什麼是區塊鏈?

區塊鏈起源於比特幣,2008年11月1日,一位自稱中本聰(Satoshi Nakamoto)的人發表了《比特幣:一種點對點的電子現金系統》一文,闡述了基於P2P網路技術、加密技術、時間戳記技術、區塊鏈技術等的電子現金系統的構架理念,這標誌著比特幣的誕生。兩個月後理論步入實踐,2009年1月3日第一個序號為0的創世區塊誕生。幾天後2009年1月9日出現序號為1的區塊,並與序號為0的創世區塊相連接形成了鏈,標誌著區塊鏈的誕生。

從科技層面來看,區塊鏈涉及數學、密碼學、互聯網和電腦程式設計等很多科學技術問題。從應用視角來看,簡單來說,區塊鏈是一個分散式的共用帳本和資料庫,具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護、公開透明等特點。這些特點保證了區塊鏈的“誠實”與“透明”,為區塊鏈創造信任奠定基礎。而區塊鏈豐富的應用場景,基本上都基於區塊鏈能夠解決資訊不對稱問題,實現多個主體之間的協作信任與一致行動 。

區塊鏈是分散式資料存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等電腦技術的新型應用模式。區塊鏈(Blockchain),是比特幣的一個重要概念,它本質上是一個去中心化的資料庫,同時作為比特幣的底層技術,是一串使用密碼學方法相關聯產生的資料塊,每一個資料塊中包含了一批次比特幣網路交易的資訊,用於驗證其資訊的有效性(防偽)和生成下一個區塊。

區塊鏈的特徵

  • 去中心化:區塊鏈技術不依賴額外的協力廠商管理機構或硬體設施,沒有中心管制,除了自成一體的區塊鏈本身,通過分散式核算和存儲,各個節點實現了資訊自我驗證、傳遞和管理。去中心化是區塊鏈最突出最本質的特徵。
  • 開放性:區塊鏈技術基礎是開源的,除了交易各方的私有資訊被加密外,區塊鏈的資料對所有人開放,任何人都可以通過公開的介面查詢區塊鏈資料和開發相關應用,因此整個系統資訊高度透明。
  • 獨立性:基於協商一致的規範和協定(類似比特幣採用的雜湊演算法等各種數學演算法),整個區塊鏈系統不依賴其他協力廠商,所有節點能夠在系統內自動安全地驗證、交換資料,不需要任何人為的干預。
  • 安全性:只要不能掌控全部資料節點的51%,就無法肆意操控修改網路資料,這使區塊鏈本身變得相對安全,避免了主觀人為的資料變更。
  • 匿名性:除非有法律規範要求,單從技術上來講,各區塊節點的身份資訊不需要公開或驗證,資訊傳遞可以匿名進行。

區塊鏈的架構模型

一般說來,區塊鏈系統由資料層、網路層、共識層、激勵層、合約層和應用層組成。

  • 資料層封裝了底層資料區塊以及相關的資料加密和時間戳記等基礎資料和基本演算法;
  • 網路層則包括分散式組網機制、資料傳播機制和資料驗證機制等;
  • 共識層主要封裝網路節點的各類共識演算法;
  • 激勵層將經濟因素集成到區塊鏈技術體系中來,主要包括經濟激勵的發行機制和分配機制等;
  • 合約層主要封裝各類腳本、演算法和智慧合約,是區塊鏈可程式設計特性的基礎;
  • 應用層則封裝了區塊鏈的各種應用場景和案例。

該模型中,基於時間戳記的鏈式區塊結構、分散式節點的共識機制、基於共識算力的經濟激勵和靈活可程式設計的智慧合約是區塊鏈技術最具代表性的創新點。

區塊鏈的核心技術

分散式帳本

分散式帳本指的是交易記帳由分佈在不同地方的多個節點共同完成,而且每一個節點記錄的是完整的帳目,因此它們都可以參與監督交易合法性,同時也可以共同為其作證。

跟傳統的分散式存儲有所不同,區塊鏈的分散式存儲的獨特性主要體現在兩個方面:一是區塊鏈每個節點都按照塊鏈式結構存儲完整的資料,傳統分散式存儲一般是將資料按照一定的規則分成多份進行存儲。二是區塊鏈每個節點存儲都是獨立的、地位等同的,依靠共識機制保證存儲的一致性,而傳統分散式存儲一般是通過中心節點往其他備份節點同步資料。沒有任何一個節點可以單獨記錄帳本資料,從而避免了單一記帳人被控制或者被賄賂而記假賬的可能性。也由記帳節點足夠多,理論上講除非所有的節點被破壞,否則帳目就不會丟失,從而保證了帳目資料的安全性。

非對稱加密

存儲在區塊鏈上的交易資訊是公開的,但是帳戶身份資訊是高度加密的,只有在資料擁有者授權的情況下才能訪問到,從而保證了資料的安全和個人的隱私。

共識機制

共識機制就是所有記帳節點之間怎麼達成共識,去認定一個記錄的有效性,這既是認定的手段,也是防止篡改的手段。區塊鏈提出了四種不同的共識機制,適用于不同的應用場景,在效率和安全性之間取得平衡。

區塊鏈的共識機制具備“少數服從多數”以及“人人平等”的特點,其中“少數服從多數”並不完全指節點個數,也可以是計算能力、股權數或者其他的電腦可以比較的特徵量。“人人平等”是當節點滿足條件時,所有節點都有權優先提出共識結果、直接被其他節點認同後並最後有可能成為最終共識結果。以比特幣為例,採用的是工作量證明,只有在控制了全網超過51%的記帳節點的情況下,才有可能偽造出一條不存在的記錄。當加入區塊鏈的節點足夠多的時候,這基本上不可能,從而杜絕了造假的可能。

智能合約

智慧合約是基於這些可信的不可篡改的資料,可以自動化的執行一些預先定義好的規則和條款。

以保險為例,如果說每個人的資訊(包括醫療資訊和風險發生的資訊)都是真實可信的,那就很容易的在一些標準化的保險產品中,去進行自動化的理賠。在保險公司的日常業務中,雖然交易不像銀行和證券行業那樣頻繁,但是對可信資料的依賴是有增無減。因此,利用區塊鏈技術,從資料管理的角度切入,能夠有效地幫助保險公司提高風險管理能力。