（科学）区块链的技术特点是什么

在信息网络化的背景下，当人们需要与不熟悉的交易对手进行价值交换时，人们可以做些什么来防止恶意欺骗并做出准确的决策？区块链技术可以解决这个问题——它提供了一种无需信任单个节点即可创建共识网络的方法。完全可追溯、去中心化和去信用是区块链技术的三大特点。区块链的所有核心技术都是围绕这三个问题设计的。

1。区块链的结构设计确保其记录的数据完整且可追溯

区块链由“区块+链”组成。块是存储记录数据的文件，其中所有发生的价值交换活动都按时间顺序记录。每个区块由三部分组成：区块ID（该区块的区块大小、生成时间等所有信息）、所有交易单（每笔交易的详细信息）和区块ID（即一个通过算法压缩前后块中所有价值交换信息形成的字符串）。出块时间由系统设定，通常平均每隔几分钟出块一次。由于每个区块都包含了前一个区块和下一个区块的ID，这样的设计使得每个区块都能够找到它的前后节点，从而可以将其推回到起始节点，形成一条完整的交易链构成区块链.

“区块”+“链”=完整历史：从第一个区块到最新区块，区块链存储了系统的所有历史数据。 “Block”+“chain”=timestamp（时间戳）：区块链允许全网所有节点在每个区块上打上时间戳记账，表示此时写入的信息，形成一个无法被写入的数据库被篡改，无法伪造。时间戳可以证明某人在某一天做了某事，并且可以证明活动的原始创建者是谁。任何事物的“存在”证明变得非常简单。区块链上的每一笔交易数据都可以通过链式结构进行溯源，一一验证。

2。区块链使用的点对点网络技术可以实现去中心化

区块链在存储数据时使用点对点网络技术（peer-to-peer，P2P，也称为点对点技术）。它是一个没有中央服务器并依靠用户组来交换信息的互联网系统。与具有中央服务器的中央网络系统不同，点对点网络的每个客户端不仅是一个节点，而且还具有服务器的功能。网络中的资源和服务分散在各个节点上，信息的传递和服务的实现直接在节点之间进行，没有中间环节和服务器的介入。

P2P 架构天生具有抗攻击性和高容错性。由于服务分布在各个节点之间，某些节点或网络的中断对其他部分影响不大。点对点网络技术要求每个节点“人人当兵”。点对点网络设计了一套协议机制，让整个网络中的每个节点在参与记录的同时，验证其他节点记录的结果的正确性。只有当全网大部分节点（甚至所有节点）同时认为记录是正确的，整个网络才能识别记录的真实性，允许写入记录数据块。根据P2P网络层协议，记录成功后，消息直接从单个节点发送到全网其他所有节点，实现分布式传播。信息拦截器无法通过特定的传播路径拦截想要拦截的信息，因为每个节点都会接收到信息。

点对点网络技术通过“链式防御”保障数据安全。点对点网络允许数据在参与数据存储的各个网络节点中实时记录并不断更新，大大提高了数据库的安全性。即使个别节点出现故障（如数据丢失、黑客攻击等），整个数据库系统也不会受到任何影响，因为其他节点存储的数据仍然可用。分布式存储的思想彻底去掉了中心化存储的中心点，保证了数据存储的安全性。在分布式记录、分布式通信、分布式存储的去中心化保障下，可以说没有人、任何机构甚至任何国家都可以控制这个系统，所有的交易行为都是市场自发形成的。除非网络中的所有节点同时受到攻击并集体崩溃，否则区块链系统可以继续正常运行。

3。区块链采用非对称加密技术可实现去信用

面对互联网上互不相识的节点，我们能否毫无疑问地信任记录在区块链上的交易？答案是肯定的。区块链在密码学中使用“非对称加密”来解决节点之间的互信问题。所谓非对称加密就是我们在“加密”和“解密”的过程中分别使用了两种密码，而这两种密码具有非对称的特性。加密的密码（称为公钥）和解密的密码（称为私钥）是一对：如果数据是用公钥加密的，那么只有对应的私钥才能用来解密数据，从而获得对应的数据。价值;如果数据是用私钥签名的，则只能用对应的公钥来验证签名，验证信息的发送者就是私钥的持有者。

在中心化系统中，我们只需要向中介机构证明自己的身份即可进行交易。比如我们在银行系统中进行交易时，只需要输入密码就可以证明我们是账户所有者，控制账户中的资产。在区块链系统中，由于没有中心节点，任何节点之间的权利都是平等的。这意味着如果要证明“我是张三”，就必须向全网所有节点出示证据，即让全网所有节点都相信我有“张三的密码”，而不是让他们知道密码。是什么。

非对称加密是可以达到这种效果的“神器”。当 A 将资产转移给 B 时，他使用 B 的公钥对交易进行加密，然后将交易信息公开给全网。交易只能使用 B 的私钥打开。使用椭圆离散对数的非对称加密算法非常安全。没有私钥区块链技术四大特性，破解难度极大，可能性几乎为零。因此，当 B 解锁交易密码时，可以证明他是资产的所有者，并被全网认可和记录。可见，完善的加密技术保证了我们可以安全地与任何交易对手进行交易，无需识别交易对手是“好人”还是“坏人”，也无需第三方机构背书与信用交易。区块链凭借其严谨的加密算法和认证体系，真正实现了去信用。

区块链应用在哪里

虽然比特币是区块链技术最著名和最成功的应用，但区块链的用途是广泛的。我们甚至可以认为区块链有可能颠覆所有行业！近年来，区块链应用从第一代比特币发展到第二代支付结算、证券交易、医疗、物流、政务服务、游戏娱乐等领域。

1。付款结算

由于区块链可以摒弃中转银行的角色，实现点对点的快速低成本支付，在支付结算方面具有显着优势，尤其是在跨境支付行业。通过区块链平台，不仅可以绕过中介银行，降低中介费用，而且区块链的安全性、透明性和低风险特性，可以提高跨境汇款的安全性和清算速度，大大加快资金的使用。未来，银行和银行不能再通过第三方，而是通过区块链技术创建点对点的支付方式。据麦肯锡测算，区块链技术在B2B跨境支付结算业务中的应用，将使每笔交易的成本从26美元左右降低到15美元左右，其中约75%是中转银行的支付网络维护费，以及 25% 的合规性、错误调查和外汇成本，结果令人印象深刻。

2。证券交易

证券交易所市场是区块链技术非常适合的应用领域。传统的证券交易需要经过中央结算机构、银行、证券公司和交易所的协调才能完成股票交易，不仅效率低，而且成本高。引入区块链后，可以独立完成一站式服务。尤其是私募股权交易，只需要一个可靠的系统来记录股权所有权和进行股权交易，而不需要强大的交易处理能力。区块链技术的特性正好满足了这样的需求。

目前，美国纳斯达克和英国伦敦证券交易所均已开始测试区块链在私募股权交易领域的应用。纳斯达克于 2015 年 10 月正式推出其区块链平台 Nasdaq Linq。通过 Nasdaq Linq 交易股权的用户将享有“数字化”所有权。 Linq 提供了一个通俗易懂的历史发行记录，让用户更容易审计他们的记录，并赋予他们更多的发行治理和所有权转移的权限。未来，在绩效问题得到解决后区块链技术四大特性，股票等更频繁交易的金融资产也可能会迁移到此类公共平台进行交易。

3。医疗

医疗领域是继金融领域之后区块链应用的第二大领域。由于包括医疗记录在内的许多用户数据都非常私密，因此需要采取高度安全措施来保护信息。然而，目前信息系统的集中管理在各种网络攻击下越来越无能为力，容易出现大规模的数据泄露问题。即便是苹果这样一家安全技术高、系统封闭的公司，也经历过多次数据泄露，造成不良影响。区块链高度安全的加密算法和分布式存储认证系统适合解决这个问题。

目前，飞利浦医疗与Tieron合作，通过区块链技术完成病历的认证和隐私保护。通过建立复杂的可编程权限保护，所有数据都不能随意读取和篡改。即使区块链系统中的某些区块被攻击，也不会造成任何问题。

4。物流

区块链技术可以记录货物从发送到接收过程中的所有环节。通过建立共识网络，可以直接定位快递中间环节的问题，保证信息的可追溯性，避免快递仓库丢失包裹、错签等问题的发生。 ，也可以有效推动物流实名制的实施。 快递派送需要双方的私钥签名。每个快递或快递点都有自己的私钥。签收还是签收只需要查看区块链即可。最终用户在没有收到快递的情况下不为快递签收，快递员不能伪造签名。这样可以防止快递员通过伪造签名逃避评估，减少用户投诉。

当前区块链技术面临的挑战

虽然区块链实现了“革命性”的技术突破，但质疑的声音也不少。区块链的缺点主要集中在技术实现时的硬件问题：

1。交易速度

区块链技术的交易速度与区块副本的数量呈显着负相关。区块节点越多，交易速度越慢。目前，比特币每秒最多只能执行 7 笔交易，即使是相对先进的 Hyper Ledger 解决方案也只能每秒执行 200 到 300 笔交易，这与中心化系统的处理速度相差甚远。银行和第三方支付公司的中心化系统每秒执行数万笔交易的能力（Visa最新实验室测试数据为每秒5.60,000笔交易，“双十一”期间支付宝的处理2015年峰值为8.590,000次交易/秒），区块链技术要达到类似的能力还需要很长时间。

2。节点维护激励

区块链网络的稳定运行需要一定数量的节点保持与网络的连接。但是节点的运行是有一定成本的，需要合理的激励来吸引节点参与，保证交易的记录和维护。目前这种激励机制还没有形成，节点的参与更多是自愿或随机的，还没有形成有序的规则。

3。达成数据共识的成本

在开放的网络环境中，由于多个节点可以记录新的区块，因此需要解决区块冲突和数据一致性问题，即“拜占庭将军问题”。维护区块链数据的安全可靠，需要保证全球多个节点同时参与记账，但多个节点的数据共享过程实际上是一个高耗能的过程。目前比特币提供的“挖矿”方案计算成本极其昂贵，由此造成的实际能耗已经超过爱尔兰的用电量，每年的经济成本高达数亿美元，难以被广泛使用的。可见，区块链虽然节省了中心化成本，但也带来了功耗成本，这将成为其推广的一大障碍。

区块链的前景和前景

区块链离我们有多远？有赖于广大企业涉足技术的积极性。不同公司涉足区块链的目的不同：对于软件和服务商来说，使用区块链可以为传统客户提供更好的产品，同时努力获得竞争优势，同时避免因技术变革而被淘汰；对于传统平台公司而言，使用区块链可以巩固其商业模式，避免被新技术带来的商业模式所颠覆；对于创新型企业来说，使用区块链可以寻求新技术带来的颠覆性创新机会。 因此，鉴于区块链的广泛适用性，大多数企业都会有积极使用它的动力。英国、美国、日本等发达国家政府和金融机构积极参与其中，抢占区块链技术先机，努力巩固国际金融中心地位。可以预见，区块链的全面普及很快就会到来。

与欧美等发达国家相比，我国对区块链的重视程度相对滞后。在2016年1月的央行数字货币研讨会上，央行宣布将考虑发行数字货币，这是政府层面的第一个声音。 2016年4月，由中证联交所等11家机构联合发起的区块链联盟China Ledger宣布成立China Ledger。中国政策法规、国家标准、商业逻辑和使用习惯的底层区块链基础设施。目前国内对区块链的大部分认知还停留在比特币上，在其他领域的应用很少。随着“互联网+”战略的加速实施，未来我国区块链产业有望逐步培育。