到底什么是區(qū)塊鏈？

　   2017年9月4日，中國(guó)政府正式明令禁止ICO和數(shù)字貨幣交易行為，隨即關(guān)閉了多個(gè)數(shù)字貨幣交易所。同時(shí)政府也多次聲明，不會(huì)將區(qū)塊鏈與數(shù)字貨幣劃等號(hào)，依然非常重視區(qū)塊鏈技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展。隨后，中國(guó)工業(yè)和信息化部成立了一個(gè)專門研究區(qū)塊鏈的實(shí)驗(yàn)室——可信區(qū)塊鏈開放實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)一步明確政府對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的重視和支持。

　　什么是區(qū)塊鏈？

　　區(qū)塊鏈技術(shù)源于比特幣，是比特幣底層支撐技術(shù)。中國(guó)政府禁止比特幣交易主要是擔(dān)心數(shù)字貨幣交易帶來(lái)的金融風(fēng)險(xiǎn)，以及避免不法人士利用數(shù)字貨幣交易的法律漏洞設(shè)計(jì)交易騙局。但區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N技術(shù)，可以讓交易突破傳統(tǒng)的信任交易模式和集中化架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)非安全環(huán)境下的交易安全。由于區(qū)塊鏈技術(shù)能解決傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)交易過(guò)程中面臨的諸多問(wèn)題，近年來(lái)得到了各國(guó)政府及企業(yè)的廣泛關(guān)注。目前，對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)很多網(wǎng)站都有詳細(xì)的解釋，但由于過(guò)于專業(yè)，很難讓人理解，現(xiàn)在我們以一種通俗易懂的方式來(lái)幫助讀者解讀什么區(qū)塊鏈？

　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，區(qū)塊鏈就是一個(gè)分布式賬本，通過(guò)去中心化、去信任的方式集中維護(hù)一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)庫(kù)。以支付寶交易為例，傳統(tǒng)的交易方式是買家在淘寶平臺(tái)購(gòu)買商品，然后將購(gòu)買商品的錢打到支付寶這個(gè)中介平臺(tái)，待賣方發(fā)貨以及買方確認(rèn)收到貨之后，再由買方通知支付寶將錢打到賣方賬戶。但區(qū)塊鏈技術(shù)支撐的交易模式完全不同，買家和賣家可直接進(jìn)行交易，不需要通過(guò)任何中間平臺(tái)做信用交易，交易后系統(tǒng)通過(guò)廣播的形式將交易信息發(fā)布到P2P網(wǎng)絡(luò)中，所有收到交易信息的節(jié)點(diǎn)或主機(jī)會(huì)在確認(rèn)信息無(wú)誤后記錄下這筆交易。這就相當(dāng)于所有的節(jié)點(diǎn)主機(jī)都為這邊交易做了數(shù)據(jù)備份，即便某一臺(tái)機(jī)器出現(xiàn)宕機(jī)、系統(tǒng)崩潰、木馬攻擊和數(shù)據(jù)篡改等情況也不會(huì)影響數(shù)據(jù)的記錄，因?yàn)檫€有無(wú)數(shù)臺(tái)機(jī)器作為備份。

　　從數(shù)據(jù)的角度講，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N幾乎不可能被更改的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，這種分布式不僅體現(xiàn)在存儲(chǔ)架構(gòu)上，也體現(xiàn)在分布式記錄，即由系統(tǒng)參與者共同維護(hù)。從技術(shù)的角度講，區(qū)塊鏈并不是單一的技術(shù)，而是多種技術(shù)的復(fù)合體，包括分布式存儲(chǔ)、數(shù)字簽名和P2P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等。

　　區(qū)塊鏈的工作原理

　　區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式其實(shí)就是“區(qū)塊”+“鏈”。這就好比我們的日記本，每一頁(yè)都是一張紙，紙上可以記錄有用文字信息，但每一頁(yè)都會(huì)有頁(yè)碼，記錄每頁(yè)文字所處的順序。對(duì)比來(lái)說(shuō)，區(qū)塊就是“紙”，用來(lái)記錄創(chuàng)建期間發(fā)生的所有價(jià)值交換活動(dòng)。頁(yè)碼就是“鏈”，按照時(shí)間先后順序?qū)^(qū)塊存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　　那么或許你就要問(wèn)，那么多節(jié)點(diǎn)到底選擇有誰(shuí)來(lái)優(yōu)先記錄區(qū)塊信息？其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是誰(shuí)最先完成記錄就以誰(shuí)為準(zhǔn)。如圖1所示，如果老張和老李要進(jìn)行一筆交易，就會(huì)產(chǎn)生一筆賬單記錄，賬單記錄會(huì)顯示付款人信息、收款人信息、交易的內(nèi)容以及當(dāng)前所處的鏈條序列。在交易完成后，區(qū)塊鏈系統(tǒng)會(huì)將本次交易清單與上一賬單編號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密之后發(fā)布到全網(wǎng)所有的節(jié)點(diǎn)，也就是接入網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)主機(jī)，所有節(jié)點(diǎn)在收到公告賬單信息后會(huì)爭(zhēng)奪第一記賬權(quán)，這一過(guò)程包括驗(yàn)證交易雙方的信息，在得到確認(rèn)之后更新賬簿，以第一個(gè)完成賬單記錄的節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)。因此，一旦第一個(gè)記賬完成，所有節(jié)點(diǎn)只能接收記賬信息并更新本地賬簿，這就是共識(shí)機(jī)制。

　　由于每筆賬單交易的記錄都包含上一個(gè)鏈條的信息，因此一旦某一條交易記錄被篡改就自然會(huì)出現(xiàn)信息錯(cuò)誤或上下鏈條信息部匹配，而且容易出現(xiàn)鏈條分叉，因此，采用區(qū)塊鏈技術(shù)記錄的數(shù)據(jù)篡改難度幾乎不可能，數(shù)據(jù)的容錯(cuò)性極高。而且由于所有賬單交易數(shù)據(jù)的公布都是以加密的方式在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送，要想在網(wǎng)絡(luò)中篡改數(shù)據(jù)就必須至少截獲51%以上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)并在極短的時(shí)間內(nèi)破解，這種情況可以認(rèn)為幾乎沒(méi)有可能。

　　區(qū)塊鏈發(fā)展存在哪些瓶頸？

　　從2009年比特幣出現(xiàn)，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展時(shí)間還比較短，各種層次的應(yīng)用研究仍然在不斷深入的過(guò)程中。但由于區(qū)塊鏈突破的傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)防護(hù)架構(gòu)以及非信用的安全模式，其應(yīng)用依舊存在著一定的安全局限，從技術(shù)層和業(yè)務(wù)層都面臨諸多挑戰(zhàn)。

　　首先，共識(shí)機(jī)制的挑戰(zhàn)。區(qū)塊鏈中的共識(shí)算法是否能實(shí)現(xiàn)并保障真正的安全，需要更嚴(yán)格的證明和時(shí)間的考驗(yàn)。采用的非對(duì)稱加密算法可能會(huì)隨著數(shù)據(jù)、密碼學(xué)和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展而變的越來(lái)越脆弱，未來(lái)可能具有一定的破解性。此外，區(qū)塊鏈上包含賬戶安全的私鑰是否容易竊取仍待進(jìn)一步探索。

　　其次，51%攻擊是否能突破。在比特幣中，若控制節(jié)點(diǎn)中絕大多數(shù)計(jì)算資源，就能重改公有賬本，這被稱為51%攻擊。真實(shí)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是自由開放的，所以，理論上，區(qū)塊鏈上無(wú)法阻止擁有足夠多計(jì)算資源的節(jié)點(diǎn)做任何操作。在現(xiàn)實(shí)情況下，發(fā)起51%攻擊是具有一定可行性的。當(dāng)然，擁有足夠的算力并不會(huì)迅速破壞整個(gè)體系——至少不是短時(shí)間內(nèi)，但可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)混亂。

　　第三，N@S攻擊。針對(duì)PoW共識(shí)算法容易遭受51%攻擊的問(wèn)題，一些研究人員對(duì)PoW共識(shí)算法進(jìn)行了改進(jìn)，但在解決舊有問(wèn)題的同時(shí)，也引入了區(qū)塊分叉時(shí)的N@S（Nothingatstake）攻擊問(wèn)題。比如，在某些情況下一個(gè)區(qū)塊可以暫時(shí)擁有兩個(gè)子區(qū)塊。這種分叉狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，一般是兩個(gè)礦工都在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)了工作量的解答，然后將所添加的傳播到臨近網(wǎng)絡(luò)中去，其他節(jié)點(diǎn)便慢慢形成兩種版本（子區(qū)塊）的區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈中規(guī)定，這種情況下的判定條件是選擇工作總量最大的那條子區(qū)塊。出于自身利益最大的考慮，節(jié)點(diǎn)上可以同時(shí)在兩個(gè)分支上繼續(xù)工作，以保證利益的獲取。假設(shè)99%的節(jié)點(diǎn)用戶都如此理性地考慮收益的話，即便攻擊者只掌握1%的權(quán)益依舊可以決定區(qū)塊鏈的分支走向。他可以發(fā)出交易請(qǐng)求，獲得資產(chǎn)，然后再?gòu)牧硪粭l分支上獲取添加貨幣到自己的錢包中。

　　此外，區(qū)塊鏈也存在一些難以克服的不足：效率問(wèn)題。區(qū)塊鏈沒(méi)有單一節(jié)點(diǎn)可信任，通過(guò)計(jì)算來(lái)?yè)Q取信任。簡(jiǎn)單的一個(gè)承認(rèn)交易操作，需要大量的計(jì)算參與進(jìn)來(lái)。比如匿名引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。區(qū)塊鏈開發(fā)者認(rèn)為匿名性在區(qū)塊鏈交易中是重要的，并非“抗審查”。如果礦工決定不處理某筆交易在地址間的收發(fā)，那就證明交易是受礦工審查的。如果交易是匿名的，礦工就不能決定優(yōu)先處理哪些交易，也就不能進(jìn)行審查。但匿名性會(huì)造成非法交易的猖獗，執(zhí)法部門很難溯源。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　盡管存在一定的安全局限和難以克服的不足，但區(qū)塊鏈技術(shù)提供了一個(gè)規(guī)模化的共識(shí)機(jī)制，可以作為一種更高效解決信任問(wèn)題的手段，建立去中心化的可信網(wǎng)絡(luò)。目前，區(qū)塊鏈的應(yīng)用已從單一的數(shù)字貨幣（如比特幣）應(yīng)用，延伸到經(jīng)濟(jì)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，除金融服務(wù)行業(yè)的應(yīng)用相對(duì)成熟外，其他行業(yè)的應(yīng)用還處于探索起步階段，期待區(qū)塊鏈技術(shù)的更新和完善。

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