知识分享 区块链技术的原理、价值和应用

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区块链原理admin2020-07-26 9:37:51158A+A-

  区块链技术在一定程度上说是制度的创新,制度创新很少发生,一旦发生就是颠覆性的。理解区块链技术、价值和应用前景,需要我们更好地理解区块链的技术原理。我们从云计算开始积累了大量的数据,随着商业自动化导致海量数据存储形成了大数据。大数据之后,算力增强,我们发现人工智能时代来临,紧接着物联网带来了边缘计算,今天,又有一个叫区块链概念。2016年整个数字经济和互联网行业的社会关键词叫做大数据,2017年关键词叫人工智能,2018年人们说是区块链。

  基于大数据下的深度学习和人工智能已经出现了非常重大技术突破,这种突破一方面解决了视频、图像、文字、声音,语言的计算机处理问题。另一方面在产业应用和国家竞争力层面不到强化。我们也看到在大数据领域一直有这样的说法,叫做软件定义一切,数据驱动未来,算法在统治世界,特别是算法。今天个性化推荐越来越多的可以让我们感知和营销到每个个体消费者。数据科学会产生洞察,数据科学让我们越来越多从数据中观察到人类社会的复杂行为模式,以数据为基础的技术决定着我们的未来,但并不是数据本身,而是我们从数据中拥有更多的可用知识的增加。而这种知识的增加是因为机器学习会产生预测,另一个很重要的深度学习技术已经产生,使人工智能是产生行动。这些新的数据驱动的技术在不断改变我们的经济、社会和研究技术的变革。

  今天,大家可能更关注的是技术的变革,其实我们会发现,在经济上中国处于全球比较大的体量的时候,我们的社会变革也面临着技术上的颠覆,而这个颠覆可能就是今天重点要说的区块链技术。

  ,不可避免要提到数字货币,或者是钱。什么是钱?钱有三种功能:第一钱是交换的媒介,如果没有钱我们就得用牛换羊;第二钱是储蓄的介质,如果你存了一头羊、存了一筐鸡蛋,羊会死,鸡蛋万一臭了就没有价值了,所以我们拿着钱储蓄。第三个钱是一种度量单位,我们可以进行度量的分解来进行所谓价值交换。区块链技术产生了一种数字货币,一种新的基于互联网数字经济的价值交换货币。数字货币主要作为一种货币介质,一种交换介质,一种储蓄的单位、一种价值度量,因此它具有钱的特性。

  ,今天我们所说的区块链到底是什么?实际上它是建立在互联网之上,我们知道互联网是信息交换,到了区块链叫价值交换。什么叫价值交换,我们知道在现实社会实体经济,它是一种价值交换,我给你100块钱我就没有一百块钱了,但是互联网上,我给你一个文件,给你一张相片我依然还有,我只是拷贝给你。而我拷贝给你就可以再次把这张相片,这个文件拷贝给别人,这样就形成双重支付、多重支付的形态。如何避免这种多重支付,双花问题呢?如何实现任意两个人之间的P2P交易?当然我们需要在一个特定社区形成共识机制。

  ,有人说区块链是一个正经的技术,比特币正经不正经就不知道了。但是离开币这件事情没法谈的,因为它对社会的变革最重要的是在价值的交换,而价值就需要度量,今天没有币就没法进入这个交易门槛。换句话说你不懂股票你没法进入证券市场,就像你今天有了币才能进入到这个交易环境。最早的时候,大概2008年一个叫中本聪的人发表了一篇学术论文,大概2009年1月3号产生了第一个比特币,第一个区块链诞生了。今天比特币的价值已经成为区块链技术上最核心和数字货币形态。中本聪主要描述的是P2P交易技术实现,如何借助区块链技术实现两个人基于一种现金的交易方式,电子化的交易系统或者叫数字现金交易。2008年到现在,10年时间,真正大家对区块链的认识发现,原来比特币底层用的是区块链技术。

  ?区块链为什么会改变世界?大家听到最多的是一个叫矿工或挖矿的概念。实际上今天想获得一个叫比特币的东西,主要有三种模式:第一就是当矿工,现在挖矿已经很难或挖不到了,或者一般人挖不到,因为它的机制决定了它可以并行计算。所以现在到2140年将完成总量挖掘,两千一百万个比特币总量封顶。现在已经挖到一千七百多万个币了,就是总量是固定的,所有发币一般都是币的总数固定的。意味着什么?意味着这种币本身就存在着或者它天生具有通缩的特性,没有通胀的特性。其他两种模式就是进行交易收取比特币或进入类似证券期货的比特币交易市场进行买卖。人们发现比特币在早年的时候,比特币大概值多少钱,早年有人用1万个比特币买了一个披萨,但是今天一个比特币最高曾经达到或接近两万美金。大概在2016年的时候,比特币曾经达到过九千人民币。2017年的12月份几乎达到顶峰,今天一个比特币的交易大概是7400美金。

  ,当脱离黄金这个概念的时候纸币就是废纸,之所以成为钱是因为有国家、有银行背书。所以我们想知道到底这个比特币怎么生成的?其实它是基于区块链技术。这里有一个数学函数,准确说是一个哈希函数。我们只要输一个X就会得到一个字符串,也叫散列。这个散列可能64位的,所以标准的加密算法就是通过哈希算法可以得到HSA256,HSA就是哈希安全算法256。基于这种算法我们会生成一个串,这个概念非常重要。

  如果我们想知道某人是不是知道一个答案,但是某人不想告诉我,我也不想告诉此人,我怎么能知道他知道答案呢?

  好了,只要某人把他知道的答案当成X输入一个哈希函数,得到我们叫做哈希值,我的答案也通过它生成一个哈希值,如果我们两个人的哈希值一样,我就认为他是知道答案的。这个里面就生成一个非常重要的特征,这个特征就是说,任何一个东西无论是一个图片、一个数据包,一个电子证书,只要输进这个X,当X输进去就会得到一个唯一的哈希值。任何一个微小的变动,就像输入一张图片,只要把这个人眼睛里面某一个像素改一点,这个哈希值都会产生极大的变动。

  矿工叫POW(Proof of Work),叫工作证明。原来是当我和另一个P2P进行交易的时候会发现这个交易实际上就是记账。我借给A某100块钱,A某借给B某100块钱,B某借给C某100块钱,其实就是C某欠我100块钱。而这个过程只要记了账我们没有现金的交换,不需要钱现金交易。所以A到B、B到C、C到D、D到A,它本身的记账过程就是一个账本,我不需要真的拿钱,或拿黄金来背书这件事,只要大家认账。这个时候我们要做记账,谁来帮助记账呢?想象一下什么是区块链,就是我们有一个账本,账本里面有一页一页。第一页叫做创世纪块,每一页就是一个块,这一页就记录着谁给谁多少钱,所以你有多少钱是从最开始的块账薄当中记录了你的交易行为。比如说今天我有15块钱,我要给B某10块钱,其实我这个交易就是记录了我给B某10块钱,再给自己5块钱,这个交易就从15块钱记账区块转到另外一个记账区块中。

  就是帮你确认这个账对不对。那么,矿工怎么确认这个账?他就要挖矿,这个挖矿过程实际上是找到一个哈希值,这个哈希值有一个特殊性,因为64散列哈希值可能性特别多,规则约定只有满足哈希值前几位是零的才能够把区块写进区块链。只要能猜到前面4位或者5位,这个就叫难度。假如是4位或者5位的线位才保证这是我可以写入的块。这个过程中谁先找到能够写入块的哈希值,这个获胜的矿工就会得到奖励。这个奖励最开始是50个比特币,四年一个衰减减到25,今天大概是12.5,这意味着挖币越来越困难,因为挖币需要大量的算力和电力。随着比特币交易增加,参与挖矿矿工数量(矿机)暴增,难度越来越大。当比特币挖完之后,将来比特币的交易只能通过交易费作为挖矿的奖励。据说现在在中国挖一个币不考虑任何其他因素,只考虑消耗电费大概是在1500美金,而最便宜的可能是在委内瑞拉,大概需要600美金,中国是矿机生产和挖矿大户。

  ,第一个部分就是前一个区块的哈希值,以及时间戳。还有一个就是我们看到的这个哈希值,这个块的哈希值。另外DATA就是我们将来要做的数据工作,现在比特币的思想上这个DATA里面就是我们的交易账本,类似一页一页纸的账本。Nonce是什么意思?实际上就是需要矿工去猜满足特定区块哈希值的随机数,因为出现了一个哈希散列满足前4个零的过程非常慢,有很多可能性,就要把DATA值放进区块去,然后不断变化Nonce,就像猜1、2、3…去算,这个算的过程就看谁的算力强,谁先算出来就得奖。这个过程就形成了区块链的基本模式。

  我们可以看到区块链里面大致运行原理,如果我在区块链,这个DATA只写了一句话,这样就产生了,这个叫

  。现在生成一个新的块,随便写一个什么都行。比如说写沈浩,沈浩这两个字就生成一个新的块被永久记录,这个新的块有它的时间戳,以及在多少次算出这个块,可以再写一个。比如说稍微改一个又会变成另一个块,这个块里面不断生成形成链。现在想说把这个链块改成2,这个时候就犯错了。为什么?如果这里是1,你在这里改一个,比如说在这里改成2,你会发现整个后面的链全部错误,所以你要想篡改这个账本变得不可能。

  就是一个账本写第一块、第二块,第三块,第四块,但是这个账本也是有容量的。目前来讲,基于比特币的区块链,这个DATA内容最多装一兆的内容。挖矿要保证10分钟挖出一块,那就要调整难度,以便于保证在10分钟完成一个块的记账。但是这10分钟才完成的记账确认,使得交易非常慢。我们知道微信支付刷一个微信瞬间卖家就看到了,账就到了。如果10分钟才到账,你愿意吗?所以为了解决比特币的应用问题大家会产生分歧。

  有人就说了,能不能让里面的DATA的容量多一点,这样内容多一点,交易写的快一点,但是这可能带来一些人对比特币信仰的改变。

  但是也有人开始我说要变成八兆容量,这样就出现比特币的分叉,比如比特钱,这又是一种新的比特币账簿,在逻辑上这个叫分叉。

  就像写笔记本写到50页了,51页的时候自己又拿一个新笔记本重新记51页。还有人从零页重新写,这种方式都有可能。所以比特币和区块是不断被记录下来,并且不可篡改的。你要篡改就要达成一种协议,就是51%的人同时达成共识篡改,但是这个在数学上可行,实践中成本和时间是做不到的。这个时候链一旦写进去就没法改变了,整个交易过程实际上是用一种叫数字签名,其实就是一个数字令牌token。特别在区块链行业,大家把比特币叫做一个

  ,但是还有很多币。就像美金、人民币,还有各种各样的里拉什么的,区块链上他们一般会叫代币,这些代币都是数字令牌,所以叫做token,现在人们把它叫做token经济。这个交易其实全是通过这个数字签名来做的。有人开发了莱特币,比特币大概1秒钟可以处理7次交易,10分钟,一次记录。莱特币就是2.5秒处理一次交易,这个时候就有人发明莱特币。但是所有这些都只是为了记录账本。中本聪发明的目的就是为了解决数字货币这种现金交易的账本,所以只是记账,和其他都没有关系,就是为了记账用,就是为了现金交易用的。但是人们发现什么呢?如果这个账本能这样做,那干吗不让区块链里面干一点别的事呢?所以就有人开始利用区块链建立一个

  ,在这个上面当成操作系统开发一种叫Dapp的应用。理论上谁都可以在以太坊开发这个各种应用,开发的软件叫做Solidity,是一个类似Javascript的程序,非常简单用于开发智能合约。以太坊是一个操作系统,就相当于拥有了一个操作系统可以开发各种各样的智能合约或交易协议。

  如果以太坊上谁都能开发,运行也要靠费用的,所以需要有以太币,还有gas,等等。后来又有人开发了一个叫做EOS区块链,限制了不是谁都能在上面开发的,只有被认可的那些DAPP才能在这个上面开发应用,但是最大的价值或差异是什么?就是当前以太坊依然需要通过挖矿、耗电力的方式解决问题。那么EOS直接从工作证明转为权益证明,POW叫工作证明,POS是权益证明。用权益证明,就是说不要挖矿了,因为挖矿耗电,今后谁有钱,谁出钱多,谁出钱承担责任并通过投票获得权益记账和奖励。EOS原则上容许每年有一定的通胀。

  ,数字签名通过一个私钥加上一个公钥,公钥是由私钥生成的,就像哈希算法,把一个私钥你掌握着,当这个私钥放到哈希函数生成公钥以后,公钥可以给别人看,同时也会通过哈希函数生成一个地址。但是人们会发现除了钱的交易,一个数字现金的交易行为外,有没有可能区块链不是做现金交易的,而是做应用的。大概2016年的时候,出现了一个新的区块链,被大家认可的叫以太坊。这个时候会发现区块链核心概念或应用前景是以太坊这个概念区块链应用了。这里先给大家看一张图,这张图如果能够理解,我们知道现在有开源安卓操纵系统,实际移动APP领域有两个主要操作系统,一个是安卓,一个iOS。

  基于开源安卓我们会开发各种APP,包括微博、微信,今日头条,大众点评、摩拜和滴滴出行等。这些应用实际上都是基于安卓或者iOS的。底层实际上是我们基于互联网或者基于移动互联网的网络技术,或者一些IP协议。但是今天中本聪发明了比特币,比特币底层直接是区块链,但是所有人想做同样的数字货币难道都要从同样的底层开发吗?人们就会发现区块链技术之上有一个23岁的俄罗斯裔的加拿大人(Vitalik Buterin),他就编出来一套叫做以太坊的类似开发Dapp的操作系统(Ethereum虚拟机)。

  ,他希望大家不断在这个链上建立各种APP应用,这种APP应用就叫Dapp,也就是分布式Dapp。首先它是一个去中心化,去中心化的概念是什么?

  ,中间经常说这个叫幂律分布,实际上这个就是去中心化,右边这种叫分布式。中心化的概念实际上不仅去中心,其实还有去信任。为什么?数字经济往往是一种服务经济,是一个价值交换,服务是价值交换,你没有获得产品,你获得只是功能和价值,而我们电子商务平台、大部分互联网经济都是典型的服务行业。

  基于服务经济对于一般人来讲,不同的人对于区块链技术的认知角度不同,计算机IT人士认为区块链是一个分布式加密的数据库。

  金融人员认为是一个账本,是一种记账方式。技术变革者认为区块链是下一代互联网,甚至有人叫全球互联网或者全球计算机。这个当中一切都是去中心化,具体说去中心化的概念就是去国家、去政府、去企业。区块链应用前景让交易行为离开了集中管理,让人们彼此信任交易,所以这种去中心化完全通过数学、密码学和计算机科学的代码和算法产生。所以有一种说法叫做代码就是法律。这种法律主要建立在以太坊上的智能合约上,而这个智能合约通过构建社区形成共识机制达成。

  其中有一个很重要的概念叫零知识共识(零知识证明),就是我们彼此之间不需要有必要知识就可以达成共识,当然这个共识指的是多数人达成的共识。这个里面就会出现各种各样的应用,各种各样新的名词。这些名词和新的应用,比如说分布式应用、分布式账本、智能合约等等。到底在这个过程中银行起什么作用?银行不需要了。为什么?当我和某人有一次交易的时候,美金和人民币还要进行兑换,还要损失汇率,我们交换的时候还可能跨国,还要受到外汇管制。当钱不够还需要第三方或者我的客户银行帮我确认是不是有钱,这一切事情都是分布式记账。所谓分布式记账,就是一个账本,如果区块链社区内有50人,都是圈里,意味着我们每个人都有一套自己的账本,如果我把我的账本改了,我还需要把其他每个人的账本都改掉,而这个事情几乎不可能的。

  ,如何形成今天新的数字经济?首先它有很多优点,比如透明,今天全球所有基于以太坊或者区块链的交易中,每一个交易都是可以追溯的。任何人都可以查询这个交易,只不过查到一个账户有一笔交易但是不会查到这个账户后面到底是谁,人们只是知道两个账户进行了交易,所以这种交易是加密的。这种加密的交易使得大量比特币或代币出现在市场中,早年人们的认识中,往往交易用在洗钱、毒品和我们所说的一些非法军火交易,包括现在的勒索赎金。我们知道大量的勒索最终都是在取钱的时候被警察抓的,这只不过是恰恰他们最先发现了比特币或者这种数字交易的方式的特性,但是比特币本身是相对安全的,没有任何人可以改变这种交易行为。基于

  机代码。当代码写好以后,那么对我们来讲,就是只要你点击的行为就代表着你确认了交易,确认即认账,行为即确认,不可反悔。

  基于区块链的应用,或者说基于以太坊的DApp开发,如何真正形成一个区块链的经济体系。

  比方说某人是歌曲创作者,他写了一首歌,这个歌要给其他听众。那么怎么保证听者一点击收听,创造者就得到收益呢?当然众多听者点击收听得到的收益,创造者会不会把钱给那些作词、作曲、吉他手等等这些合作者呢,当所有的协议以智能合约的形式写在以太坊区块链下,只要音乐生态环境在里面任何的点击,自然就执行了智能合约且自动执行了价值交换。我们知道服务经济的交易方总是不相互信任,因为乙方完成一个服务任务,甲方会不会给他钱,当然有时候甲方也不信任乙方,你的毕业证书是真的吗?

  交易信用证可靠吗?你真的有驾驶证吗?你真的是这样的人吗?你的月收入真的达到标准了吗?数字经济的交易方如何建立信任体系,去信任的去中心化环境里面信任是可以部分解决的,因为我跟你要证据,甚至要你的隐私照,你只要给我这个证据是被区块链写入的和认证的,我不需要看到这个内容就可以证明。要证明你爸是你爸的循环证明,借助区块链的去信任可以解决。我们在社交网络每天都在写自己的心路历程,但是网站市值假如达到一千亿跟咱们一点关系没有,我白写这么多东西。

  但是如果在区块链下的这种社交媒体,我每写一个文章,你要读都会有价值间的交换,因为有一种币,这些币大部分都是代币。当然你发行ICO,这个就叫发行代币,我们国家是控制严禁这个。所以部分代币发行跑到老挝、新加坡、日本去做。但是另一点来讲,实际上在一个社交媒体环境里面,我们所有行为都是一种价值交换。今

  天假设某市场有50个玩家,每家都有数据或部分数据,大家都希望数据买卖或交换产生更大的商业价值,在数据中实现价值交换。但是一旦把一个文件,比如说某公司的数据包结果给了另一家,那这家就要知道某家是不是把这个数据包还卖给别人。如果分发没有问题,不能再卖给别人,我们数据共享在智能协议下就有可能通过区块链解决。目前来讲,区块链应用领域更关注的应该不是去炒比特币或代币,但是没有币没法玩区块链,也没法进入这个技术领域。

  数字货币只是区块链应用的价值交换的外在形式或是价值介质,我们需要更要关注的是区块链技术,区块链才是我们实现未来数字经济,这种所谓去中心化,去信用体系下可能产生的应用或价值所在。我们知道金融行业,包括任何其他行业都在开始思考区块链对行业的影响或变革。当然这种变革有好有坏,因为有的就把它玩成了太空币,有的变成圈钱工具,不是想如何开发智能协议,而是想法怎么炒作比特币和代币,这不是我们要讲的,也不是本篇文章的目的。但是从另一点来讲,除了我们现在所讲的区块链和比特币的概念,它主要指

  ,就是所有人只要有电脑上网就可以参与操作的一种方式,它不歧视任何人,当然歧视了那些不懂电脑的人,不懂这些操作的人,任何人想做就可以做。第二今天发展另一个应用不是公链,而是叫联盟链。10家银行、100家银行如何构建银行之间的信用体系,开具信用证明等。也许一些行业可能更先产生一种叫做联盟链,通过智能合约的方式、区块链的方式构建多家企业的联盟。当然还有一种叫私链,私链就相当于在企业或特定社区内部通过区块链构建成员的信任关系或交换行为,这个可能只是一个叫私链的方式。现在的区块链行业主要分成两块,一个叫币圈,币圈就是天天炒币、发行币、众筹,用币怎么创业这些人。

  有一些人是区块链的链圈,主要是开发各种各样的应用协议和行业应用。因为基于公链的区块链创业都是开放型的。未来区块链的应用会非常多,有一种说法,所有能够用JavaScript编的东西都会用区块链的智能协议重新编一遍。所有电子交易行为的特征都可以另外再上链,因为上链的过程是没有任何成本的。不需要买服务器,社区所有人都会参与。你不需要云计算,所有人都在用云计算,每个人的节点都在参与,但是至少三个人以上玩。目前全球对比特币都有监管,区块链技术也在不断发展,今天的区块链技术就像我们突然会用互联网一样,我们最先用互联网技术收发邮件。

  当然现在区块链应用可能比发邮件这种应用场景还少,还初级,但是人们对它的认知已经远远跑到前面了。区块链的应用场景大家都在探索,区块链的应用相当于我们互联网刚刚开始可以发邮件的功能一样,谁也没有想到我们互联网今天可以做电子商务,谁也没有想到互联网会成为大数据产生的重要资源,改变社会的经济结构。由于比特币提供了一个以稀缺物资为基础的独特的经济结构,它极大地促进了比特币的采用。

  激励和工作证明POW是通过一种算法来定义的,这种算法可以精确地模拟比特币的通货膨胀。这使得比特币有可能成为未来硬币的优秀候选者,因为它的货币政策是由软件形式的数学算法决定的。沈煜宸

  所以对我们来讲,大数据人才还在培养的时候,人工智能的人才需求就来了,今天是不是应该有区块链的人才。但是无论怎样,行业需要具有两种技能的人,只是偏颇的去谈论这两种技能的人。第一种就是计算机人才;第二种就是懂算法,无论是数学还是其他的,这两种人才在我们构建大数据、人工智能,包括区块链上都起着非常重要的作用。

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