解读《区块链+时代》二、区块链的技术核心

区块链技术,就像20世纪90年代互联网那样,这是件大事,它将改变金融世界的运作方式。——布莱思·马斯特斯

密码学知识和技术、开源代码是程序员的学习方向。那普通人学习什么呢?

分布式账本不是常见的分布式数据库

传统企业的数据,比如财务账本肯定是放在财务部门,由会计统一负责记账、结算。不论是纸质的还是电子的,都由中央部门集中管理。这个就是中心化,是传统组织的一个重要特征,管理方式分层级,意见和信息传达由上而下,各层的中心部门控制着下属的人、财、物、数据。

在中心化的社会里,也存在去中心化的状态。市场经济就是一个典型的去中心化系统,参与市场经济的各个主体都要在遵守商业规则的基础上,按照实现自己利益最大化的原则行事,同时在客观上推动了整个市场的繁荣。

类似的去中心化的网上产品还有BT下载,用户的电影资源并不是存储在某一台设备上,而是网络中 的每一台设备都有这部电影,在线计算机越多下载越快。

这种去中心化的数据存储保证了足够的安全备份,也有一个重要特点是很难篡改。如果有人修改了,修改资源的行为会被记录并所有其他拥有电影的用户都会知道,其他电脑的资源就会反过来验证。除非同一时间超过一定比例的电脑都在修改同一资源。

同样地,分布式账本就是类似这样的做法。这些账本保存在所有连在区块链的节点上。这些节点不一定是电脑,可以是能够存储账本信息的设备。

分布式数据库是分布式账本的父集。也就是分布式数据库可以用很多传统技术和方式实现,只有用到区块链技术实现时,我们才称其为分布式账本。

区块链技术的分布式账本,在记录和修改时,需要各个节点都要对任何节点的数据进行校验并确保其处于正常状态。之后被认可的数据信息会同时被更新到所有节点上。也就是,这种记账行为是需要达成共识的,之后会保持稳定并难以篡改。

分布式账本的应用中,超级账本项目(hyperledger)是首个面向企业应用的分布式账本平台。开源社区共同开发的产品。2015年12月由Linux基金会牵头,30多家初始企业成员(包括IBM、Intel、DAH、DTCC、FUJITSU、HITACHI、SWIFT、Cisco等)共同宣布hpyerledger联合项目成立。目前参与的企业有100多家,引入权限控制和安全保障的超级账本项目开拓了区块链技术的全新领域。

通证——新人和共识的通行证

共识机制,是区块链技术的另一个重要特征。

传统社会的共识,依靠权力和权威。这种共识多数时候不是自发形成的,是带有强制性,依靠的是组织的中心所制订的一系列自上而下的规则。这与计划经济体制类似。

而在区块链社会形态里,所有成员完全自由平等,权利方面无差异。则共识只能靠相互协商和认同得到确立。而怎样算达到了共识,需要一个规则或标准。在中心化的组织中,共识只需要领导一句话,一切行动听指挥。而在无中心化的组织中,就是少数服从多数。区块链中的共识则是大家要对共识算法达成一致。

目前区块链技术有几种共识算法。比特币采用的共识算法叫做工作量证明(PoW),就是谁出力(挖矿)最多,谁就得到圈内认可。以太坊采用的共识算法叫作权益证明(PoS),谁的权益最高,谁能得到认可。此外,还有股份授权证明机制(DPoS)共识算法,类似于全体成员推举出的代表行使权力。共识算法的共同特点是决定权重新集中。这也说明去中心化是个伪命题,人类社会的形态具有多样化,很多情况是处于两者的中间态。

根据去中心化程度的不同,有三个变种:公有链、联盟链、私有链。

公有链(接近完全去中心化)是任何人都能读取的、任何人都能写入的区块链,比特币、以太坊就是典型例子。但不是完全去中心化,如前面所述,共识机制只允许部分节点(矿工)来承担达成共识的角色。

私有链(接近中心化)是相反情况,写入权限掌握在一个组织(发起和管理区块链的jgou)手里的区块链,读取权限可以开放或是有条件开放。所有规则是由一个组织制订的,参与成员的权限很小。

联盟链介于前两者之间(部分去中心化)。典型例子是前面说的百家企业的超级账本联盟。有一定准入机制通过数字证书的方式实现基于公钥基础设施(Public Key Infrastructure,PKI)的身份管理体系。

公有链采用加密数字币或通证,作为链上成员之间辨认的“身份证明”。加密数字币或通证,英文名称是‘token’,在计算机网络术语中,被译作“令牌”。token可以被设计成合理的机制,调动参与者的积极性,形成良好的区块链社会生态。所以,币圈和链圈是可以融合的。

硬币的两面——加密和安全

在区块链上,所有信息都记录在一个特殊的加密数据“块”中,叫作“区块”。每个区块有三个部分:

区块的头部对应的是另一个区块的密码;

中间是记录的信息;

最后是这个区块自己的密码。

同样,一块一块首尾连接,像一条坚固的“链子”。区块头部和尾部的密码采用的是复杂的非对称加密技术。很难暴力破解,因为更复杂,需要两端不同的“密码钥匙”配合,才能树林里开锁。这是一种双保险设计,提高区块链上各个区块的安全性。

除了非对称加密,还有加盖“时间戳”防篡改。比特币采用了多重哈希函数加密、编码和数字签名技术。破解难度相当于全世界找一粒符合条件的沙子。

智能合约

合约是一种承诺和安排,现实中合约的执行过程并不顺利,效率也不够高。而合约在计算机程序中,无须人为干预,自动执行合约规定的数字处置流程,可避免扯皮、赖账等失信行为。此为“智能合约”,理解为当计算机判断触发某条件时,就执行某动作。

智能合约要具备三要素:自治、自足和去中心化。

自治:合约一旦启动就会自动运行,不需要它的发起者进行任何干预。

自足:能够全权管理和处置资源。

去中心化:不依赖单个中心化的服务器,是分布式的通过网络节点来自动运行。

智能合约上传到区块链后,区块链上的所有节点(参与各方)都可接收到相关合约信息。执行过程也需要区块链上负责验证的节点来验证,确保达成条件,当达成共识后,智能合约被自动执行,并把结果通知相关各方。

智能合约与通证和共识机制都是可创造新人的技术手段。避免了一些失信行为发生的可能,一些难以达成信任而无法进行的交易,去区块链智能合约可完美解决,创造更多商机,降低交易成本。但目前很多经济活动较为复杂还不能通过编程实现。

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