關於對區塊鏈的一些理解與認識

關於對區塊鏈的一些理解與認識

來源：民航資源網 作者：陳雪東 2020-01-10 09:07:03 我來說兩句(1)

【專業分類】民航IT 【文章編號】32-2020-0005

　　

　　2019年底區塊鏈又火了一把，現在區塊鏈技術幾乎被上升到了一個「革命性」的高度。深交所甚至發布了深證區塊鏈50指數，很多股票因為沾了點區塊鏈變得炙手可熱。其實區塊鏈沒有那麼神秘，很多時候都是利用懂得人不願說，不懂得人來裝B。以「智」欺人，不亦樂乎。區塊鏈有其自身價值，但完全沒有宣傳的那樣好，只是幾個技術概念炒作而已。

　　一、區塊鏈是什麼？

　　區塊鏈就是支持比特幣（數字貨幣）的底層技術。

　　2008年10月，一個名叫中本聰（Satoshi Nakamoto）的人，發布一篇論文：《Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System》《比特幣：點對點電子貨幣系統》。三個月後的2009年1月4日，中本聰在位於芬蘭赫爾辛基的一臺小型伺服器上創建了第一個區塊，即比特幣的創始區塊，並獲得第一批50枚比特幣的獎勵。至此一套比特幣的底層技術體系構建起來，此後無數人參與期中。從2009年到2015年，比特幣穩定發展七年，在這段時間業內用Bitcoin（大寫B）表示比特幣系統比特幣底層技術，用bitcoin（小寫b）表示比特幣，就是那個數字貨幣。這七年間，沒有什麼區塊鏈的概念，甚至沒有區塊鏈這個名詞。

　　區塊鏈的英文原文叫Blockchains，首次提出是在2015年10月31日。當日，英國《The Economist經濟學人》雜誌，發表封面文章《Blockchains：The great chain of being sure about things》《重塑世界的區塊鏈技術》，首次提出了Blockchains區塊鏈概念。根據英文Block和Chains各自的含義中文翻譯合成為區塊鏈。該封面文章把比特幣的底層技術Bitcoin，叫做Blockchains區塊鏈，並提出這項技術的應用場景，遠遠超越數字貨幣領域，可以在其它領域廣泛應用。於是一個支持比特幣的底層技術Bitcoin，換了一個名稱叫區塊鏈Blockchains後，為世人所熟知，並獲得廣泛傳播與關注。

　　二、區塊鏈的自身價值

　　區塊鏈的最大價值，是在去中心的環境中，實現價值傳輸；在去中心環節中，利用技術創新，採用低成本方式，解決個體之間彼此信任問題。

　　● 在去中心的環境中，實現價值傳輸

　　在網絡世界中，A有一本電子書，傳輸給B，於是A複製了一份電子書並傳輸給B，A與B同時都擁有了這本電子書，這叫信息傳輸。A擁有200元紅包，通過網絡傳給了B，於是A沒有了這個紅包，B擁有了這個200元紅包，這就是價值傳輸。但現在網絡世界上的發送紅包，是依託類似支付寶、微信這樣中心化服務來實現傳輸價值。如果這世界沒有支付寶或微信，在去中心的環境中，A如何把自己的200元紅包，價值傳輸給B呢？區塊鏈就可以很好的解決這個問題，在去中心的環境下，實現點對點用戶彼此價值傳輸。

　　● 利用技術創新，用低成本方式，解決個體之間彼此信任問題

　　在複雜環境或彼此間信任成本極高的領域，區塊鏈可以很好的解決個體間相互信任的問題。A向村委會買了一套小產權房，小產權房在當地房產中心不能辦理房產證。A擔心未來房屋出現糾紛，於是讓村委會主任出具一份購房證明。但A還是不放心，如果發生火災，購房證明燒毀了，怎麼辦？如果村委會主任把房子又賣給別人，又出具一份購房證明怎麼辦？如果下一屆村委會主任不認上一屆村委會主任的購房證明怎麼辦？這些現實的問題，只要各方都認可區塊鏈，就可以利用區塊鏈不可篡改特性，從技術上很好的解決。

　　三、區塊鏈的特徵和原理

　　區塊鏈來源於比特幣的底層技術，其技術特徵保證了在去中心環境下，數據存儲穩定性、數據記錄的準確性、數據內容的不可篡改性。區塊鏈主要特徵如下：

　　分布式存儲、去中心、點對點傳輸：保證數據穩定性、無法摧毀。

　　共識機制（工作量證明）:去中心化環境下，明確誰來記帳，誰分發資源。

　　加密機制：通過加密機制，自證數據準確，保證系統數據不可篡改。

　　時間戳：數據分裝不同數據包內，按順序記錄，解決數據衝突問題。

　　時間戳+共識機制（工作量證明）：解決重複記錄和拜佔庭將軍問題。在去中心化網絡中，使所有節點數據信息保持準確。

　　為更好的理解區塊鏈運作原理，這裡用一個示例來解釋區塊鏈的運作機制。示例：修家譜。某家族擬修訂家譜，希望每年更新，保持數據準確，且無論太平盛世，還是兵荒馬亂都能保證家譜的延續。

　　以上家譜修訂的示例，就是在一個去中心化的環境中，通過一套規則與流程，保障修家譜工作的連續性、穩定性、準確性、可以不受幹擾的完善傳遞下去。這個方案的本身，就是利用區塊鏈原理，構建的一套人肉區塊鏈體系。

　　四、區塊鏈相關技術

　　區塊鏈不是什麼新技術，只是支持比特幣（數字貨幣）的底層技術集成。點對點分布式技術、加密技術、共識機制、時間戳等，區塊鏈使用的相關技術，十多年前就已經非常成熟。

　　點對點分布式（P2P）技術：傳統網絡數據傳輸依託中心伺服器支持，點對點分布式數據傳輸就是網絡參與終端，不藉助中心伺服器支持，直接進行點對點的數據直聯傳輸。在分布式系統中，任意單一終端的數據丟失，對系統不會造成任何影響。

　　加密技術：具體計算機加密技術很多，包括對稱加密、非對稱加密、散列哈希算法加密等等。區塊鏈使用那種加密方法其實無所謂，可以任意選擇加密方法，或者自創新的加密方式，只要滿足加密防破解的需要就可以。常用的加密方式有：SHA-1、MD5、DES、3DES、AES、RSA、ECC。

　　共識機制：就是所有參與者共同認可的一個規則，通過一個辦法，使所有參與者每次只有一位，負責記錄新數據，並分發該數據。比特幣的共識機制，就是大家一起計算題目，誰第一個算出答案，誰就負責記錄新數據。

　　時間戳：規定每隔一段時間，產生一個數據包並標註一個新時間戳，然後把1、2、3、4、5、6、……標註時間戳的數據包，按順序排列。利用時間戳順序排列特徵，把相關的記錄串聯起來。

　　區塊鏈採用的什麼技術並不重要，這些技術既不是區塊鏈獨創的，也不是區塊鏈所必須的。實際上，在區塊鏈應用中多一種技術或者換一種技術，都無所謂，只要能夠保證體系在區塊鏈原理下運行，就沒有任何關係。區塊鏈只是一個解決方案，技術上根本沒有標準化。技術問題，永遠不是問題。

　　五、區塊鏈的優點

　　去中心化：由於使用分布式核算和存儲，不存在中心化的硬體或管理機構，任意節點的權利和義務都是均等的，系統中的數據塊由整個系統中具有維護功能的節點來共同維護。

　　開放性：系統是開放的，除了交易各方的私有信息被加密外，區塊鏈的數據對所有人公開，任何人都可以通過公開的接口查詢區塊鏈數據和開發相關應用，因此整個系統信息高度透明。

　　自治性：區塊鏈採用基於協商一致的規範和協議(比如一套公開透明的算法)使得整個系統中的所有節點能夠在去信任的環境自由安全的交換數據，使得對「人」的信任改成了對機器的信任，任何人為的幹預不起作用。

　　信息不可篡改：一旦信息經過驗證並添加至區塊鏈，就會永久的存儲起來，除非能夠同時控制住系統中超過51%的節點，否則單個節點上對資料庫的修改是無效的，因此區塊鏈的數據穩定性和可靠性極高。

　　匿名性：由於節點之間的交換遵循固定的算法，其數據交互是無需信任的(區塊鏈中的程序規則會自行判斷活動是否有效)，因此交易對手可以匿名，無須通過公開身份的方式讓對方對自己產生信任。

　　六、區塊鏈的不足與短板

　　無情的高延遲：去中心化的區塊鏈，在信息傳輸過程中，存在延遲問題，而且是長時間的高延遲。當信息被發布到區塊鏈上，要驗證、要記錄，整個網絡上的節點需要一個緩慢且冗長的過程，才能夠全部同步信息。且網絡節點越多，網絡延遲問題越嚴重。在網絡不穩定情況下，比特幣一條信息延遲1小時、1天、多天才能全網更新，這都很正常。為追求去中心化的環境下，數據信息傳輸的穩定性和不可篡改性，區塊鏈實際上犧牲了數據傳輸的速度要求。

　　海量的算力消耗：基於分布式特徵的區塊鏈架構，為驗證區塊鏈信息的一致性。系統中的每一個節點，在每筆信息記錄時，都會產生算力（計算成本）消耗。所有節點的算力損耗，匯總到一起，是一個海量的算力消耗，這個成本非常高昂。另外為保障區塊鏈系統上信息的不可篡改，必須保證任何單一組織的算力，無法控制住系統上超過51%節點，這反過來又提升了區塊鏈系統的算力門檻。為保障一個無關緊要的區塊鏈系統的穩定性、不可篡改性、真值得消耗海量的算力資源嗎？長期的高昂算力消耗成本，誰來承擔？想想比特幣礦工的海量算力消耗，真值得投入嗎？

　　存儲空間的消耗：區塊鏈系統的信息需要本地存儲，每個節點都需要把數據信息記錄在本地，這對單個節點數據存儲空間提出較高要求。隨著區塊鏈應用範圍擴大，數據存儲空間對單個節點的壓力，也會越來越大。對整個體系的所有節點的數據存儲空間的消耗壓力，也會越來越大。海量的磁碟空間的消耗，需要提前考慮。

　　網絡帶寬資源的消耗：在中心化網路環境中，信息傳輸只要利用中心伺服器，做一上一下兩次傳輸就可以完成。而在區塊鏈體系中，因為沒有中心節點支持，信息傳輸需要多個點與點之間的持續信息交流，才能完成。理論上對網絡帶寬資源消耗，是節點數的N次倍。網絡節點越多，對網絡帶寬資源的消耗也越大。

　　七、區塊鏈在航空領域應用

　　區塊鏈在航空領域主要應用如下：

　　漢莎航空、德國航空、阿提哈德航空與WindingTree合作，在機票分銷領域應用區塊鏈。

　　新加坡航空、國泰航空、南方航空在常旅客積分和裡程兌換領域，應用區塊鏈技術實現積分兌換裡程，與第三方商戶對接。

　　英國航空在旅客身份信息驗證環節，應用VChain區塊鏈驗證系統。

　　SITALab與國際航空集團（IAG）、希斯羅機場（HAL）、日內瓦機場、邁阿密機場研發航班鏈(FlightChain)，成為查詢航班數據的唯一可信數據源。

　　布魯塞爾機場利用區塊鏈技術的，加強航空貨運行業數位化管理。

　　GE航空（GEAviation）利用區塊鏈技術的供應鏈追蹤體系，用於監控和收集飛機發動機引擎關鍵零件製造和生命周期的相關數據。

　　英國Zamna公司利用區塊鏈技術，通過在航空公司、政府和安全機構之間實現乘客信息的統一身份認證服務，從而大幅提高安檢效率。

　　航空業是標準化程度高，時效性強，嚴重依託中心化數據運作的行業，在航班查詢、機票銷售、積分承兌等領域，有較高的實時性要求。航空業是否存在區塊鏈應用的前提，是否存在去中心化的價值傳輸需求，是否存在去中心化的彼此信任確認需要，值得商榷？

　　八、小結：

　　區塊鏈不是什麼新技術，只是支持比特幣（數字貨幣）運作的底層技術集成。在區塊鏈這個名詞出現之前，比特幣已經穩定運行了七年，當時把支持比特幣相關技術叫Bitcoin。區塊鏈Blockchains就是支持比特幣的底層技術Bitcoin。

　　區塊鏈的最大價值，是在去中心的環境中，實現價值傳輸；在去中心環節中，利用技術創新，採用低成本方式，解決個體之間彼此信任問題。

　　區塊鏈是一種非常昂貴奢侈的解決方案，它有自己的優勢與價值，也有不可迴避的短板與不足。一個成熟的區塊鏈體系，需要消耗大量算力、磁碟存儲、網絡帶寬資源，而且由於去中心化的信息傳輸，一定存在較長的延遲性。

　　航空業是否存在去中心化的價值傳輸的應用場景，是否存在去中心化的彼此信任確認需求，是否需要區塊鏈這種非常昂貴的技術，還需要進一步探討研究。技術是拿來用的，不是拿來吹的，更不是拿來炒的。為做技術而做技術，為做區塊鏈而做區塊鏈應用，值得商榷的。