区块链借助数字货币技术,构筑新赛场的应用研究

timecharles2017 2017-08-11 12:35:57发布
区块链借助数字货币技术,构筑新赛场的应用研究
区块链技术作为近两年来的热门话题引起了社会广泛的关注。在国际范围内,超过45个国家具有区块链项目的投资案例,已知的455家区块链公司累计获得融资约20亿美元,更是在过去三年产生了超过2500个区块链相关专利。我国于2016年12月出台的《“十三五”国家信息化规划》明确指出:加强包括区块链在内的新技术基础研发和前沿布局,构筑新赛场先发主导的优势。
 
目前,国际范围内已具备了一些相对成熟的区块链组织,如国际的R3、HyperLedger(超级账本);国内的金联盟、中国分布式总账基础协议联盟(ChinaLedger)等。另外在金融行业,中国人民银行成立了数字货币研究所进行数字货币研究,金融相关的区块链应用占了区块链应用总数量的50%以上。
 
 
关键技术与规则
 
区块链技术可以简单地分为三个关键的技术。
 
第一个是以区块为单位的按时间顺序记录的线性数据库。区块链是一个去中心化的系统,因此需要有一个所有参与者共同认可的的规则,大家按照规则抢记账权。第二个是共识机制。第三个是分布式记账。通过记录线性数据库的每一个参与节点,与参与者共同维护来确保数据的可信度。
 
实现这三个关键技术的目的是为了维护共同的规则。
 
在理想状态下,规则是公开透明,不受任何中心的影响,且对所有参与者是公平公正的。区块链技术是维护规则的方法,规则与区块链技术是“道”与“术”的关系。区块链技术的颠覆性在于“通过技术实现了一个人人平等、公开透明的自治环境!”。
 
 比特币案例
 
以比特币为例,比特币系统维护了一个去中心化的货币发行和交易的规则。一般而言,国家货币是由中央银行授权发行的,人民币的发行机构是中国人民银行,美元的发行机构是美联储,欧元是欧洲中央银行。而数字货币它的发行是一个去中心化的系统,是怎么去实现的呢?
 
实际上,在贵金属作为货币的阶段是没有货币发行中心的,这些贵金属通过挖矿而产生。数字货币的发行机制正是模仿了自然货币的挖矿机制,每挖矿成功一次,奖励比特币,在整个系统内,货币总量不断增加,实现了货币发行的功能。
 
比特币的货币发行规则如下:
 

 
 大家共同去解一道数学难题,最先找到正确答案的人挖矿成功,系统给予比特币的奖励,奖励比特币的规则是最初四年每挖矿成功一次得到50比特币,四年之后减半,再四年之后再减半,直到货币无法再分割,而其挖矿频率是10分钟挖矿成功一次。比特币正是按照这个规则实现了货币发行。
 
另外,数字货币的交易也是去中心化的,也就是说现金交易的参与方只有两方,买家和卖家,是一手交钱一手交货的过程。比特币的交易过程就是模仿了现金交易的过程。目前基于银行卡的电子货币交易是以余额体系来实现的,每次交易后的改变账户余额。而比特币交易是“前置交易的体系”,类似于现金交易中的找零机制。
 
重要的技术特征和措施
 
区块链技术最重要的特征是防篡改机制。
 
以比特币为例,上图表示每一个比特币区块的数据结构,其交易记录分为交易信息和数字签名两部分,交易信息包含转账双方和转账金额,而数字签名则是通过转出方的私钥对交易信息做签名得到的数据。
 
确保数据无法被篡改的措施
 

 
区块链线性数据库本身的个很复杂且巧妙的防篡改机制,如区块链的数据库生成了一千个区块,若有人试图修改第500个区块,那么这个行为就会被第501个区块发现,因此他必须去修改第501个区块才能掩饰之前的修改,以此类推如果有人想修改前面的区块,那么他必须修改当前区块到最后一个区块的所有区块。
 
在这个基础上还有针对参与系统的所有矿工采取分布式记账的措施。
 
如比特币系统中,若矿工超过了40万个,那么每一个矿工都会把这个区块链的总账全部记录一遍,这样一来就能防止其中某些矿工修改整个数据库。分布式记账中,当其节点数量增加到一定程度时,如果是想篡改数据并被整个系统承认,那么就必须联合一半以上的节点同时去篡改才行,而当节点数量增加到一定量级之后,这种篡改实际上是无法实现的。
 
 数字货币的价值来源
 
以比特币为例,比特币本质上是区块链程序员编成的一串数字,因此它是如何实现价值的呢?主要有以下两方面的条件:第一是稀有性,第二是有用性。
 
以钻石为例,钻石本身是较为稀有,同时又被人赋予了很多跟爱情相关的概念,导致钻石的价格远远超出其本身的工业价值。
 
基于区块链技术的数字货币也被人为的戴上了这样的光环。首先,在数字货币的挖矿规则中明确表示其总量是有限的且挖矿的数量也受到限制。其次,区块链本身围绕着众多光环,如数字货币概念、智能合约、分布式账簿、去中心化何不可篡改等。甚至区块链技术还被认为是核心2.0的金融技术。数字货币的挖矿规则人为造成了货币越来越少的稀缺性;围绕区块链技术的各种光环让人认为其具有巨大的颠覆性,从而带来很高的价值。至于区块链光环的真实性,实际上大多数人是没有能力去辨识的。
 
 2013年10月,比特币价值超过1240美元,但一周之后,人民银行联合五部委发布了《中国人民银行 工业和信息化部 中国银行业监督管理委员会 中国证券监督管理委员会 中国保险监督管理委员会关于防范比特币风险的通知》(银发〔2013〕289号),随后比特币应声下跌至最低点114美元。这说明了一些正面的消息可以拉高数字货币的价格,而一些负面的消息也可以降低它的价格,因此区块链技术本身并不能让数字货币产生价值,而是其规则对人们造成了物以稀为贵的印象,并且随着其光环的越来越多,其价值不断升高,同时,不同的信息对参与者产生的影响会直接反应在数字货币的价值波动上。
 
 技术的颠覆性
 
区块链技术的颠覆性体现在代码即规则上,通过代码实现人人平等,公开透明的自制环境。
 
以比特币为例,其挖矿和交易的规则是完全公开透明的,而且这个体系随着参与的矿工的增多,规则越来越不可更改,当矿工达到一定数量之后,挖矿和交易的规则理论上是无法篡改的,另外按照规则生成的交易记录也无法篡改,这也就实现了平等。而区块链技术就通过这种去中心化来实现一个人人平等公开透明的自治环境。
 
在数字货币的颠覆性中,区块链技术有可能在货币领域率先实现真正的平等。以美元为例,美元是世界货币,是一个中心化的货币。但是实质上除美国人之外,美元对其他非美国人有两方面的不平等,一方面美元在收全世界的铸币税,另一方面作为美元发行机构的美联储是美国的央行,它代表了美国的利益,所以基于美国利益的美元加息和降息实际上影响了全球经济。从这一点上来说,美元的每一次政策都会影响到很多的国家,这是美国利己的体现,因此以区块链为基础的数字货币就有可能率先在货币领域实现真正的平等,它具备当前颠覆金融秩序的潜力。
 
 技术的的特点与分类
 
区块链技术的特点主要有以下几类:
 
第一,为互不信任的参与者构建了去中心化的可信任环境。
 
第二,记录公开透明。
 
第三,过往记录不可更改。
 
第四,分布式记账解决了单点故障。
 
区块链按不同的方法可以分为公有链,私有链,联盟链。
 
 公有链是没有一个单独的控制方,实现绝对的公正和平等,而具备分中心的联盟链和所有的节点都有一个共同的控制方的私有链是相对的平等,因为联盟链存在至少二个等级体系:分中心和参与的节点,分中心的权限在参与的节点之上。而私有链的所有节点有一个共同的控制方,它能够影响整个链里面的所有节点。
 
另外,按照区块链的应用分类又可以将其分为数字货币(区块链1.0)和智能合约(区块链2.0)。所谓智能合约就是以数字形式定义的承诺,它的意义在于如果触发了条件,那么通过区块链技术保证合约能够自动的执行。
 
 比特币系统的安全性
 
比特币系统安全性一般有两个概念,一是匿名性,匿名性概念从个体的角度来说,它能带给人一种安全感,但从全社会整体的角度来说,它为犯罪分子提供了更多有机可乘的契机。
 
 二是加密货币,比特币使用ECC算法对交易数据进行签名,这就是被称为加密货币的原因。但是几乎所有讨论加密货币安全性的文章都规避了算法私钥保护的问题。实际上比特币的私钥保存在于参与者的PC或手机内,没有任何额外的保护,一旦泄露,整个加密体系就崩溃了。钱包的私钥等同于银行的密码,一旦私钥丢失,那么不法分子就能通过私钥是找出钱包地址,也就是说银行卡的卡号密码都丢失了。这个不仅是理论的结果,现实中也已发生很多数字货币被盗的事件。最大的一次事件是Mt Gox平台占发行总量7%的比特币被盗。从这一点上来说加密货币所谓的加密性也是存在一定的隐患的。
 
 区块链的应用领域
 
区块链的应用领域取决于其“知己知彼”的程度。一方面是区块链技术本身的应用范围,另一方面是区块链技术的优势。区块链技术的特点决定了其并不适用于所有应用领域。同时,在去中心化方面尚且需要解决几个问题。
 
第一,规则固定不变的问题。固定不变的规则其实是一把双刃剑,用软件代码来确保规则不可篡改的同时,难以避免bug存在的,因此在维护上存在一定的困难。
 
第二,非数字货币的应用难以发展节点。非数字货币的应用没有挖矿奖励货币机制,因此难以吸引节点参与其中。
 
包括区块链在内的任何技术在早期时都存在各种各样的瓶颈,而逐渐解决这些瓶颈,就能发挥技术的价值。
 
 技术的特点
 
首先,区块链技术不适合记录随时需要更改的数据,而适合记录按时间顺序长期保存且需要防篡改的数据
 
其次,区块链技术不适合记录隐私数据,而适合记录需要公开透明的数据。
 
第三,区块链技术适合无信任基础的场景,如投票、捐款和股权登记领域等。如果慈善捐款使用区块链技术,那么红十字会收到的捐款以及捐款的使用都通过公有链来记录,对全社会公开透明的,这样也就大大增加大家对此的信任度。在股权登记领域,如果使用区块链技术去记录,利用其不可篡改属性,那么就会增强大家对记录内容的信任度。
 
另外,如果我们利用并拓展区块链的理念,那么区块链技术还能延伸至其他领域,如身份认证、数据的密文传输、电子合同的防篡改等。
 
区块链技术和太空探索,人工智能以及生物基因工程等其他前沿技术一样具有改变世界的潜力。但是该技术目前还处在非常早期的阶段,存在技术瓶颈,需要不断努力去突破,这也是我们研究区块链技术应该去努力的方向。

来源:金卡生活

作者:王建新
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