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區塊鏈技術原理和應用開發

  區塊鏈具有去中介化或分散中心化、信息不可篡改、透明可追溯、保密性、自信用等特點。區塊鏈的特征和優越性來自于其技術原理。袁勇和王躍飛將區塊鏈的基礎架構分為:數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層。

  ⒈數據層——區塊構造與鏈的生成

  區塊鏈中的每一個區塊由區塊頭和區塊體組成,區塊頭包含版本號、前一區塊哈希、時間戳和隨機數,區塊體包含交易數量和加密的交易具體信息。為保護區塊中以及鏈傳遞時的信息安全,區塊鏈運用了密碼學原理,涉及哈希函數、非對稱加密(非對稱加密算法需要兩個密鑰,公開密鑰和私有密鑰)、數字簽名。

  哈希函數(Hash)自身具有三個特性:①可輸入的字符串為任意大小;②產生固定大小(即存儲規模)的輸出,且這個大小可設定(隨機數);③能進行有效計算。在比特幣挖礦原理中,隨機數是一個指定的解,基于某種率先加密的哈希函數具有單向性和隱秘性,既不能反向解出輸入值也無法僅憑嘗試找到輸入值。此外,不同的輸入產生不同的哈希函數,每次返回設定大小的位數形成信息摘要,極大地節省了網絡存儲規模。

  ⒉網絡層——區塊鏈的工作機制

  區塊鏈是點對點的去中介化結構,每一個節點擁有記賬權和查詢鏈上信息的能力。基于哈希算法求解每生成一個新的區塊,會進行全網廣播,確保無重復不斷推進,從而實現分布式存儲。這就意味著各個節點之間無需完備的信任基礎。

  ⒊共識層——共同維護的記錄規則(了解更多看我昵稱)

  共識機制(consensus)是區塊鏈實現分布式自治的前提。在節點互不信任的網絡中,使節點達成一致的充分必要條件是每個節點出于自身利益最大化考慮,都會自發、誠實地遵守協議預設的規則,判斷每一筆交易的真實性并將判斷為真的記錄記入區塊鏈中。若節點具有各自獨立的利益并相互競爭,則節點間不可能合謀欺騙。共識機制規定了一筆交易所需的確認時間,依托時間戳進一步增強了交易安全,解決了數字貨幣的“雙花問題”(即虛擬貨幣的無限可復制性帶來的問題)和“拜占庭將軍問題”(協調計算機和成員計算機交換錯誤信息影響系統一致性)。區塊鏈技術正是運用了一套基于共識的數學算法,在機器之間建立信任網絡,以技術背書而非第三方信用機構來完成全新的信用創造。

  ⒋激勵層——工作節點獎勵機制

  來自比特幣區塊的挖礦獎勵機制,是一種以經濟激勵形式回報節點為系統提供算力和存儲的方法,保障了區塊鏈的自發運行。區塊鏈與保險等行業相結合需要重新考慮激勵機制的制定細則,以便區塊鏈技術沖擊保險機構的中介地位時后者能找到新的利益動力,減少行業變革的摩擦和博弈成本。

  ⒌合約層和應用層——底層技術上的可編程經濟

  在區塊鏈的底層架構上建立起智能合約(Smart Contract,注7:1995年尼克·薩博(Nick Szabo)提出“一個智能合約是一套以數字形式定義的承諾(promises),包括合約參與方可以在上面執行這些承諾的協議”),探索形成“區塊鏈+”應用的各種場景,達到經濟和社會效益提升的目的,這是實現區塊鏈價值傳遞網絡的最終形式,也是區塊鏈應用的根本價值。

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