【乾貨】區塊鏈技術基礎與典型應用

理安科技及其創始人簡介：

理安科技由李豐、李笑來和熊立健三人聯合創立。熊立健之前建立了DigInForce代理銷售礦機，14年初一度成為全球最大的礦機銷售商，後來組建軟體團隊和硬體團隊，開發WiiBox軟體和礦機產品。WiiBox改變了之前挖礦命令列式的操作介面，是第一個使用者體驗很好的挖礦軟體，一度是全球使用者規模最大的挖礦管理軟體。

2014年下半年挖礦晶片市場競爭加劇，理安科技另一位合夥人李豐想做下一代28奈米晶片，需要大量資金，李笑來提議兩個公司合併，所以三個人共同創立了現在理安科技。當時國內以及美國、以色列等已經有企業開發出28奈米的挖礦晶片，理安也做一顆28nm晶片，出於競爭定位上的差異化，做了顆整合比特幣和萊特幣兩種演算法的晶片，這也是世界上第一顆28奈米技術的雙演算法晶片，當時兩種算力效能均位居世界第一。

14年後，因為市場滑坡，萊特晶片在全球範圍內沒人敢再投入資金研發，所以理安的萊特幣晶片一直保持世界第一的位置。數字貨幣產業鏈長，挖礦環節實際是軍備競賽，比礦機的計算能力，所以理安開始考慮轉型，中間做了很多的嘗試，包括根據IBM釋出的物聯網概念產品文章做了些產品，但發現並沒有商業空間，後來也還做過很多別的嘗試。2015年下半年區塊鏈市場突然火了，從海外傳進來，華爾街、IT巨頭都進入區塊鏈領域，國內也異常火爆了，理安在比特幣基礎方面有很多積累，積極嘗試各種轉型，但目前尚處摸索階段。

 演講全文：

區塊鏈的創新方面拋棄了比特幣，但都基於區塊鏈的思想誕生出好幾代區塊鏈技術，包括國內外很多團隊在開發自己的區塊鏈的技術架構。本次分享的內容會主要集中在應用層面，簡單涉及技術層面的原理。

一、區塊鏈應用崛起

 

首先介紹下資本市場對區塊鏈各領域應用的崛起，資本市場對區塊鏈的追逐，以及主要國家政府對區塊鏈和比特幣的政策與態度變化。

 

區塊鏈領域的投資好幾十起，從幾十萬美金到幾億美金不等。目前獲得大量投資的大多集中在金融領域。Overstock公司老闆認為區塊鏈可以顛覆華爾街，先是獲得SEC批准可以用自己的區塊鏈平臺發行自己的債券和股票，後來還被允許為別人發行債券和股票。

 

區塊鏈開始與各個行業結合，金融、物聯網、通訊、公證等都開始結合。上個月新加坡Digix公司通過區塊鏈發行數字黃金憑證，任何人持有這個憑證都可以直接提取黃金。這個黃金憑證在區塊鏈上是以數字資產的形式存在，是可交易流動性很好的產品，他們釋出這個的時候通過眾籌很快籌集到500萬美金。

 

還有許多比特幣的忠實粉絲在做區塊鏈創新的時候不願意放棄比特幣，很多創新是基於比特幣區塊鏈架構進行的創新。未來區塊鏈的創新方面，比特幣的區塊鏈技術平臺也是可以應用的很好的平臺，可以在新架構的基礎上加以應用。

 

納斯達克今年初推出自己的區塊鏈股票交易系統Linq，元旦的時候發行第一批六個公司的股票。然後澳大利亞、韓國也開始嘗試建立本國的區塊鏈交易平臺。德勤、安永、畢博等全球諮詢巨頭也都投入區塊鏈研究，德勤全球有200多人的團隊研究區塊鏈，去年推出RUBIX區塊鏈平臺，已經為眾多傳統金融機構提供服務。

 

Linux和IBM、三星等在區塊鏈領域也投入大量人力等，IBM做的OPEN Ledger專案已經有許多巨頭加入。微軟與以太坊合作，在雲平臺上建立基礎設施平臺，以後可以直接基於這個平臺架構開發相關應用。

 

R3CEV是全球頂級銀行的區塊鏈聯盟，利用區塊鏈技術進行跨國間的清算和結算。美國銀行和高盛等早先使用數字貨幣專利，國內很多公司做了很多事情但沒有專利註冊的意識，但高盛的產品還沒有出來。

 

日本是全球在資料貨幣政策上最寬鬆的，日本已經宣佈比特幣是合法貨幣，美國、中國基本是把比特幣當作商品。英國對比特幣的研究比較深，在研究用區塊鏈發行主權貨幣；中國央行也在研究，好處是貨幣投放可全程追溯內部全透明，數字貨幣更容易走出國門，在貨幣競爭中有較大優勢；德國沒有直接將比特幣定義為貨幣，但將它定義為記賬單位，可以直接在賬本上記賬，這樣可以避稅，如果定義為商品則交易時要交稅。

 

國內萬向集團在區塊鏈方面比較積極，5000萬美元基金投了很多區塊鏈專案，對區塊鏈的理解比較深入。

 

國內外區塊鏈應用都在迅速發展，接下來講講什麼是區塊鏈。

 

二、區塊鏈基本概念

 

區塊鏈技術已經超脫比特幣，許多新的區塊鏈技術已經跟比特幣沒有關係，有些區塊鏈技術在上面架構了自己的token。

區塊鏈是分散式的透明公開的賬本，點對點的分散式資料庫，每個全結點上存著賬本的全部資料，從09年1月份第一個比特幣產生，有80多G的資料，以太坊大概10G。

目前比特幣有數千個全結點。這一個賬本是不可篡改的，任何結點都可以去下載全結點的資料。

在公證、資料身份、資產、智慧合約等新的應用領域中，可以有單獨的私鑰證書利用數字的方式儲存在內。區塊鏈是點對點的方式，在轉移資料的時候不需要用中間的手段，自己儲存好之後沒有人可以拿走。

比特幣是一種開源的加密數字貨幣，一種虛擬資產，區別於一般的虛擬貨幣。比特幣的產生不依託於任何國家可組織而是利用計算機獨立發行的數字貨幣，去中心化的技術實現，每個人都可以自由參與。

比特幣是通過計算出來的，最開始用PC計算，後來採用GPU浮點運算，再後來用專門的晶片進行計算。比特幣交易的手續費很低，通常是0.0001的手續費，交易量增長較大之後，到賬速度比較慢，現在手續費已上漲到原來的3~5倍。有人為了更快地到賬願意多支付零點零幾的手續費，在跨國轉賬方面比特幣具有先天優勢。

比特幣是完全開源的，經常簡單修改就可以發行出新幣種，或者在此基礎上進行創新，後來人們研究發現比特幣底層的技術可以用到更多的方面。

比特幣的風險首先是政策風險，是一個完全去中心化的技術，但並不像外界所理解的。比特幣並不是非法，央行從反洗錢和過度投機的角度，要求各銀行關閉交易所的對公賬戶的銀行通道，國內主要交易所不得不改為個人賬戶充值，但從政府層面並沒有認定比特幣是非法，央行一直把比特幣當做一種商品。

比特幣的匿名性導致監管的困難，存在被利用的風險。

第二個是比特幣的安全性，資料本身非常安全，但個人持有的比特幣安全問題比較大，黑客通常會攻擊交易所盜取比特幣，個人的比特幣使用者更常見的是把私鑰給丟了。

第三個不足是比特幣價格的波動性，比特幣大量產生，使用場景卻很少，變成投資者、投機者的投資樂園，導致價格波動起伏較大。第四個不足是可承載交易量小，十分鐘一次確認，六次確認交易才算完成。不僅曾用於絲綢之路網站交易，還被用於走私毒品等跨境交易。

 

三、區塊鏈基本原理

區塊是每十分鐘的一個交易記錄打包在塊裡，每個塊有當前的ID，在區塊鏈中叫高度，以及交易紀錄和上一個塊的ID，每個區塊連起來形成鏈。塊的概念要提到挖礦，比特幣系統的設計機制，讓礦機競爭記賬權，系統獎勵一個比特幣，這個競爭機制就是計算量證明，挖礦需要付出大量的能源和時間，誰付出的勞動量多就可以隨機的獲得一個區塊的記賬權。挖礦過程實際上是窮舉隨機數演算法，把上個區塊的雜湊值倒加上10分鐘內比特幣全部交易單打包再加上一個隨機數，算出一個256位的字串雜湊值，輸入的隨機數使用雜湊什滿足一定條件就獲得這個區塊的打包權。

09年到13年每10鍾產生50個比特幣，14年至今每10分鐘產生的比特幣將減半成25個，今年75%的比特幣將被產生出來，比特幣的總量是2100萬個，可以挖100多年，但比特幣早期丟失的也不少，總量最後肯定不到2100萬個。

新產生的區塊需要快速廣播出去，其他節點進行對其驗證，以防造假，每個區塊存著上一個區塊的hash值，可以溯源到源頭，只有經過驗證後才最終獲得區塊的打包權。另一個情況，不同地區的網路不一樣，不同結點同一時點可能同時產生的區塊，網速快地區可能已經在周圍廣播，網速慢的地方可能沒被接收，這樣就出現了分叉。每個塊的雜湊是不一樣的，10分鐘的交易量最多4200次，超過這個數字的就無法打包，因此不同礦工挑手續費高的進行打包。

出現分叉後又定義一套規則，並不馬上確認哪個區塊不合理，但兩個塊總有匯合到一起的時候，最終以鏈長的區塊進行確認，鏈短的將被自動拋棄。

比特幣體系的安全性問題，首先交易的不可逆性，有好的方面也有不好的方面，如通過比特幣交易無法直接退款。其次是交易的匿名性，每筆交易的打包驗證是往前追溯，比特幣錢包裡會有多個不同的地址，每筆交易後的餘額並不在同一個地址，每筆支付都需要通過多個地址實現。

然後是比特幣體系的51%攻擊，如果可以控制全球51%的算力，就可以做假賬。當然，現在來看，這是不可能發生的了。

 

去年開始比特幣底層區塊鏈技術被更多的人認識到，開始研究區塊鏈如何應用於更多的方面。首先是可靠性和可用性，不會因為單點的故障而影響整個網路，任何新加入的結點都可以獲得全部的資料備份。

其次是透明性，任何網路節點都可以觀察到區塊鏈上的交易記錄，擁有很高的被審計性和信任度。再次是不可改變性，幾乎無法被篡改，以及交易無法逆轉。

最後是數字化，所有檔案資產都可以通過程式碼或分類賬形式體現，股權、債權、鑽石、黃金等資產都可以被數字化形成更交易的資產，身份證等證書也可以通過區塊鏈進行登記。

區塊鏈技術的應用需要注意的主要問題如下：

 

• 公有鏈和私有鏈的區別是什麼？

公有鏈是去中心化和無主權化的。任何人都可以在區塊鏈上進行一筆（有效）交易，並且交易的全部記錄都是公開可獲得的。 在私有鏈中，一個可信任的操作者管控區塊鏈的埠，只有經授權的人才能在區塊鏈上查閱或進行交易。

 

• 在資料和安全方面，公有鏈和私有鏈有何種差異？

所有區塊鏈上的資料都是公開可獲得的。網路上的執行者數量越多，區塊鏈越安全，這是由於區塊鏈技術加強了用於驗證區塊鏈上所進行交易的能力。 對於只能在受信任的團體之間分享的資料，一個私有鏈可能比通用的公有鏈更合適。

 

• 區塊鏈可能被襲擊，它是安全的麼？

區塊鏈中的節點網路被用來保證區塊鏈完整性。如果襲擊者想對區塊鏈進行惡意交易，襲擊者與其他網路執行者相比必須擁有更強的運算能力（對成功率為51%的襲擊來的說）。最悠久，最著名，同時也最具價值的區塊鏈，即比特幣區塊鏈——從未被成功襲擊過。 請注意，雖然比特幣區塊鏈非常安全，但在運用比特幣區塊鏈或者其他區塊鏈時會使用數字錢包和交換，這個過程並不安全且容易遭受到攻擊。

 

• 區塊鏈的硬體要求是什麼？

在大多數情況下，對於一個私有或者公有鏈來說，一個標準伺服器應當為使用者提供執行區塊鏈節點足夠的儲存空間及計算能力。

 

• 區塊鏈的軟體要求是什麼？

這主要取決於實際情況。目前已經出現了很多現有區塊鏈應用平臺，包括Ethereum （以太坊），Bitshares（位元股），比特幣核心原始碼以及其他系統。

 

• 什麼是智慧合約？

智慧合約是儲存在區塊鏈上的計算機程式。這個程式定義了交易雙方之間的合約，並能夠在無需可信第三方的情況下自動執行。 這個程式一旦被定義後，沒有人可以控制此程式運轉，因此各方都可以相信它。

 

• 如何執行和評估智慧合約？

智慧合約和其他區塊鏈交易一樣，在區塊鏈的每一個節點上儲存並執行。評估的條件組成合同本身定義的一部分。 一旦提交到區塊鏈上， 智慧合約將在交易各方之間獨立執行。

 

• 如果現有的監管要求和法律義務必須執行，為什麼還要使用區塊鏈?

目前已經有許多案例能夠體現區塊鏈比傳統共享資料庫方案更令人滿意。這些案例既發生在受監管環境下，也發生在非監管環境下。 此外，德勤認為區塊鏈是影響面非常廣泛的顛覆性技術，它將改變商業模式。 隨著區塊鏈技術的應用，監管和法律框架也將發生改變。因此，為了不被這項新技術的浪潮拋下，對區塊鏈的研究是當務之急。

 

四、區塊鏈技術的主要應用方向

1. 支付，尤其是跨境支付

2. 合約交易——託管交易，保稅合同，第三方仲裁，多方簽名交易

3. 金融交易——股票，私募股權，眾籌集資，債券，共同基金，衍生工具，年金，養老金

4. 公共記錄——土地和產權證，車輛登記，營業執照，結婚證，死亡證

5. 證件——身份證，駕駛證，護照，選民登記

6. 私人記錄——借據，貸款合同，博彩投注，簽名，遺囑，信託，中介

7. 證明——保險證明，權屬證明，公證檔案

8. 實物資產——房產，汽車租賃，汽車使用

9. 無形資產——專利，商標，版權，域名

 

Ethereum以太坊、IBM ADEPT（智慧物聯網區塊鏈）、微軟Azure上基於以太坊的“區塊鏈即服務”BaaS、Factom 公證通、小蟻、布比，以及Hyperledge（眾多巨頭參與的開源平臺http://chainb.com/?P=Cont&id=289）等是幾個值得關注的區塊技術架構和平臺。

 

Ethereum（以太坊）是一個平臺和一種程式語言，使開發人員能夠建立和釋出下一代分散式應用。 Ethereum可以用來程式設計，分散，擔保和交易任何事物：投票，域名，金融交易所，眾籌，公司管理，合同和大部分的協議，智慧財產權，還有得益於硬體整合的智慧資產。簡單來說，以太坊的核心理念是：一條內建圖靈完備程式語言的區塊鏈，允許在上面建立任何型別的應用

 

Factom是一個P2P的協議, 它在比特幣的區塊鏈上維護了一個資料層。網路檔案和應用被壓縮成一個Merkle樹上的雜湊值並被儲存在比特幣的區塊鏈上。基於這個雜湊值, 以後誰都可以對資料的真實性進行驗證: 只要對檔案再做一次雜湊, 並和儲存在比特幣區塊鏈上的原始雜湊值進行比較即可。 這個過程稱之為 Proof ofexistence。

 

基於Factom可以實現各種應用，比如維護健康證明, 財產記錄, 甚至其他區塊鏈資料。 不同的應用在Factom中可以建立獨立的Factom鏈塊，並由Factom系統定期把雜湊值儲存到比特幣區塊鏈上。由比特幣網路的強大算力維護資料的安全。

【清華大資料思享會簡介】

清華大資料思享會由清華大資料產業聯合會發起。思享會，亦私想匯，亦私享會，亦思想匯，思享會。清華大資料思享會是面向清華大資料產業聯合會成員的思想交流的平臺，定位為小範圍的深度交流，目標是希望通過思想交流與碰撞促進產業的資料創新。清華大資料思享會致力於建立聯合會成員充分展示與共同進步的平臺，促進大資料與產業和資本的融合，推動資料創新。思享會系列活動接受非商業贊助，相關事宜請郵件聯絡思享會負責人劉道全（daoquan.liu@tsingdata.com）。

 

【清數D-LAB簡介】

清數D-LAB即清華資料創新基地於2015年12月掛牌成立，位於清華大學學研大廈。清數D-LAB順應“實施國家大資料戰略”和“大眾創新、萬眾創業“的號召，匯聚了國內大資料領域最優秀的產學研用資源，肩負著引領資料創新，培育資料人才，促進資料開放，打造資料生態的使命。清數D-Lab主要職責是建立大資料知識積累和人才培養（Learn）體系，促進業界聯合和資料聯通（Connect），加快大資料與產業的融合從而推動產業創新（Innovate）。

原文釋出時間為：2017-03-18 

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