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区块链的特点和优势是什么?

区块链入门  / 倒序浏览   © 著作权归作者本人所有

#楼主# 2019-11-6

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最初,区块链技术(Blockchain)是作为一个分布式数据库在比特币(bitcoin)用户之间进行交易,但它的应用远不止于此。区块链的主要特点是分布式存储,与传统模式不同的是它不存在一个集中的数据存储中心,所有数据都分布在一个一个区块上。这些区块通过复杂的算法连接在一起,每一个区块中都存储着一段信息,新的信息也将以区块的形式被添加,每个区块互不干扰却又互相连接。这样的特性使区块链具备了最高级别的安全性和抗黑客性。

区块链是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的技术保证数据传输和访问控制的安全、利用由自动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架构与计算范式。目前,区块链被很多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、供应链等领域,越来越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。


区块链技术是以比特币为代表的数字加密货币体系的核心支撑技术。区块链技术的核心优势是不再需要一个传统的中心化机构,仅通过加密算法、共识机制、时间戳等技术手段,在分布式系统中实现了不依赖于某个信用中心的点对点交易、协调和协作,从而规避中心化机构普遍存在的数据安全,协同效率和风险控制等问题。


区块链技术起源于2008年,狭义的区块链技术是一种按照时间顺序将数据区块以链条的方式组合成特定数据结构,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的去中心化共享总账,能够安全存储简单的、有先后关系的、能在系统内验证的数据。广义的区块链技术则是利用加密技术来验证与存储数据、利用分布式共识算法来新增和更新数据、利用运行在区块链上的代码,即智能合约,来保证业务逻辑的自动强制执行的一种全新的多中心化基础架构与分布式计算范式。



区块链技术起源于化名为“中本聪(Satoshi Nakamoto)的学者在 2008 年发表的奠基性论文《比特币:一种点对点电子现金系统》。文章提出,希望可以创建一套“基于密码学原理而非基于信用“的电子支付系统,任何人可以在不知道对方背景信息的情况下进行交易,且不需要第三方的介入。


这篇文章催生了比特币,标志着人类社会的货币体系的全新实验。众所周知,比特币在没有任何中心化机构运营和管理的情况下,多年来运行非常稳定。其原因就在于比特币的发行方式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,没有任何人和机构可以篡改,不受任何单一用户控制。后来,人们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“以太坊白皮书:下一代智能合约与去中心化应用平台”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,被称为“世界计算机”。2015 年,Linux 基金会发起 Hyperledger(“超级账本”)开源项目,众多金融机构及 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,区块链技术首次被列入国务院《“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《区块链参考架构》。


区块链根据应用场景和设计不同,主要分为公有链、联盟链和私有链:


(1) 公有链:以比特币、以太坊和所有数字货币为代表,各个节点可以自由进入或退出区块链网络;


(2) 联盟链:各个节点通常代表实体组织机构或个人,通常需要经过授权后加入或退出网路。由于各机构间通常存在相关利益,因此需要各方共同参与和维护;


(3) 私有链:各个节点的准入和退出权限均由内部控制,通常是在特定机构内用于内部数据管理与审计。


区块链主要优势特点


(1)去中心化:无需第三方介入,实现点对点的交易、协调和协作。在区块链系统中,没有任何一个机构或个人可以实现对全局数据的控制,而任一节点停止工作都不会影响系统整体运作,这种去中心化的网络将极大地提升数据安全性。


区块链在设计上是去中心化的,所有的交易都借助网络完成。从传统经营模式来看,比如股票市场上的交易几乎能和区块链上的交易同时进行,去中心化已经实现,这样一种新型的验证交易的方式可能是不必要的。但是对于比特币交易来说,存储交易记录的数据库由区块链技术在全球计算机网络上统一管理,而不受任何中心化的硬件或者管理机构控制。在区块链中,任意节点的权利和义务都是均等的,系统中的数据区块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。


由于使用分布式核算和存储,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。


分布式数据库并非新发明,市场上早有此类产品。但是,区块链有一个革命性特点,区块链没有管理员,它是彻底去中心的。其他的数据库都有管理员,但是区块链没有。如果有人想对区块链添加审核,也实现不了,因为它的设计目标就是防止出现居于中心地位的管理当局。正是因为无法管理,区块链才能做到无法被控制。否则一旦大公司大集团控制了管理权,他们就会控制整个平台,其他使用者就都必须听命于他们。去中心化解决了这一难题,这也是区块链最大优势之一。


比如BitClave主动搜索生态系统(BASE),又叫分散式搜索服务,就是区块链技术很好的例子之一。它的动人之处在于,将广告商和互联网用户直接连接了起来,并让用户自己决定公开哪些个人信息,继而在被搜索中获得相应收益(CAT Token)。CAT 作为整个生态系统的价值流通等价物,可以在第三方加密交易中出售和购买,拥有比现金或其他代币更高的安全性和流通性。


(2)不可篡改性:区块链利用加密技术来验证与存储数据、利用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交易和出块;修改任一数据需要变更所有后续记录,修改单节点数据难度极大。


区块链技术具有外汇返佣互联网的特性与功能,它能够在整个网络中存储等量信息的区块,这些区块连结在一起成为一个整体,但任一单个区块都不能控制其他区块,因此也不会发生单一节点的故障。


在传统信息系统的安全方案中,安全依赖于层层设防的访问控制。通过区块链技术,记录交易的数据库任何人都可以访问,但由于巧妙的设计并辅以密码学和共识机制,区块链的数据记录方式使得修改某一数据需要变更所有的后续数据记录,难度极大。实践证明,这样一个数据库可以确保市值达千亿美金的比特币,在全球黑客的攻击下,运转稳定。


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。



区块链的数据存储方式其实就是“区块”+“链”。这就好比我们的账本,每一页都是一张纸,纸上可以记录数据信息,但每一页都会有页码,记录每页数据所处的顺序;而区块就是“纸”,用来记录创建期间发生的所有价值交换数据,页码就是“链”,按照时间先后顺序将区块存储在数据库中。每笔账单交易的记录都包含上一个链条的信息,因此一旦某一条交易记录被篡改就自然会出现信息错误或上下链条信息不匹配,而且容易出现链条分叉,因此,采用区块链技术记录的数据几乎不可能篡改,而且由于所有账单交易数据的公布都是以加密的方式在网络中发送,要想在网络中篡改数据就必须至少截获51%以上的节点数据并在极短的时间内破解,这种情况可以认为没有可能。


从2008年比特币出现以来,比特币区块链一直没有受到重大的干扰,始终持续地运行着。如今,管理不善与黑客攻击仍然是比特币面临的主要问题。这些问题不是由于区块链的基本概念存在缺陷,而是人为的错误和一些不良的意图所造成的。在过去的30年里,互联网技术一直保持着良好的发展态势,在这个过程中,互联网也为区块链铺起了一条平稳发展的道路。


区块链是一种可靠的机制,有了区块链,人为或者机器错误将不复存在。区块链将交易数据保存在中央寄存器中,并且通过安全的身份验证机制连接而成的分布式寄存系统,从而确保交易的有效性。


(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的记录信息都是公开的,任何人通过公开的接口都可查询区块数据。区块链中的每一笔交易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交易记录进行叠加式 HASH 摘要处理,因此可追溯到任何一笔交易历史。


区块链运行时每十分钟自动检查更新一次,这是一种对于数字价值的自检系统。网络通过这个系统将每十分钟的间隔内发生的每一笔交易进行整合,这每十分钟产生的一组数据我们将其称为一个“块(block)”。这个系统中嵌入的数据是透明的,并且即使其中所有的信息都被替换,数据也不会被损坏。


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。同时,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,任何人为的干预都起不了作用。


由于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。这种匿名性是分不同程度的:比特币的匿名性相对简单,交易者在区块链网络上,只能查到转账记录,且不知道地址背后是谁,可一旦知道这个地址背后对应的人是谁,就能查到其所有相关的转账记录及资产。而达世币和门罗币匿名性做得更高,即便交易者查到了这个地址背后的内容,也无法知道它所有的转账信息。而ZEC(Zcash)将匿名性做到极致,只有拥有私钥的人才能查到所有的转账信息。


区块链也帮助解决了信息篡改(manipulation)的问题。通常,人们提倡信任Facebook、Google或者银行,但有时也存在例外——比如俄罗斯、印度、非洲……那么在这些国家,区块链技术发展的前景也是最大的。


(4)集体维护性:区块链去中心化的特征决定了它的集体维护性。传统中心化机构通常要身兼三职:数据存储者、数据管理者和数据分析者,区块链则以对等的方式由各参与方共同维护,各方权责明确,无需向第三方机构让渡权利,实现共同协作。


分散化的账本系统


区块链本质上是一个去中心化的账本系统,它将密码和时间标签等数据,存储在分布式的数据节点上,这样,篡改某个数据节点无意义,因为互联网上还有多个原始凭证备份。


因此,它具备匿名、无需信任、开放性、信息难以篡改、可追溯、集体维护和高度透明等特点,可作为价值互联网的底层存储与传输协议。区块链的最大优势就是去中心化,它可以实现整个系统的全球分布,没有中心的硬件和机构,各节点分享权力和义务,在这个去中心化的体系中,每个人都可以用自己的价值维度去建立区块链。


最低成本的信任方式


人类文明经历了从个人信任到制度信任,制度信任需要建立政府中心节点,需要大量的成本来维持该体系。区块链则用代码构建了一个最低成本的信任方式——机器信任。这里不需要用尽心思去识破“花言巧语”、不需要政府背书,更不用担心制度不公与腐败。机器信任是无须信任的信任,将会以最低的成本建立全球型合作网络。


安全可靠的价值传递


互联网使得信息传播手段实现了飞跃,使得信息实现了高效流动。而区块链使得人类可以方便地、低成本和安全地传递价值,能更好地解决价值传递的真实性、唯一性和完整性。区块链作为新一代可信协议,将构成未来价值互联网的技术基础。如果基于区块链的价值互联网体系的构建完成,人类社会必将迎来一场新的革命。


创造全新的社会契约形态


工业文明已经进化到了“契约社会”,但是大量的合同契约衍生出签约成本、执行成本、合规成本、法务成本等,自由契约是昂贵且复杂的,需要第三方参与,垒高了全社会的交易成本。


区块链连接物理世界和虚拟世界,使得人们在虚拟空间构建点对点的连接,直接完成价值交换,节约了物理世界的交易成本,促进了真实世界的资产安全交易,给经济制度带来重大变革。


创新自制与共识机制


区块链世界中的工作量证明、权益证明机制、授权权益证明、实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance-PBFT)等提供了构建机器信任的基础,把价值作为奖励,保证了区块链网络的自制与系统的稳定。


同时,区块链的共识机制一旦被成功攻击,该系统的价值将归为零,因而攻击者也缺乏足够的激励,这也保证了系统的安全性。


重构商业文明


区块链重构了很多的商业逻辑与商业关系。在区块链网络中,从传统的基于熟人之间信任关系的合作,变成了基于透明规则的开放式的合作。区块链允许任何规模的商业机构创造一个完全可信和被完整执行的规则体系,实现了大小企业的平等,区块链也真正实现了把数据的价值还给用户。


由于区块链是基于网络的技术,在它真正为您所用之前,您也许都对区块链所知甚少。区块链在金融界的应用也许是最成功的案例之一。据世界银行统计,早在2015年区块链开发商准入门槛十分高的局势下,区块链共转移超过4300亿美元。如今,在线交易与身份验证紧紧地联系在了一起,未来几年,区块链技术将在数字支付中大展身手。

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