BT

如何利用碎片时间提升技术认知与能力? 点击获取答案

微医区块链负责人朱显杰:区块链的技术原理和商业逻辑

| 作者 朱显杰 关注 0 他的粉丝 发布于 2018年6月6日. 估计阅读时间: 13 分钟 | QCon上海2018 关注大数据平台技术选型、搭建、系统迁移和优化的经验。

导语:2018 年 5 月 3 日,TGO 鲲鹏会杭州分会会员、微医区块链负责人朱显杰作为 TGO 鲲鹏会线上分享第六季的嘉宾,以直播的形式分享了区块链的三个关键技术及几大诱惑。本文根据当天直播整理。



区块链的关键技术

  1. 利用密码学,保证数据的传输和访问安全;
  2. 利用分布式的共识机制增强信任;
  3. 利用块链式的数据结构存储数据,保证数据不可篡改。

加密

加密算法是互联网事业的安全保障,一般有两类:第一类是对称的加密算法,即加解密共用一个密钥。它的优点是加解密速度快,但密钥的分发相对困难,比较典型的算法有 DES 、AES 等。

另外一类是非对称加密算法 —— 公钥 + 私钥的密钥对。其中公钥可以公开,私钥不可公开。它的特点是加解密速度慢,但密钥分发相对安全。典型算法有 RSA 和 ECC(椭圆曲线)。



SSL 加密传输过程

上图是 SSL 加密传输的过程,总共分为以下四步:

  1. 信息发送方 A 用对称密钥对原文进行加密。为了安全起见,对称的密钥(会话的密钥)都是临时生成的;
  2. 信息发送方 A 用信息接收方 B 的公钥对会话密钥进行加密。但不是对原文加密,而是对密钥加密;
  3. 信息接受方 B 用自己的私钥解密,获取第一步临时生成的会话密钥;
  4. 信息接收方 B 用解密后会话密钥对原文进行解密。

以上四步的过程中既用了对称加密算法,又用了非对称加密算法:

  1. 对称加密算法:对原文进行加密,保证了传输加密过程的速度;
  2. 非对称加密算法:对称密钥进行加密。

数字签名

数字签名是互联网世界的公章,可以起到防篡改和防抵赖的作用。在此之前,我想先介绍一下哈希算法的几个特性:

原像不可逆。通过一个输入,再通过哈希算法得到一个输出比较容易,但通过输出再逆推输入,几乎不可能;

  1. 抗碰撞性。只要输入不一样,就能得出不一致的输出;
  2. 发散性。只要输入稍微改变,就会导致输出有很大变化;
  3. 难题友好性。只能通过暴力枚举的方式才能破解。

那么,什么才叫数字签名和验签呢?如下图所示:



  1. 信息发送方 A 对原文进行哈希计算,并获得摘要;
  2. A 用私钥对摘要进行加密,获得数字签名;
  3. A 将数字签名和原文发给 B ;
  4. B 用 A 的公钥对数字签名进行解密获得摘要;
  5. 再对原文进行哈希计算,获得摘要;
  6. B 将第 4 、5 步得到的摘要并进行比对,确保没有被篡改。

密码学在区块链里的应用

首先,我们要知道比特币的公钥和地址是如何生成的:

  1. 利用随机数生成私钥;
  2. 私钥通过非对称加密算法生成成公钥;
  3. 公钥通过哈希算法生成地址;
  4. 地址可公开,但私钥要保密。



上图中左下角以 B 开头的红色区域代表区块链,每一个区块都包含很多交易信息。同时,每个交易都会有数字签名,然后用私钥进行加密,就会形成带着数字签名的交易信息。

另外,区块链里的每笔交易都需要带数字签名。这样的好处就是:假设交易是我发起的,任何人用我的公钥都可以印证交易的真实性,所以可以确保区块链上所有交易都是不可篡改和不可抵赖的。

分布式共识机制

共识机制是人类社会的基石。无论何种共识机制,最终都是要让社会形成一致决议。对于计算机来说,共识机制分为两类:

  1. 非拜占庭问题,简称叫 CFT 。即在分布式的网络中,只假设存在故障节点,不存在作恶节点;
  2. 拜占庭问题。假设分布式网络中不但存在故障节点,还存在作恶节点。



所有的分布式共识机制分为两类:经典共识算法和针对区块链的共识算法。经典共识算法包括 Raft / Paxos 和 PBFT ,区块链算法包括 PoW ,PoS 和 DPoS 。

目前主流的数字货币基本上都在用 POW( proof of work )工作量证明算法。它的原理很简单:挖矿节点通过不断变化的 nonce 值,使 HASH(block_header:none)

它的优点是成熟度高,是目前为止最成熟的区块链公式算法。缺点包括:

  1. 不环保,并浪费大量资源;
  2. 挖矿中心化。大部分算力被大矿池控制;
  3. 交易性能 TPS 差。

第二个区块链共识算法叫 PoS( Proof of Stake )权益证明,并引进了币龄的概念。对每个账户来说,币龄和挖矿难度都不一样。币龄越多挖矿的难度值越低,以此解决 PoW 不环保的问题。所以,PoS 的第一个优点就是环保,第二个优点是支持拜占庭容错。但同时 PoS 也带来了新的缺点:

  1. 币发行问题。起初币只是创作区块,没有币龄,大家无法参与进来。所以目前 PoS 上的供应链,都优先使用 PoW ,在节点比较多的时候再改为 PoS ;
  2. 币流通性弱。解决方案是设置时间上限,权益按时间递减;
  3. 节点容易离线。如果没有那么多节点在线,整个区块链的网络会变的很脆弱;
  4. 无成本权益。PoS 挖矿不需要成本,任何人都可以分叉,导致分叉币很多。现在 PoS 会通过矿工抵押保证金的方式,确保把无成本问题抵消;
  5. 马太效应。有钱人更有钱,没钱人更没钱;
  6. 性能较低。

区块链的第三个共识算法叫 DPoS( Delegeted proof of stake )委任权益证明。它的目标主要是提高性能,其原理是控制记账节点数。它的优点是性能高,缺点包括:

  1. 中心化比较严重。包含了很多社区治理,比较容易滋生腐败;
  2. 不支持拜占庭容错算法。
  3. 区块链数据结构及现状



区块链其实就是区块 +链,数据结构非常简单,就像上图所示。区块包含区块头和区块体,区块体是一些交易信息,区块头是原数据的信息。其中最主要的信息包括两个:上一个区块的哈希值和 nonce 值。

区块链的商业诱惑

ICO

ICO 是代币的首次公开发行,即初创公司通过发行代币的方式向公众募集资金。但 ICO 绝大部分是骗局,所以在去年 9 月 4 日被央行发文叫停。那么,为什么说 ICO 是披着天使的魔鬼?我们可以参考下图:



项目的融资过程分为:

  1. VC 。一般发生在 B 轮或 C 轮,风险比较大,个人投资成功率只有几十分之一;
  2. 天使轮。风险大于 VC ,个人投资和机构投资成功率都更低,但回报率也更高;
  3. 种子轮。风险更大,成功率更低,回报率更高;
  4. ICO 。现在很多 ICO 就是白皮书,甚至连项目和代码都没有。我们从投资的逻辑来分析,它的风险极大,成功率极低。

交易所



现在 24 小时的交易量大概能达到 1610 亿人民币,手续费大概按 1% 计算,大概每天能产生 1.6 亿的交易费。像 OKEX 这种大型的交易所,每天的交易量甚至能达到 150 亿左右,光是每天的交易费收入就有 1500 万。

同时,目前的虚拟货币 / 代币加起来共有 2100 多个,一般按发行费 1000 万来算,就有 210 亿发行费。除此之外,现在全球最大的区块链资讯行情平台已经是全球排名前 200 的网站了。在国内做的比较好的资讯平台包括:巴比特、非小号、金色财经和火星财经等。

硬分叉



举个例子,比特币在去年经历了一次共识破裂,变成了现在的比特币和比特现金。为了提高 TPS ,需要对比特币进行扩容。有几套方案:

  1. 比特现金是 Bitcoin ABC 提出来的,主要由比特大陆提供支持,直接把区块大小从 1 兆变成了 8 兆,但它不兼容原有的客户端;
  2. 隔离验证。原先 1 兆的区块不变,额外增加 3 兆见证的区块。把交易的其他信息,如见证信息、地址、数字签名放在新增的区块里。好处是可以借用原有的客户端;

挖矿

挖矿其实是一门生意。比特币每年产生 65 万枚,约合 65 亿美金;以太坊每年产生 800 多万枚,约合 32 亿美金;再加上莱特币、比特现金、交易费等,整个盘子一年 150 多亿美金。

挖矿主要分三块:

  1. 矿机。现在中国的矿机比较厉害,像比特大陆、蚂蚁矿机都已经全世界风靡;
  2. 电力成本。现在很多矿池都开在冰岛、魁北克这些国家,因为这些地方比较冷,通风系统比较好,空调、电力都比较便宜;
  3. 矿池。因为现在比特币需要消耗巨大的算力,即使投入几千万,也未必能有收获,所以组成矿池,大家共同提供算力,并按算力分配。

区块链带来了什么

我认为区块链是生产关系的变革,通过加密、授权、追踪的方式,解决跨组织协作的信任问题。跨组织信任问题其实很值钱,解决问题后就可以带来非常有意义的变革,使数据的所有权和使用权分离,让数据的所有权永远属于用户,合法的产生巨大的商业价值。但最近有个反例 —— Facebook 的用户数据泄露,导致市值缩水 500 亿美金。这其实就是因为 Facebook 的数据所有权和使用权分的不彻底。

还有一点是隐私和便利。自从有了互联网,我们在享受的同时,隐私也受到了损害。隐私和便利就像天枰的两端,如果想享受便利,就不得不让利自己的隐私。所以只要更偏重隐私,便利性就会变差。但我认为,随着社会的发展,人们会越来越注重隐私,天枰会越来越往隐私倾斜。区块链能在保证用户隐私的情况下产生商业价值,所以它是打破天枰最好的技术。

最后是超级智能 —— 人工智能 + IoT + 区块链 —— 人工智能是大脑、IoT 是个人感观、区块链为人体的血液,神经系统进行信息流转。有了人工智能的大脑、IoT 的感官、区块链神经 + 血液系统,将来就会形成超级智能。

Q & A

请问您现在炒币吗?

我买了一些主流币,但都非常少。我不太推荐靠炒币实现财富自由,我觉得完全是一种运气的,并不是谁能够预料到的。我认为风险非常大,所以不要把太多钱放进去。

如何理解拥有权和使用权分离?

区块链可以通过加密、授权、追踪,可以指定数据被谁使用、怎么使用。任何人使用,都得经过我的授权,这是对所有权的第一个体现。第二个,基于区块链可以对使用情况进行追踪,其他商业公司数据是怎么用的,所有的记录都会在区块链上显示。这些信息不可篡改,并且可以追踪,能够有效的防止商业公司滥用个人信息,去做权限范围外的商业操作。

你的业务里应用区块链了吗,怎么用的?

我们公司是医疗健康科技领域,也在探索过程中,想做医疗健康科技的开发平台。但区块链目前离实际落地还差的很远,所有公司做的所谓区块链,都是探索性的工作,离实际的落地还有一些距离。

有人说公司法和公司制延续了几百年,区块链可以改善这种劳动协作关系,可能会是一种全新的合作形态吗?

目前大家对区块链还是有些误解,很多人认为区块链是去中心化,把靶子指向所有中心化的东西。但我认为这么理解不太靠谱,我认为区块链技术真正落地的场景,反而会是大公司。我知道央行已经成立了区块链的研究中心,专门研究数字货币。所以,最终很有可能是大公司真正落地,而不是靠所谓的草根阶级。

区块链现在有没有已经落地的领域?

据我了解,现在区块链大部分都还是停留在数字货币阶段。但除了数字货币之外的领域目前还比较少。同时,现在还有联盟链在做,特别是跨境支付,以些供应链金融现在也有尝试和落地场景。

评价本文

专业度
风格

您好,朋友!

您需要 注册一个InfoQ账号 或者 才能进行评论。在您完成注册后还需要进行一些设置。

获得来自InfoQ的更多体验。

告诉我们您的想法

允许的HTML标签: a,b,br,blockquote,i,li,pre,u,ul,p

当有人回复此评论时请E-mail通知我
社区评论

允许的HTML标签: a,b,br,blockquote,i,li,pre,u,ul,p

当有人回复此评论时请E-mail通知我

允许的HTML标签: a,b,br,blockquote,i,li,pre,u,ul,p

当有人回复此评论时请E-mail通知我

讨论

登陆InfoQ,与你最关心的话题互动。


找回密码....

Follow

关注你最喜爱的话题和作者

快速浏览网站内你所感兴趣话题的精选内容。

Like

内容自由定制

选择想要阅读的主题和喜爱的作者定制自己的新闻源。

Notifications

获取更新

设置通知机制以获取内容更新对您而言是否重要

BT