区块链的原理及发展前景分析

区块链的原理及发展前景分析

一、 引言

区块链(blockchain),作为一个新兴技术名词,已经成为2019年十大流行语之一,同时也得到了社会各界与国家的重视。区块链是一个信息技术领域的术语。从本质上讲,它是一个共享数据库,存储于其中的数据或信息,具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于这些特征,区块链技术奠定了坚实的“信任”基础,创造了可靠的“合作”机制,具有广阔的运用前景。

二、 起源与原理

区块链的最初概念出现在中本聪(Satoshi Nakamoto)(化名)发表的《比特币:一种点对点的电子现金系统》(比特币白皮书)中。[1]文中提出了基于数学、密码学、互联网和计算机编程等的数字代币系统的构架理念,标志着比特币的诞生。两个月后理论步入实践,2009年1月3日第一个序号为0的创世区块诞生。几天后2009年1月9日出现序号为1的区块,并与序号为0的创世区块相连接形成了链,标志着区块链的诞生。

区块链最初的应用就是比特币一类的去中心化数字货币,主要面临两大技术难题,一是货币伪造,二是重复支付。为了杜绝货币伪造,中本聪的解决方法是记录所有的货币交互信息,即全网总账本。每一次交易,都向全网进行广播,使每一个货币都可以追根溯源。为了防止一个货币的重复支付,中本聪采用的是工作量证明机制。每发生一笔交易,如果重复支付,就意味着一个货币的多次广播。节点将其收到的某一次交易放到区块A内进行一次耗时计算,如果计算成功,就进行广播。如果在区块A的基础上完成另一个区块B的验证,那么区块B就会挂在区块A之后。以此类推,形成区块链。如果重复支付,区块链就会分叉,但只有最长的区块链才是有效的,其他分叉将被认定为无效。这样,一个货币只能被支付一次。[2]

三、 特性与应用场景

区块链其具有以下特性:去中心化、不可篡改、可追溯、高可信、高可用。传统数据库集中部署在同一集群内,由单一机构管理和维护。区块链是去中心化的,不存在任何中心节点,由多方参与者共同管理和维护。区块链的每笔交易操作都必须经过全网达成共识之后,才被记录到链上。交易一旦写入,任何人都不可篡改、不可否认。[3]其记录的信息只有在账户拥有者同意时才可以转移。因此,区块链技术被认为是人类历史上第一次从技术层面构建信任。

区块链当前最广泛应用研究主要集中在以下几个方面:

(1) 金融领域:将区块链技术应用在金融领域可以省去“中间人”,实现点对点对接,在降低交易成本的同时,更加快速地完成交易。

(2) 物联网和物流领域:区块链在物联网以及物流单据管理领域也有得天独厚的优势,企业通过区块链可以降低物流单据管理成本,可以监控和追溯物品的生产、仓储、运送、到达等全过程,提高物流链管理的效率。

(3) 公共服务领域:区块链提供的去中心化的完全分布式DNS服务通过网络中各个节点之间的点对点数据传输服务就能实现域名的查询和解析,可用于确保某个重要的基础设施的操作系统和固件没有被篡改,可以监控软件的状态和完整性,发现不良的篡改,并确保使用了物联网技术的系统所传输的数据没用经过篡改。[4]

(4) 数字版权领域:通过区块链技术可以对作品进行鉴权,证明文字、视频、音频等作品的存在,保证权属的真实性和唯一性。作品在区块链上被确权后,后续交易都会进行实时的分布式记录,实现数字版权的全生命周期管理,也可为侵权行为的司法取证提供技术保障。

总体而言,区块链通过创造信任来创造价值,使得离散程度高、管理链条长、涉及环节多的多方主体能够有效合作,从而提高协同效率、降低沟通成本。[5]

四、 发展前景与问题

就目前来看,区块链还存在一定的问题。其设计原理导致了区块链的性能和效率较低,且能耗大。区块链的分布式账本导致每个节点都要保存一份全网数据交易流水信息,存储资源占用巨大。与此同时,每一笔交易的核实都要进行全网确认,必然导致时间的花销。如果不能让区块链高效节能地运转,势必影响其大范围的应用。另外,虽说区块链安全性较高,但仍存在被黑客攻击的可能。以太坊的分家便是一个例子。

虽然区块链技术尚存一些有待解决的问题,但其作为一种新型计算机网络技术,在去中心化场景应用中将发挥巨大的作用。当今社会大量包括现金支付、价值转让等权益转移、信息公证类的工作,无一例外需要一个第三方中心机构来完成,造成整个社会的运行成本增加,运转效率低下,区块链为我们在无中心的模式下完成资产转移、信息存证提供了可能。如果我们的个人信息、个人资产能全部运行在区块链上,由区块链技术本身来保证这些信息的准确性以及信息流转的安全性,整个社会就不再需要额外的第三方机构来为这些信息服务,各类信息自动化记录、自动化转移,精确地运转,无法篡改,永远存证。我们将进入一个崭新的、智能的、可编程的时代。[6]

参考文献:

[1] Satoshi Nakamoto. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System [EB/OL]. https://bitcoin.org/bitcoin.pdf,2018-11-01.
[2] 肖自强, 倪荣, 陈慧. 区块链的起源、原理[J]. 电脑知识与技术, 2019(14).
[3] 邵奇峰, 金澈清, 张召, et al. 区块链技术:架构及进展[J]. 计算机学报, v.41;No.425(5):3-22.
[4] 林虹萍. 区块链技术及在公共管理领域中的应用初探[J]. 南方农机, 2018, 49(23):37-38+43.
[5] 凤凰网区块链. 听黄奇帆讲区块链——八大应用 三大问题[EB/OL]. https://tech.ifeng.com/c/7ramKUHq8vD,2019-11-14.
[6]王宇新. 浅谈区块链特点、问题及发展前景[J]. 科技风, 2018, 361(29):260.

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