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区块链(Blockchain)简介

时间:2021-07-17 23:35:59|浏览:

区块链是借助块链式数据结构来验证与存储数据、借助分布式节点共识算法来生成和更新数据、借助密码学的技术保证数据传输和访问控制的安全、借助由智能化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础构造与计算范式。现在,区块链被不少大型机构称为彻底改变业务乃至机构运作模式的重大突破性技术。在金融、物联网、公益慈善、医疗健康、提供链等范围,愈加多的企业机构开始探索区块链在行业中的应用前景,规划基于区块链技术的数据流通路线图。

区块链兴起与演变的道路

区块链技术起来自于化名为“中本聪(Satoshi Nakamoto)的学者在 2008 年发表的奠基性论文《BTC:一种P2P电子现金系统》。文章提出,期望可以创建一套“基于密码学原理而非基于信用“的电子支付系统,其他人可以在不知晓他们背景信息的状况下进行买卖,且无需第三方的介入。

这篇文章催生了BTC,标志着人类社会的货币体系的全新实验。大家都知道,BTC在没任何中心化机构运营和管理的状况下,多年来运行很稳定。其缘由就是BTC的发行方法都是由程序和加密算法预先设定后,在全世界的多个节点上运行,没其他人和机构可以篡改,不受任何单一用户控制。后来,大家把这种基于密码学与分布式存储的底层技术抽象提取出来,称之为区块链技术。

2013 年,19 岁的 Vitalik Buterin 发布了题为“ETH白皮书:下一代智能合约与DApps平台”的白皮书,提出基于通用的编程语言来创建各种各样的分布式应用,被叫做“世界计算机”。2015 年,Linux 基金会发起 Hyperledger(“超级账本”)开源项目,海量金融机构及 IBM、英特尔等巨头加入合作。2016 年起,区块链技术开始从加密数字虚拟货币向更多应用场景扩展,引发了全球区块链应用浪潮。2016 年底,区块链技术初次被列入国务院《“十三五”国家信息化规划》,2017年工信部发布中国首个区块链标准《区块链参考构造》。

区块链依据应用场景和设计不同,主要分为公有链、网盟链和私有链:

(1) 公有链:以BTC、ETH和所有数字虚拟货币为代表,各个节点可以自由进入或退出区块链互联网;
(2) 网盟链:各个节点一般代表实体组织机构或个人,一般需要经过授权后加入或退出网路。因为各机构间一般存在有关利益,因此需要各方一同参与和维护;
(3) 私有链:各个节点的准入和退出权限均由内部控制,一般是在特定机构内用于内部数据管理与审计。

区块链主要优势特征

现有些区块链技术主要包含以下四个特征:

(1) 去中心化:不需要第三方介入,达成P2P的买卖、协调和协作。在区块链系统中,没任何一个机构或个人可以达成对全局数据的控制,而任一节点停止工作都不会干扰系统整体运作,这种去中心化的互联网将很大地提高数据安全性。

(2) 不可篡改性:区块链借助加密技术来验证与存储数据、借助分布式共识算法来新增和更新数据,区块链需要各节点参与验证买卖和出块;修改任一数据需要变更所有后续记录,修改单节点数据困难程度很大。

(3) 公开透明与可溯源性:写入的区块内容将备份复制到各节点中,各节点都拥有最新的完整数据库拷贝且所有些记录信息都是公开的,其他人通过公开的接口都可查看区块数据。区块链中的每一笔买卖通过链式存储固化到区块数据中,同时通过密码学算法对所有区块的所有买卖记录进行叠加式 HASH 摘要处置,因此可追溯到任何一笔买卖历史。

(4) 集体维护性:区块链去中心化的特点决定了它的集体维护性。传统中心化机构一般要身兼三职:数据存储者、数据管理者和数据剖析者,区块链则以对等的方法由各参与方一同维护,各方权责明确,不需要向第三方机构让渡权利,达成一同协作。

区块链核心重要技术

从技术角度来讲,区块链并非一个全新的技术,而是集成了多种现有技术进行的组合式革新,涉及到以下几个方面:

(1) 共识机制:常见的共识机制主要有 PoW、PoS、DPoS、PBFT、PAXOS等(如图)。因为区块链系统中没一个中心,因此需要有一个预设的规则来指导各方节点在数据处置上达成一致,所有些数据交互都要根据严格的规则和共识进行;

(2) 密码学技术:密码学技术是区块链的核心技术之一,现在的区块链应用中使用了不少现代密码学的经典算法,主要包括:哈希算法、对称加密、非对称加密、数字签名等。

● HASH 摘要算法:HASH 算法的目的是针对不同输入,产生一个唯一的固定长度的输出。HASH 算法有 3 个特征:一是不一样的输入数据产生的输出数据一定不同;二是输入数据的微小变动会致使输出的较大不一样;三是给定已知输出数据,没办法还原出原始的输入数据。常见的 SHA-256 算法就是针对任意长的数据数列输出 256 位数据,实质用中 SHA256 用于对区块链的每一个区块数据进行 HASH 摘要后预防篡改, 同时结合 Merkle Tree 数据结构达成部分区块数据的 HASH 值验
证。

● 对称加密算法:对称加密算法借助加密密钥对原始数据进行加密处置,然后将加密后的密文发送给接收者,接收者借助同一密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密,才能使其恢复成原始数据。在对称加密算法中,用的密钥只有一个,发收信双方都用这个密钥对数据进行加密和解密,这就需要解密方事先须知加密密钥。区块链技术中常见的对称加密算法有 AES。

● 非对称加密算法:非对称加密算法需要两个密钥:公开密钥(Public Key)和私有密钥(Private Key)。公开密钥与私有密钥是一对,假如用公开密钥对数据进行加密,只有用对应的私有密钥才能解密;假如用私有密钥对数据进行加密,那样只有用对应的公开密钥才能解密。其达成机密信息交换的基本过程是:甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开;得到该公用密钥的乙方用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方;甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。

● 数字签名算法: 区块链技术中用到的数字签名技术用于验证信息的完整性和真实性,具体流程如下:发送者将需要签名的原始数据进行 HASH 摘要,然后对摘要信息用私钥加密后与原始数据一块传送给接收者。接收者只有用发送者的公钥才能解密被加密的摘要信息,然后用同样 HASH 函数对收到的原文产生一个摘要信息,假如与解密的摘要信息对比相同则说明收到的信息是完整的,在传输过程中没被修改,不然说明信息被修改过,因此数字签名可以验证信息的完整性。除此之外,信息发送者拥有私钥且不公开,因此只有发送者本人才能架构基于其私钥的签名信息,可以确保签名真实性。ECDSA 是区块链技术中常见的数字签名技术。

(3) 分布式存储:区块链是一种P2P互联网上的分布账本,每一个参与的节点都将独立完整地存储写入区块数据信息。分布式存储不同于传统中心化存储的优势主要体目前两个方面:

1、每一个节点上备份数据信息,防止了因为单点问题致使的数据丢失。
2、 每一个节点上的数据都独立存储,有效避免了恶意篡改历史数据。

(4) 智能合约:智能合约允许在没第三方的状况下进行可信买卖,只须一方达成了协议预先设定的目的,合约将会自动实行买卖,这部分买卖可追踪且不可逆转。具备透明可信、自动实行、强制履约的优点。

区块链将来发展势头

面对区块链技术带来的机会与挑战,全球各行各业都在进行积极布局,试图通过这一“组合式革新”技术改变原有些业务与管理模式,构建一个多方参与、安全信赖的新型生态体系。区块链的将来发展势头主要体目前以下几个方面:

(1) 产业渗透:虽然区块链的底层构造来自于BTC,但作为一种通用技术,区块链正加速从数字虚拟货币向其他范围渗透,和各行各业革新融合。现在,金融服务、数字资产、慈善公益等行业纷纷投入到区块链应用的探索中,借助日志存证、信息追溯等特征,改变行业内原有些买卖不公开透明等问题。相信在将来,区块链将在更多的范围发挥用途。诸如医疗健康等涉及到大规模数据交互的行业,势必通过区块链技术达成数据的可信买卖,破除现有些利益壁垒,塑造一个全新的数据行业内外安全共享生态体系;

(2) 多中心化:区块链的核心并非“为了去中心化而抛弃中心化管理”,而是构建多方信赖机制。在将来,伴随跨链技术的不断进步,区块链的构造将演变为多方一同参与的可信赖体系。即在多方信息不对称、背景不明确的状况下,构建多方赖以信赖与合作的新生态。将来在多中心化和去中心化之间,将会存在一个中间地区,而不同区块链系统依据特定场景需要,将呈现不一样的非中心化程度。

(3) 技术融合:以云计算、云数据、物联网为代表的新一代信息技术正渗透进各行各业。将来区块链的进步势必以技术融合为切入点,一同解决单一技术的不足与难题,扩大应用场景,减少应用本钱。以区块链与物联网结合为例,物联网是网络在实体经济中的延伸,通过计算机技术达成物品与物品之间的信息交换与通信。区块链系统是典型的P2P互联网,具备分布式异构特点,天然合适于在物联网中打造各主体的共识机制,拟定交互规则,构建去中心化控制的买卖互联网。因此,怎么样通过区块链与其他技术的融合,达成产业革新,将成为区块链将来进步的要紧课题。

(4) 标准规范:企业应用在将来将是区块链的主战场,网盟链将成为主流方向。与公有链不同,在企业级应用中,大家不只关注通过软件和算法来构建信赖基础,更要紧的是怎么样从客户体验与业务需要出发,构建一套基于共识机制、权限管理、智能合约等多维度的生态规则。面对不断演进的区块链技术,同步考虑相应的技术指标和法律法规,增加区块链的可信程度,打造区块链的应用准则加大监管,防范风险。

出处:区块网

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