為什么會出現區(qū)塊鏈技術熱潮,區(qū)塊鏈的介紹和發(fā)展區(qū)塊鏈有什么利處？

5月26日-29日，全球首個以大數據為主題的博覽會——2018中國國際大數據產業(yè)博覽會(下稱數博會)在貴州貴陽召開。區(qū)塊鏈的熱度有增無減，在現場的多個展覽和多個論壇會議中，區(qū)塊鏈都是炙手可熱的主角。

瘋狂比特幣讓人們認識區(qū)塊鏈技術

2008年11月11日，中本聰發(fā)表了《比特幣白皮書——一種點對點的電子現金系統(tǒng)》的文章，在文中描述了一個在線支付能夠從一方直接到另一方， 中間不需要經過第三方機構的電子交易方案，而這個方案正式建立在基于區(qū)塊鏈的技術上。

隨著比特幣7年近140萬倍的瘋狂過后， 比特幣背后的去中心化系統(tǒng)——區(qū)塊鏈技術表現出了顛覆行業(yè)的潛力， 并且?guī)砣蚍秶鷥鹊年P注。

區(qū)塊鏈本質上是一個去中心化的分布式賬本系統(tǒng)，通過將該賬本的數據儲存于整個參與的網絡節(jié)點中實現賬本系統(tǒng)的去中心化。

去中心化式系統(tǒng)示意圖

其中區(qū)塊按照時間順序先后生成且每一個區(qū)塊都記錄著生成時間段內的信息， 而由整個區(qū)塊連接起來的鏈條代表了信息合集，在關于區(qū)塊之間的連接上， 每一個區(qū)塊分為區(qū)塊頭與區(qū)塊體， 區(qū)塊頭記錄前一區(qū)塊信息、 時間戳、 隨機數和目標哈希從而將前后區(qū)塊鏈連接在一起，區(qū)塊體則記錄交易信息， 形成一個完整的區(qū)塊結構。

在有關于進行交易的機制與流程上， 參與者有一份公私鑰， 公鑰公開，私鑰視為密碼， 通過對交易對手的公鑰簽署一個數字簽名， 并將簽名附加到電子貨幣的末尾， 參與者的電子貨幣即發(fā)送給交易對手， 交易對手通過對數字簽名進行檢驗就能夠驗證所有者。

區(qū)塊鏈貨幣交易示意圖

新的交易將會向全網廣播， 每個節(jié)點都會將收到的交易納入區(qū)塊中但此時還沒有通過驗證，之后每一個參與者需要獨自去解出一個足夠難度的工作量證明來證明其合法性，一旦找到這樣一個工作量證明且該區(qū)塊中的所有交易都是有效且之前從未存在過的， 其他節(jié)點則會認同其有效性，此時新的區(qū)塊將會加在該區(qū)塊的末端以延長鏈條。

區(qū)塊鏈的四大特性

區(qū)塊鏈技術與傳統(tǒng)相比具備有去中心化、信息不可篡改、匿名性和開放性的特點，現實中的應用都是圍繞其特性進行拓展：

1、去中心化：

傳統(tǒng)行業(yè)中數據往往存儲在一個集中的大型數據庫中，這不可避免帶來安全性與隱私性問題，而區(qū)塊鏈技術采用的分布式賬本結構使得每個參與節(jié)點都能夠存儲所有的交易信息，避免了單一數據庫損壞丟失帶來的巨大代價。

2、信息不可篡改性：

在區(qū)塊鏈下一筆交易只有通過全網廣播認證才能夠寫入賬本并存儲于每個參與節(jié)點中，因此如果要篡改某類信息意味至少要控制 51%的節(jié)點才能完成，而在現實中幾乎是不可能的。

3、匿名性：

區(qū)塊鏈的匿名性主要表現在非實名上，鏈上的交易通過公鑰地址進行，而公私鑰完全可以與現實身份信息無關。

4、開放性：

在以比特幣為代表的公有鏈上，整個分布式賬本系統(tǒng)對任何人都是公開透明的，除了個人的私鑰信息以外，任何人都可以查詢區(qū)塊數據信息和開發(fā)相關應用；而私有鏈則可以通過設定不同權級針對性的開發(fā)。

區(qū)塊鏈的架構設計

從架構設計上來說，區(qū)塊鏈可以簡單的分為三個層次，協(xié)議層、擴展層和應用層。其中，協(xié)議層又可以分為存儲層和網絡層，它們相互獨立但又不可分割。

協(xié)議層

所謂的協(xié)議層，就是指代最底層的技術。這個層次通常是一個完整的區(qū)塊鏈產品，類似于我們電腦的操作系統(tǒng)，它維護著網絡節(jié)點，僅提供Api供調用。通常官方會提供簡單的客戶端（通稱為錢包），這個客戶端錢包功能也很簡單，只能建立地址、驗證簽名、轉賬支付、查看余額等。這個層次是一切的基礎，構建了網絡環(huán)境、搭建了交易通道、制定了節(jié)點獎勵規(guī)則，至于你要交易什么，想干什么，它一概不過問，也過問不了。典型的例子，自然是比特幣，還有各種二代幣，比如萊特幣等，本書介紹的億書幣也是。這個層次，是現階段開發(fā)者聚集的地方，這說明加密貨幣仍在起步當中。

從用到的技術來說，協(xié)議層主要包括網絡編程、分布式算法、加密簽名、數據存儲技術等4個方面，其中網絡編程能力是大家選擇編程語言的主要考慮因素，因為分布式算法基本上屬于業(yè)務邏輯上的實現，什么語言都可以做到，加密簽名技術是直接簡單的使用（請看書中相關的加密解密文章，不建議自由發(fā)揮，沒有過多的編碼邏輯），數據庫技術也主要在使用層面，只有點對點網絡的實現和并發(fā)處理才是開發(fā)的難點，所以對于那些網絡編程能力強，對并發(fā)處理簡單的語言，人們就特別偏愛。也因此，Nodejs開發(fā)區(qū)塊鏈應用，逐漸變得更加流行，Go語言也在逐漸興起。

上面的架構設計圖里，我把這個層面進一步分成了存儲層和網絡層。數據存儲可以相對獨立，選擇自由度大一些，可以單獨來討論。選擇的原則無非是性能和易用性。我們知道，系統(tǒng)的整體性能，主要取決于網絡或數據存儲的I/O性能，網絡I/O優(yōu)化空間不大，但是本地數據存儲的I/O是可以優(yōu)化的。比如，比特幣選擇的是谷歌的LevelDB，據說這個數據庫讀寫性能很好，但是很多功能需要開發(fā)者自己實現。目前，困擾業(yè)界的一個重大問題是，加密貨幣交易處理量遠不如現在中心化的支付系統(tǒng)（銀行等），除了I/O，需要全方位的突破。

分布式算法、加密簽名等都要在實現點對點網絡的過程中加以使用，所以自然是網絡層的事情，也是編碼的重點和難點，《Nodejs開發(fā)加密貨幣》全書分享的基本上就是這部分的內容。當然，也有把點對點網絡的實現單獨分開的，把節(jié)點查找、數據傳輸和驗證等邏輯獨立出來，而把共識算法、加密簽名、數據存儲等操作放在一起組成核心層。無論怎么組合，這兩個部分都是最核心、最底層的部分，都是協(xié)議層的內容。

擴展層

這個層面類似于電腦的驅動程序，是為了讓區(qū)塊鏈產品更加實用。目前有兩類，一是各類交易市場，是法幣兌換加密貨幣的重要渠道，實現簡單，來錢快，成本低，但風險也大。二是針對某個方向的擴展實現，比如基于億書側鏈，可為第三方出版機構、論壇網站等內容生產商提供定制服務等。特別值得一提的就是大家聽得最多的“智能合約”的概念，這是典型的擴展層面的應用開發(fā)。所謂“智能合約”就是“可編程合約”，或者叫做“合約智能化”，其中的“智能”是執(zhí)行上的智能，也就是說達到某個條件，合約自動執(zhí)行，比如自動轉移證券、自動付款等，目前還沒有比較成型的產品，但不可否認，這將是區(qū)塊鏈技術重要的發(fā)展方向。

擴展層使用的技術就沒有什么限制了，可以包括很多，上面提到的分布式存儲、機器學習、VR、物聯(lián)網、大數據等等，都可以使用。編程語言的選擇上，可以更加自由，因為可以與協(xié)議層完全分離，編程語言也可以與協(xié)議層使用的開發(fā)語言不相同。在開發(fā)上，除了在交易時與協(xié)議層進行交互之外，其他時候盡量不要與協(xié)議層的開發(fā)混在一起。這個層面與應用層更加接近，也可以理解為B/S架構的產品中的服務端（Server）。這樣不僅在架構設計上更加科學，讓區(qū)塊鏈數據更小，網絡更獨立，同時也可以保證擴展層開發(fā)不受約束。

從這個層面來看，區(qū)塊鏈可以架構開發(fā)任何類型的產品，不僅僅是用在金融行業(yè)。在未來，隨著底層協(xié)議的更加完善，任何需要第三方支付的產品都可以方便的使用區(qū)塊鏈技術；任何需要確權、征信和追溯的信息，都可以借助區(qū)塊鏈來實現。我個人覺得，這個目標應該很快就能實現。

應用層

這個層面類似于電腦中的各種軟件程序，是普通人可以真正直接使用的產品，也可以理解為B/S架構的產品中的瀏覽器端（Browser）。這個層面的應用，目前幾乎是空白。市場亟待出現這樣的應用，引爆市場，形成真正的擴張之勢，讓區(qū)塊鏈技術快速走進尋常百姓，服務于大眾。大家使用的各類輕錢包（客戶端），應該算作應用層最簡單、最典型的應用。很快，億書將基于億書網絡推出文檔協(xié)作工具，這個就是典型的應用層的產品。

限于當前區(qū)塊鏈技術的發(fā)展，億書只能從協(xié)議層出發(fā)，把目標指向應用層，同時為第三方開發(fā)者提供擴展層的強大支持。這樣做既可以避免貪多，又可以避免無法落地，是真正理性的開發(fā)路線。因為純粹的開發(fā)協(xié)議層或擴展層，無法真正理解和驗證應用層，會脫離實際，讓第三方開發(fā)者很難使用。如果僅僅考慮應用層，市面上又找不到真正牢固、易用的協(xié)議層或擴展層的產品。所以，我們只好全面發(fā)力，采取完全開源開放的態(tài)度，通過社區(qū)的力量，共同去做一件有意義的事情，也算為中國區(qū)塊鏈技術發(fā)展做點技術積累和微薄貢獻。

區(qū)塊鏈技術的發(fā)展階段

迄今為止，區(qū)塊鏈技術發(fā)展過程大致經歷了3個階段：

區(qū)塊鏈1.0——數字貨幣時代：

在比特幣提出初期，人們重點關注于所提出的貨幣去中心化和點對點支付的特點，隨后世界逐步開始重視比特幣的底層技術——區(qū)塊鏈，其背后隱藏的分布式賬本技術能夠巧妙的解決現實中的一些問題。

區(qū)塊鏈2.0——以智能合約代表：

隨后對區(qū)塊鏈技術的進一步認識，出現將合約代碼化，利用程序自動執(zhí)行的智能合約（以太坊），并隨后展開了以分布式為特點的分布式應用（DAPP），開始將區(qū)塊鏈與現實環(huán)境結合展開探索。

區(qū)塊鏈3.0——未來區(qū)塊鏈的大規(guī)模應用

在基于2.0的認識上，區(qū)塊鏈將進一步應用于除貨幣和金融以外，包括不限于政府、能源、健康、文化和藝術上。

區(qū)塊鏈技術的應用

隨著對區(qū)塊鏈技術的學習與認識過程的不斷發(fā)展， 針對區(qū)塊鏈在現實中的應用實質上是圍繞區(qū)塊鏈特性與行業(yè)“痛點”結合來展開探索，在解決第三方信任、提高商業(yè)效率、 增強網絡安全、提高信息透明等方面有著十分廣泛的應用空間，并由此提出了區(qū)塊鏈+的概念。

1、金融應用不斷成熟，跨境支付與資產證券化最先受益

區(qū)塊鏈基于去中心化、點對點傳輸的分布式賬本技術避免了記錄丟失問題， 以及有工作量證明機制和基于時間戳的回溯機制維護了數據傳輸過程中的安全性問題， 使得區(qū)塊鏈天然在第三方參與頻繁且信息安全性要求高的金融行業(yè)有著很強的適應性， 能夠幫助貨幣金融行業(yè)簡化流程、降低成本、提高效率甚至于極大改變現有金融行業(yè)的交易模式。具體而言，區(qū)塊鏈技術可應用于跨境支付、資產證券化和保險方面。

2、區(qū)塊鏈+版權&文娛——行業(yè)“痛點”與特性的絕配

在對知識版權日益尊重但互聯(lián)網版權難以受到保護的今天，如何方便快捷的注冊版權去維護自身權益成為這一行業(yè)的痛點，傳統(tǒng)的紙質版權文件有花費時間長、紙質保管難的問題，而利用區(qū)塊鏈技術進行在線申請，即時申請即時存證，難以偽造與篡改，還可通過賦予給注冊者唯一的數字ID可以隨時提取版權信息。

在文娛與金融的交叉應用方面，由于文娛產業(yè)特殊性，個人或中小型制作團隊很難去對接投資機構或資產交易方，而在法律許可的范圍下，利用區(qū)塊鏈技術通過資產上鏈整合進區(qū)塊鏈平臺，一方面可以在相關機構監(jiān)管下發(fā)行數字貨幣進行融資；另一方面，通過分布式賬本技術完成在線的資產交易過程，公開透明的賬本能夠記錄每一次交易情況。

3、區(qū)塊鏈+供應鏈——市場潛力巨大， 防偽溯源落地可期

對于現代企業(yè)而言，隨著供應鏈條的不斷延伸，企業(yè)很難去掌握全部的供應鏈信息以及自身所處的供應鏈地位，大多數企業(yè)僅僅能夠了解自身上下游最近企業(yè)的情況。因此如何做到權責清晰，如何做到信息透明可追溯成為行業(yè)的“痛點”問題，而如果考慮區(qū)塊鏈公開透明和時間可追溯的分布式賬本技術，供應鏈條上的任何一方都能夠了解產品狀況，那么能夠很方便的跟蹤和管理各個環(huán)節(jié)。

以復雜的全球食品供應鏈為例，該供應鏈上涉及到了原產地、倉儲、運輸、制造、分銷最終到商店， 供應鏈長、不同環(huán)節(jié)往往屬于不同地區(qū)，其所用的記錄與系統(tǒng)也不盡相同， 因此一旦涉及食品安全很難追索到底是哪個環(huán)節(jié)出了問題， 也無法理清楚權責問題。

4、區(qū)塊鏈+物聯(lián)網——技術準備基本成熟，靜待物聯(lián)網未來發(fā)展

“十三五”期間，工信部發(fā)布《物聯(lián)網發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》并于2017年6月下發(fā)《全面推進移動物聯(lián)網(NB-IoT)建設發(fā)展的通知》要求到2020年我國NB-IoT網絡的基站規(guī)模要達到150萬個，NB-IoT連接總數超過6億，在國家政策的支持下，物聯(lián)網市場有望迎來爆發(fā)。有數據顯示，在2017年大約有84億臺接入了互聯(lián)網的智能設備，麥肯錫預測這一數字在2025年將達到250億臺，經濟規(guī)模高達6萬億，尤其是5G商用加速落地與車聯(lián)網、無人駕駛的火熱，物聯(lián)網的未來發(fā)展值得期待。

由于物聯(lián)網“物物互聯(lián)”的屬性天然與分布式網絡聯(lián)系在一起，尤其是物聯(lián)網的安全性日益凸顯的未來，區(qū)塊鏈技術去中心化的特點為防止物聯(lián)網傳輸數據被篡改提供了一種內部的解決方案。

區(qū)塊鏈的發(fā)展就是要能夠為人民生活帶來福祉，使得區(qū)塊鏈技術真正進入百姓家。“區(qū)塊鏈真正要落地應該到下一個階段是可觸的，應該像微信一樣讓老百姓每天用到，這才是區(qū)塊鏈進入每一個百姓家，讓每一個人接觸到真正階段，也是真正的落地階段?！?/p>

要推動區(qū)塊鏈技術落地，促進人民生活質量的提升，促進實體經濟更好發(fā)展。