宜信财富区块链系列专题之一:浅析区块链技术

作者:宜信月刊  时间:2019-11-13  分类:区块链知识教程  

  观点摘要

  近来,区块链技术被认为是核心技术,关系中国新的技术革新和产业变革。 

  区块链这个词大家耳熟能详,但由于其技术的复杂性,大多数人对它的实质了解并不多。我们拟发表《区块链系列专题》研究报告,希望帮助大家辨析区块链技术、理解区块链相关话题,包括“投资区块链经济”、“区块链与金融科技”、“数字货币”、“Libra”、“央行的数字货币”等话题。

  “浅析区块链技术”,作为系列专题的第一篇,着重帮助大家了解区块链技术本身,介绍区块链技术极具创意的激励机制,以保区块链有效运转和使得区块有效且正确的生成:“挖矿” 51%规则;阐述“去中心化”这一区块链技术最重要的特征;区分区块链依赖的是“共识”而非传统的信任机制,探讨区块链到底能不能解决信任问题。

  区块链技术依然处于早期阶段,面临包括储存和计算压力、算法需要优化、自我治理、安全性和隐私性问题。但这些问题不影响区块链技术具有的广阔前景,在科技的进步和设计的完善下。我们预期中长期,区块链技术将会给实体经济带来更多助力。下一篇“投资区块链经济”。

  ——李琳  博士(宜信财富首席经济学家 资产配置策略研究负责人)

  ——夏天然  博士(宜信财富投资策略师)

介绍区块链,避不开比特币。2009年1月,随着中本聪(Satoshi Nakamoto)“发行”比特币,作为其底层技术的区块链首次出现在大众的视野里。2009年以来,从原先被认为是“时尚”的事物,到今天被有些人认为是“伟大的思想和技术革命”、以及“区块链技术是未来十年我们可以想到的最大的机遇”(纳斯达克CEO Bob Grifeld),这个期间,区块链技术也经历了长足的发展和演变。


区块链简史

区块链在过去十年的发展,可以简单的概括为两个阶段,区块链1.0和区块链2.0阶段。按梅兰妮·斯万(Melanie Swan),区块链科学研究所(Institute for Blockchain Studies)创始人,在《区块链:新经济的蓝图及导读》所提出的,区块链1.0是区块链技术的基本版本,能够实现可编程货币,是与转账、汇款和数字化支付相关的密码学货币应用。区块链1.0的代表应用就是比特币等数字货币系统。比特币系统是由所有用户共同维护,且完全匿名,它的“去中心化”和“高度透明”的特性是区块链技术的价值所在。人们试图将其应用到更广泛的领域,也就诞生了区块链2.0。

2014年,以太坊(Ethereum)的出现宣告了区块链2.0时代到来,以太坊将区块链与智能合约结合。智能合约可以简单看作是一套数字化合同,由交易双方事先设定好,满足要求后会自动执行。智能合约不一定要在区块链上实现,但区块链的不可篡改、高可靠运行、以及“去中心化”带来的合约安全等这些特性,使得智能合约有充分发挥的空间。

当前,区块链技术的发展依然处于早期阶段,技术本身还不成熟。Forrester Research 公司的首席分析师 Martha Bennett 认为,各公司首席信息官(CIO)有担心以太坊和超级分类账等区块链系统可能存在严重漏洞,从而排斥使用这项技术。IDC 咨询公司全球区块链战略研究主管 James Wester 认为,区块链还有一个重要的问题在于构建成本,“即使试点项目验证了这个概念是可行的,但从实际应用的规模上看,成本和其他各方面考虑因素,会成为主要问题。”总的来说,目前区块链技术在实体经济的应用十分有限。

以上这些问题正是接下来需要解决的。随着计算机技术的进步和算法的改进,区块链技术也将不断成熟和完善,区块链将向3.0时代迈进,即区块链与实体经济密切结合,真正发挥其“高安全性”、“高透明度”、“可追溯性”等优势。

区块链技术的关注度继续增加

区块链技术甫一出世就获得了大量的关注,对区块链产业的投资在2014到2017年间稳步增长。2018年区块链投资更是出现爆发性提升,高达40亿美元,根据CBinsights的统计。今年上半年的投资特点:

今年上半年,区块链行业的投资节奏较2018年显著下降。

上半年区块链初创企业共获得约8.22亿美元投资。2018年区块链投资的火热很大程度上受比特币等加密货币价格在2017年下半年的急剧升值所拉动。但是,比特币价格从2017年末最高点的约18700美元/个下跌到2019年初的约3400美元/个,近期又回到约8800美元/个的水平。看到了电子货币作为一种资产的价格不稳定性,投资者投机行为下降,投资于首次货币发行(ICO)的数量从2018年的183笔下降到2019年的27笔。

今年上半年的投资更多反映的是对区块链底层技术的投资,我们认为2019年全年总投资额仍有可能高于2017年的水平。

虽然今年区块链投资金额较去年下降,但企业对区块链技术的信心确有明显提升。

德勤今年3月份的调查报告显示,全球53%的企业高管认为区块链技术是公司至关重要的战略方向之一,这个比例较2018年提升了10个百分点;认为区块链技术不属于战略优先级别的比例,则从2018年的21%下降至14%。

各国政府和大型企业对区块链技术的积极性提升

总的来说,与区块链底层技术改进以及区块链应用相关的投资目前仍呈现扩张走势。同时我们看到,多国政府和大型机构都对区块链技术表示欢迎和支持,并已经开始了或即将开始在区块链上的布局, 包括:欧盟在去年初启动“欧盟区块链观测站及论坛”机制,帮助欧洲区块链技术发展;美国在今年7月通过区块链相关促进法案;中国政府近两年对区块链的支持有目共睹,例如国务院在《“十三五”国家信息化规划》中提出,强化区块链等战略性前沿技术超前布局;这次的中央政治局会议上,列举了区块链技术可以发力于实体经济、金融、民生、政务等诸多关键领域。

微软、IBM、谷歌等跨国企业均推出了自己的代币平台;Facebook在今年联合多家企业发布Libra项目;中国的阿里巴巴、京东、腾讯等企业均开始应用区块链技术于商品防伪、资金追溯等领域。

区块链技术的核心

区块链(blockchain),简单地说,它是去中心化的分布式账本数据库,是一串链接了可以无限添加、但不可修改的区块的链条。每个区块包含了加密信息、时间戳记和交易数据等内容的记录,区块间通过加密方式关联起来形成区块链。

“去中心化”是区块链最有引力的关键特征

“去中心化”是基于“点对点”的网络原理,区块链上的交易不需要类似银行、交易所等中介机构的参与,不需要支付各种费用给这些“中心”以维持它们的运行。同时,“去中心化”也体现在在区块链系统中的每个节点都存储一个完整的、相同的账本,记录了系统中所有的交易信息且所有的交易都公开透明可追溯,而不是只有“中心”才负责账本的存储。由于系统中众多节点分散且各自都备份完整信息,部分节点损坏不会影响账本的完整性。

所以,“去中心化”带来三个明显优势:第一,高度安全;第二,高度透明;第三,低交易成本。

传统的中心化系统相对而言则存在缺陷:第一,“中心”的可靠度无法保证。比如居民信贷大多通过商业银行,当银行系统故障或被攻击时,交易和个人账户的安全性均不能保证。第二,中心化系统的成本一般较高。比如银行系统为了保障数据库的安全以及交易的顺畅,必须支付巨大的维护费用,这些费用最终转嫁给客户。且银行的类垄断特性也会令客户需支付较高的费用使用银行的服务。第三,存在系统性风险。在2008年金融危机爆发时,美国的“两房”、AIG等大型金融机构都濒临破产。

实现“去中心化”主要依靠的是“共识”,而非传统的信任机制

在我们熟悉的传统信任模型中,我们在银行存钱、在交易所买股票,是因为我们相信从交易所买的股票是真的股票,这种信任本质上是相信银行、交易所和它们背后的法律体系。哪怕即便交易偶尔出了问题,可以通过法律手段追究。

与传统很不同的是,区块链技术是“去信任化”的,或者说是“去传统的信任模型”。因为区块链点对点直接交易下,没有第三方或是权威的中介,也就没有我们通常假定的由这些机构提供的对交易本身和交易资产的显性或隐性担保。

区块链技术提供的是 “共识”,通过各种“共识算法”来达成共识的机制。“共识算法”的作用是验证、认证并跟踪记录每一个区块中的交易,同时确保所有节点都遵守协议规则并保证所有交易都以可靠的方式进行,防止出现“一个货币花两次”这类欺诈。

区块链到底能不能解决信任问题?能不能提供同样的大家熟悉的信用?

区块链技术提供的信任是对交易本身的信任,也就是对代码的信任。对其它环节的信任,区块链技术目前无法解决,比如,区块链技术不涉及评估外部输入是否准确或真实、不涉及评估在区块链上被交易的数字资产和数据是否值得信任。这也是目前人们对仅限于计算机算法所提供的的信任的信任度还不够高的原因。普华永道的调研报告显示,45%的企业高管认为信任问题是阻碍区块链广泛应用的一个原因。

另外,区块链技术也需要提升大众对代码的信任。时不时,我们看到计算机代码存在漏洞,例如以太坊出现的TheDAO事件以及Parity事件都是因为代码漏洞,造成了近8000万美元的损失。

区块链极具创意的激励机制:“挖矿” 51%规则

在这样的一个没有“图利”的中介机构的环境下,如何使区块链有效运转?使得区块有效且正确的生成?

以比特币系统为例,当系统中有交易发生时,交易者会向全网广播这个交易信息,接收到信号的节点均会开始更新其账本记录。为了保证交易的真实性和可行性,各节点首先会验证这笔交易中的“数字签名”以及交易双方的所有历史交易记录。信息验证无误后,再进行记录。当交易信息最终被记录在新的区块上,并连接至上一个区块,就形成了区块链。记录者会被奖励若干个比特币(即Token,或称通证),这就是参与者维护系统的动力。

由于参与记账的节点较多,比特币的创始人“中本聪”设计了一个机制,以保证一段时间内只有一个人可以记账成功。就是通过解决密码学难题获得唯一记账权——记账节点必须通过复杂的计算得出一个满足要求的“编号”,第一个算出来的节点就可以进行记账,其他节点复制记账结果。上述计算“编号”的过程被通俗地称为“挖矿”,进行挖矿的节点被称为“矿工”。

比特币系统使用“挖矿”的方式,主要有两方面考虑:一是为了保证区块的生成速度不会太快,以便各个节点之间保持数据同步。因为一旦挖矿太容易,区块生成太快,节点就时刻处于信息同步的状态,无法进行下一次计算。按照最初的设计,比特币系统每10分钟左右才能生成一个新的区块,到现在,由于交易量过高,网络拥堵严重,新区块生成的时间可能长达数天。

二是保证系统的安全性,解决“双花”问题。在一个没有中心化媒介的系统中,数字货币本身的可复制性使得同一笔资产可能被重复支付,这就是“双花”问题。如果一个攻击者拥有了全网51%以上的算力,就可以比其他节点更快挖矿,并篡改交易记录实现“双花”。但由于比特币系统挖矿难度较高,且随着比特币系统中区块链和矿工不断增加,计算的难度已经呈指数级上涨。据最新研究,如果成功对比特币网络进行一次“51%”的攻击,需要耗资14亿美元左右,成本显著高于诚实挖矿。

区块链不可能三角

在区块链技术的应用过程中,会碰到一个瓶颈:区块链“不可能三角”问题(Joseph and Markus, 2018),即高效率、正确性和去中心化三者无法同时满足。例如比特币系统在满足完全去中心化之时,就无法保证高效率交易,比特币系统的每秒交易处理量只有7笔,根本无法达到日常支付的要求。

因此,在实际应用中,会在高效率、正确性和去中心化三者中进行折中,以满足不同场景的需求,形成公有链、联盟链和私有链三种形式。

公有链就是最初设计的区块链类型, 也是区块链技术最完美的目标,在各个节点都可以自由加入和退出系统,可以参加链条内容的读写,与网络中的各个其他节点相互连通,没有任何中心节点。公有链的代表应用就是比特币和以太坊智能合约。

联盟链是在公有链的基础上收缩了关键的网络,每个节点有与之对应的组织,通过组织授权后才能够加入和退出网络。各个组织组成联盟,维护区块链的运转,联盟就是一个传统意义上的“中心”。联盟链的代表有超级账本(Hyperledger)项目和Facebook发起的Libra项目。

私有链则更趋近于中心化的系统,在专有链系统中,链上节点非常少,且互相有很高信任度,可以不需要每个节点来验证一个交易。专有链的读写权利均掌握在一个组织手中,根据组织自身需求决定对外开放的程度。专有链的代表是各公司内部审计部门。

公有链、联盟链和专有链三者依次更偏向“中心化”,虽然联盟链和专有链这种系统不完全公开透明,并非区块链设计初衷,但却有其他的优势,例如因为读写节点数量降低,交易的速度会显著加快,交易的成本也较低。比特币系统的每秒交易处理量只有7笔,而联盟链可以达到每秒1000次或更高。联盟链的应用场景最广泛,这也可以在一定程度上解决前文中提到的“信任”问题。

区块链技术的瓶颈和未来发展方向

区块链目前的技术瓶颈

目前区块链技术还受一些硬件和算法的能力制约,随着底层技术的进化,区块链会发挥更大的力量。

第一,储存和计算有压力。区块链的模式要求每个节点有完整的数据备份,一旦区块链技术用于实体经济,其备份的数据量可能爆炸式增长,给每个参与系统的节点带来巨大储存压力。低效率一直是区块链发展的重大瓶颈,即便是声称最快的量子链,也只能每秒处理10000笔交易。提升算力需要每个节点都升级处理器,进一步增加了整体系统的资源压力。

第二,算法需要优化。区块链用各种激励机制或共识算法(consensus algorithm)保证各节点会主动维护系统,但激励机制本身存在问题。例如比特币系统采取工作量证明(PoW)的奖励模式,保证了系统的公平性和安全性,但会造成资源的大量浪费,且因为比特币的数额限制,“挖矿”的收益越来越低,最终还会无矿可挖,系统的维护将成为重大问题。为了解决这个问题,在诞生了权益证明(Proof of Stake,PoS)和股份授权证明(DPoS)等运作模式,但也存在其他一些问题,均不完美。区块链的运行模式还在不断进化和完善中。

第三,系统的安全性和隐私性问题。区块链的安全性取决于系统中最薄弱的环节,如果某一个节点遭到攻击,整个网络的信息都会泄露出去。区块链也存在隐私过度泄露的风险,完全透明的公有链会毫无保留地展示交易方的所有信息和历史记录,但有些信息并不一定是一方希望对方看到的,例如交易方的所有上下游供应商信息。这种特性也是阻碍区块链技术推广的一个原因。

区块链3.0——万物链

在各国政府和大型企业的大力支持下,以上这些技术瓶颈或许可以随着科技的进步和设计的完善而解决,例如存储和运算技术的跨越式发展极大降低成本、加密算法的进化等。当这些问题被妥善解决时,区块链技术将向3.0时代加速迈进。在各个领域,区块链都可以发挥其“高安全性”、“高透明度”、“可追溯性”等优势。在金融领域,股权、债券、票据、基金份额等金融资产都可以整合进区块链中,在链上进行储存和交易。在实体经济领域,区块链有更大的应用空间。例如,商品溯源、电子投票、数据鉴证、版权保护等。在不远的未来,区块链技术有可能成为“万物互联”的一种最底层的协议,这也是高层大力推进区块链与实体经济相结合的原因。

小结

从比特币的横空出世,到区块链3.0的推广,区块链技术已经有10年历史。虽然目前区块链技术还存在一些明显的问题,随着底层技术的发展和区块链设计的进化,这些问题或许能够被妥善解决,区块链的应用范围和实用性还会继续拓宽。

现在国家已经再次表明了高度支持的态度,区块链技术的前景更加可期。我们会在接下来的系列文章中,为读者具体分析区块链在各领域的应用,并探讨区块链的相关话题,以期为投资者找到更清晰的投资方向。

  

推荐阅读:宜信科技中心:集中式的技术组织架构,更适合做“从1到N”的事宜信技术专利——人工智能的自动信用评估方法和系统宜信科技中心:30 的程序员该何去何从?宜信科技中心:最近这么火的“区块链”到底是啥
宜信科技中心:宜信打造了一架智能巡航“无人机”宜信科技中心的日常Battle区块链,宜信金融创新的又一探索 宜信技术学院全新升级,理念、工具、案例三大核心解读金融科技技术解决方案

  风险提示:投资有风险,选择需谨慎。本文仅作为知识分享,不构成任何投资建议,对内容的准确与完整不做承诺与保障。过往表现不代表未来业绩,投资可能带来本金损失;任何人据此做出投资决策,风险自担。

  来源 |宜信财富资产配资策略研究

  转载请注明来自宜信月刊(yixinyuekan)

  

版权信息
作者:宜信月刊
来源:宜信月刊

关于我们

联系我们

作者进驻

公众号

Copyright © 2013 比特巴 www.btb8.com
只为您提供客观公正有用的比特币 区块链 加密数字货币新闻、技术教程、行情分析、行业人物资讯
手机版