2.2.4 區(qū)塊鏈

??“區(qū)塊鏈”概念于2008年在《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)》中被首次提出，并在比特幣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密貨幣體系中成功應(yīng)用，已成為政府、組織和學(xué)者等重點(diǎn)關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。區(qū)塊鏈技術(shù)具有多中心化存儲(chǔ)、隱私保護(hù)、防篡改等特點(diǎn)，提供了開放、分散和容錯(cuò)的事務(wù)機(jī)制，成為新一代匿名在線支付、匯款和數(shù)字資產(chǎn)交易的核心，被廣泛應(yīng)用于各大交易平臺(tái)，為金融、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、科技創(chuàng)新、農(nóng)業(yè)以及政治等領(lǐng)域帶來了深刻的變革。

1.技術(shù)基礎(chǔ)

??區(qū)塊鏈概念可以理解為以非對(duì)稱加密算法為基礎(chǔ)，以改進(jìn)的默克爾樹(Merkle Tree)為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用共識(shí)機(jī)制、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、智能合約等技術(shù)結(jié)合而成的一種分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫技術(shù)。區(qū)塊鏈分為公有鏈(Public Blockchain)、聯(lián)盟鏈(Consortium Blockchain)、私有鏈(Private Blockchain)和混合鏈(Hybrid Blcokchain)四大類。

??一般來說，區(qū)塊鏈的典型特征包括：

●多中心化：鏈上數(shù)據(jù)的驗(yàn)證、核算、存儲(chǔ)、維護(hù)和傳輸?shù)冗^程均依賴分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，運(yùn)用純數(shù)學(xué)方法代替中心化組織機(jī)構(gòu)在多個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)建信任關(guān)系，從而建立可信的分布式系統(tǒng)。
●多方維護(hù)：激勵(lì)機(jī)制可確保分布式系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)均可參與數(shù)據(jù)區(qū)塊的驗(yàn)證過程，并通過共識(shí)機(jī)制選擇特定節(jié)點(diǎn)將新產(chǎn)生的區(qū)塊加入到區(qū)塊鏈中。
●時(shí)序數(shù)據(jù)：區(qū)塊鏈運(yùn)用帶有時(shí)間戳信息的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，為數(shù)據(jù)信息添加時(shí)間維度的屬性，從而可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的可追溯性。
●智能合約：區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁╈`活可變的腳本代碼，以支持其創(chuàng)建新型的智能合約。
●不可篡改：在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，因?yàn)橄噜弲^(qū)塊間后序區(qū)塊可對(duì)前序區(qū)塊進(jìn)行驗(yàn)證，若篡改某一區(qū)塊的數(shù)據(jù)信息，則需遞歸修改該區(qū)塊及其所有后序區(qū)塊的數(shù)據(jù)信息，然而每一次哈希的重新計(jì)算代價(jià)是巨大的，且須在有限時(shí)間內(nèi)完成，因此可保障鏈上數(shù)據(jù)的不可篡改性。
●開放共識(shí)：在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，每臺(tái)物理設(shè)備均可作為該網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，任意節(jié)點(diǎn)可自由加入且擁有一份完整的數(shù)據(jù)庫拷貝。
●安全可信：數(shù)據(jù)安全可通過基于非對(duì)稱加密技術(shù)對(duì)鏈上數(shù)據(jù)進(jìn)行加密來實(shí)現(xiàn)，分布式系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)通過區(qū)塊鏈共識(shí)算法所形成的算力來抵御外部攻擊、保證鏈上數(shù)據(jù)不被篡改和偽造，從而具有較高的保密性、可信性和安全性。

2.關(guān)鍵技術(shù)

??從區(qū)塊鏈的技術(shù)體系視角看，區(qū)塊鏈基于底層的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)處理、管理和存儲(chǔ)技術(shù)，以區(qū)塊數(shù)據(jù)的管理、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)、數(shù)字簽名、哈希函數(shù)、默克爾樹、非對(duì)稱加密等，通過基于P2P網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱式網(wǎng)絡(luò)，組織節(jié)點(diǎn)參與數(shù)據(jù)的傳播和驗(yàn)證，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均會(huì)承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)路由、驗(yàn)證區(qū)塊數(shù)據(jù)、傳播區(qū)塊數(shù)據(jù)、記錄交易數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)等功能，包含傳播機(jī)制和驗(yàn)證機(jī)制。為保障區(qū)塊鏈應(yīng)用層的安全，通過激勵(lì)層的發(fā)行機(jī)制和分配機(jī)制，在整個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)以最高效率的方式達(dá)成共識(shí)。

??1）分布式賬本

??分布式賬本是區(qū)塊鏈技術(shù)的核心之一。分布式賬本的核心思想是：交易記賬由分布在不同地方的多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同完成，而且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)保存一個(gè)唯一、真實(shí)賬本的副本，它們可以參與監(jiān)督交易合法性，同時(shí)也可以共同為其作證；賬本里的任何改動(dòng)都會(huì)在所有的副本中被反映出來，反應(yīng)時(shí)間會(huì)在幾分鐘甚至是幾秒內(nèi)，記賬節(jié)點(diǎn)足夠多，理論上除非所有的節(jié)點(diǎn)被破壞，所有整個(gè)分布式賬本系統(tǒng)是非常穩(wěn)健的，從而保證了賬目數(shù)據(jù)的安全性。

??分布式賬本中存儲(chǔ)的資產(chǎn)是指法律認(rèn)可的合法資產(chǎn)，如金融、實(shí)體、電子的資產(chǎn)等任何形式的有價(jià)資產(chǎn)。為了確保資產(chǎn)的安全性和準(zhǔn)確性，分布式賬本一方面通過公私鑰以及簽名控制賬本的訪問權(quán)：另一方面根據(jù)共識(shí)的規(guī)則，賬本中的信息更新可以由一個(gè)、一部分人或者是所有參與者共同完成。

??分布式賬本技術(shù)能夠保障資產(chǎn)的安全性和準(zhǔn)確性，具有廣泛的應(yīng)用場景，特別在公共服務(wù)領(lǐng)域，能夠重新定義政府與公民在數(shù)據(jù)分享、透明度和信任意義上的關(guān)系，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到金融交易、政府征稅、土地所有權(quán)登記、護(hù)照管理、社會(huì)福利等領(lǐng)域。

??2）加密算法

??區(qū)塊數(shù)據(jù)的加密是區(qū)塊鏈研究和關(guān)注的重點(diǎn)，其主要作用是保證區(qū)塊數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲(chǔ)和修改過程中的安全。區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的加密算法一般分為散列（哈希）算法和非對(duì)稱加密算法。
散列算法也叫數(shù)據(jù)摘要或者哈希算法，其原理是將一段信息轉(zhuǎn)換成一個(gè)固定長度并具備以下特點(diǎn)的字符串：如果某兩段信息是相同的，那么字符也是相同的：即使兩段信息十分相似，但只要是不同的，那么字符串將會(huì)十分雜亂、隨機(jī)并且兩個(gè)字符串之間完全沒有關(guān)聯(lián)。

??本質(zhì)上，散列算法的目的不是為了“加密”而是為了抽取“數(shù)據(jù)特征”，也可以把給定數(shù)據(jù)
的散列值理解為該數(shù)據(jù)的“指紋信息”。典型的散列算法有MD5、SHA-1/SHA-2和SM3，目前區(qū)塊鏈主要使用SHA-2中的SHA256算法。

??非對(duì)稱加密算法由對(duì)應(yīng)的一對(duì)唯一性密鑰（即公開密鑰和私有密鑰）組成的加密方法。任何獲悉用戶公鑰的人都可用用戶的公鑰對(duì)信息進(jìn)行加密與用戶實(shí)現(xiàn)安全信息交互。由于公鑰與私鑰之間存在的依存關(guān)系，只有用戶本身才能解密該信息，任何未受授權(quán)用戶甚至信息的發(fā)送者都無法將此信息解密。常用的非對(duì)稱加密算法包括RSA、Elgamal、.D-H、ECC(橢圓曲線加密算法)等。

??3）共識(shí)機(jī)制

??在區(qū)塊鏈的典型應(yīng)用一數(shù)字貨幣中，面臨著一系列安全和管理問題，例如：如何防止詐騙？區(qū)塊數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁鱾€(gè)分布式節(jié)點(diǎn)的先后次序如何控制？如何應(yīng)對(duì)傳輸過程中數(shù)據(jù)的丟失問題？節(jié)點(diǎn)如何處理錯(cuò)誤或偽造的信息？如何保障節(jié)點(diǎn)之間信息更新和同步的一致性？這些問題就是所謂的區(qū)塊鏈共識(shí)問題。

??區(qū)塊鏈共識(shí)問題需要通過區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制來解決。在互聯(lián)網(wǎng)世界，共識(shí)主要是計(jì)算機(jī)和軟件程序協(xié)作一致的基本保障，是分布式系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)或程序運(yùn)行的基本依據(jù)。共識(shí)算法能保證分“布式的計(jì)算機(jī)或軟件程序協(xié)作一致，對(duì)系統(tǒng)的輸入輸出做出正確的響應(yīng)。

??區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制的思想是：在沒有中心點(diǎn)總體協(xié)調(diào)的情況下，當(dāng)某個(gè)記賬節(jié)點(diǎn)提議區(qū)塊數(shù)據(jù)增加或減少，并把該提議廣播給所有的參與節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)要根據(jù)一定的規(guī)則和機(jī)制，對(duì)這一提議是否能夠達(dá)成一致進(jìn)行計(jì)算和處理。

??目前，常用的共識(shí)機(jī)制主要有PoW、PoS、DPoS、Paxos、PBFT等。根據(jù)區(qū)塊鏈不同應(yīng)用場景中各種共識(shí)機(jī)制的特性，共識(shí)機(jī)制分析可基于：

●合規(guī)監(jiān)管：是否支持超級(jí)權(quán)限節(jié)點(diǎn)對(duì)全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)管。
●性能效率：交易達(dá)成共識(shí)被確認(rèn)的效率。
●資源消耗：共識(shí)過程中耗費(fèi)的CPU、網(wǎng)絡(luò)輸入輸出、存儲(chǔ)等資源。
●容錯(cuò)性：防攻擊、防欺詐的能力。

3.應(yīng)用和發(fā)展

??當(dāng)前，TCP/IP協(xié)議是全球互聯(lián)網(wǎng)的“牽手協(xié)議”。將“多中心化、分布式”理念變成了一種可執(zhí)行的程序，并在此基礎(chǔ)上派生出了更多的類似協(xié)議。然而，回顧互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了信息的多中心化，但卻無法實(shí)現(xiàn)價(jià)值的多中心化。換句話說，互聯(lián)網(wǎng)上能多中心化的活動(dòng)是無需信用背書的活動(dòng)，需要信用做保證的都是中心化的、有第三方中介機(jī)構(gòu)參與的活動(dòng)。因此，無法建立全球信用的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就在發(fā)展中遇到了障礙一人們無法在互聯(lián)網(wǎng)上通過多中心化方式參與價(jià)值交換活動(dòng)。

??從區(qū)塊鏈技術(shù)研究角度看：①在共識(shí)機(jī)制方面，如何解決公有鏈、私有鏈、聯(lián)盟鏈的權(quán)限控制、共識(shí)效率、約束、容錯(cuò)率等方面的問題，尋求針對(duì)典型場景的、具有普適性的、更優(yōu)的共識(shí)算法及決策將是研究的重點(diǎn)：②在安全算法方面，目前采用的算法大多數(shù)是傳統(tǒng)的安全類算法，存在潛在的“后門”風(fēng)險(xiǎn)，算法的強(qiáng)度也需要不斷升級(jí)：另外，管理安全、隱私保護(hù)、監(jiān)管缺乏以及新技術(shù)（如量子計(jì)算）所帶來的安全問題需要認(rèn)真對(duì)待：③在區(qū)塊鏈治理領(lǐng)域，如何結(jié)合現(xiàn)有信息技術(shù)治理體系的研究，從區(qū)塊鏈的戰(zhàn)略、組織、架構(gòu)以及區(qū)塊鏈應(yīng)用體系的各個(gè)方面，研究區(qū)塊鏈實(shí)施過程中的環(huán)境與文化、技術(shù)與工具、流程與活動(dòng)等問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈的價(jià)值，開展相關(guān)區(qū)塊鏈的審計(jì)，是區(qū)塊鏈治理領(lǐng)域需要核心關(guān)注的問題：④在技術(shù)日益成熟的情況下，研究區(qū)塊鏈的標(biāo)準(zhǔn)化，也是需要重要考慮的內(nèi)容。

??（1）區(qū)塊鏈將成為互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議之一。本質(zhì)上，互聯(lián)網(wǎng)同區(qū)塊鏈一樣，也是個(gè)多中心化的網(wǎng)絡(luò)，并沒有一個(gè)“互聯(lián)網(wǎng)的中心”存在。不同的是，互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)高效的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，并不關(guān)心信息的所有權(quán)，沒有內(nèi)生的、對(duì)有價(jià)值信息的保護(hù)機(jī)制：區(qū)塊鏈作為一種可以傳輸所有權(quán)的協(xié)議，將會(huì)基于現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議架構(gòu)，構(gòu)建出新的基礎(chǔ)協(xié)議層。從這個(gè)角度看，區(qū)塊鏈（協(xié)議）會(huì)和傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議(TCP/IP)一樣，成為未來互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議，構(gòu)建出一個(gè)高效的、多中心化的價(jià)值存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)。

??（2）區(qū)塊鏈架構(gòu)的不同分層將承載不同的功能。類似TCPP協(xié)議棧的分層結(jié)構(gòu)，人們?cè)?br> 統(tǒng)一的傳輸層協(xié)議之上，發(fā)展出了各種各樣的應(yīng)用層協(xié)議，最終構(gòu)建出了今天豐富多彩的互聯(lián)網(wǎng)。未來區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)也將在一個(gè)統(tǒng)一的、多中心化的底層協(xié)議基礎(chǔ)上，發(fā)展出各種各樣應(yīng)用層協(xié)議。

??（3）區(qū)塊鏈的應(yīng)用和發(fā)展呈螺旋式上升趨勢(shì)。如同互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展一樣，在發(fā)展過程中會(huì)經(jīng)歷過熱甚至泡沫階段，并以顛覆式的技術(shù)改變?nèi)诤蟼鹘y(tǒng)產(chǎn)業(yè)。區(qū)塊鏈作為數(shù)字化浪潮中下一個(gè)階段的核心技術(shù)，其發(fā)展周期將比預(yù)想得要長，影響的范圍和深度也會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的想象，將會(huì)構(gòu)建出多樣化生態(tài)的價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)，從而深刻改變未來商業(yè)社會(huì)的結(jié)構(gòu)和每個(gè)人的生活。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-841362.html

到了這里，關(guān)于信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師025：區(qū)塊鏈（2信息技術(shù)發(fā)展—2.2新一代信息技術(shù)及應(yīng)用—2.2.4區(qū)塊鏈）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！