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关于区块链的几个基本概念

2019-12-10 舒宁 来源:区块链网络


“区块链是用密码技术将共识确认的区块按顺序追加形成的分布式账本。”这是基于国际标准ISO/DIS22739 英文定义,翻译出几个版本的中文,。这是非常精炼地概括了区块链的核心要素:第一,区块链是一种分布式账本,但是分布式账本不只包含区块链;第二,区块链和密码技术有着非常紧密的关系,密码技术是区块链的“灵魂”;第三,区块链上所有数据是经共识确认过的,共识是区块链非常重要的概念;第四,区块顺序追加形成,其中的块链式结构造就了区块链特殊形成。


区块链的几个技术特点:一是难以篡改,二是只能追加,三是高度依赖密码学,四是去中心化,五是开源。这里我们会重点讲一下开源。开源,是区块链必不可少的一个要素,我们讲“信任的机器”,如果不能把代码公开出来接受公众的审视,我们又如何相信它宣称的那一套“不可抵赖”与“可追溯”呢?对比传统的互联网应用,不管是社交、购物,还是打车、直播,数据的安全问题源于用户没法知道软件界面背后到底是什么:你完全看不到它的代码。即便作为普通网民,没有能力分析这个代码到底是什么、和它的声称的应用是不是相符,但是开源足够让事物都放在阳光下,总有人可以搞明白这些代码有没有捣鬼。开源的姿态是必须的。


分布式账本


分布式账本是:在分布式节点之间共享并使用共识机制同步的账本。区块链是一种分布式账本,但是分布式账本不全是区块链。


分布式账本不是由一个人、一个机构来单独维护的。它由众多参与方共同维护,每一方保存一套完整账本。分布式账本也有共识算法,所以共识算法这个东西并不是区块链独有,但是区块链用到的共识算法和分布式账本用的共识算法因为场景不同,有着明显的差异,这个太技术了,这里就不赘述。


共识


共识的定义它有点绕口,“分布式账本节点间就如下事项达成的协议:1)某笔交易已验证通过;2)就验证通过的交易而言,分布式账本包含一个具备一致性的集合和顺序记录。”,这个解释同样来自ISO/DIS 22739的翻译。共识是一个协议,一种就某种情形的一种约定,共识算法则是达成这种约定所需要采取的措施方法。对于区块链而言,所谓的共识是多数人认可,像是我们更熟悉的原则:“少数服从多数”。共识不意味着所有人都认可,共识只意味着大多数人认可。


公私钥账户


公私钥账户,每个账户都是由一对钥匙定义,一个私钥一个公钥,账户以地址为索引,地址由公钥衍生而来。


公私钥账户目前较多地使用在公链产品中,但是很多的联盟链产品也可以经过配置后支持这样的功能。不管是比特币、以太坊,还是其他的产品,共性地会先生成一个私钥,基于生成出来的私钥,通过一个特定的计算机算法,生成一个公钥。出于对公钥信息的保护,以及用户体验的考虑,系统会经过如图的复杂机制生成一个地址。对照大家熟悉的银行帐户,可以这么理解:公钥就是账户,私钥对应着密码。但是差别在于,银行帐户是由银行来替代客户管理的,忘记密码丢了之后,客户可以拿身份证去银行找回,区块链公私钥账户体系完全由用户自己保管,丢就丢了,永远没法找回。所以权利和责任是对等的,大家享有对自己资产100%的所有权的同时,就要承担对自己账户保护的责任。


在区块链应用过程中,有个数据确权的概念触动大家兴奋点:在区块链时代每个人的数据可以完全属于他自己。比之当下,明明数据是自己产生的,但消费数据归淘宝,通话数据归运营商,出行数据要归滴滴。我同意这种说法。我们需要在互联网之上来构建一个全新的、有规矩的个人信息基础设施,让大家有新的权利和义务,从个人的角度我希望并相信它会实现。



去中心化

去中心化,维基百科讲的更笼统一些,MBA百科讲的更形象一些。去中心化是现象或结构,它只能出现在拥有众多用户或者众多节点的系统中,每个用户都可以连接并影响其他节点,每个人都是中心,扁平化、开源化、平等化的现象或结构称之为去中心化。


去中心化并不是区块链独有的,去中心化是一个很有历史感的词。像 Wikipedia、Flickr、Blogger、滴滴、微博这些例子,其实都是有去中心化的,比如,维基百科每个人都可以上去共享信息,Flickr 人人都可以上传图片,微博人人可以发表内容。去中心化定义的核心:每个人都可以参与,每个人都可以影响别人,这些不都算是去中心化的么?对于区块链而言,并无必要刻意强调原教旨的去中心化,关注广义的去中心化,关注区块链在于传统产业融合中发挥的价值,或许更有意义一些。


去中心化是应用、是用户,不是运营主体。不管服务的是政府、企业,还是个人用户,大家都一定要严格遵守各部委各监管机构的要求。对于企业,特别关注最下面的这一条:网信办发布的《区块链信息服务管理规定》,企业需要履行为区块链信息服务备案的义务。


哈希


哈希,“通过将任意长度的消息输入变成固定长度的短消息输出来保障数据的完整性”。哈希,是英文单词 Hash 的音译,或许我们叫它摘要算法更合适。摘要是什么意思呢?不管你原来的数据有多大,最后经过算法算出来,它就是固定长度的。你选取算法的不同,它输出的固定长度不一样,我们讲块链结构,举跳兔子舞的例子,搭在肩膀上的手就是哈希。区块链可以说因为有哈希,保证他的不可篡改:每个区块内哪怕改了一个字节,哈希函数算出来的值就不一样了,进而导致与之前区块记录的块哈希不一致。


在摘要之下,哈希潜在的一个功能是“一一对应”。理论上无论什么信息都可以通过哈希,一对一的转化成一个固定长度的“码”,而且不冲突。比如,比特币使用的哈希函数,SHA-256,产生256位哈希,“2的256次方”这个数字超过宇宙中原子的数量。不准确地说,通过 SHA-256 可以给宇宙的每个原子都做摘要、编“码”,且不会冲突。正是这个“不冲突”支持了区块链世界的安全性。


跨链


跨链是在2019年区块链行业最期待的技术突破。但是跨链是什么呢?狭义上是两个相对独立的区块链账本间进行资产互操作的过程,广义上是两个独立的账本间进行资产、数据的互操作的过程。互操作并不是个新的概念,在国内IT标准中早就有过定义,互操作是两个不同的系统,以及系统的两个不同的模块之间相互操作。


左侧是MacOS,右侧是windows,两个是不一样的系统、不同的运行机制,怎么让两个系统相互的操作呢?这发生在横跨两个不同系统间的操作,就可以理解为是跨链。


从业务上看,全国各地,各级政府、企业已经做了很多区块链的行业应用,但是不同系统之间是隔离的,囿于区块链的特性,链上信息并不互通,这给我们用户带来很多困扰。我们畅想一下,未来可能有打车链、电商链、医保链、税务链等,互联网业务有多少种,未来的链就可能有多少条,但是注意,从目前的技术看这些链是不通的。互联网好不容易做到的数据互通、信息共享,这个时候又被拎起来变成了一个一个数据烟囱,这就是跨链的要解决的问题。希望在技术上有这样一个链上原生跨链产品,不需要任何非技术的、额外的操作,在链上全帮用户解决掉上面的问题。这是技术上对于跨链的诉求和需求。


分叉


分叉,简单的讲就是区块链是一条链,某个时间点,一条链叉出两个头,一般是出块规则发生变化(区别于短暂的最长链选择)。它分为两种,软分叉和硬分叉,讲开了很复杂,简单讲就几个字,软分叉是向前兼容,小改进,硬分叉是不兼容,大升级。


比特币的 SegWit(隔离验证)就是软分叉的一个例子,它是对于比特币网络扩容的小改进的方案。以太坊升级到以太坊 2.0 则是一个典型的硬分叉的例子,它原有共识算法是PoW,未来它出于对于效率等的考虑,要改成PoS,共识算法发生变化,需要通过硬分叉来升级整个网络。对于普通爱好者来讲,分叉是什么?做一个不严谨的比方,分叉正面的功能就是帮助区块链系统做升级,像大家熟悉的升级windows一样。


总结


不断推进区块链与云计算、大数据、物联网、人工智能等多领域技术的融合运用,相辅相成,提升运用区块链技术解决实际问题的能力;我大力度推进区块链在数字金融、物联网、智能制造、供应链管理等多个领域的应用实践,虚实结合,让区块链技术在服务实体产业的过程中体现出价值来。


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编译者/作者:舒宁

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