浅谈区块链关键技术及应用

2022-09-10

一、引言

区块链于2009年正式发布发展至今, 其去中心化、数据时序性、分布式计算、可编程及安全可信、匿名性等独特的数据安全模型和价值传输机制, 为解决中心化机构普通存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案, 被誉为最有潜力触发第五轮革命浪潮的核心技术。

本文旨在讲解对区块链的工作原理, 探讨现今区块链关键技术及未来应用。

二、区块链的工作原理

区块链是由分布式的各计算节点通过计算交易记录生成有效区块, 然后向其他计算节点广播此区块, 其他计算节点验证收到的区块的有效性进行验证, 验证通过后将其链接到区块链的主链上。接下来, 各计算节点更新交易记录, 开始竞争计算新的区块[1]。下面通过图1和图2讲解基于公有区块链。

在图1中存在一个中心机构0, 所有的节点要参与交易必须通过中心机构来达成交易, 而在图, 2中节点A直接发交易给节点D, 所有节点一起确认并且验证交易的真实性, 更新了公共总账以后, 所有节点再同步一下最新的总账。这里可以通过加密算法来保护交易真实可信, 不需要对账, 只需要维护一条总账。

三、区块链的关键技术

区块链由一串使用密码算法产生的数据块构成, 提供了去中心哈逇信用建立模式, 下面就计算节点的组网方式、区块的链接方式、如何保证数据的一致性和不可篡改性等关键技术进行分析。 (1) 对等组网方式。在区块链系统中, 采用对等网络的组网方式[2]。整个区块链系统中, 不存在特殊节点、中心节点和层次结构, 每个节点分布式存储并维持着最新的整个区块链数据, 即便部分节点故障, 只要有一个节点正常运行, 皆可恢复区块链主链的全部数据, 不影响后续区块数据的记录和更新。 (2) 链接方式。当生成一个有效区块, 且被其他节点确认有效后, 则链接到当前区块链的末尾, 形成新的区块链主链。当主链分叉时, 计算节点总是选择链接到当前工作量证明最大化的备选链上, 形成更长的新主链。 (3) 基于工作量证明的共识机制。在完全去中心化的区块链系统中, 如何保证各节点维持区块链数据的一致性和不可篡改性, 是个关键问题。通过在区块计算中加入算力竞争, 从而使分布式节点可以高效地达成共识, 这种基于工作量证明的共识机制可以有效解决此难题。具体做法是在区块计算的最后一步, 要求解一个随机数, 使区块的哈希函数值小于或等于某一目标哈希值, 从而大幅度提供计算难度[3]。

四、区块链的应用

面对科技技术的快速发展与竞争, 区块链技术未来又将具体用在哪些方面呢?据调查研究分析, 区块链技术未来可能会对货币贸易、资产和数据、股权等进行改革[4]。

(一) 银行业

作为一种数字化, 安全防干扰的帐户, 区块链实现了银行业的核心功能:即价值的安全储存和转移中心。也就是说, 在将来的几年内, 一波基于区块链技术的公司或将影响到银行业。

(二) 支付和转账

区块链技术能够避开繁杂的系统, 在付款人和收款人之间创造更直接的付款流程, 不管是境内转账还是跨境转账, 这种方式都有着低价、迅速的特点, 而且无需中间手续费。

(三) 网络安全

虽然区块链的系统是公开的, 但其核验、发送等数据交流过程却采用了先进的加密技术。这种技术不仅确保了数据的正确来源, 也确保了数据在中间过程不被人拦截。如果区块链技术的应用更为广泛, 那么其遭受黑客袭击的概率也可能会下降, 因此人们认为区块链系统要比传统系统更为稳妥。区块链系统之所以能降低传统网络安全风险, 一大原因就是它解除了对中间人的需求。