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区块链产业研究系列(四):区块链技术之一

区块链技术

区块链技术,是依据链式数据结构验证、存储数据,利用分布式节点共识算法生成并更新数据,结合密码学的方式确保数据访问和传输的安全,通过自动化脚本代码组成智能合约,是对数据进行编程和操作的分布式基础架构和计算范式。区块链技术集计算机工程、信息学、密码学、数学、经济学、市场营销等多学科优势为一体,保证数据一致性、不可篡改、不可伪造、全程留痕、可以追溯、公开透明、集体维护。换言之,区块链可以看做是一个共享的、不可篡改的账本,其目的是促进对网络业务中的交易进行记录和资产跟踪。不论是有形资产(如房屋、土地、汽车等),还是无形资产(如知识产权、专利、版权、IP等),均可以在区块链网络上跟踪和交易,从而降低风险和成本。
区块链技术的广泛应用在于其可以提供即时、共享和完全透明的信息,而这些信息存储在不可篡改的账本上,只能由获得许可的网络成员访问,区块链网络可跟踪订单、付款、账户、生产等信息。网络成员之间共享单一可信视图,可采取端到端的方式查看交易的所有细节,加快信息接收速度,改善内容的准确性,提高业务运营能力,有利于增强网络成员的信心,提升交易效率。
区块链可按照不同标准进行分类。
01

根据区块链的网络范围,可分为公有链、私有链、联盟链三种

公有链

公有区块链是“完全去中心化”的,任何人都可读取、都可发送交易且交易能获有效确认、都可参与共识过程的区块链。对于需要公众参与以及对数据公开透明度要求高的系统,都可使用公有区块链,例如数字货币系统、众筹系统、金融交易系统等。比特币系统就是一个公有链网络系统,用户在使用比特币系统时,只需要下载相应的软件客户端,创建钱包地址、转账交易、挖矿等操作及功能即可自由使用。

公有链上数据全部均是公开的,任何拥有足够的技术能力的人都可以查看、访问,可最大限度隔离用户与程序开发者,使用户的各种应用不受程序开发者的影响。

但公有链上的交易保密性不能保证,换言之公有链的交易私密性极低或根本没有私密性,此外,在公有链的环境中,节点数量不固定,节点在线性无法控制,节点是否恶意无法保证,公有链的安全性较弱且交易确认速度过慢

私有链

私有链是相对公有链而言的,私有链不对外开放,仅限组织内部使用,对于私有链的创建及维护的权限归组织所有,非组织成员无法访问或仅拥有小规模访问权限。私有链在使用过程中,用户通常需要注册,提交身份证明并具备一套权限管理体系。私有链一般适用于企业、组织、机构等的内部,如进行票据管理、账务审计、供应链管理等。私有链可在企业防火墙后台运行,也可选择在企业内部进行托管。

私有链的节点数量、节点状态通常可控,可提供安全、可溯源、不可篡改、自动执行的运算平台,同时可以防范内外部对数据安全的攻击。私有链其交易速度快、隐私保障好、信息安全性高、交易成本极低甚至可为零以及有利于机构组织产品保护的特点,有效地解决了传统金融机构的效率、安全和欺诈问题。

相较于公有链,私有链并非完全的“去中心化”,因此对于整个体制、行业等,私有链并不能对系统的运行规则产生彻底的颠覆性作用,而公有链是可以做到的。

联盟链

联盟链是多个组织或机构通过联盟方式组成的,联盟链参与者之间通过契约或其他形式建立信任和共识机制,构造的区块和链接功能仅限于联盟参与者,外部访问权限由联盟内部确认是否为限制性开放。在联盟链上,多个组织可以分担维护区块链的责任,对于链上所有数据,联盟参与者都是共担责任。联盟链适用于处理企业或机构之间的事务,例如交易、结算、物流等B2B场景。

联盟链是介于公有链与私有链之间的存在,在联盟链参与者之间,链上节点的数量和状态均是可控的,可采用更加节能环保的共识机制,而在联盟链与公有链之间是留有接口的,因此公有链可在一定限度内访问联盟链,而联盟链也可以链接到公有链上,借助公有链的公开透明机制保证联盟链的不可篡改和稳定。联盟链的交易速度快于公有链,但是对于高封闭性、高信任度的私有链,联盟链上的交易速度就要慢很多。

当下,行业、企业、机构等对于引入不同区块链所面临的现实问题有:私有链与公有链架构差异大、私有链和联盟链目前不够成熟、主流的金融机构难以接纳公有链等。

02

根据区块链部署的显示环境,可分为主链和测试链

主链

主链是指部署在生产环境的真正的区块链系统,在进行正式发布前会经过很多内部的测试版本,这些版本通常用于发现一些可能存在的问题,如系统漏洞,直至最终才会发布正式版,这个正式上线的版本就是区块链的主链。此外,区块链系统会由于某些原因导致分叉,比如挖矿过程中临时产生的小分叉等,则可以称原始的最长的链条为主链。

测试链

测试链多指开发者为方便用户学习使用而提供的测试用途的区块链网络,比如比特币测试链、以太坊测试链等。但开发者并非是测试链的唯一提供方,用户也可根据自我需求搭建测试网络。

需要注意的是测试链中的功能设计和生产环境与主链是存在一定差别的,在主链上线之前,开发者都会发布测试链进行检验,在测试链上的测试通证是不具备任何价值的,只是为了完善主链功能测试使用。

03

根据区块链的对接类型,可分为单链、侧链和互联链

单链

对于能够单独运行的区块链均可称为“单链”,这些区块链具备完备的组件模块并自成体系,例如比特币主链、测试链;以太坊主链、测试链等均是单链。但对于某些软件系统,不能算是独立的区块链系统,如基于以太坊系统的众筹系统,需要独立的区块链系统进行支撑。

侧链

侧链属于区块链系统的一种跨链技术。针对于多个区块链系统各自的优势特点的“孤岛现象”,侧链技术应用而生,侧链技术可以连接不同功能的区块链,对于发挥主要功能的区块链进行功能补充,整合业务逻辑,按照一定的协议进行数据互动,增强交易可靠性,数据安全性。侧链可以对主链功能进行扩展,主链和侧链之间的数据交互增强侧链的可靠性,侧链可以实现主链不可实现的功能,比如通过侧链可实现比特币系统的私密交易、快速支付、智能合约、签名覆盖金额等。需要注意的是,区块链系统与侧链系统本身都是一个独立的链系统,所以侧链即使出现创新失败或者恶意攻击,所受的损害也只限于侧链本身。侧链区别于互联链的是,侧链只是对主链功能进行扩展补充,侧链对主链的功能补充具有单向性,而在互联链中,链与链之间的功能补充是相互的,互联链致力于打造生态区块链,可以理解为在互联链中存在侧链。

互联链

互联链就是将不同优势的区块链进行互联,彼此之间功能互补,更甚者可以彼此相互验证,可以很大程度上提升系统的可靠性和性能。因为当前大多数区块链只是实现了单一功能,如数字货币、智能合约、金融交易等,但是将这些链彼此之间进行互联,这将会带来新层次的智能化。互联链将不同的区块链之间进行互联互通,形成生态区块链,比如“电商平台公有链+物流公有链+物流联盟链+银行联盟链+……”、“金融市场网络联盟链+全球交易市场公有链+区域金融市场网络联盟链”等之间通过保密合同、网间交易、会员服务等进行相互协作、通讯、共识等。

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