浅谈区块技术的崛起之路

　　“区块链”一词最早出现是对“chainofblocks”的直译，是2008年在中本村的论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》中首次提出，比特币的底层技术架构用到的就是区块链技术。区块链通俗理解是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学原理算法保证数据的不可篡改和不可伪造的分布式存储。

 

 

图：区块链网络的存在形式

 

　　一、区块链技术的特点

 

　　“区块链网络的存在形式”图1发现区块链是分布式数据存储、点对点交互，通过共识机制实现信息的开放性、自治性，数据信息一经被达成共识写入链式结构将不可被篡改。

 

　　去中心化：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。

 

　　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。

 

　　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）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，使得对“人”的信任改成了对机器的信任，任何人为的干预不起作用。

 

　　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。

 

　　匿名性：节点之间的交换遵循固定的算法，其数据交互是无需信任的（区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效），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。

 

　　二、区块链的基础架构原理

 

　　一般来说，区块链是由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层6层结构组成，数据层主要对信息数据的记录、存储，封装了通过时间戳记录的数据区块、链式结构、哈希函数、Merkle树和非对称加密，网络层封装了P2P网络、传播机制和验证机制，共识层封装了网络节点的共识算法机制，目前共识算法主要有PoW、PoS、DPoS等等，激励层主要对于经济因素集成到区块链体系，一般为经济激励的的发行机制和分配机制，合约层主要封装了区块链的各类可编程脚本、算法机制和智能合约，应用层是对区块链的应用场景扩展。

 

 

图2：区块链的基础架构

 

　　三、区块链的核心技术

 

　　区块链技术首次提出主要解决交易的信任和安全问题，因此它针对这个问题提出了四个技术创新：

 

　　一是分布式账本，就是交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点都记录的是完整的账目，因此它们都可以参与监督交易合法性，同时也可以共同为其作证。不同于传统的中心化记账方案，没有任何一个节点可以单独记录账目，从而避免了单一记账人被控制或者被贿赂而记假账的可能性。另一方面，由于记账节点足够多，理论上讲除非所有的节点被破坏，否则账目就不会丢失，从而保证了账目数据的安全性。

 

　　二是非对称加密和授权技术，存储在区块链上的交易信息是公开的，但是账户身份信息是高度加密的，只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到，从而保证了数据的安全和个人的隐私。

 

　　三是共识机制，就是所有记账节点之间怎么达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制，适用于不同的应用场景，在效率和安全性之间取得平衡。以比特币为例，采用的是工作量证明，只有在控制了全网超过51%的记账节点的情况下，才有可能伪造出一条不存在的记录。当加入区块链的节点足够多的时候，这基本上不可能，从而杜绝了造假的可能。

 

　　四是智能合约，智能合约是基于这些可信的不可篡改的数据，可以自动化的执行一些预先定义好的规则和条款。以保险为例，如果说每个人的信息（包括医疗信息和风险发生的信息）都是真实可信的，那就很容易的在一些标准化的保险产品中，去进行自动化的理赔。

 

　　四、区块链的发展历程

 

　　近十年来，区块链技术不断升级进化，技术界将其归纳为三个阶段：区块链1.0、区块链2.0、区块链3.0。

 

　　区块链1.0是以比特币为代表的数字货币应用，其场景包括支付、流通等货币职能，主要解决货币和支付手段的去中心化。

 

　　区块链2.0是数字货币与智能合约相结合，对金融领域更广泛的场景和流程进行优化的应用，用来注册、确认和转移各种不同类型的资产及合约，如各种金融交易、公共记录、私人记录等，从而更宏观地对整个市场去中心化。

 

　　区块链3.0超出金融领域，为各种行业提供去中心化解决方案，超越经济领域，实现全球范围内日趋自动化的物理资源和人力资产的分配，促进科学、健康、教育等领域的大规模协作。

 

　　区块链技术有公有链、联盟链和私有链三种不同的应用模式，公有链是指任何人都可以随时参与网络中读取数据、发起交易和参与记账的区块链；联盟链是指若干个机构或组织共同参与管理记账的区块链；私有链是指所有参与节点严格控制在特定的机构、组织或社群团体的区块链。

 

 

图：对比表

 

　　四、区块链技术的挑战和趋势

 

　　区块链技术从诞生到现在已持续发展创新十来年，在私有链和联盟链的应用落地已初现端倪，公有链的应用落地仍存在很多挑战，但整体上区块链技术在金融支付领域的创新点到跨机构、跨领域、跨行业的由线到面的杀手级应用尚未出现。

 

　　在传统货币理论中存在“不可能三角”，即一国无法同时实现货币政策的独立性、汇率稳定与资本自由流动，最多只能同时满足两个目标，放弃另一个目标。相类似，区块链技术的“不可能三角”理论也正是当前最大的挑战，即扩展性（Scalability）、去中心化(Decentralization)、安全性(Security)。比特币的底层区块链技术便是一种追求“去中心化”与“安全性”的技术组合，放弃“可扩展性”，以太坊的区块分片技术追求“可扩展性”与“去中心化”，牺牲“安全性”，以及现在很多采用POS、DPOS等共识机制的区块链技术则追求“可扩展性”与“安全性”，舍掉“去中心化”。

 

　　当前市场上已存在很多区块链体系或系统网络，各自链外协同、数据共享和数据的关联性、一致性存在很大的局限性，区块链就变成一个个“闭关孤岛”，无法形成“跨机构、跨领域、跨行业”的协同发展，提升区块链技术形成合力服务实体经济的大势。

 

　　区块链技术面临的技术挑战、标准挑战，在国内市场上，区块链技术趋势已初露头角的“主、侧、跨”技术架构解决方案，即“二层网络”（Layer2）解决方案，主链采用POW的共识机制达到“去中心化”和“安全”，侧链采用POS、DPOS等共识机制满足扩展性和效率，跨链技术解决区块链孤岛，形成“跨机构、跨领域、跨行业”的协同发展。

 

　　五、区块链技术应用前景和畅想

 

　　区块链技术的发展与新一代信息技术相互关联相互促进，对社会的运转模式发生新的变化，未来区块链应用将由单技术应用向综合云计算、大数据、人工智能、物联网、5G等前沿技术协同共建、融合应用，服务多场景、跨机构、跨领域、跨行业的信息共享、信用传递、自动化协作，改变社会形态、增强社会治理、加速“人类命运共同体”，形成“区块链+”社会体系。

 

　　在不久的未来，我们将生活在区块链网络中，万物都有迹可循，所有资产都可以在区块链中被证明，生活是基于信用，高度智能化的世界，社会去中心化、去信任化，每个人都无需再去为“证明你妈是你妈”而烦恼，跨越国家、民族、地域的自由协作，个体、机构、国家的效率大大提升，协作摩擦非常低，人们有更多时间和精力，尽情投入在人类社会进步和发展的事业上。（临商银行刘见华、王军军）