區塊鏈(Blockchain)深入介紹

買賣虛擬貨幣

一、區塊鏈是什麼?

區塊鏈是一個公共的分散式總賬,任何發生在此區塊鏈網路上的交易會被約定的演算法記錄到區塊鏈上,且滿足以下條件:

  • 儲存基於分散式資料庫
  • 資料庫是區塊鏈的資料載體,區塊鏈是交易的業務邏輯載體
  • 區塊鏈按時間序列化Block,且每個確認塊是整個網路資料共識的唯一準則
  • 區塊鏈只對新增有效,對其他操作無效
  • 基於非對稱加密的公私鑰驗證
  • 記賬節點要求拜占庭將軍問題可解/避免
  • 共識過程(consensus progress)是演化穩定的,即面對一定量的不同節點的矛盾資料不會崩潰
  • 共識過程能夠解決double-spending問題
    令記賬(又名礦工)節點 = N,
    當N 公開且自由訪問,則這是一條 公有鏈 (後面有介紹)
    當N 半公開僅由某個組織或團體內部使用(例如R3 CEV),外部僅可以(授權)查詢,則這是一條聯盟鏈。
    當N = 1, 則這是一條私有鏈 (這裡有些許爭議,如果在一個團體內部看這條鏈,這條鏈可能又是“公有的”,這取決於你在不在這個團體內部,不過這不影響它的所有權歸屬,與傳統資料庫是類似的)

二、歷史背景、現狀以及前景

區塊鏈誕生自中本聰的BTC,自2009年以來,出現了各種個樣的類BTC的數字貨幣,都是基於公有區塊鏈的。
數字貨幣的現狀是百花齊放,列出一些常見的:bitcoin、Litecoin。除了貨幣的應用之外,還有各種衍生應用,如位元股,彩色幣,Ripple,Ethereum等等
可以用區塊鏈的一些領域可以是:

  • 智慧合約
  • 證券交易
  • 電子商務
  • 物聯網
  • 社交通訊
  • 檔案儲存
  • 存在性證明
  • 身份驗證
  • 股權眾籌

區塊鏈的發展可以類比網際網路的發展,有朝一日會在internet上形成一個比如叫做finance-internet的東西,而這個東西就是基於區塊鏈,它的前驅就是bitcoin,傳統金融從私有鏈/聯盟鏈出發(區域網),bitcoin 系列從公有鏈(廣域網)出發,都在往同一種概念上收斂——基於數字資產(Digital Asset)的智慧化金融世界。

區塊鏈的進化方式可以是:

區塊鏈1.0 - 圍繞數字貨幣的貨幣和公證生態
區塊鏈2.0 - 圍繞數字資產與智慧合約的合約生態
區塊鏈3.0 - 以上面兩個為基礎的自治社會生態=>DAO/DAC(區塊鏈自治組織/區塊鏈自治公司)=> 區塊鏈社會(區塊鏈+人工智慧)。

區塊鏈普及程度圖:

三、 分類

區塊鏈分公有鏈(public chains) 和 廣義的私有鏈(private chains)。
公有鏈:是指世界上任何個體或者機構都可以傳送交易,且交易能夠獲得該區塊鏈的有效確認,任何人都可參與其共識過程,記賬權完全由公開的共識演算法決定,即整個網路是開放的。

廣義的私有鏈又分聯盟鏈(consortium chains)和完全私有鏈(private chains)。
聯盟鏈:顧名思義,一般是指由少數的機構組成聯盟節點,聯盟之間是有價值傳輸的,屬於協作關係但同時又不能完全信任,典型的場景有跨境支付,票據市場,場外市場等等。一般由PBFT一致性演算法改造的共識演算法,節點數不會太多,同時要求出塊速度快,並且所有節點是需要准入的,也就是透過許可才能訪問該聯盟鏈(我們也稱聯盟鏈為許可鏈)。
完全私有鏈:僅僅使用區塊鏈的分散式賬本技術進行記賬,與其他的分散式儲存方案沒有太大區別(講真,如果不是政治任務,別想用區塊鏈替代資料庫,吃力不討好)

四、從技術角度看區塊鏈

首先來看基於公有區塊鏈講解的兩張圖:

在圖2中存在一箇中心機構O,所有的節點要參與交易必須透過中心機構O來達成交易。
這裡的中心機構O扮演了兩個身份,一個是維護者的身份,即維護交易賬目且正常達成交且真實可靠的,另外一個是特權參與者的身份,即發行貨幣(資產)的權利。
如果我們要去中心化,那麼我們應該如何做?

第一是去掉維護者這個身份,如何去掉它又能保證交易能正常完成且真實可靠呢?
首先在區塊鏈上我們只記錄交易本身,而不是記錄每個人的賬戶餘額,然後大家一起記賬,都寫到一個賬本(區塊鏈)上,並且每個人都保留一份總賬副本。
這個問題其實分兩層,第一層是一個技術問題,並且已經有成熟的解決方案了,就是使用P2P技術(如有名的BT協議),大家都來同步分散式總賬本,大家傳送交易直接to peer,並且透過公私鑰技術來驗證peer。
第二層是一個確認真是交易的問題,我們透過共識過程(consensus progress)來確認交易的有效性。目前有四種共識過程可以選擇:工作量證明(POW)、 (權益證明) POS、 DPOS、 POOL。
第二是去掉特權參與者這個身份,如何去掉它又能保證資產的流通呢?
這個問題也是一個核心問題,在公有鏈上,他們可以發行自己的虛擬貨幣,如bitcoin, litecoin。
而在私有鏈的實現方式裡,是將資產直接數字化,可以將對應的物理實體細分所有權發行。
在圖3中節點A直接發交易給節點D,所有節點一起確認並且驗證交易的真實性,更新了公共總賬以後,所有人再同步一下最新的總賬。
這裡我們將維護者的身份下放至每一個參與者手中,並且透過加密演算法來保證交易真實可信,這裡我們不需要對賬,我們只需要維護一條總賬就可以。

五、從經濟學角度看待區塊鏈

(本節還沒有詳細講)

貨幣的本質:貨幣只是一種廣泛價值共識,本身不具有價值沉澱。
資產與貨幣的關係:貨幣描述資產。
什麼是數字資產:資產數字化,可細分,可交易,價格由供需市場決定,而不是價值中介——貨幣決定。
區塊鏈如何將資產數字化(略)

另外一個有意思的概念是POS共識提出的幣天銷燬的概念,這可能是一個非常有意思的經濟學概念,推薦閱讀 長鋏《區塊鏈:從數字貨幣到信用社會》

六、區塊鏈共識演算法

共識演算法

七、區塊鏈的專案介紹

中國區塊鏈發展現狀資料總覽
聯盟區塊鏈專案介紹

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