前言

我印象中，大家對挖礦、比特幣很熟悉，對區(qū)塊鏈技術(shù)體感并不強(qiáng)，直到16年國家規(guī)劃十三五計(jì)劃時(shí)，中央人民政府網(wǎng)上發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”國家信息化規(guī)劃的通知》，該文件是“十三五”國家規(guī)劃體系的重要組成部分。規(guī)劃中首次提及區(qū)塊鏈，并將其認(rèn)定為重點(diǎn)加強(qiáng)的戰(zhàn)略性前沿技術(shù)。

從此國內(nèi)各種搞區(qū)塊鏈的潮流，有正規(guī)軍，也有各種“妖魔鬼怪”，只要是跟區(qū)塊鏈沾邊的都能夠飛起來，不是有句話么，“站在風(fēng)口，豬都能夠飛起來”。

直到近期，因?yàn)樾乱?guī)劃“碳中和 碳達(dá)峰”，國內(nèi)各種挖礦的礦機(jī)、礦池被關(guān)閉，那國家是在打壓區(qū)塊鏈技術(shù)了么?我想不是的，由數(shù)字人民幣就可以看到，國家支持新技術(shù)的善用，打擊新技術(shù)的惡用。溯源，記賬，發(fā)票等各項(xiàng)基于區(qū)塊鏈的應(yīng)用也給區(qū)塊鏈帶來很多善用的地方。

比特幣

談?wù)搮^(qū)塊鏈技術(shù)，不得不談及比特幣，建立在區(qū)塊鏈技術(shù)之上的虛擬貨幣，其具有的去中心化性質(zhì)，使得其在世界范圍內(nèi)被廣泛使用。并且比特幣的總量是一定的，我們必須通過“挖礦”的方式或者說“記賬”的方式來獲取一定量的比特幣。而這些幣可以在虛擬網(wǎng)絡(luò)世界換來等價(jià)的實(shí)物，這也就是為什么大家熱衷于挖礦。

比特幣本質(zhì)

上述挖礦的本質(zhì)其實(shí)是區(qū)塊鏈技術(shù)節(jié)點(diǎn)共識(shí)的一個(gè)過程，比特幣采用了比較舊的POW(工作量證明機(jī)制)算法來達(dá)到共識(shí)，而這個(gè)算法的本質(zhì)是誰先算出某一個(gè)值，就會(huì)獲得對應(yīng)激勵(lì)，這個(gè)激勵(lì)就是比特幣，曠工挖礦的過程就是對一個(gè)大數(shù)或者簡單書對一個(gè)定值hash進(jìn)行尋找的過程，誰先計(jì)算出這個(gè)hash值，誰就先完成記賬過程，獲得激勵(lì)。

區(qū)塊鏈起源(分布式賬本)

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于 2008 年化名為“中本聰”(Satoshi nakamoto)的學(xué)者在密碼學(xué)郵件組發(fā)表的奠基性論文 《比特幣:一種點(diǎn)對點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)》具有去中心化、透明性、開放性、自治性、匿名性和信息不可篡改等特點(diǎn),被認(rèn)為是繼大型機(jī)、個(gè)人電腦、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)之后計(jì)算范式的第五次顛覆式創(chuàng)新, 是人類信用進(jìn)化史上繼血親信用、貴金屬信用、央行紙幣信用之后的第四個(gè)里程碑。區(qū)塊鏈技術(shù)為解決中心化機(jī)構(gòu)普遍存在的高成本、低效率和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不安全等問題提供了解決方案。

區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)涵蓋 p2p 網(wǎng)絡(luò)、加解密算法、共識(shí)機(jī)制、分布式存儲(chǔ)。其實(shí)看到這里，不由得想到了 AJAX(基于現(xiàn)有技術(shù)的重新排列組合實(shí)現(xiàn)的新技術(shù)，你有同感么!!正是因?yàn)橛羞@些技術(shù)的支持，才有了區(qū)塊鏈的各種逆天的特性!

區(qū)塊鏈的特性

去中心化：無需第三方介入，實(shí)現(xiàn)人與人點(diǎn)對點(diǎn)交易和互動(dòng)(p2p)udp 協(xié)議，節(jié)點(diǎn)之間的建立，連接和廣播內(nèi)網(wǎng)穿透，如何能讓兩個(gè)處在內(nèi)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)，相互發(fā)現(xiàn)自己的存在，并且建立通信。

信息不可篡改：數(shù)據(jù)信息一旦被寫入?yún)^(qū)塊中就不能更改撤銷(散列安全算法)SHA 接收一段明文，然后以一種不可逆(高數(shù)據(jù)敏感性)的方式將它轉(zhuǎn)換成一段(通常更小)密文，也可以簡單的理解為取一串輸入碼(稱為預(yù)映射或信息)，并把它們轉(zhuǎn)化為長度較短、位數(shù)固定的輸出序列即散列值(也稱為信息摘要或信息認(rèn)證代碼)的過程。散列函數(shù)值可以說是對明文的一種”指紋”或是”摘要”所以對散列值的數(shù)字簽名就可以視為對此明文的數(shù)字簽名。

公開透明：極短時(shí)間內(nèi)，區(qū)塊信息會(huì)被復(fù)制到網(wǎng)絡(luò)中的所有區(qū)塊，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)同步，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能回溯交易雙方過去的所有交易信息。

集體維護(hù)性：在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)金融系統(tǒng)，無論是資金的供給者還是資金的借貸者都可以充當(dāng)保護(hù)者的作用;共同維護(hù)整個(gè)區(qū)塊鏈信息的可靠和安全性。節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)。

可靠數(shù)據(jù)庫：只有掌握整個(gè)**系統(tǒng) 51%**節(jié)點(diǎn)，才能對區(qū)塊鏈信息進(jìn)行篡改，這樣顯然不可能做到，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)參與者眾多，掌握這么多節(jié)點(diǎn)成本極高，也無法實(shí)現(xiàn)，這樣能確保數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性和安全性。

區(qū)塊鏈分類

本質(zhì)來說，鏈的分類是為了適用不同大環(huán)境而催生的去中心化的創(chuàng)新，現(xiàn)有鏈的分類如下，其中，聯(lián)盟鏈的實(shí)際應(yīng)用比較多，具有代表性的就是以太坊，億書等。A.公有鏈

公有鏈上的數(shù)據(jù)所有人都可以訪問，同時(shí)所有人也都可以發(fā)出自己的** 交易并等待寫入?yún)^(qū)塊鏈**中。它具有完全去中心化、不受任何機(jī)構(gòu)控制、賬本完全公開透明等特點(diǎn)。公有鏈項(xiàng)目包括比特幣、以太坊、瑞波、超級(jí)賬本，還有大多數(shù)的競爭幣以及智能合約平臺(tái)等。

B.聯(lián)盟鏈

聯(lián)盟鏈指對特定的組織團(tuán)隊(duì)開放，是指參與區(qū)塊鏈的節(jié)點(diǎn)是事先選擇好的，節(jié)點(diǎn)之間可以實(shí)現(xiàn)資源與信息的共享。比如你在 10 所大學(xué)之間建立聯(lián)盟鏈，進(jìn)行學(xué)生的課程信息共享。那么這個(gè)鏈上的課程內(nèi)容只能被這 10 所大學(xué)的學(xué)生看到，內(nèi)容也只能由這 10 所大學(xué)的老師和學(xué)生發(fā)布。聯(lián)盟鏈可以視為部分去中心化，其特點(diǎn)是交易速度非常快，數(shù)據(jù)也可以有一定的隱私。

C.私有鏈

私有鏈?zhǔn)侵笇为?dú)的個(gè)人或?qū)嶓w開發(fā)的區(qū)塊鏈，參與的節(jié)點(diǎn)只有自己，數(shù)據(jù)的訪問和使用有嚴(yán)格的權(quán)限管理，是存在一定的中心化控制的區(qū)塊鏈。

共識(shí)算法介紹

我記得之前在學(xué)?？聪嚓P(guān)論文時(shí)候，好像都在討論共識(shí)算法的改進(jìn)帶來的區(qū)塊生成的時(shí)間效率，空間成本上的提升和節(jié)約，以及相關(guān)共識(shí)算法下的安全攻防;常見的共識(shí)算法如下：

•  拜占庭將軍問題：經(jīng)典分布式共識(shí) PBFT，參與的多個(gè)節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行投票，選出新的區(qū)塊。
•  Pow：利用節(jié)點(diǎn)算力來選擇區(qū)塊的生產(chǎn)者，節(jié)點(diǎn)通過找到滿足要求的函數(shù)函數(shù)原像完成 Pow。其會(huì)造成巨大的資源浪費(fèi)，礦機(jī)礦池的出現(xiàn)，也直接使去中心化失特點(diǎn)去了意義，還可能造成相關(guān)的攻擊(女巫攻擊，雙花攻擊，分布式拒絕服務(wù)攻擊(DDOS)等)。
•  Pos(DPos)：根據(jù)節(jié)點(diǎn)擁有的財(cái)產(chǎn)的數(shù)量隨機(jī)決定區(qū)塊的生產(chǎn)者，擁有的財(cái)產(chǎn)越多的節(jié)點(diǎn)，成為區(qū)塊生產(chǎn)者的概率越大，其實(shí)就有問題了!開發(fā)者完全可以在創(chuàng)世的時(shí)候給自己分配足夠多的財(cái)產(chǎn)，這也就失去了去中心化的意義。解放了工作量證明，但是作為區(qū)塊生產(chǎn)者和驗(yàn)證者進(jìn)行惡意操作的成本較低，基于理性節(jié)點(diǎn)的自利假設(shè)，參與者惡意操作可能性較大，可以同時(shí)在鏈的不同分叉上挖礦，無需花費(fèi)額外的成本，導(dǎo)致傾向于分叉，PoS 的安全性就降低了!造成粉碎攻擊 ，長程攻擊等。
•  單一委員會(huì)的混合共識(shí)機(jī)制：利用 PoW 或者 PoS 的形式先選擇出一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)組成“委員會(huì)”，然后在委員會(huì)內(nèi)部使用經(jīng)典分布式共識(shí)完成區(qū)塊的生產(chǎn)和確認(rèn)。
•  混合共識(shí)(分片共識(shí))：采用多個(gè)并行的委員會(huì)同時(shí)處理。多委員會(huì)的混合共識(shí)機(jī)制：突破了比特幣中區(qū)塊大小和出塊速度的限制，交易規(guī)模有了明顯的提升，缺點(diǎn)就是混和共識(shí)一旦使用 PBFT 之類的委員會(huì)內(nèi)共識(shí)算法需要確保誠實(shí)節(jié)點(diǎn)占 2/3 以上，才能保證確證的投票，不被敵手控制。

區(qū)塊鏈應(yīng)用常規(guī)架構(gòu)

這里有一張我之前在讀研時(shí)候，在網(wǎng)上學(xué)習(xí)后理解后，畫的一張區(qū)塊鏈應(yīng)用的架構(gòu)設(shè)計(jì)圖。優(yōu)秀的服務(wù)的平臺(tái)往往具有多層架構(gòu)，底層是數(shù)據(jù)層用于數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)，向上是網(wǎng)絡(luò)層用于節(jié)點(diǎn)共識(shí)，再向上就可以理解為拓展層用于各種服務(wù)拓展提供api以及應(yīng)用層提供各種具體服務(wù)。我畫了一張大概的架構(gòu)圖，我想這張圖聽該能夠代表現(xiàn)在各大區(qū)塊鏈平臺(tái)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)方向。

寫了一個(gè)防bitcoin的web應(yīng)用

BWCoin(https://qcblog.hmbstudio.cn/items/)是利用nodeJS實(shí)現(xiàn)的原生區(qū)塊鏈demo，是仿造的最古老的POW機(jī)制實(shí)現(xiàn)的共識(shí)，共識(shí)過程采用了計(jì)算定值hash值的方式實(shí)現(xiàn)，可以點(diǎn)擊BWCoin訪問，進(jìn)行實(shí)際操作，其實(shí)也可以看到j(luò)avascript進(jìn)行計(jì)算密集型操作時(shí)候的不足，這里的優(yōu)化可以使用webworker，wasm，調(diào)GPU加速等等

總結(jié)

凡是總有兩面性，我聽過太多的對于區(qū)塊鏈技術(shù)的評價(jià)，其實(shí)好的也好，壞的也罷，重要的是作為技術(shù)開發(fā)者的我們，要科技向善，我們應(yīng)該利用新的技術(shù)，往小的說，應(yīng)該思考如何為我們的業(yè)務(wù)帶來實(shí)質(zhì)性增長，如何為業(yè)務(wù)帶來新的切入點(diǎn)，往大了說，應(yīng)該思考如何做出更有意義的事，更好的為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值，這才是正確的導(dǎo)向!