区块链的十七个黄金思想,助力实体经济(下)

必订官网  2019-01-28  区块链/区块链Blockchain栏目  

  

  C. 增强可信性

  8. 可校验数据结构增强系统可信度——时间戳、数据摘要、信息嵌套等方式使数据具有自校验能力

  安全可校验的数据结构对区块链颠覆传统系统发挥了至关重要的作用。区块链系统中信息和算法记录在区块中,区块以链表的结构线性增长。链表的线性结构保证了复杂系统中数据管理的有效性和稳定性。除此之外,区块链之所以成为一个颠覆传统的系统,安全可校验的数据结构在其中起到了至关重要的作用。

  传统数据库设计以效率、符合不同数据库范式为构建目标,而区块链这一新型数据库则以安全和可信为目标。通过引入时间戳、数据摘要、信息嵌套等方式,使后生成的数据中包含了之前的数据信息,具有对前面的数据进行校验能力。这样环环相扣的局部校验,保障所有信息的可追溯、可验证,进而体现为数据不可篡改,或者更确切地说是篡改的数据可验证。

  传统的计算机系统中,信息校验技术的应用也很常见,但大多使用单种校验技术,未能很好地与时间、空间、业务信息进行关联。比特币系统是一个很好结合范例。

  如果一个业务系统需要数据不可篡改和可验证的能力,并且业务系统的参与方中没有很多恶意参与者,甚至只有互信的合作方,可以吸取区块链系统中安全可校验的数据结构的优秀思想,并且考虑抛弃资源消耗型的记账节点竞选等其他区块链集成的功能来构建业务系统。通过将传统业务系统中的数据结构重新设计,在后面的数据中加入对之前关键数据的摘要、时间戳和校验信息,辅以及时同步共享分发机制,引入多方存储数据,同样可以达到更强的内部管控和自证清白的能力。

  9. 固化和稳定核心逻辑——预设边界条件,减少系统改动

  区块链系统被认为能传递价值,还体现在系统全生命周期都有效边界条件。这些边界条件的不可更改性保证了系统中重要信息的约束力和可信性。如比特币等内生Token的区块链系统,虽然不同系统记录Token信息的数据结构不尽相同,但是Token产生机制和总量等参数受到了严格的不可更改的限制。规则具有边界且不随意更改使得大众信任系统。

  在数据可复制的信息时代,为建立数字资源稀缺性提供了途径,达到了所谓的价值传递的目的。在系统运行之初就提前约束Token总量有限和产生机制只是系统预设边界条件的一种巧妙且重要的应用场景。约束了Token数量的稀缺性可以保证Token不会随意增长,如果与业务系统中现实资源的稀缺性结合考虑,可以在多个领域发挥不同的作用。

  现实生活中的每个业务系统均有自己的约束条件,为何区块链的约束产生了颠覆性的效果原因就在于区块链系统的核心逻辑(也就是处理数据方式)需要提前固定下来,并且有机制保证其核心逻辑的不变性。区块链系统不仅实现了数据的不可篡改,更重要地是它保证了系统核心逻辑的不可更改。这样一个无法更改和升级规则的系统,反而体现出巨大的公信力。

  一个不能更改规则的系统如何升级和发展呢区块链系统目前没有很完美地解决这个问题,而是通过”分叉“,实现系统更新。分叉本来是指区块链系统中产生的不被多数节点认可的短暂性的不具有公信力的数据构成的短链。但是,一旦系统中核心逻辑代码需要修改,运行机制需要更新的时候,系统可以通过人为的,所有业务关联方共同协商的方法,继承原有区块链系统中的业务数据,并迁移到运行全新的区块链系统中。这一过程也被称作是“分叉”。

  所以,在区块链系统中,“升级“、”分叉“(通常会根据节点客户端的前向兼容性分为软分叉和硬分差)通常都指重新创造了一个新的区块链系统,并且人们主动自愿地抛弃旧系统,将业务转移到新系统。这是目前区块链系统升级的唯一方式。

  10. 广泛校验帮助增信——明确的校验方法帮助达成多方共识

  明确的校验方法是信息验证机制的根基,区块链的强大生命力很大程度上得益于其中明确的校验方法。在区块链项目研究过程中笔者最关心的是区块链上到底记录什么信息,这些信息能否被参与系统的其他节点所校验。许多系统都尝试引入区块链为业务数据增信,却没有着重为参与区块链系统的多方设计出明确的校验方法导致其系统无法体现相对于中心化系统的优势,难以解决业务痛点。

  比特币系统中记录着比特币的所有权转移信息(交易信息)。有交易需求的节点通过签名、加密、摘要等处理方式形成有效的全网所有节点都能看懂且能将参与验证的交易信息发给其他节点,并由全网节点对其校验和记录,最终被全网节点校验并保留在有效的区块链中。

  在此过程中,全网参与的节点都有明确的校验方法,通过检查区块链的签名信息、前面区块中未花费交易的有效性,任一节点产生的交易信息都有明确的验证途径。试想,参与区块链系统的节点没有有效的判断和校验信息的方式,即使有再多互不信任的节点加入,有再多非关联方的参与,再多的信息副本,又如何保证数据的错误被及时发现和纠正呢

  正确的做法是找到那些需要共识的信息,找到信息校验的关联方,共同组成多方参与的系统,设计有效率的、符合业务逻辑的信息校验机制,使系统内数据具有更强的可信性。

  D. 科学激励类

  11. 物以稀为贵——总量受限,多重功能的通证激励

  比特币等区块链系统,由于缺乏系统实际管理者,天生存在系统生命力问题。如果没有节点参与到系统的运行机制中,整个系统就无法持久运行。因此,系统通过内生的通证(平台币)激励系统参与方,奖励参与方对系统运行所做的贡献。在无中心化机构维护的系统中,这一机制巧妙且必要,它保证了系统利用人类追求财富的人性结合这一内生机制生存下去。

  而对于多中心系统,甚至是传统中心化系统,激励机制常常也体现为积分、优惠券、外部奖励等措施。相比通证激励,传统的激励方式可信度完全取决于系统的拥有者或管理者。为什么传统系统中的积分都没有像比特币一样能具有如此高的价格呢笔者认为原因有三:

  第一,传统积分的发放模式不透明,机制和用途受管理者影响严重;

  第二,传统积分的总量不透明,不具有稀缺性;

  第三,传统积分的用途不够广。此处,我们不过多讨论比特币的价值问题,只是说明区块链概念的出现,使人们开始更关注激励机制的设计。

  一个优秀的激励机制可以在符合法律法规的前提下,通过充分地创造稀缺性并充分与外部资源结合设计更具吸引力的激励系统。一个好的激励系统能够极大地帮助业务系统赢得客户,增加知名度,提升系统整体价值。系统价值的提升反过来会为参与者提供更丰厚的激励。这是一个良性循环,循环一旦开始,项目的价值会得到迅速提升。

  12. 利用人性弥补系统弱点——引入激励机制,解决系统难题

  众所周知比特币的运行机制中,只要恶意算力占总算力不超过50%,区块链就是安全的。恶意算力的整体算力占比超过一半不是无法达到的。随着专业矿场的出现,比特币算力的集中化趋势明显,但为何比特币系统目前依然安全可信利用人的逐利性发挥了关键作用。

  因为能够掌握全网一半以上算力的个人或机构完全可以获得绝大多数的系统奖励,如果他选择作恶,虽然整个链上数据的记账权一定程度上可以被他掌握,但这种篡改数据的恶意行为会使这个区块链不再可信,其上面记录的资产也必将大打折扣。一个困扰了计算机学界很久的兼具效率和安全性P2P系统的可扩展性问题通过激励机制的引入得到了工程上的解决。

  系统可能有不同的弱点,区块链的出现告诉我们,在工程上可以结合激励机制的设计有针对性地解决或弥补系统的弱点。激励机制可以仅在系统内部起作用,也可以结合外部资源共同设计。此外,激励的内容、产生的时间、计算方式、发放时机、惩戒机制可以有很多不同的设计,弥补不同的问题。比特币等发放挖矿奖励的区块链只是提供了一种简单有效的设计,但确实提供了一种全新的解决系统弱点的思路。通过合理的激励机制设计,未来必将有更多的传统技术难以实现的大规模系统落地应用。

  E. 针对区块链系统的优化

  13. 事中容错,事后一致——系统允许短暂错误,但保证最终一致性和正确性

  一个不能接受错误存在,或者因为存在错误导致一系列问题影响可用性的系统,是没有生命力的。区块链系统也一样,其本身并没有要求输入系统的数据不能出错。这一点可能与很多读者的认知有所不同,许多人会认为区块链因为其数据无法篡改,因此一定要保证上链数据的真确性。数据无法篡改不等于无法更改。其实,区块链系统恰恰是通过多数节点具有识别错误的能力,系统整体可以及时进行纠错,才让最终记录在区块链并经过多次确认的记录具有公信力。这可能也是区块链系统区别于计算机领域传统P2P系统的一个闪光的设计思想。

  计算机领域在分布式处理过程中追求高效、一致。对错误数据记录的修复和更正,通常会另行设计一套机制来保证。相对传统数据库,区块链由于需要保证事后数据的不可篡改,引入了共识机制,为错误的出现和修复提供更多的容忍度。这一重要思想通常被许多区块链设计者所忽略,众多项目纷纷追求提高短交易及确认速度,这会导致弱化甚至牺牲其他节点对数据的验证过程。

  同时,更早更快的确认也会带来问题。参与生成数据的节点需要满足生成数据不能出错等更严苛要求,导致现在很多区块链项目的在落地过程中出现困难。因为系统使用方会背上了数据必须一次性正确输入的包袱,需要非常保守和谨慎地选择上链数据。最终,区块链落地应用范围的狭窄,许多存在出错可能性的数据难以结合区块链的优点参与业务升级改造。

  笔者认为,区块链的设计不仅没有要求数据必须正确输入,反而对上述问题提供了非常有启发的处理模式和设计思想:

  当有数据出错的时候,数据关联方都能及时感知到数据的错误,并在第一时间通过某种协商机制及时从不一致地数据中利用某种机制(比特币中是少数服从多数的思想)快速挑出正确的数据,并最终使得该数据获得全局认同。

  这种数据确认过程,考虑了实际业务中可能存在的失误和系统性错误,具有很强的包容性,值得业务系统在考虑错误处理更正流程设计时参考。在设计需要确认数据的业务系统(或区块链系统)时,要权衡数据确认时间窗口以及系统纠错能力,才能设计出适合自身业务特点的数据确认机制(共识机制)。一味追求确认时间短,会使系统适用的业务场景大幅受限,这对新系统的落地应用是极为不利的。

  14. 让用户对自己行为负责——用户只愿意主动保护作为唯一核心操作凭证

  比特币交易中私钥起到了关键的作用。私钥不仅起到了身份核验的功能,还起到了用户操作行为不可抵赖的作用。在比特币系统中进行转账交易时,私钥被作为用户控制自己资产的唯一凭证,用户有足够的独立性和自主权来进行转账操作。由于这种操作直接影响用户的利益,并且完全取决于持有私钥的用户个人意愿,因此用户具有强大的动力来保管好自己的私钥信息。这种情况下,私钥才能真正起到用户对自己行为负责的作用。

  然而,一些区块链项目的私钥机制设计并没有激发用户自主管理私钥的强烈意愿。如果仅仅将拥有密钥作为可查看链上加密信息的解密钥匙,甚至其他需要查看链上加密信息的人在经过用户许可(并给到用户一定激励)后,取得类似用户密钥的查看或管理权限,破坏私钥拥有者的唯一性,则会削弱私钥的私有性和安全性,并且导致私钥的拥有着缺少自主保管动力。

  当在个人或企业缺少意愿保留私钥时,区块链系统应用方往往只能采用其他方式代替用户保管私钥,代理用户使用私钥签名并操作,或是代理用户查看加密信息原文。这样的应用模式,尽管设计了公私钥加密机制,但事实上与传统中心化互联网多用户的服务模式没有本质区别。尽管利用区块链能起到链上信息难以篡改,对企业关键数据自证清白的作用,但用户的自主管控数据的愿景就很难落地实现。

  如果项目方结合自身业务特点发掘用户的核心操作,配以结合非对称加密解决方案,保证私钥不被复制和滥用,则可以达到让用户对自己行为负责的效果。同时,用户也会有更高的积极性来维护和保管自己的私钥。当然,笔者非常期待技术的创新产生其他方式帮助安全存储私钥,减少用户记忆和保存私钥的成本。

  当然,私钥虽能起到用户身份核实的作用,但与传统用户名密码机制类似,并不是非常友好的身份验证方式。目前,很多成熟地利用人工智能,用户行为分析,生物比对校验等方式身份核验。对于当前中心化互联网企业来说,这些方式或许更加适合。

  15. 不懈地追求相对公平——单一设计的共识机制难以保持长久的公平性

  区块链系统之所以具有公信力,并被赋予“能传递价值”的光环,与其对公平性的追求密不可分。比特币等以PoW为共识方式的系统在无需公信力机构背书的前提下在追求公平的道路上走得最远。专用芯片矿机和矿场的出现本质上打破了比特币共识机制所追求的公平性。比特币的设计初衷是让参与记账的人和节点足够多。其潜台词是,利用互不信任的主体的加入,相互制约。

  但矿场和矿机虽然使比特币系统有更多的人参与记账,但没能让更多利益不同的人参与。大量利益一致的矿工反而减少了系统中其他小众利益不同的节点的话语权,导致大型矿场绑架了比特币。这种公平性的减弱,使得一些行业大佬的行为在2018年末大幅影响比特币的算力,进而影响了整个行业对区块链的认知。人们觉得比特币的公平机制能力有限,会被矿工和利益集团绑架。但是从信息记录公平可信的角度讲,比特币的PoW共识机制已经相比传统系统迈出了巨大的一步。

  一个一成不变的机制一旦被设计出来,如果缺乏数学等基础科学的支持证明其难以被攻破,就会有人试图对其进行攻击,并可能在未来真的被他人破坏。因此一个信任共识机制在难以获得数学证明其性能的情况下,一种防止系统被破坏的常见想法是让共识机制动起来。

  结合文中提到的固化稳定核心逻辑的思想,未来一种可能的更加公平的共识机制需要在设计之初,用代码的方式保证其共识机制的动态变化,通过设计合理的内生的公平性评价体系,使得系统中的共识机制可以不断地随机调整相关参数,变化共识机制。这样或许可以在一定程度上减少专用“矿机”的研发动力,进一步将权力分散化,保证参与主体和整个系统的公平。

  F. 区块链并非万能

  16. 让机器系统直接处理现实问题——预言机帮助探索数字世界与物理世界关联机制

  预言机的概念并非伴随比特币而生的,而是由于人们试图用区块链记录现实物理世界信息而诞生的。预言机试图为区块链引入非链上原生的数据,打通现实物理世界与链上数字世界。

  许多区块链应用遇到的重要瓶颈就是人们常常提到的:如何解决数据上链的问题。笔者认为,这个问题的产生并不是因为比特币为代表的区块链机制尚未成熟,设计机制有漏洞,而是由于后人在结合自身业务场景和行业知识利用区块链技术时,对区块链技术凭空赋予的一种期望。

  在比特币的设计中,数据与交易账本是不可分离的,数据生于链上,用于链上,天然保证了数据的安全性。而区块链的作用就是让原本可靠的数据,保持数据全生命周期的可靠性、可信性。

  因此,值得思考的问题是,什么样的数据在数据上链的过程中人们没有造假的动力和意愿。如果数据本身具有这种特点,区块链系统则很容易该场景下落地。如果数据不符合这类特点,对于该种数据上链过程中造假问题,目前依然需要依赖社会中的监管机构和有公信力的机构,解决数据数据上链过程中造假的问题,或结合前述数据及时广播与信息透明化的思想尽量提升造假成本和难度。

  17. 区块链并非数据保护技术——区块链使得人们更关注隐私保护

  依托密码学的技术,电子签章可以保障电子信息的真实性和完整性以及签名人的不可否认性,对于区块链系统中上链数据的质量保证有一定的帮助。但对于数据本身特别是隐私数据保护,多数区块链项目仍然只停留在给数据加密的层面。而这种做法的出现与区块链概念和技术的出现并没有紧密的联系。单纯的为数据加密,并将数据上链并没能提升隐私数据的安全性,反倒是区块链上信息只能追加的特性会导致,一旦信息解密密钥泄露,信息将更加无法及时销毁。

  虽然加密并上链并不能很好地保护数据,但一些区块链项目尝试结合零知识证明,多方安全计算等新技术,可以在一定程度上解决该问题。目前看来,正是区块链公开透明的性质,推动了人们对加密和数据信息保护技术的探索。

  在解决数据和隐私保护的时候,如果认为对数据加密并配备相应密钥就可以保证数据的安全性和自主可控性,恐怕难以实现。信息数据自身可复制性不会因为加密并配备相应密钥而消失。以比特币系统虽然交易匿名,交易发起者难以在物理世界对应到具体的个体,但是并不体现在链上数据具有保护机制。

  虽然,人们很难做到信息的不可复制不可带走,但是对于信息追踪、信息识别还是存在一些其他的技术手段可以来操作的。通过零知识证明、安全多方计算等方法,在数据不脱库的情况下部署算法从而输出加工过后的数据信息,来达到对数据的处理保护,但又不改变数据归属的目的,才是保证数据安全可控不外泄的方法。

  结语

  区块链的出现的确从很多角度展现出了很多优秀的机制和思想,可挖掘的理念也绝不止本文提到的内容。欢迎读者对上述观点批评指正,相信区块链概念在经历更多的讨论后,提炼出真正有益的思想助力中国区块链的研究与应用落地,赋能实体经济建设。

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