簡述區塊鏈技術的運行機制和實際運用

周靈鴿 張彬楷 蔣優

【摘 要】 區塊鏈是目前一個比較熱門的新概念，引發了社會各界的廣泛關注。本文旨在簡單闡述區塊鏈的基本內涵和技術發展，將依次介紹區塊鏈的概念和原理、區塊鏈的技術與學習、區塊鏈的應用和區塊鏈的影響與未來。

【關鍵詞】 區塊鏈 去中心化 區塊鏈分層 物聯網

1. 區塊鏈的概念和原理

區塊鏈是一個分布在全球各地，能夠協同運轉的數據庫存儲系統。區別于傳統數據庫運作，區塊鏈認為任何有能力架設服務器節點的人都可以連接到區塊鏈網絡中，成為這個分布式數據庫存儲系統中的一個節點；一旦加入，該節點享有同其他所有節點完全一樣的權利與義務，所有節點會根據某種機制的完成同步，實現區塊鏈網絡中所有節點的數據完全一致。

去中心化是區塊鏈技術的顛覆性特點，它無需中心化代理，實現了一種點對點的直接交互，使高效率、大規模、無中心化代理的信息交互方式成為現實。[1]

2. 區塊鏈的技術與學習

2.1 區塊鏈技術簡介

區塊鏈的經濟學特性是一個權力分散且完全自治的系統。區塊鏈本質上是一個基于P2P的價值傳輸協議。區塊鏈更像是一門交叉學科，結合了P2P網絡技術、非對稱加密技術、宏觀經濟學、經濟學博弈等知識，構建的一個新領域—針對價值互聯網的探索。[4]

如今的金融領域，除了支付比較便利之外，參與者需要反復確認，審核，監督，構建大大小小的高可用集群，保證線上服務的可靠性與連續性。[2]強大的互聯網提供了成本幾乎為零的高速信息傳輸通道，卻沒有一個成本低廉可靠的高速價值傳輸通道，這就是區塊鏈即將帶來的。

2.2 區塊鏈的分層

一個區塊鏈至少分為三層，底層是一些通用的基礎模塊，如基礎加密算法，網絡通訊庫，流處理，線程封裝，消息封裝與解碼，系統時間等；中層是區塊鏈的核心模塊，包含了區塊鏈的主要邏輯，如P2P網絡協議，共識模塊，交易處理模塊，交易池模塊，簡單合約或智能合約模塊，嵌入式數據庫處理模塊，錢包模塊等；[4]上層往往是基于Json Standard RPC的交互模塊。

2.3 區塊鏈技術的學習和掌握

1. 網絡通信方面，目前的區塊鏈主要涉及無結構化的點對點通信（P2P）；未來不排除會在聯盟鏈中衍生為結構化的P2P通信。

2. 數據存儲方面，以前的數據存儲方式很多都是基于面向高吞吐量的鍵值數據庫。傳統關系型數據庫也可以成為存儲介質，甚至有的公司開始使用大數據平臺（Hadoop+Habse）來構建底層的存儲機制。

3. 共識機制方面，區塊鏈技術主要強調的是，在一個“去信任”環境中的共識機制，包括比特幣的工作量證明機制、比特股的股份授權證明機制，以及后期發展的實用拜占庭容錯算法和相關共識算法的持續演進。

4. 隱私保護，區塊鏈本身就是基于非對稱加密的安全通信。但是，可以根據交易末尾的“特定數字”查詢到相應的交易關系，通過核心路由器的路由表、網卡的物理地址和手機的國際移動設備識別碼等信息追蹤交易者的身份信息，破解暗網對信息的隱藏。一般來說，掌握了隱私保護技術，也算是一個區塊鏈專家了。

5. 安全技術，主要涉及私鑰安全。如何產生私鑰的保密算法或者基于身份的新私鑰生成算法。

6. 跨鏈技術，是指不同結構、不同類型的區塊鏈互聯互通的一種技術。業界中比較出名的是波卡鏈和宇宙鏈，屬于面向異構區塊鏈的跨鏈技術代表。

7. 關注一些衍生技術，如單鏈和多鏈的結合。參考英國數字貨幣RSCoin；埃森哲推出的可編輯的區塊鏈技術，顛覆無法篡改的本質；IOTA推出的基于有向非循環圖的區塊鏈技術，擺脫區塊鏈的傳統定義，逐步向“分布式賬本”技術靠攏。[5]

3. 區塊鏈的應用

區塊鏈技術應用廣泛，本文主要介紹以下幾個領域：

3.1銀行業

作為一種數字化，安全防干擾的賬戶，區塊鏈實現了銀行業的核心功能：即價值的安全儲存和轉移中心。[2]

3.2支付和轉賬

區塊鏈技術能夠避開繁雜的系統，在付款人和收款人之間創造更直接的付款流程。這種方式都有著低價、迅速的特點，且無需中間手續費。[4][5]

3.3網絡安全

雖然區塊鏈的系統是公開的，但其核驗、發送等數據交流過程卻采用了先進的加密技術。區塊鏈系統之所以能降低傳統網絡安全風險，一大原因就是它解除了對中間人的需求。

3.4智能合同

智能合同實際上是在另一個物體的行動上發揮功能的電腦程序這種合同最終可能會取代法律行業的核心業務，即在商業和民事領域起草和管理合同的業務。[5]

3.5股票交易

許多年來，各個公司都在想方設法簡化股票的購買、銷售和交易過程。新興的區塊鏈技術創企認為他們能夠超越以往，實現整個流程的自動化，提高安全性和效率。

4. 區塊鏈的影響與未來

展望區塊鏈的發展，該技術將深刻地影響和改變金融行業，但金融領域投機的因素太大，這里談一下區塊鏈真正在未來科技生活中的最革命性的應用領域：物聯網。[3]物聯網是一種通過網絡技術將傳感器、控制器和機器設備等連接起來，通過物物相連實現機器設備智能化管理和控制的目的。目前在世界范圍內已經有數十億個傳感器和智能控制器投入使用，預計在未來幾年這個數字還會成倍的增長。[3]

【參考文獻】

[1] 蔣潤祥，魏長江. 區塊鏈的應用進展與價值探討[J]. 甘肅金融，2016，02：19-21.

[2] 林曉軒. 區塊鏈技術在金融業的應用[J]. 中國金融，2016，08：17-18 .

[3] 袁勇，王飛躍. 區塊鏈技術發展現狀與展望[J]. 自動化學報，2016，04：481-494.

[4] 張苑. 區塊鏈技術對我國金融業發展的影響研究[J]. 國際金融，2016，05：41-45.

[5] 凱文·比勒，丹尼爾·基雅雷拉，赫爾穆特·海德格爾，馬修·拉美勒，阿卡什·拉爾，杰瑞德·慕恩，董艷，董丹. 區塊鏈技術在資本市場的應用[J]. 金融市場研究，2016，02：110-120.