區塊鏈(Blockchain)起源于
比特幣。從英文字面意義看,就是交易數據塊(Block)的鏈(Chain)。業內將區塊鏈定義為基于
區塊鏈技術形成的公共數據庫(或稱公共賬本)。實際上,區塊鏈就是在互相沒有信任基礎的個體之間建立信任機制,也稱為共識機制。為建立區塊鏈的共識機制,區塊鏈必須具備以下核心技術特征。
1.分布式數據庫
區塊鏈的所有交易數據都存放在每一個用戶的客戶端節點中,所有這些節點組成了分布式數據庫系統。任何一個節點的數據被破壞都不會影響整個數據庫的正常運轉。分布式一致性算法,可分為解決拜占庭將軍問題的拜占庭容錯算法,通常應用在去中心化的公有鏈上;還有解決非拜占庭將軍問題的分布式一致性算法,主要應用在
聯盟鏈和私有鏈上。拜占庭將軍問題是蘭伯特(Leslie Lamport)在20世紀80年代提出的一個假象問題。拜占庭是東羅馬帝國首都,由于當時國土遼闊,每支軍隊駐地分隔很遠,將軍們只能靠信使傳遞信息。發生戰爭時,將軍們必須制定統一的行動計劃。但這些將軍中有叛徒,叛徒希望通過影響統一行動計劃的制定與傳播,破壞忠誠將軍們的一致行動。因此,必須要尋找一個方法,使得在有叛徒的非信任環境中建立對戰斗計劃的共識。理論上,在異步通信情況下,只要有一個叛徒存在,拜占庭將軍將無解。但在放寬條件后,可以建立實用的拜占庭容錯系統,并在分布式架構中得到應用,從而建立起區塊鏈上的信任機制。
2.時間戳和不可篡改
區塊鏈上的時間戳是指從格林尼治時間1970年1月1日00時00分00秒起至現在的總秒數,通常為一個長字符序列,標識某一刻時間。時間戳技術本身并不復雜,但在區塊鏈技術中應用則是一個重大的創新。時間戳為未來基于區塊鏈的互聯網和大數據增加了時間緯度,使得數據可以追溯。同時,時間戳是存在性證明,可為基于區塊鏈技術下互聯網商業應用前景提供了堅實基礎。
3.加密算法
區塊鏈還應用了對交易進行加密的非對稱加密算法(橢圓曲線加密算法)。非對稱加密算法指存在一對數學相關的密鑰,使用其中一個密鑰進行加密的數據信息,只有使用另一個密鑰才能對該信息進行解密。這對密鑰包括公鑰和私鑰,公鑰是對外公開的密鑰,私鑰不對外公開。公鑰通過算法從私鑰中計算得出,但私鑰卻不能從公鑰中推出。區塊鏈上的有效交易有一個用于交易發起方私鑰簽名有效的數字簽名,該交易的簽名可通過使用交易發起方的公鑰進行驗證。
4.數字簽名
在區塊鏈傳遞的信息后面加上另一段內容,作為發送者的證明,并且證明信息沒有被篡改。一般是發送者將信息用哈希算法處理得到一個哈希值,然后用私鑰對該哈希值進行加密,得到一個簽名,再將信息和簽名發送給接收者。接收者使用信息中的公鑰對簽名進行解密,還原出哈希值,而后再用哈希算法來驗證信息的真實性,鑒定信息是否被篡改。數字簽名可以“確權”,而“確權”則是商業社會各種交易的基礎。
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