区块链的初步认识

区块链

区块链的概念

• 人们一提到区块链，想到的第一个当然是比特币，比特币是区块链的一个典型的应用，也是虚拟货币的代表。而区块链则是比特币实现的基本原理。其实在比特币出现之前以及之后的很长一段时间，“区块链”这一个名词并未出现，区块链的提出是在比特币的价格大涨之后才提出的，这是因为人们开始关注比特币实现的原理以及这个原理所带来的好处。
• 用我的语言表述，则区块链实质上是去中心化的分布式加密共享账本数据库。去中心化、分布式、密码学加密保证的不可篡改、共识共享公开透明、可溯源都是区块链的重要而明显的特征。若添加上它的应用，那么区块链的概念可以扩展为：利用分布式的节点共识算法来生成和更新数据、利用自动化脚本代码（智能合约）来编程和操作数据的一种全新的去中心化基础架构和分布式计算范式 $^{[1]}$。

区块链的发展

• 区块链起源于2008年化名为“中本聪”的学着在密码学邮件组发表的奠基性论文《比特币：一种点对点电子现金系统》，然而直到2009年底，比特币都是出于一个极少人参与的技术试验阶段。2010年2月6日诞生了第一个比特币交易所，同年7月17日注定的比特币交易所Mt.gox成立，这表明比特币真正的进入了市场。而这就是以可编程数字加密货币体系为主要特征的区块链1.0模式。另外还有以可编程金融体系为主要特征的区块链2.0模式以及以可编程社会为主要特征的区块链3.0模式。目前一般认为区块链正处于3.0模式的初期，不可篡改和公开透明的特性已经被用到了很多行业，目前主要包括有：电子存证、物联网、教育、IP版权等几大领域。

区块链在我国的发展现状

• 从2016年12月发布的《“十三五”国家信息化规划》中，明确提出了需要加强区块链等新技术的创新、试验和应用，以抢占新一代信息技术的主导权。2017年1月，央行推动的给予区块链的数字票据交易平台测试完成。2018年5月，中国平安加入了R3区块链联盟。这意味着区块链开始深入人们的生活。还有就是中国老牌互联网企业迅雷的迅雷链是全球最大规模的ToC区块链商业生态，创造性的将共享计算和区块链相结合，具有全球领先的百万TPS高并发、秒级确认的处理能力。尽管现在区块链发展尚未成熟，但是各大企业都还在努力的进步和开拓中。

区块链的挑战

中心化问题

• 提到区块链，通常会认为一比特币为代表的机遇区块链技术的应用在运行时不需要人来执行规则，谨记通过数学算法来控制，因此是一种完全“去中心”化，但是从本质上而言并不是如此，比特币区块链的设计强化了设计的“中心化”，截止至2015年5月14日，其50%的代码是由三个程序员所编写的。比特币区块链的控制权掌握在少数程序员的手中，其“中心化”的过程从运行时转换成了系统设计时 $^{[2]}$。
• 另外，“每个矿工的机会均等”不再成立，因为矿场以及矿池的存在，同时也容易造成“51%”攻击问题。

资源消耗问题

• PoW共识过程高度依赖于区块链网络节点贡献的算力，而这些算力主要在于解决SHA256哈希和随机数搜索，除此之外并没有解决任何有意义的事情。同时比特币区块链技术决定了每次只有一个矿工获得记账权，而这也就意味着其余旷工的计算都被浪费了。区块链技术的大量全网计算力并未产生真实的价值，与大型机、云计算等技术下的计算力输出不具备可比性。

密码学安全问题

• 区块链的安全性问题，主要是因为密码学的发展以及计算机算力的提升、反匿名机制的出现而下降的。所以区块链加密方式也应该与时俱进加以复杂度的提升。

效率以及抗压问题

• 目前的基于区块链技术的平台同真实运行的全球支付系统相比，其节点总规模仍然较小，同时都只是处理小部分人、琐碎的事物，没有经历过全世界所有人都共同参与的大规模交易的考验。例如，区块链技术在节点相互通信和维护去中心化网络是采用的广播的方式通知所有的节点，当节点规模增大时可能产生“广播风暴”，大量占用网络带框导致网络性能下降，甚至网络瘫痪。
• 同时还有当数据规模增大时，查询以及维护的效率就会很低。

区块链技术的不可能三角

• 当前的区块链技术存在着不可能三角，即不能够同时达到“高效低能”、“去中心化”、“安全”。

区块链的应用 $^{[3]}$

智能合约

• 区块链的应用主要是基于智能合约的出现，智能合约的概念最早在1994年由学者Nick Szabo 提出，最初被定义为一套以数字形式定义的承诺，包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议。而区块链技术的出现重新定义了智能合约，智能合约是区块链的核心构成要素（合约层），是由事件驱动、具有状态、运行在可复制的共享区块链数据账本上的计算机程序，能够实现主动或被动的处理数据，接受、存储和发送价值，以及控制和管理各类链上智能资产等功能。相当于比特币中的灵活脚本的扩展，只不过不是简单的扩展。以下是几个区块链的应用实例

慈善公益

• 慈善机构需要获得持续的支持，就必须具有公信力，而信息透明是获得公信力的前提。通过资金流转数据的上链，可以让捐赠的人看到资金的走向，增加郑国公益活动的公信力，激发社会公益的热情。如蚂蚁金服支付宝爱心捐赠平台。

版权保护

• 利用区块链技术，题一基于时间戳的记录，解决版权登记的问题，同时基于密码学的原理，让每一步作品拥有自己唯一的哈希ID，如果采用联盟链技术，可以将版权相关方，包括版权认证、登记方、以及在线诉讼仲裁方，可以多方进行存证取证，高效解决版权保护的痛点。等等

小结

我国正致力于大力发展区块链技术以及我国已经出于世界区块链技术的前列。所以认识区块链技术是十分重要的。同时我们也要致力于解决区块链技术现存的问题，以助区块链更好地服务于我们的社会。

参考文献

[1]袁勇,王飞跃.区块链技术发展现状与展望[J].自动化学报,2016,42(04):481-494.
[2]陈一稀.区块链技术的“不可能三角”及需要注意的问题研究[J].浙江金融,2016(02):17-20+66.
[3]谢辉,王健.区块链技术及其应用研究[J].信息网络安全,2016(09):192-195.
[4] Zheng Z, Xie S, Dai H, et al. Blockchain Challenges and Opportunities: A Survey[J]. International Journal of Web & Grid Services, 2017.