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端午特别讲堂—区块链技术与应用场景

 

一、什么是区块链?

区块链就是把加密数据(区块)按照时间顺序进行叠加(链)生成的永久、不可逆向修改的记录。某种意义上说,区块链技术是互联网时代一种新的“信息传递”技术。就如同在群里发一条信息,全群的人都知道并且是一样的结果。反过来说,群里有人发了一张西瓜的图片,如果群员A说发的是哈密瓜,那么群员B、C以及任意一个群员都知道A错了。
 

例子虽然简单,但体现出的区块链的功能却是不可小觑的,我国曾经出现过需要“证明我妈是我妈”这样啼笑皆非的尴尬事件,看似荒唐无稽的证明在现实生活并不少见,比如说学生证、毕业证、房产证等。其实,生活中经常会遇到一些造假问题,但区块链应用之后可能会大有改观!

大家根据区块链生成的记录判断真伪,不需要你再担心“毕业证书”“妈妈证明”或“房产证明”之类文件真假问题,事实上区块链初创公司 Bitproof 已经与霍伯顿学校开展合作,该校宣布将利用比特币区块链技术向学生颁发学历证书,解决学历造假等问题。因此《经济学人》就曾把区块链比作制造信任的机器。

(1)从字面上看:区块链是由一个个记录着各种信息的小区块链接起来组成的一个链条,类似于我们将一块块砖头叠起来,而且叠起来后是没办法拆掉的,每个砖头上面还写着各种信息,包括:谁叠的,什么时候叠的,砖头用了什么材质等等,这些信息你也没办法修改。

(2)从计算机上看:区块链是一种比较特殊的分布式数据库。分布式数据库就是将数据信息单独放在每台计算机,且存储的信息的一致的,如果有一两台计算机坏掉了,信息也不会丢失,你还可以在其他计算机上查看到。区块链是一种分布式的,所以它是没有中心点的,信息存储在所有加入到区块链网络的节点当中,节点的数据是同步的。节点可以是一台服务器,笔记本电脑,手机等。你要知道的是这些节点的存储的数据都是一模一样。
 

 

二、区块链特性:

去中心化:因为它是分布式存储的,所以不存在中心点,也可以说各个节点都是中心点,生活中应用就是不需要第三方系统了(银行、支付宝、房产中介等都属于第三方)。

开放性:区块链的系统数据是公开透明的,每个人都可以参与进来,比如租房子,你可以知道这个房子以前的出租信息,有没出现过问题,当然这里头的一些个人私有信息是加密的。

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),然后各个节点就按照这个规范来操作,这样就是所有的东西都由机器完成,就没有人情成分。 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。

安全性:只要不能掌控全部数据节点的51%,就无法肆意操控修改网络数据,这使区块链本身变得相对安全,避免了主观人为的数据变更。

匿名性:区块链上面没有个人的信息,因为这些都是加密的,是一堆数字字母组成的字符串,这样就不会出现你的各种身份证信息、电话号码被倒卖的现象。除非有法律规范要求,单从技术上来讲,各区块节点的身份信息不需要公开或验证,信息传递可以匿名进行。

 

三、区块链的技术
 

 

(1)分布式账本

分布式账本指的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。

跟传统的分布式存储有所不同,区块链的分布式存储的独特性主要体现在两个方面:一是区块链每个节点都按照块链式结构存储完整的数据,传统分布式存储一般是将数据按照一定的规则分成多份进行存储。二是区块链每个节点存储都是独立的、地位等同的,依靠共识机制保证存储的一致性,而传统分布式存储一般是通过中心节点往其他备份节点同步数据。没有任何一个节点可以单独记录账本数据,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。也由记账节点足够多,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。

(2)非对称加密

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。

(3)共识机制

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。

区块链的共识机制具备“少数服从多数”以及“人人平等”的特点,其中“少数服从多数”并不完全指节点个数,也可以是计算能力、股权数或者其他的计算机可以比较的特征量。“人人平等”是当节点满足条件时,所有节点都有权优先提出共识结果、直接被其他节点认同后并最后有可能成为最终共识结果。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。

(4)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。

 

四、区块链的应用场景

 

区块链主要应用在物联网和物流领域、金融领域、数字版权领域、公共服务领域等多个领域。

其中物联网领域,区块链在物联网和物流领域也可以天然结合。通过区块链可以降低物流成本,追溯物品的生产和运送过程,并且提高供应链管理的效率。该领域被认为是区块链一个很有前景的应用方向。

区块链通过结点连接的散状网络分层结构,能够在整个网络中实现信息的全面传递,并能够检验信息的准确程度。这种特性一 定程度上提高了物联网交易的便利性和智能化。区块链+大数据的解决方案就利用了大数据的自动筛选过滤模式,在区块链中建立信用资源,可双重提高交易的安全性,并提高物联网交易便利程度。为智能物流模式应用节约时间成本。区块链结点具有十分自由的进出能力,可独立的参与或离开区块链体系,不对整个区块链体系有任何干扰。区块链 +大数据解决方案就利用了大数据的整合能力,促使物联网基础用户拓展更具有方向性,便于在智能物流的分散用户之间实现用户拓展。

区块链与物联网:

同时随着物联网的发展,大量部署在传统数据中心、云内的基础设施(存储、计算、网络)将不可避免的被推出机房,重新部署在边缘和终端设备上。这样发展的结果就是大量边缘设备缺少机房的物理屏障,并且部署在防火墙外,将面临严重的安全挑战:单个边缘设备易于被黑客通过物理手段攻克;

边缘或终端设备可自组织地加入某一物联网系统;系统缺乏对设备的控制权,进而缺乏对恶意设备的识别及防范能力。同时,传统的中心化管理方式难以在物联网时代有效工作:物联网时代的边缘与终端设备数量巨大,单一中心服务器或集群难以有效管理如此大规模设备,中心化系统面临严重性能瓶颈。

所以这个时候,区块链最显著的数据永久保存和防篡改就派上了用场。幸运的是,做为大规模分布式去中心化系统,区块链通过哈希链及共识算法,提供了数据永久保存及防篡改特性,可以有效地辅助物联网解决各类安全问题。此外,通过有效利用区块链的去中心化特性,亦可以构建去中心化文件系统、去中心化计算系统等,为物联网的发展提供有效支撑。

针对区块链的不同应用场景,都需要采用两大类产品:一类是区块链网关。它是让区块链系统与非区块链系统可以按照一定的共识规则进行数据的交换。另一类是区块链交换机。它是让不同构的、同构的区块链之间按照一定的共识算法实现数据的交互操作。这两大类产品目前都是采用软件定义的方式实现。如果没有交换机、路由器,那就不会有今天的互联网一样,没有区块链网关、区块链交换机,区块链也就不会真正发展起来。