本文将通过实际案例,分析区块链的特点及应用价值,主要包含以下模块:
一、认识区块链
二、数字货币(BTC、Libra)
三、数字资产交易所(法币、币币)
四、区块链的价值及应用场景
一、认识区块链
区块链(Blockchain)从字面上理解是有一组包含信息的信息块(Block)相互连接(Chain)组成的信息链。目前,对于区块链还没有一个统一的定义。一般认为区块链是一种去中心、防篡改、防抵赖的分布式账本技术。维基百科将区块链定
义为带有时间戳、先后相连的数据块存储数据的分布式数据库技术。 工信部《中国区块链技术和应用发展白皮书》将区块链定义为一种分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。
区块连接图1.1、区块链的特性
匿名性/ Anonymous
由于区块链各节点之间的数据交换遵循固定且预知的算法,可以基于地址而非个人身份进行数据交换。
自治性/ Autonomous
区块链采用基于协商一致的机制,使整个系统中的所有节点能在去信任的环境自由安全地交换数据、记录数据、更新数据,任何人为的干预都不起作用。
开放性/ Openness
区块链系统是开放的,任何节点都能够拥有全网的总账本,除了数据直接相关各方的私有信息通过非对称加密技术被加密外,区块链的数据对所有节点公开,因此整个系统信息高度透明。
可编程/ Programmable
分布式账本的性质意味着区块链交易可以关联到计算逻辑,并且本质上是可编程的。
可追溯/ Traceability
区块链通过区块数据结构存储了创世区块后的所有历史数据,区块链上的任一一条数据皆可通过链式结构追溯其本源。
不可篡改/ Tamper Proof
区块链的信息通过共识并添加至区块链后,就被所有节点共同记录,并通过密码学保证前后互相关联,篡改的难度与成本非常高。
集体维护/ Collectively Maintain
区块链系统是由其中所有具有维护功能的节点共同维护,所有节点都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用。
无需许可/ Permissionless
分布式账本的性质意味着区块链交易可以关联到计算逻辑,用户可以设置自动触发节点之间交易的算法和规则。
1.2、区块链的类型
根据应用范围
公有链/ Public Blockchain
公有链上的各个节点可以自由加入和退出网络,并参加链上数据的读写,读写时以扁平的拓扑结构互联互通,网络中不存在任何中心化的服务端节点。像大家所熟悉的比特币和以太坊,都是一种公有链。公有链的好处是没有限制,你可以自由参加。
联盟链/ Consortium Blockchain
联盟链的各个节点通常有与之对应的实体机构组织,通过授权后才能加入与退出网络。各机构组织组成利益相关的联盟,共同维护区块链的健康运转。
私有链/ Private Blockchain
私有链中各个节点的写入权限收归内部控制,而读取权限可视需求有选择性地对外开放。专有链仍热具备区块链多节点运行的通用结构,适用于特定机构的内部数据管理与审计。其中,R3CEV Corda平台以及超级账本项目(Hyperledger project)等都是私有链项目,对交易效率、隐私保障和监管控制有着更高要求的场景,私有链的应用是主要方向。
三大类型区块链的核心区别,在于访问权限的开放程度,或者叫去中心化程度。本质上,联盟链也属于私有链,只是私有的程度不同。一般来说,去中心化程度越高、信任和安全程度越高,交易效率则越低。
根据部署机制
主链/ 主网/ Main net
通常区块链,尤其是公有链都有主网和测试网。主网是区块链社区公认的可信区块链网络,其交易信息被全体成员所认可。有效的区块在经过区块链网络的共识后会被追加到主网的区块账本中。
测试链/ 测试网/ Testnet
测试链是对应主网具有相同功能,但主要目的用于测试的区块链。由于测试链是为了在不破坏主链的情况下尝试新想法而建立的,只作为测试用途,因此测试链上的测试币不具备交易价值。比特币的测试链已经历多次重置,以阻止将其测试币用作交易、投机用途的行为。
根据对接类型
侧链/ Side Chain
侧链是主链外的另一个区块链,锚定主链中的某一个节点,通过主链上的计算力来维护侧链的真实性,实现公共区块链上价值与其他账簿上价值在多个区块链间的转移。最具代表性的实现有Blockstream。这种主链和侧链协同的区块链架构中的主链有时也被称为母链(Parent chain)。
互联链/ Inter Chains
针对特定领域的应用可能会形成各自垂直领域的区块链,互联链就是一种通过跨链技术连接不同区块链的基础设施:包括数据结构和通信协议,其本身通常也是区块链。各种不同的区块链通过互联链互联互通并形成更大的区块链生态。与互联网一样,互联链的建立将形成区块链的全球网络。
1.3、区块链的层级结构
数据层/ Data Layer
数据层主要描述区块链的物理形式,是区块链上从创世区块起始的链式结构,包含了区块链的区块数据、链式结构以及区块上的随机数、时间戳、公私钥数据等,是整个区块链技术中最底层的数据结构。
网络层/ Network Layer
网络层主要通过 P2P 技术实现分布式网络的机制,网络层包括P2P组网机制、数据传播机制和数据验证机制,因此区块链本质上是一个P2P的网络,具备自动组网的机制,节点之间通过维护一个共同的区块链结构来保持通信。
共识层/ Consensus Layer
共识层主要包含共识算法以及共识机制,能让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效地针对区块数据的有效性达成共识,是区块链的核心技术之一,也是区块链社群的治理机制。目前至少有数十种共识机制算法,包含工作量证明、权益证明、权益授权证明、燃烧证明、重要性证明等。
数据层、网络层、共识层是构建区块链技术的必要元素,缺少任何一层都不能称之为真正意义上的区块链技术。
激励层/ Actuator Layer
激励层主要包括经济激励的发行制度和分配制度,其功能是提供一定的激励措施,鼓励节点参与区块链中安全验证工作,并将经济因素纳入到区块链技术体系中,激励遵守规则参与记账的节点,并惩罚不遵守规则的节点。
合约层/ Contract Layer
合约层主要包括各种脚本、代码、算法机制及智能合约,是区块链可编程的基础。将代码嵌入区块链或是令牌中,实现可以自定义的智能合约,并在达到某个确定的约束条件的情况下,无需经由第三方就能够自动执行,是区块链去信任的基础。
应用层/ Application Layer
区块链的应用层封装了各种应用场景和案例,类似于电脑操作系统上的应用程序、互联网浏览器上的门户网站、搜寻引擎、电子商城或是手机端上的APP,将区块链技术应用部署在如以太坊、EOS、QTUM 上并在现实生活场景中落地。未来的可编程金融和可编程社会也将会是搭建在应用层上。
激励层、合约层和应用层不是每个区块链应用的必要因素,一些区块链应用并不完整包含此三层结构。
二、数字货币
1、数字货币的鼻祖:比特币
2008年11月1日,一个自称中本聪(Satoshi Nakamoto)的人在一个隐秘的密码学讨论组上贴出了一篇研究报告,报告阐述了他对电子货币的新构想——比特币就此问世!
比特币是一种没有央行参与发行的、总量固定的数字货币。理论上确保了任何人、机构或政府都不可能操控比特币的货币总量,或者制造通货膨胀。它的货币总量按照设计预定的速率逐步增加,增加速度逐步放缓,并最终在2140年达到2100万个的极限。
简单来说,可以把比特币看做“虚拟的黄金”。和黄金一样,它必须要通过挖矿来开采,且总体的蕴藏量有绝对上限。但和黄金不一样的,它看不到摸不着,其实质是一种类似于Q币的虚拟电子货币。
BTC图片1.1、比特币的交易机制
如何交易:
每一位所有者(A)利用他的私钥对前一次交易T1和下一位所有者(B)的公钥(俗称地址)签署一个随机散列的数字签名,A将此数字签名制作为交易单T2并将其(交易单T2)广播全网,电子货币就发给了下一位所有者。
BTC交易机制要点:
1. 交易发起者的私钥:私钥为个人所知,他人无从知晓。
2. 前一次交易:前一次交易数据说明了该次交易的货币的来源(这部分货币是怎么到当前发起人这里的)。
3. 下一位所有者的公钥:即交易接收方的地址,此数据说明了当前交易的目标是谁。
4. 数字签名:发起方将前一次交易数据和接收方公钥连接起来并对其求Hash值x,再利用自己的私钥对x加密,便得到了这份数字签名。
1.2、比特币为什么有价值?
1、资源的稀缺性(总量恒定有限);
2、获取时付出了脑力劳动,耗费了人力、物力与时间(挖矿);
3、随着关注的人增多,交易量的增加,获取的成本不断提高,价值随之增加(共识)。
从实体货币的定位来说,支付手段、流通手段、价值尺度、世界货币和贮藏手段的五大特性,以比特币目前的定位这些都可以实现。
比特币基于加密算法的生成办法,一方面取代了央行,另一方面解决了信任问题。甚至于对比实体货币,比特币因为其没有实体,不受政府管控,网络交易可追溯,能保持总量的基本恒定等特点,在某些方面更优于传统货币。
比特币对传统货币就是一种对现有规则的新挑战,通过技术革命所带来的对传统金融交易模式的变革。
网友评论