区块链技术有哪些特点_区块链技术应用_区块链技术的工作原理

屈育成 2017-12-18 20574

通信技术

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描述

　　摘要：本文以区块链为中心，主要介绍了区块链技术的特点、区块链的分类、区块链技术应用以及区块链技术的工作原理进行详解。

　　一、区块链技术介绍

　　区块链技术（Block Chain）是指通过去中心化的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。该技术方案主要让区块（Block）通过密码学方法相关联起来，每个数据块包含了一定时间内的系统全部数据信息，并且生成数字签名以验证信息的有效性并链接到下一个数据块形成一条主链（Chain）

　　二、区块链技术特征

　　1.去中心化

　　由于使用分布式核算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。

　　得益于区块链的去中心化特征，比特币也拥有去中心化的特征，在火币联合清华大学五道口金融学院互联网金融实验室、新浪科技发布的《2014—2016全球比特币发展研究报告》中就有详细报告［2］。

　　2.开放性

　　系统是开放的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人公开，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。

　　3.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）使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据，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。

　　4.信息不可篡改

　　一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久的存储起来，除非能够同时控制住系统中超过51%的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。

　　5.匿名性

　　由于节点之间的交换遵循固定的算法，其数据交互是无需信任的（区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效），因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方自己产生信任，对信用的累积非常有帮助。

　　三、区块链分类

　　编辑公有区块链（PublicBlockChains）

　　公有区块链是指：世界上任何个体或者团体都可以发送交易，且交易能够获得该区块链的有效确认，任何人都可以参与其共识过程。公有区块链是最早的区块链，也是目前应用最广泛的区块链，各大bitcoins系列的虚拟数字货币均基于公有区块链，世界上有且仅有一条该币种对应的区块链。

　　联合（行业）区块链（ConsortiumBlockChains）

　　行业区块链：由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人，每个块的生成由所有的预选节点共同决定（预选节点参与共识过程），其他接入节点可以参与交易，但不过问记账过程（本质上还是托管记账，只是变成分布式记账，预选节点的多少，如何决定每个块的记账者成为该区块链的主要风险点），其他任何人可以通过该区块链开放的API进行限定查询。

　　私有区块链（privateBlockChains）

　　私有区块链：仅仅使用区块链的总账技术进行记账，可以是一个公司，也可以是个人，独享该区块链的写入权限，本链与其他的分布式存储方案没有太大区别。目前（Dec2015）保守的巨头（传统金融）都是想实验尝试私有区块链，而公链的应用例如bitcoin已经工业化，私链的应用产品还在摸索当中。

　　四、区块链技术的工作原理

　　区块链技术的核心是所有当前参与的节点共同维护交易及数据库，它使交易基于密码学原理而不基于信任，使得任何达成一致的双方，能够直接进行支付交易，不需第三方的参与。

　　从技术上来讲，区块是一种记录交易的数据结构，反映了一笔交易的资金流向。系统中已经达成的交易的区块连接在一起形成了一条主链，所有参与计算的节点都记录了主链或主链的一部分。一个区块包含以下三部分：交易信息、前一个区块形成的哈希散列、随机数。交易信息是区块所承载的任务数据，具体包括交易双方的私钥、交易的数量、电子货币的数字签名等；前一个区块形成的哈希散列用来将区块连接起来，实现过往交易的顺序排列；随机数是交易达成的核心，所有矿工节点竞争计算随机数的答案，最快得到答案的节点生成一个新的区块，并广播到所有节点进行更新，如此完成一笔交易。

　　五、区块链技术应用

　　1.艺术行业

　　Ascribe让艺术家们可以在使用区块链技术来声明所有权，发行可编号，限量版的作品，可以针对任何类型艺术品的数字形式。它甚至还包括了一个交易市场，艺术家们可以通过他们的网站进行买卖，而无需任何中介服务。

　　2.法律行业

　　BitProof是目前近些年来涌现的众多文档时间戳应用中最为先进的，将会让传统的公证方式成为过去。相对于包括Blocksgin和OriginStaemp这样的免费版本，BitProof提供更多的服务，包括有一个是针对知识产权的。有趣的是，BitProof最近和一家旧金山的IT学校进行合作，把他们学生的学历证书都放在区块链上，完全重新定义了如何让文凭和学生证书的处理和使用方式。

　　3.开发行业

　　Colu是首个允许其它企业发行数字资产的企业，他们可以将各种资产来“代币化”让许多人影响深刻。尽管免费的比特币钱包Counerparty也允许发行简单的代币，并且在其他钱包持有者之间进行交易，Colu的代币可以设置有各种状态和类型，能够脱离或者重新回到这个系统，并且当在区块链上存储数据过大的时候能够将数据存储在BitTorrent的网络上。

　　4.房地产行业

　　他们计划能够让整个产业链流程变得更加现代化，解决每个人在参与房地产面临的各种问题，包括命名过程，土地登记，代理中介等。

　　金融角度看待区块链

　　货币的本质：货币只是一种广泛价值共识，本身不具有价值沉淀。

　　资产与货币的关系：货币描述资产。

　　什么是数字资产：资产数字化，可细分，可交易，价格由供需市场决定，而不是价值中介——货币决定。

　　5.物联网

　　1）应用场景分析

　　一种可能的应用场景为：通过 Transaction 产生对应的行为，为每一个设备分配地址 Address，给该地址注入一定的费用，可以执行相关动作，从而达到物联网的应用。类似于：PM2.5监测点数据获取，服务器租赁，网络摄像头数据调用，DNS服务器等。

　　另外，随着物联网设备的增多，Edge 计算需求的增强，大量设备之间需要通过分布式自组织的管理模式，并且对容错性要求很高。区块链自身分布式和抗攻击的特点可以很好地试用到这一场景中。

　　2）IBM

　　IBM 在物联网领域已经持续投入了几十年的研发，目前正在探索使用区块链技术来降低物联网应用的成本。

　　2015 年初，IBM与三星宣布合作研发ADEPT系统。

　　3）物流供应链

　　供应链行业往往涉及到诸多实体，包括物流、资金流、信息流等，这些实体之间存在大量复杂的协作和沟通。传统模式下，不同实体各自保存各自的供应链信息，严重缺乏透明度，造成了较高的时间成本和金钱成本，而且一旦出现问题（冒领、货物假冒等）难以追查和处理。

　　通过区块链各方可以获得一个透明可靠的统一信息平台，可以实时查看状态，降低物流成本，追溯物品的生产和运送整个过程，从而提高供应链管理的效率。当发生纠纷时，举证和追查也变得更加清晰和容易。

　　该领域被认为是区块链一个很有前景的应用方向。

　　例如运送方通过扫描二维码来证明货物到达指定区域，并自动收取提前约定的费用，可以参考区块链如何变革供应链金融和区块链给供应链带来透明。

　　Skuchain 创建基于区块链的新型供应链解决方案，实现商品流与资金流的同步，同时缓解假货问题。

　　4）公共网络服务

　　现有的互联网能正常运行，离不开很多近乎免费的网络服务，例如域名服务（DNS）。任何人都可以免费查询到域名，没有 DNS，现在的各种网站基本就无法访问了。因此，对于网络系统来说，类似的基础服务必须要能做到安全可靠，并且低成本。

　　区块链技术恰好具备这些特点，基于区块链打造的 DNS 系统，将不再会出现各种错误的查询结果，并且可以稳定可靠的提供服务。

　　6.保险行业

　　保险行业在过去两年里，说起科技领域最炙手可热话题的必然离不开区块链技术。这一脱胎于比特币的底层技术，以7年多的稳定运行证明了其高度安全可靠的架构和算法设计，同时凭借分布式账本和智能合约等创新性的技术，为多个行业的产业升级打开了巨大的想象空间。甚至有业内专家预言区块链技术将掀起第二次互联网革命。

　　金融行业历来对先进技术最为敏感。传统的银行和证券业巨头从2014年就纷纷投身于如火如荼的区块链创业投资中，两年内全球投资总额高达 10亿美金，其中更不乏像DAH的6千万美元、Blockstream的5千万美元这样的巨额A轮融资。除了资金投入，各大公司更是亲自参与和推动具体的业务应用当中：例如美国纳斯达克证券交易所推出的Linq区块链股权交易所已经与2015年底开始发行测试；而全球43家跨国银行结成的R3 CEV联盟也是一直在测试和改进银行间的跨行清算联盟链，动作之快，参与度之高都是前所未有。

　　保险行业虽然对于区块链技术的参与相对比较保守，但在学术领域一直在进行积极的探索和研究。2014年底，由英国著名的Z/YEN Group咨询集团发起的欧美保险业论坛推出的长达50页的《终身之链》专项研究报告从多个方面讨论的区块链将会给保险业带来的创新和变革。

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