区块链是什么

陈小慧

就像“数据库”一词表现的意思一样，区块链是一种特定技术的设计思想，可以用绝大多数语言来实现它，实现的方式各不相同。

说到区块链，就不得不说比特币。区块链是比特币的底层技术，我们可以将其理解为一种公共记账的机制（技术方案），而并非一款具体的产品。区块链技术的基本思想是：通过建立一组互联网上的公共账本，由网络中所有的用户共同在账本上记账与核账，以保证信息的真实性和不可篡改性。而之所以叫“区块链”，是因为区块链存储数据的结构是由网络上一个个“存储区块”组成的一根链条，每个区块中包含了一定时间内网络中全部的信息交流数据。随着时间推移，这条链会不断增长。

并非一项全新的技术

区块链虽源自比特币，但此前，已有多项跨领域技术，皆是构成区块链的关键技术，而现在的区块链技术与应用，也已经远超过比特币区块链。

比特币区块链中最关键的工作量证明机制采用的是由Adam Back在1997年所发明的Hashcash工作量证明演算法，此演算法根据成本函数的不可逆特性，以容易被验证但很难被破解为特性，最早被应用于阻挡接收垃圾邮件。

在隐私安全方面，区块链技术的研究则可回溯到1982年David Chaum提出的注重隐私的密码学网路支付系统。该系统具有不可追踪的特性，成为比特币区块链在隐私安全方面的雏形，之后，David Chaum基于這个理论进一步打造出不可追踪的密码学网路支付系统eCash，不过eCash并非去中心化系统。

在区块链中，每笔交易采用的椭圆曲线数位签章演算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm，ECDSA）由Scott Vanstone等人在1992年提出。这一演算法的历史最早可追溯至1985年Neal Koblitz和Victor Miller分别提出椭圆曲线密码学（Elliptic curve cryptography，ECC）。ECC首次将椭圆曲线用于密码学，建立公开金钥加密的演算法。相较于目前影响力较大的RSA演算法，采用ECC的好处在于可以获得较短的金钥，但达到相同的安全强度。

如何理解区块链

本质上讲，区块链是一种数据库技术，这种共享的分布式数据库，可记录各方交易，并增强透明度、安全性和提高效率，其最大优势是解决了交易的信任问题，从而在两个陌生人之间建立起可靠、安全的交易方案。

下页图1清晰展示了单个区块链的建立和验证过程，而在图2中可以看到，区块链账本被复制到多个地点（图中为简便只展示6处），每个节点持有自己的备份，并依据新的交易数据单独更新。图中展示了3个连续的交易。前两个交易中，数据和签名信息被所有6个节点通过匹配的“哈希”值正确验证。但节点5 的交易3的哈希值与其他节点不匹配，将被其他节点通过“共识”加以纠正。

区块链的类型

目前区块链主要分为4种不同类型。

公有链

公有链是任何节点都向任何人开放，每个人都可以进入到这个区块链中参与计算，而且任何人都可以下载获得完整区块链数据（全部账本）的区块链。这是最早产生、目前也是应用最广泛的一类区块链，各大比特币系列的数字货币基本都基于自身对应的公有区块链。目前为业内所熟知的公有链包括比特币、以太坊、超级账本、大多数其他电子货币，以及智能合约，其中比特币区块链是公有链的始祖。

私有链

与公有区块链相对应，在有些区块链的应用场景中，并不希望所有人都有权限参与该系统的计算和查看数据，只有被许可的节点才可以参与并查看所有数据，这种区块链结构被称为私有链。这一类区块链因为其形式上的保守而发展相对滞后。目前几种处于开发阶段的私有区块链项目包括Linux基金会、R3CEVCorda平台，以及Gem Health网络的超级账本项目等，其中以R3CEVCorda影响力最为广泛。

联盟链

联盟链是指参与每个节点的权限都完全对等，大家在不需要完全互信的情况下就可以实现数据的可信交换的一种在公有和私有之间发展出的第三类区块链。R3组成的银行区块链就是典型的联盟链。但是随着区块链技术的快速发展，不排除今后公有链和私有链的界限会变得模糊。因为每个节点可拥有较复杂的读写权限，也许有部分权限的节点会向所有人开放，而部分记账或者核心权限的节点只能向许可的节点开放。

侧链

这是在区块链这个新生领域中产生的最新概念，主要是指用于确认来自于其他区块链数据的区块链，它通过双向楔入机制使比特币、莱特币等多种数字货币资产在不同区块链上以一定的汇率实现转移。目前，侧链技术主要由BlockStream公司负责开发，现已发布了基于侧链技术的第一个商业化应用Liquid，能够实现交易所功能。

侧链的出现对区块链技术来说具有里程碑意义，它进一步扩展了区块链技术的应用范围和创新空间。虽然现在它还处于襁褓之中，但是当侧链技术发展成熟后，区块链将能够支持包括股票、债券、金融衍生品等在内的多种资产类型的运营，以及小微支付、智能合约、安全处理机制、真实世界财产注册等层出不穷的应用。