区块链的核心技术:共识机制&智能合约


区块链技术给数字经济时代带来了巨变的曙光。

这种巨变在互联网近50年的历史上曾发生过两次。第一次巨变是全球性的联网……第二次巨变是全球性的应用……第三次巨变正在蕴酿。

————摘自《腾讯区块链方案白皮书》

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当第一次读到这段时,完全不敢想象这是一家世界级企业对一项新技术的评价,瞬间引起了我的兴趣。“巨变”是什么含义?就是说完全有可能颠覆我们现有的经济结构和认知,彻底改变我们的生活方式。

一种从2009年才诞生的比特币技术中 抽象而来的block chain(区块链)技术,居然获得了这么高的评价,这难道不是很神奇的一件事么?不管这件事会不会发生,已经令人非常激动了,我们正在迎接一项变革并且可能参与其中,不是任何时代的人都有这种机会,何其幸运!

不论你是否接受,未来终将改变。全球众多经济学家、企业家、国家政要都在推崇区块链,声称区块链技术将重塑商业、货币和世界,将颠覆互联网、银行、证券、保险、物流、电力、制造、会计税收、法律服务、文化创业、医药卫生等众多行业。

虽然说到“区块链”,大家都会提到“去中心化”,也举了很多形象的例子。但是我是一个较真的人,希望能够找到大家做出这种判断,背后的逻辑到底是什么?就需要搞懂一切推断背后的本质,就需要了解区块链的核心技术逻辑。

阅读了一些书籍和资料之后,抛开“比特币”不说,要了解区块链,有两个核心名词:共识机制、智能合约。

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1.共识机制

共识机制是区块链技术的核心,要搞清楚”共识机制“,就不得不提著名的“拜占庭将军问题”,拜占庭将军问题由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题,主要是用于分析在分布式节点传输信息时如何保持数据的一致,即共识这个问题。

拜占庭将军问题

一组拜占庭将军分别各率领一支军队共同围困一座城市。为了简化问题,将各支军队的行动策略限定为进攻或撤离两种。因为部分军队进攻部分军队撤离可能会造成灾难性后果,因此各位将军必须通过投票来达成一致策略,即所有军队一起进攻或所有军队一起撤离。因为各位将军分处城市不同方向,他们只能通过信使互相联系。在投票过程中每位将军都将自己投票给进攻还是撤退的信息通过信使分别通知其他所有将军,这样一来每位将军根据自己的投票和其他所有将军送来的信息就可以知道共同的投票结果而决定行动策略。

系统的问题在于,将军中可能出现叛徒,他们不仅可能向较为糟糕的策略投票,还可能选择性地发送投票信息。这样各支军队的一致协同就遭到了破坏。由于将军之间需要通过信使通讯,叛变将军可能通过伪造信件来以其他将军的身份发送假投票。而即使在保证所有将军忠诚的情况下,也不能排除信使被敌人截杀,甚至被敌人间谍替换等情况。因此很难通过保证人员可靠性及通讯可靠性来解决问题。

假始那些忠诚的将军仍然能通过多数决来决定他们的战略,便称达到了拜占庭容错。

拜占庭将军问题被认为是容错性问题中最难的问题类型之一。在一个有n个节点的系统中,每一个节点都有一个输入的值,其中一些节点具有故障,甚至是恶意的。

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在分布式计算中,不同的计算机通过通讯交换信息达成共识而按照同一套协作策略行动。但有时候,系统中的成员计算机可能出错而发送错误的信息,用于传递信息的通讯网络也可能导致信息损坏,使得网络中不同的成员关于全体协作的策略得出不同结论,从而破坏系统一致性。

但是中本聪在设计比特币系统时应用的“工作量证明链”(PoW)模型很好的解决了共识问题,至于什么是“PoW”,感兴趣的可以研究下。

2.智能合约

智能合约是一套以数字形式定义的承诺(promises) ,包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议。一个合约就是存在区块链里的程序。合约的参与双方将达成的协议提前安装到区块链系统中。在双方的约定完成后,开始执行合约,不能修改。至于合约执行所需要的“燃料”,也就是手续费,也需要提前支付。

智能合约可以解决日常生活中常见的违约问题,如果应用到各行业中,可以避免违约的信用问题。

在区块链出现之前,商业领域的信任关系通常要依赖于正直、诚信的个人、中介机构或其他组织才能建立起来。在区块链这个新兴的领域中,信任关系的建立是基于网络,甚至是网络上的某个对象。由区块链驱动的智能合约将会要求双方遵守他们的承诺。

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在区块链体系中,共识机制和智能合约,保证了数据的真实性和合约执行力,实现“去中心化”。当然还有很多技术层面的东西没有说到,譬如各个节点怎么同步数据,合约怎么执行等待,感兴趣的可以深入了解下。

虽然大部分人对于区块链的认知还停留在比特币、各种代币上,也就是对金融行业的变革。但是了解区块链核心逻辑后,结合自己所在的行业“区块链 +”,区块链的各行业的应用刚进前半场,相信都会想到很多好的创新方向。

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