先解决这四大问题再谈论区块链吧

2016-02-18 10:03 来源:巴比特资讯 阅读:4792
“区块链”近期热度不减,不管从金融应用领域还是从IT领域多得是畅想和期许,反而很多细节并没有搞清楚有些雾里看花。2016年伊始,《财新周刊》对中国人民银行周小川行长的专访从理性的角度给出了决策者对“区块链”的一种态度,需要脚踏实地地看清这一事物,维持一个“好奇心”。

“区块链”近期热度不减,不管从金融应用领域还是从IT领域多得是畅想和期许,反而很多细节并没有搞清楚有些雾里看花。2016年伊始,《财新周刊》对中国人民银行周小川行长的专访从理性的角度给出了决策者对“区块链”的一种态度,需要脚踏实地地看清这一事物,维持一个“好奇心”。

从我的理解而言,区块链是一种“共识”实现技术,通过区块链可以记录网际间所有的交易,供区块链的用户见证实现“共识”,且链上信息内容“不可篡 改”。而这种“不可篡改”性是通过系统内多个副本的存在增加了内容被恶意篡改的成本。以比特币系统而言,下图中的所有亮点代表一套内容一致的账本。因此, 当所有的记录得到公示,就解决了现实生活中的“两表不可测”问题。两表不可测的原因是没有中心,两表数值各异观者无从可知。但中心不是必须,当存在多只 表,且多数指针指向一个时间,少数服从多数,观者也就心知肚明。所以区块链要解决的一个问题就是“少数服从多数”,少数的存在有可能是数据生成的错误或者 是恶意篡改的内容。也就是说你要篡改成功,就必须要改变系统中51%的副本[ 即51%攻击],由少数成为多数。可想而知,篡改成本从技术难度、时间消耗、人员使用上都是巨大的。同时,区块链的另一个关键结合,是同智能合约的结合。 通过程序执行合约,因为前者已经做到了合约内容的“原汁原味”,后者成为“观察者”用机器执行杜绝了合约双方的违约和执行中断。金融活动从最早的支付到金 融衍生品的高度发展,背后都是一个个合约的签订和执行。同时各种金融创新绝大多数也是保证合约的执行和违约偿付。如果合约的达成变得扁平且执行贯彻,那么 整个流程将更为简洁和高效,这便是区块链亦将提出就被金融领域重视的一个前提。另外,区块链是一个不断“膨胀”的记录系统,可以记录系统从开始到今后运营 中的所以交易的记录。这一机制也便捷了第三方,特别是金融监管者对资产交易信息的追踪、监测和转移。

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图1 比特币系统中的区块链副本
说明:每个亮点都是比特币系统中的终端,每个终端都保持一个账本(副本)

数据存放的两类模式

如果说合约是内容,当内容完成数字化,区块链就成为了信息存放的载体。因此,结合梅万妮•斯万意见,数据的存放就形成了两类模式。一类是数据就存放在块中,另一类是将数据压缩形成数字串列,也就是降维哈希过程[ 参见梅兰妮•斯万《区块链新经济蓝图及导读》第21页]。对于前者容易实现,但一致性问题突出。后者只同步数字串列,通过减少同步量解决一致性问题,但哈希过程的降维成为关键。

一致性问题

一致性问题是分布式存储系统一个比较难解决的问题,通常这一个环节起容灾备份功能,同步操作大多放在“闲时”,是一种后台操作。区块链采用“前置” 的同步操作,当一个块生成,块链的更新需要所有副本完成内容一致的复制。如果内容存储在块内,那么更新的数据量为更新的内容乘以副本的数量,再加上副本间 的传输距离和带宽,整个操作是耗时的,整体的效率体现在系统中最长的同步时间,如图2。

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图2 区块链架构

因此采用这种方式,将影响对高频应用的响应,例如诸多的交易场景。所以解决一致性问题的办法一是控制更新内容的大小,二是限定副本的数量。比特币系统的实现是采用前者,私有链是应用了后者。

降维哈希问题

一致性问题的确是区块链技术未来真正应用的关键,如何降“魔”?梅万妮•斯万给出了他的思路,如果同步的数据量仅仅是64位或者是128位的数字串 列,那么一致性起码是可控的。在此模式下,区块链服务的任何数字资产(例如文件、图片、视频录像、监控记录、软件等)数据最终不需要存放在区块链上,更新 的内容只是对应的数列。因此如何降维是这一模式下的问题所在,共识的内容是自然语义。当自然语义过渡到程序识别的数字表达,多维的自然语义和元数据需要完 成一对一的关系映射,这一过程需要对信息进行降维,其中会用到哈希、编码等技术。例如一个9G的基因组文件,就需要降维为1维的二进制数列来平衡区块链同 步前置的负外部性,最终使智能合约的执行算法能够以此甄别对象的“真伪”。需要提醒的一点是梅万妮•斯万这种方式哈希过程不是地址(地址是数字资产数据的 存储地址,例如指基因组文件的存放地址。要区别比特币中的哈希地址,其实质是明确比特币的所有权,类似于交易的甲乙方,是交易的内容)映射,如果区块链当 中保存的是地址信息

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图2 区块链的降维+哈希

一是违背了内容共识的机制,二是大大降低了系统的安全性。一旦非法入侵者获得任何一个副本,就可以找到合约内容的存储空间进行篡改。降维哈希这一过 程类似于“压缩”,需要基于数据内容、文件特征、时间戳等特定信息进行压缩。这样智能合约的执行算法才能够以此判定指定内容的“真伪”。所以这个过程是复 杂而艰巨的,工程量浩大。

智能合约的衔接

智能合约的核心是利用程序算法替代人执行合同,从这个概念上理解合约的执行可以类比“支付宝”。当买家和卖家在淘宝网达成了某笔交易,钱货两讫将按 照支付宝程序执行,买卖双方更多是配合程序执行的贯彻。因此,智能合约的前提就必须是签订的交易在执行前不能被篡改。区块链因此成为智能合约在去中心环境 下的天然基石,该机制保证了智能合约执行程序前能得到“原汁原味”的合约。

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图3 “触发”智能合约

通常对智能合约的“触发”有两种自然的解决方式,模式A和模式B,如图3。前者通过数据本身的内容形成触发事件来驱动智能合约的执行,因此在执行之 前需要验证数据内容和哈希值是否匹配。如果不匹配,就意味原始数据被篡改后续需要匹配容灾恢复机制。而采用模式B,则需要智能合约实现对哈希值的解读。如 果说降维哈希是“压缩”,那么与智能合约之间的衔接就需要执行“解压”,需要从数字串列的特征值上进行解读,实现执行算法的“事件触发”。因此,区块链和 智能合约的应用需要对数字资产内容进行标准化,通过标准的组件配置实现资产从注册、确权、转移等功能的量身定制。

区块链的检索

如果说一致性问题的解决是区块链“写”操作的实践,那么区块链内容的检索就是一个“读”过程。因此,对于应用的需求而言,切不可为了区块链而区块 链。在内容实现广泛共识的基础上,我们可以相机选择合适的方式来优化区块链上的遍历。中心化的检索或者区块链本身复合检索功能都是可以参考的方式。国内开 发的唯链Vechain是采用后者的一种方式,将地址信息和内容信息同时进行哈希。但这一方案反而降低了系统的安全性,因为区块链系统存在太多的副本。假 如非法入侵者获取到任何一个副本就得到了系统一个完整的地址表,入侵者就很容易找到原始数据的存放空间进行“篡改”。所以需要强调的是:区块链的“不可篡 改性”,仅仅指区块链上存储的内容(如图4红色圈出的内容,图中的序号说明了整个流程)难以篡改,而非其他数据。同时,复合地址信息从另一个角度来看也为 未来系统的负载均衡设置了障碍。由于的区块链不能“瘦身”,存储信息日益膨胀使得“读”效率会逐步降低,未来客户端是否需要装载完整的区块链?毕竟对于单 个用户而言涉及到的信息比例很低,在区域内建立区块链服务器也不为一个预期的方向。这样“去中心”的区块链将过渡到“非中心”的区块链,由区块链服务器保 留完整的链信息。

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图4 类似“唯链”的应用

结束语

传统金融的基础设施是中心化的,交易过程中信息的汇总、合同的内容、信用的背书等等操作都必须以金融中介机构为中心。由它为双方达成的合约背书,也 就默认了凡是中介机构承载的交易信息都是正确的。因此,传统中心化的服务方式,系统本身是不容错的。一旦中介机构本身存在道德风险或者中介机构被黑客恶意 修改合同,那么交易合同履行存在漏洞,参与者会出现财产损失。这进一步说明了,最近几年金融机构的服务器屡受攻击的动机所在。区块链的存在允许了系统的容 错,通过“去中心的共识”实现系统的统一数字表达,将供需拉得更近。持续的被关注,本身就是对传统金融现状的“反抗”。金融本质是价值的流动,需求、供给 和中介成为了实现流动的三个环节。传统的金融中介现阶段难以完成供需的直接满足,区块链强化供需、削弱中介来实现供需效率匹配的优化,这也是当前供给侧改 革一种技术实现。

当心灵超越脚步,当坊间的“传说”开始肆意,我只是在这里强调一些未来深入探索的领域。鉴于篇幅有限,也只能在寥寥数语中罗列一些可以想到的细节。只有实践的脚步跟得上,我们才能将远景拉近,将道路走远。


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