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比特币与区块链:从原理到应用[3]

发布时间:2019-12-05 14:08作者:dg信息来源:比特财经网阅读数:12963栏目:一分钟看懂区块链

3 区块链的应用与发展

 

区块链是比特币的底层技术之一,比特币是区块链的一个应用,也是目前为止区块链最成功的应用。在比特币里,区块链被看成是一个分布式的公开账本。区块链可以存储账本,当然也可以存储其它数据,比如合约、证书、法律文件等等,所以本质上区块链是一个分布式数据库,可以应用在很多领域。但是并不是说区块链只是一个数据库,相反区块链数据存储成flat file和Google的LevelDB数据库,都不是区块链的创新点。区块链的核心创新点是去中心化共识机制。区块链为了实现去中心化共识机制用到了很多的技术,包括P2P协议、非对称加密技术、哈希加密技术、时间戳、Merkle树、UTXO、工作量证明算法(PoW)等。所以,可以将区块链技术看成是一个技术集合。

 

区块链脱胎于比特币,早期大家的关注点主要是以比特币为代表的加密数字货币,这两年大家越来越关注区块链技术在各个领域的应用。很多人认为,区块链的现状就像早期的互联网,区块链技术给人类社会带来的影响将不亚于互联网。所以我们讲区块链不仅仅是指比特币里的区块链技术,还包括很多在它之上的创新和发展。

 

比特币的区块链技术在应用时存在的四个主要问题是:

(1)脚本语言太复杂,开发难度大。

(2)生态系统基础比较差。既没有完善的开发工具,也没有文档和教程。

(3)脚本语言并非图灵完备。图灵完备指一切可计算的问题都可以用该语言描述并计算。由于没有图灵完备,限制了比特币脚本语言的用途,没有办法开发更高级的应用,例如没有办法实现去中心化的交易所。

(4)比特币区块链协议的扩展性不足。比特币系统中只有一种符号——比特币,没有办法用户自定义其它的符号,比如公司的股票、债券等,这使比特币失去了在其它领域应用的可能性。

(5)工作量证明算法耗费耗费大量的设备和电力资源。

 

2013年一位叫做 Vitalik Buterin 的俄罗斯少年发表了以太坊白皮书——《以太坊:下一代智能合约和去中心化应用平台》。以太坊解决了比特币区块链扩展性不足,智能记录交易不能记录其它数据的问题。此外,以太坊通过其丰富的编程语言和完善的开发工具,解决了针对开发者不友好的问题,它让任何人都能很轻松的在以太坊上建立新的协议和智能合约。目前,以太坊已经成为应用最广泛的区块链技术。

 

除以太坊之外,还有很多的区块链项目出现。这里将目前有影响力的区块链项目做一个分类,大致可以分为四类:数字资产;智能合约平台;全球支付与结算;平台类的应用服务。

 

3.1 数字资产

 

数字资产分为一般数字资产和主打匿名应用的匿名数字资产。

 

一般数字资产包括比特币、莱特币、新经币(NEM),Decred,狗狗币Dogecoin等。以比特币为代表它们要解决的就是跨中心情况下的支付问题。跟比特币比较起来,其它代币原理类似,但针对自己的使用场景有一些改进。

 

莱特币的交易确认时间是2.5分钟,也就是每2.5分钟有一个区块被挖出,相较于比特币的10分钟,确认时间大大缩短,交易效率更高。

 

新经币的共识机制是重要性证明(Proof of Importance),根据交易量、活跃度等维度而不仅仅是根据工作量来决定区块链的记账权。

 

Dered强调社区投入、公开治理以及可持续挖矿。它的特点是共识机制采用工作量证明PoW和权益证明PoS结合的方式。相比于工作量证明算法,权益证明算法不要求挖矿节点完成大量的计算工作,而是节点能够对一定数量的钱展示所有权。权益证明由于不需要挖矿,避免了类似工作量证明算法消耗大量设备和电力的问题,所以受到广泛关注。

 

狗狗币是结合Doge文化发展起来的,有自己独特的社区文化,具有交易便捷、转账速度快、确认时间短等特点,在小费、慈善等场景应用的活跃度很高。

 

匿名数字资产要解决的是如何在保护隐私的情况下完成支付的问题。我们知道比特币匿名机制在于你无法知道比特币地址背后所有者的真实身份,但是比特币区块链是公开账本,每个地址的交易数据都是完全公开的。尤其是当用户在比特币交易网站注册时,往往会填写身份信息,这样就可能暴露用户身份信息。匿名数字资产比较知名的有达世币Dash、门罗币Monero以及采用零知识证明的零币Zcash等。

 

达世币的匿名性通过“混币”的机制实现。原理是先将不同人的币先混在一起,再将各自拥有的份额拿回去,这样就无法知道转账人了。

 

门罗币采用“环形签名”的机制实现匿名。网络首先将转账者的密钥对和另外一个密钥对集合混在一起得到一个新集合,然后用集合中的私钥逐一签名。其它节点用公钥解密的时候就不确定到底哪个签名是转账者的签名。

 

零币特色是采用了零知识证明机制实现匿名。原理类似于我们入住酒店时,不需要向前台提供全部个人身份信息,而是公安系统提供一个接口,我们把信息提供给公安系统的接口,公安系统验证身份之后返回结果就可以了。这样就实现了对酒店前台的匿名效果。

 

目前,全球数字资产超过1000种,充当的都是一般货币的功能,用于交易支付。目前也遇到应用场景有限、自身价值波动过大等问题。

 

3.2 智能合约平台

 

智能合约就是在区块链上运行的计算机程序。当满足程序中预先设定的触发条件时,智能合约自动执行。触发条件可以是时间、事件或者交易等。由于区块链历史数据的不可更改特性,智能合约一旦在区块链上注册之后,就不能更改,无法违约。例如,房屋租赁合同协议的智能合约,注册之后,当业主收到定金时会触发执行,自动将房屋的钥匙密钥发送到房客的账户。到了租金交付时间,合约会自动从房客的账户向业主转账预先商定的租金。

 

再举一个智能合约应用在航班延误险的例子。我们经常坐飞机会买飞机延误险,但是真的延误之后,你还要打电话咨询、在线下开证明、找保险公司,才能执行完你的飞机延误险赔付。如果有智能合约,在区块链上注册好合约以后,连接到航班数据,就能确保航空公司在航班延误之后自动给你赔付了。

 

比特币区块链可以看做区块链1.0。但比特币区块链因为不是图灵完备的。图灵完备是指一切可计算的问题都能计算,这样的虚拟机或者编程语言就是图灵完备的。比特币区块链不能支持所有种类的计算,无法为账户取款额度提供精细的控制,缺少更丰富的状态记录,导致比特币区块链的扩展性比较差,不能应用在除比特币以外的其它应用上,无法支持复杂的智能合约。

 

智能合约的区块链平台被称为区块链2.0,代表项目是以太坊。针对比特币区块链扩展性差、缺少图灵完备等特点,以太坊建立了一个可编程、图灵完备的区块链平台。在这个平台上,你可以通过编写简单的程序方便的实现数字资产的生产,对链上运行的各类数字资产的精确控制,比如这个资产是待支付还是被锁定还是有额度限制、和其他资产的自动兑换等等。同时,你也可以开发很多的智能合约,来实现非区块链资产的功能,比如投票、对赌、条件合同等。因为要支持智能合约,以太坊上有两类账户地址。一种是普通账户,和比特币账户地址差不多,一种是合约账户,主要用于智能合约。简单点说,以太坊就是区块链加智能合约。

 

由于以太坊有着强大的可扩展性和完善的生态支持,在区块链的应用开发上,很多开发者和企业都选择了以太坊区块链作为他们的底层技术平台。

 

接触过以太坊的人都知道,除了以太坊之外,还有一个以太坊经典,那么这两者是什么关系呢?2016年7月份,由于以太坊网络上,价值6000万美元的以太币(以太坊网络上使用的代币)被黑客盗取,为了追回被盗资金,以太坊创始人Vitalik组织并主导了一次硬分叉,通过在新的链上改写了被黑客篡改的交易记录实现资金追回。这次硬分叉将以太坊区块链分成了两条区块链,由Vitalik主导、接受升级的区块链称为以太坊,它的代币简称ETH(Ethereum,ETH),不接受这次升级的区块链称为以太坊经典,它的代币简称ETC(Ethereum Classic,ETC)。

 

以太币是以太坊网络上使用的代币,是以太坊内置的区块链资产,类似比特币。但是以太币的主要目的并不是交易支付,而是用于支付智能合约运行的费用。智能合约的运行需要付费,相当于设定了一个门槛,这个门槛对于真的想做应用的用户来说比较低,但对于大量运行垃圾智能合约项目和攻击者来说就是比较大的负担,因此可以有效防止恶意攻击,确保区块链的稳定安全。

 

3.3 全球支付与结算

 

目前用于全球支付与结算的区块链项目较为成功的是Ripple和Tether。以Ripple为例来介绍一下。

 

瑞波Ripple是目前区块链金融领域比较成功的项目之一,支持全球不同网络、不同币种之间即时、低成本的国际支付。银行等机构用户都可以利用瑞波在不同网络之间发送实时的国际付款。与其他区块链项目都由开发者组织进行维护相比,瑞波的运行维护全都由一家叫Ripple Labs的公司负责。瑞波公司是一家组织严格,完全按照法律法规注册的公司,并且获得了很多大公司、投资机构、银行的投资,包括Google、埃森哲、渣打银行等。这种特点也与瑞波公司的目标客户有关。瑞波区块链不向个人开发者开放,主要面向机构客户特别是银行、支付机构等,支持机构客户实现快速、低成本的跨境汇款。瑞波公司大量与银行等支付机构合作,推动瑞波的应用落地。例如2017年7月,日本和泰国之间首个基于瑞波区块链的即时汇款服务正式开始。这项区块链服务能实现个人资金从日元到泰铢的转移,经过2至5秒就能存到收款方的账户上,而现在两国之间常规的汇款都需要花上两个工作日的时间。

 

瑞波区块链实现跨境支付主要通过内置的代币瑞波币作为中介来实现,瑞波币可以兑换多种法币。瑞波币的发行并不是通过挖矿来实现的,而是通过业务开发交易来分发瑞波币,奖励那些更小差价的流动性提供商,另外向那些有兴趣投资瑞波币的机构销售瑞波币。如果没有挖矿,瑞波币是如何实现交易确认和记账的呢?答案是协议共识机制。不同于工作量证明算法需要网络上巨大的算力维持,瑞波区块链将网络上的节点分为普通节点和验证节点,协议共识机制规定一笔交易只需要验证节点的投票就能完成验证和确认。因此瑞波交易确认的时间非常短。

 

瑞波币被人诟病的一点是它的中心化运作,即由瑞波公司完全负责。而且,瑞波公司目前持有约三分之二的瑞波币,完全有能力操纵瑞波币的价格,这也是瑞波的一个隐患。当然,瑞波公司也一再发表声明,等瑞波发展成熟之后,会逐渐退出中心化团队的影响,比如去掉验证节点,使瑞波真正成为一个去中心化的区块链网络。

 

3. 4平台类应用

 

平台类应用大多是基于以太坊设计并运行的区块链项目,可以看出以太坊的可扩展性,即通过编程可以在它上面实现很多应用。这里介绍三个平台类应用:市场预测平台Augur,计算资源交易平台Golem,数字代币化平台DigixDAO。

 

市场预测平台Augur是以太坊上的第一个应用。用户基于数据对未来事件的结果进行预测,预测正确的用户会获得奖励,预测错误的用户会失去“投注”。用户参与预测之前,先要“下注”,即进行资金充值,Augur会将钱存进智能合约中,等到结果出来之后,合约自动执行,可以有效防止用户赖账和中心节点作弊风险。任何用户都可以创建一个市场问题或者选择参与某个市场问题。事件结果来自于所有持有代币的人共同决定。注意Augur的代币叫REP,并不是以太币,用户可以用以太币购买REP。

 

计算交易平台Golem允许用户通过网络交易计算资源,可以把它看做是目前共享经济的一个案例。两类用户:一类为算力资源卖家,另一类为买家。买家创建任务并将任务上传到网络。Golem的代币是GNT,用于买方购买算力时支付酬劳。

 

数字代币化平台DigixDAO是一个基于以太坊区块链构建的资产代币化平台。DigixDAO的一大贡献是在区块链虚拟资产和黄金之类的实物资产之间建立了一种对应关系,为实物资产的代币化和文档化提供了思路,为之后其它实体资产上链提供了一个范例。DigixDAO中的名词“上链”,也就是实物资产上到区块链上,变成区块链资产。上链显然是区块链项目能够与其它领域结合、落地到真实场景的必经步骤。那DigixDAO是如何将实体资产上链的呢?主要是设计了一个证明资产存在和所有权的制度,并且证明记录会通过星际文件系统(目标取代HTTP协议的P2P分布式文件系统)和以太坊永久性地发布和保护。DigixDAO独创了PoA资产证明(Proof of Assets, PoA)。

 

可以通过DigixDAO的铸币来认识PoA。比如现在要对黄金上链,一克黄金的价值,由黄金供应商、托管商、审计商之类的“监管链”参与者通过连续数字签名进行认证,将这一克黄金的信息注册成资产证明(PoA)资产卡,永久性地上传到去中心化数据库中。PoA卡被保存在以太坊钱包里,当PoA资产卡被发送到铸币智能合约时,DigixDAO的代币DGX就生成了。每个DGX代币代表1克被伦敦金银市场协会认可的金条黄金。这就是DigixDAO的铸币过程。

 

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关键字: btc
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