顺序。但是有了这条线,一个杂乱无章的东西就穿进了一个有序的账本里。
哈希链技术用在区块链上,区块链的账本也会被穿上。
传统小本本如何记账?写完第一页再写第二页,写完第二页再写第三页。如果要更改第一页上的数字,很容易将其从一更改为二。
但是区块链不会这样记账。区块链是先写第一页,写完拍一张照片,贴在第二页的右上角,然后开始写第二页,写完第二页,再拍一张照片贴在上面第三页右上角。
这样的书写下来之后,就很难再改了。如果要将第一页上的数字从一个更改为两个,则需要重新拍照。拍照后,第二页的内容会发生变化。因为第二页的照片又要更新了,所以第二页的照片又要重新拍了。所以,在传统的记账方式下,变化可能只是一点点,但是用区块链记账,一旦变了,就需要变。
因此,区块链中的数据无法被删除或篡改。
02 压下葫芦浮起瓢?区块链需要协同优化
区块链作为一项年轻的技术,在发展过程中肯定会遇到技术、人才、成本、监管等各种问题。
多年来,我和我的团队在区块链的技术层面做了一些研究工作,今天很荣幸能和大家分享几个故事。
第一个例子是区块链性能优化的故事。与传统的中心化账本相比,区块链目前的性能还有比较大的差距。这当然是因为区块链作为分布式
账本,它的性能比较复杂,会受多重因素影响。就像一个木桶一样,木桶里面每一个板都至关重要,决定木桶容量的,永远是它最低的那块板。
我们做区块链性能优化时,会出现压下葫芦浮起瓢的情况。我清楚的记得我们曾经做了一套方法,来优化区块链上的计算,优化完了以后,在实验室上布了一个环境,测出来非常漂亮的结果。我们非常地高兴,就拿到现实的网络中去做,结果一测我们傻了眼,效果非常地差。
后来我们去探索背后的原因,发现是因为区块链上的性能由多种因素相互制约。在实验室环境里优化了计算,但付出了网络传输的代价。因为实验室环境网络状况很好,这个代价不是那么显眼,但是到了真正的互联网上,会发现把计算优化了,但是传输变得恶化。
怎么样解决这个工作?必须要协同优化。
我们提了三个层面的协同:第一个在区块链的内部,强调计算、传输存储、协同优化;第二个也强调区块链不能只有软件,一些特殊的计算,尤其跟性能相关的,采用软硬一体化设计的方法;第三点,把区块链的系统跟传统的中心化系统有效地协同起来,大家分工合作。
03 打破信息孤岛——区块链互联互通
我要分享的第二个研究工作是区块链的互联互通的工作。
区块链未来怎么发展我们不确定,但区块链有一个非常好的参照物——互联网。因为区块链在现在遇到的问题,其实很多都是互联网曾经遇到的问题。
我来自中科院计算所。中科院计算所历史上,做了很多我们很引以自豪的工作。比如说我们是中国第一台计算机的制造者,也是中国第一个CPU的制造者。
但是有一个工作我们相对宣传得比较少,其实我们也是中国早期互联网的主导者和参与者。我们当年用了世界银行的资助,把清华、北大和中科院三个节点连起来,形成了中国互联网的雏形,而且这些工作就是我们网络实验室的老前辈做的。
我特别愿意跟他们去请教。他们跟我说:你想想二三十年前互联网有什么问题?
一开始建了很多局域网,能解决跟同一个单位、同一个组织的人传递信息的问题。但是发展到一定时候,还想跟别的单位的人传递信息,怎么办?
那就要研究局域网和局域网之间的互联互通,于是有了互联网把局域网连起来。
区块链现在也是一样,一条一条的区块链都已经建好了。单条区块链能跟同一个联盟、同一个组织、同一个社区的人,传递价值、传递信任。但是未来一定有跟其他联盟的人传递价值、传递信任的需求。
这时候我们就要去研究区块链和区块链之间,怎么样互联互通。
我们团队曾经用区块链做了一个,我们自认为非常好的应用,希望能解决传统供应链金融里一个非常难的问题。
传统的行业里,有一个核心企业,比如说华为。那么有一家公司给华为出主板,这就是华为的一级供应商;还有一家公司给这个主板出一块芯片,他就是华为的二级供应商;还有公司给芯片出电路设计,那么就是华为的三级供应商。
传统的行业里,按照供需关系形成了一个供应的链条,叫做供应链。核心企业在银行有背书,银行愿意把钱借给核心企业,因为银行信任华为。但是银行并不能因为信任华为,就信任给华为服务的这些小微企业,因为他没有办法证明这些小微企业值得被信任。
我们让所有的这些节点,银行、华为,所有这个供应链上的环节共同进来,组成一条单一的区块链系统。这个区块链系统共同记账,记两两之间的供求合同、应收账款、产品的仓单信息。
我们把这些签名过的数据多方保存下来,银行就可以一目了然:原来这些小微企业是在给我信任的华为服务,所以我可以把对核心企业的信任,拆分成更小的粒度,沿着供应链向下传递。解决传统供应链金融里,信任难拆分、难传递的问题。
我们当时做完这个以后,非常地高兴,拿到市场上跟合作伙伴推广,但是一盆凉水浇下来。
市场上很多用户跟我们说,这里有一个非常理想化的情景:你要求我们所有的节点都加到同一个区块链上,但是我们实际环境中,有些节点就不能加到同一个区块链上。这中间有商业竞争的考虑,有政策的限制,甚至有的供应商本身也是一个核心企业,人家自己也有链,为什么要合到一条链上?
所以我们痛定思痛,研究怎样用跨链的技术来解决。企业还保持原来单独的区块链,我们用跨链技术来使得他们的信任,能从一条区块链传递到另一条去。我们提出了一些架构和方法,应该说还是认赢得了客户的认可。
04 疫情下的区块链应用
2020年,新冠疫情给我们的工作方式、生活方式,带来了很多前所未有的改变。比如说,传统的面对面地交流,在现在不得不远程借助于网络。而我们在远程沟通时,会发现相互信任变得更加困难,因为缺乏信任,效率更加低下。
有了区块链技术, 就再也不需要相信任何人了,只需要信任一项技术。让这个技术在一个互不信任的环境中,带给我们弱中心化、公开透明的系统。
疫情期间其实有很多好的应用,都用到了区块链的技术,比如说捐赠物品的信息保存。区块链技术可以让每一份捐赠都变得更公开、更透明、更真实、更可靠。
很多人会问我:你觉得区块链会是一个改变未来的技术吗?
我认为,即使区块链是一个改变未来的技术,当前阶段也不需要如此看待它。因为很多改变未来的技术,最开始也不是瞄着改变未来的目标去设计。
比如,区块链的大表哥互联网,最早期只能传文字,传个图片都费劲。到后面发展了十几年,出现了门户网站,大家觉得互联网最好的应用出现了。但是到今天,当互联网真正进入到衣食住行的方方面面时,没有人再会说它最初的应用。
所以对区块链也一样,不要着急给它描绘那么伟大的蓝图,只需要找到一到两个场景,扎扎实实地用好这个技术,解决现实问题,就足够有价值了。
因为我们相信好的模式一定是可复制的,一个点成功,多个点就能成功,最终就会形成全方位的成功。用这种眼光去看待区块链,也许几十年以后我们蓦然回首,区块链就成为了一个改变未来的技术。
所以来自各行各业的朋友,我希望大家都能勇敢地伸出你们的双臂,共同来拥抱这项充满希望的新技术——区块链。
谢谢大家。