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区块链基础讲解

亿人帮军团 2019-12-01 08:45
区块链

  区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。

  区块链(Blockchain),是比特币的一个重要概念,它本质上是一个去中心化的数据库,同时作为比特币的底层技术,是一串使用密码学方法相关联产生的数据块,每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息,用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。

  比特币白皮书英文原版其实并未出现 blockchain 一词,而是使用的 chain of blocks。最早的比特币白皮书中文翻译版中,将 chain of blocks 翻译成了区块链。这是“区块链”这一中文词最早的出现时间。 

  国家互联网信息办公室2019年1月10日发布《区块链信息服务管理规定》,自2019年2月15日起施行。 

中文名称区块链外文名称Blockchain目    的用于验证其信息的有效性(防伪)特    点比特币的一个重要概念区块链怎么赚钱区块链技术公司什么是区块链技术区块链官网区块链是什么通俗解释区块链是什么意思区块链技术原理区块链生态区块链币种大全区块链技术基本含义

  狭义来讲,区块链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, 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

  广义来讲,区块链技术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、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、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方式。

系统与结构基础架构模型

  一般说来,区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。 

数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术;网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等;共识层主要封装网络节点的各类共识算法;激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来,主要包括经济激励的发行机制和分配机制等;合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约,是区块链可编程特性的基础;应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。

  该模型中,基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。

区块结构

  大小                           字段                描述 

  4字节                       区块大小    用字节表示的该字段之后的区块大小 

  80字节                     区块头       组成区块头的几个字段 

  1-9 (可变整数)   交易计数器  交易的数量 

  可变的                    交易            记录在区块里的交易信息

创世区块

  该概念在中本聪的白皮书中提出,中本聪创造第一个区块,即“创世区块”。

  2009年1月3日,比特币的创始人中本聪在创世区块里留下一句永不可修改的话:

  “The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks(2009年1月3日,财政大臣正处于实施第二轮银行紧急援助的边缘)。”

  当时正是英国的财政大臣达林被迫考虑第二次出手纾解银行危机的时刻,这句话是泰晤士报当天的头版文章标题。

  区块链的时间戳服务和存在证明,第一个区块链产生的时间和当时正发生的事件被永久性的保留了下来。

  比特币公司BTCC于2015年推出了一项服务“千年之链”即区块链刻字服务,就是采用的以上原理。用户可以将通过这项服务将文字刻在区块链上,永久保存。

区块发展

  区块链诞生自中本聪的比特币,自2009年以来,出现了各种各样的类比特币的数字货币,都是基于公有区块链的。

  数字货币的现状是百花齐放,列出一些常见的:bitcoin、litecoin、dogecoin、OKcoinetc,除了货币的应用之外,还有各种衍生应用,如NXT,SIA,比特股,MaidSafe,Ripple,Ethereum等等。

  2016年1月20日,中国人民银行数字货币研讨会宣布对数字货币研究取得阶段性成果。会议肯定了数字货币在降低传统货币发行等方面的价值,并表示央行在探索发行数字货币。

  可以用区块链的一些领域可以是:

  ▪ 智能合约

  ▪ 证券交易

  ▪ 电子商务

  ▪ 物联网

  ▪ 社交通讯

  ▪ 文件存储

  ▪ 存在性证明

  ▪ 身份验证

  ▪ 股权众筹

  可以把区块链的发展类比互联网本身的发展,未来会在internet上形成一个比如叫做finance-internet的东西,而这个东西就是基于区块链,它的前驱就是bitcoin,即传统金融从私有链、行业链出发(局域网),bitcoin系列从公有链(广域网)出发,都表达了同一种概念——数字资产(DigitalAsset),最终向一个中间平衡点收敛。

进化方式

  ▪ 区块链1.0——数字货币

  ▪ 区块链2.0——数字资产与智能合约

  ▪ 区块链3.0——DAO、DAC(区块链自洽组织、区块链自洽公司)-->区块链大社会(科学,医疗,教育etc,区块链 人工智能)。

技术专利

  2018年3月,汤森路透(Thomson Reuters)利用世界知识产权组织(Wipo)数据库整理的数据显示,在2017年提交的406项与区块链有关的专利申请中,超过一半来自中国。区块链领域的专利申请在去年增加了两倍。区块链的用途很多,从比特币(bitcoin)等加密货币到追踪中国放养肉鸡。专门跟加密货币相关的专利申请——不包括在区块链专利类别中——在2017年增长了16%,达到602项。中国2017年申请了225项区块链项专利,而2016年为59项,其次是美国(去年为91项,2016年为21项)和澳大利亚(去年为13项,2016年为19项)。

  2018年3月31日,《区块链技术原理与开发实战》正式引入高校讲堂,首次课程在西安电子科技大学南校区开讲。

特征介绍核心优势

  区块链体系结构的核心优势包括: 

任何节点都可以创建交易,在经过一段时间的确认之后,就可以合理地确认该交易是否为有效,区块链可有效地防止双方问题的发生。 对于试图重写或者修改交易记录而言,它的成本是非常高的。 区块链实现了两种记录:交易(transactions)以及区块(blocks)。交易是被存储在区块链上的实际数据,而区块则是记录确认某些交易是在何时,以及以何种顺序成为区块链数据库的一部分。交易是由参与者在正常过程中使用系统所创建的(在加密数字货币的例子中,一笔交易是由bob将代币发送给alice所创建的),而区块则是由我们称之为矿工(miners)的单位负责创建。基本特征去中心化: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。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: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。法则存储即所有

  区块链世界里,个体所有的资产以区块的方式存储在分布式的服务器上,理论上讲,这些资产的归属权属于个人,所以,存储介质和方式的变化,让资产的所有权交付给了个体,这是一个令人心动的变化。

数据即资产

  区块链作为一种价值网络,链上的数据都将因为需求的存在,而被定义为资产,即需求即价值。

行为即挖矿

  每个人的行为,都将被切碎为一个个挖矿的动作,给社区贡献能量。人的行为本身就是能量的一种释放,就像呼吸,本质上是氧气和二氧化碳的能量转换,类似的社会行为都可能因为区块链和硬件的结合,而成为可测量的能量转化过程,源源不断的给社区生态提供能源,一如当下的挖矿行为就是在帮助区块链记账,支撑起了区块链生态的繁衍。

代币即奖励

  在区块链世界里,但凡你的资产或行为有创造或流通,它都将以cryptocurrency的形式奖励到你的数字钱包里,这种奖励机制的碎片化和无缝隙化,给了价值社会以最充分的想象,这才是区块链高潮迭起的根本原因。

通证即信用

  一个token代表了一个信用值,它是有价格的信用凭证,自由流通。token作为一个技术名词,的确迷惑了太多局外人,再加上技术传播者在遣词造句上的黔驴技穷,使得一个简单的词汇把本就复杂的区块链世界缠绕的更加迷惘。token是一种权益证明,上面写明了主体的责权及其资产归属,比如你的身份证、景区门票、发票、股权等,都是一种你在某个垂直场景中的信用记录。

代码即合约

  在区块链上,代码取代文本,成为合约的新呈现形式,甚至还自动执行,这是区块链码农的一次卓越贡献。而随着代码即合约的“肆虐”,结合未来的人工智能,或许未来区块链世界的主导者可能会变为智人,而代码将成为“遥控”社区的准绳。

节点即渠道

  未来,每个硬件都将因为芯片和算法的双植入,而成为数据的采集点和流通点,即渠道充分碎片化。

社区即组织

  区块链也在重新定义组织边界,你在什么社区,将决定你的组织身份。

共识即法律

  规范社区成员行为的是大家妥协而成的共识,认可即生效,反对即出局,拥护即奖励,违反即惩罚。

分类情况

  区块链目前分为三类,其中混合区块链和私有区块链可以认为是广义的私链:

公有区块链

  公有区块链((PublicBlockChains))是指:世界上任何个体或者团体都可以发送交易,且交易能够获得该区块链的有效确认,任何人都可以参与其共识过程。公有区块链是最早的区块链,也是目前应用最广泛的区块链,各大bitcoins系列的虚拟数字货币均基于公有区块链,世界上有且仅有一条该币种对应的区块链。

行业区块链

  行业区块链((ConsortiumBlockChains)):由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人,每个块的生成由所有的预选节点共同决定(预选节点参与共识过程),其他接入节点可以参与交易,但不过问记账过程(本质上还是托管记账,只是变成分布式记账,预选节点的多少,如何决定每个块的记账者成为该区块链的主要风险点),其他任何人可以通过该区块链开放的API进行限定查询。

私有区块链

  私有区块链((privateBlockChains)):仅仅使用区块链的总账技术进行记账,可以是一个公司,也可以是个人,独享该区块链的写入权限,本链与其他的分布式存储方案没有太大区别。目前(Dec2015)保守的巨头(传统金融)都是想实验尝试私有区块链,而公链的应用例如bitcoin已经工业化,私链的应用产品还在摸索当中。

应用行业艺术行业

  Ascribe让艺术家们可以在使用区块链技术来声明所有权,发行可编号,限量版的作品,可以针对任何类型艺术品的数字形式。它甚至还包括了一个交易市场,艺术家们可以通过他们的网站进行买卖,而无需任何中介服务。

法律行业

  BitProof是目前近些年来涌现的众多文档时间戳应用中最为先进的,将会让传统的公证方式成为过去。相对于包括Blocksgin和OriginStaemp这样的免费版本,BitProof提供更多的服务,包括有一个是针对知识产权的。有趣的是,BitProof最近和一家旧金山的IT学校进行合作,把他们学生的学历证书都放在区块链上,完全重新定义了如何让文凭和学生证书的处理和使用方式。

开发行业

  Colu是首个允许其它企业发行数字资产的企业,他们可以将各种资产来“代币化”让许多人影响深刻。尽管免费的比特币钱包Counerparty也允许发行简单的代币,并且在其他钱包持有者之间进行交易,Colu的代币可以设置有各种状态和类型,能够脱离或者重新回到这个系统,并且当在区块链上存储数据过大的时候能够将数据存储在BitTorrent的网络上。

房地产行业

  他们计划能够让整个产业链流程变得更加现代化,解决每个人在参与房地产面临的各种问题,包括命名过程,土地登记,代理中介等。

  金融角度看待区块链

货币的本质:货币只是一种广泛价值共识,本身不具有价值沉淀。资产与货币的关系:货币描述资产。什么是数字资产:资产数字化,可细分,可交易,价格由供需市场决定,而不是价值中介——货币决定。物联网

  应用场景分析

  一种可能的应用场景为:通过 Transaction 产生对应的行为,为每一个设备分配地址 Address,给该地址注入一定的费用,可以执行相关动作,从而达到物联网的应用。类似于:PM2.5监测点数据获取,服务器 租赁,网络摄像头 数据调用,DNS服务器 等。

  另外,随着物联网设备的增多,Edge 计算需求的增强,大量设备之间需要通过分布式自组织的管理模式,并且对容错性要求很高。区块链自身分布式和抗攻击的特点可以很好地试用到这一场景中。

  IBM

  IBM 在物联网领域已经持续投入了几十年的研发,目前正在探索使用区块链技术来降低物联网应用的成本。

  2015 年初,IBM 与三星宣布合作研发 ADEPT 系统。

  物流供应链

  供应链行业往往涉及到诸多实体,包括物流、资金流、信息流等,这些实体之间存在大量复杂的协作和沟通。传统模式下,不同实体各自保存各自的供应链信息,严重缺乏透明度,造成了较高的时间成本和金钱成本,而且一旦出现问题(冒领、货物假冒等)难以追查和处理。

  通过区块链各方可以获得一个透明可靠的统一信息平台,可以实时查看状态,降低物流成本,追溯物品的生产和运送整个过程,从而提高供应链管理的效率。当发生纠纷时,举证和追查也变得更加清晰和容易。

  该领域被认为是区块链一个很有前景的应用方向。

  例如运送方通过扫描二维码来证明货物到达指定区域,并自动收取提前约定的费用,可以参考 区块链如何变革供应链金融 和 区块链给供应链带来透明。

  Skuchain 创建基于区块链的新型供应链解决方案,实现商品流与资金流的同步,同时缓解假货问题。

  公共网络服务

  现有的互联网能正常运行,离不开很多近乎免费的网络服务,例如域名服务(DNS)。任何人都可以免费查询到域名,没有 DNS,现在的各种网站基本就无法访问了。因此,对于网络系统来说,类似的基础服务必须要能做到安全可靠,并且低成本。

  区块链技术恰好具备这些特点,基于区块链打造的 DNS 系统,将不再会出现各种错误的查询结果,并且可以稳定可靠的提供服务。

保险行业

  在过去两年里,说起科技领域最炙手可热话题的必然离不开区块链技术。这一脱胎于比特币的底层技术,以7年多的稳定运行证明了其高度安全可靠的架构和算法设计,同时凭借分布式账本和智能合约等创新性的技术,为多个行业的产业升级打开了巨大的想象空间。甚至有业内专家预言区块链技术将掀起第二次互联网革命。

  金融行业历来对先进技术最为敏感。传统的银行和证券业巨头从2014年就纷纷投身于如火如荼的区块链创业投资中,两年内全球投资总额高达 10亿美金,其中更不乏像DAH的6千万美元、Blockstream的5千万美元这样的巨额A轮融资。除了资金投入,各大公司更是亲自参与和推动具体的业务应用当中:例如美国纳斯达克证券交易所推出的Linq区块链股权交易所已经与2015年底开始发行测试;而 全球43家跨国银行结成的R3 CEV联盟也是一直在测试和改进银行间的跨行清算联盟链,动作之快,参与度之高都是前所未有。

  保险行业虽然对于区块链技术的参与相对比较保守,但在学术领域一直在进行积极的探索和研究。2014年底,由英国著名的Z/YEN Group咨询集团发起的欧美保险业论坛推出的长达50页的《终身之链》专项研究报告从多个方面讨论的区块链将会给保险业带来的创新和变革。

  在研究区块链技术的同时,和国内众多保险行业的专家学者交流,从业务流程、公司管理等多个角度深入探讨了区块链在保险业务的具体落脚点,现笔者与读者分享对于信用风险管理的一些思考。

  区块链核心技术简介

  区块链主要解决的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:

第一个叫分布式账本,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。第二个叫做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。第三个叫做共识机制,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。最后一个技术特点叫智能合约,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。

  在保险公司的日常业务中,虽然交易不像银行和证券行业那样频繁,但是对可信数据的依赖是有增无减。因此,笔者认为利用区块链技术,从数据管理的角度切入,能够有效地帮助保险公司提高风险管理能力。具体来讲主要分投保人风险管理和保险公司的风险监督。

  投保人风险管理

  在现在的保险经营中,保险公司和投保人的纠纷时有发生,要么是投保人提供虚假的个人信息骗保,要么是理赔的时候对于免责条款的认定发生分歧。而这些问题的关键都在于对投保人的个人信息缺乏一个真实可信的数据采集和存储手段。

  而随着诸如医疗信息数字化、个人征信体系等国家系统性工程的推进,越来越多的权威数据源出现,如果能够将这些数据引入并存储在区块链上,将成为伴随每一个人的数字身份,这上面的数据真实可信,无法篡改,实时同步,终身有效,对于投保人的风险管理将带来莫大的益处。

第一,是将不同公司之间的数据打通,相互参考,从而及时发现重复投保、历史理赔等信息,及时发现高风险用户。以今年3月份4000万意外伤害险骗保为例,扬州的周某在十余家寿险公司投保,直到人工核保时才查出来。如果在区块链记录了他每一次投保信息,很快就可以发现并及时采取措施。第二,是将不同行业的数据引入区块链,可以提高核保、核赔的准确性和效率。举一个重疾险的例子,如果能在区块链上查询到投保人所有的就诊记录,甚至直系亲属的就诊记录,对于投保人当前的身体状况、患病史、家族病史就有了一手的资料,有效地杜绝带病投保。

  保险公司风险监督

  在保险公司运营过程中,由于各种原因导致的风险时有发生,监管机构只能采取事前审核或者事后约束的措施。但随着保险业务的前端日益开放,参与保险市场的企业越来越多元化,事中监督的需求日益凸显。而笔者看来,区块链技术正是进行事中监督的有效技术手段之一。只要保险公司将日常运营流程搬到区块链上,并向监管机构开发一个记账节点(即使是一个只读的记账节点),监管机构就可以实时的观察到保险公司的全部业务动向。例如资金流向和投资构成、产品的承保和赔付数据、主要的人事和管理操作等,无需等到保险公司事后申报,从而及时发现可能存在的业务风险和违规操作。

  在此基础上,监管机构还可以利用大数据技术,对全国的保险市场进行分析和预测,及时发现和预防可能存在的系统性风险,或是发现潜在的保障需求和趋势,从而更好地为老百姓提供保障。

  除了通过改变数据存储方式来减少保险公司在承保和监督方面的风险,区块链技术还激活了很多传统的保障模式,例如相互保险,以及很多新的保障需求,例如临时动态保单。随着科技和保险行业的交流和碰撞日益加深,相信还会有更多新的应用和公司出现。

教育行业

  2018年4月,一群来自牛津大学的学者宣布创办世界上第一所区块链大学——伍尔夫大学。与其他传统高校不同,伍尔夫大学将不会拥有实体校园,取而代之的是一个允许学者向未来学生宣传其专业知识的应用平台,学生则可根据自己的需要和兴趣选择专业课程。学校的管理将全部依托于区块链平台进行,区块链技术将用于监管合同、学费支付,并记录学生的学术成就和学分。一旦学生修满学分,便可获得学位证书。

  伍尔夫大学的第一所学院——安布罗斯学院,将于2018年夏天向所有学生开放申请。安布罗斯学院将由30位学者组成,主要为现任或前任牛津大学研究员、教授及牛津校友。学院将延续牛津大学的面试系统,对合格候选人进行逐一面试,最终择优录取。

  伍尔夫大学,将为所有学生提供网络在线或是线下的全程一对一授课。每课时学费400美元,每周两次授课,每学期8周,每年3个学期。每年学费19200美元,为期三年。课余时间,学生可以通过平台观看讲座及阅读相关书籍,每周还会有辅导老师进行指导学习。

互联网

  2018年5月29日,百度百科上线区块链新功能,以保证词条编辑公正透明。百度百科方面称,“区块链”的信息展现,是百度百科为提升词条编辑公正透明性而上线的新功能,可实现将词条版本信息签名储存在“区块链”上,保障词条修改历史不可被篡改,且词条编辑信息可查证。

金融业

  2018年6月25日,全球首个基于区块链的电子钱包跨境汇款服务在香港上线。港版支付宝AlipayHK的用户可以通过区块链技术向菲律宾钱包Gcash汇款。在区块链技术的支持下,跨境汇款从此能做到像本地转账一样,实时到账、省钱、省事、安全、透明。。

相关事件

  2018年8月21日晚间,包括金色财经、火币资讯、币世界、深链财经在内的一系列知名区块链微信公众号被封锁。

  微信官方对此表示,部分公众号涉嫌发布ICO和虚拟货币交易炒作信息,违反《即时通讯工具公众信息服务发展管理暂行规定》,已被责令屏蔽所有内容,帐号被永久封停。

  国家互联网信息办公室2019年1月10日发布《区块链信息服务管理规定》,自2019年2月15日起施行。

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