解密區塊鏈生態的技術信任

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區塊鏈的核心價值

 

區塊鏈的發展如火如荼，也產生了大量的區塊鏈體系文章介紹從區塊鏈的底層技術、網絡結構、共識算法等等作的不少表述，但在其中我經常被問到的問題是：區塊鏈的技術體系以外，最想問的問題是它的核心價值是什麼？是更好的性能、更方便的鏈接、更可靠的技術，仍是其餘的因素，關於這個問題，我想經濟學人這本在全球通俗經濟領域的龍頭雜誌總結得很是到位，其實就是一個詞：信任。

 

誠然，區塊鏈技術帶來了不少更好的機制，如各方更好地進行數據協做、信息同步、實時的點對點清結算體系，甚至一些去中心化的協做體系，但這些部分，從技術的層面來說，中心化的系統其實均可以作到，甚至從純技術角度來講作得更好，而區塊鏈的核心價值在於創建了一種新的信任體系。

 

自有人類協做以來，信任一直是咱們在經濟、金融、社會協做，甚至人的生活當中，爲之付出最大成本的協做因素，各種的金融風控、法律法規、協做機制、合同簽定、資格審查、組織投票等等，中間積壓了大量的成本環節，其實都是在爲了一個目的：信任，獲取信任、創建信任、培育信任、審覈信任……

 

既然「信任」如此核心重要，那天然而然產生一系列關於「信任」問題：信任是從哪裏來的？區塊鏈帶來的信任是哪種信任？在沒有區塊鏈以前，或者更早的歷史進程中各類「信任」的來源又是哪裏？這些「信任」在區塊鏈的新生態下還有做用嗎？他們與區塊鏈之間是互相抵制的，仍是相互協做的？在區塊鏈的生態下「信任」會以怎麼樣面貌體現出來？這些「信任」怎麼樣融合起來提供服務？……

 

這樣的問題不少，每一個問題也很大，甚至每個問題背後都涉及到一系列的，歷史，政治，人文，技術，等等各類因素，，雖然本文是一篇文要信任展開的文章，但也只能作到拋磚引玉的基本介紹，本文嘗試簡要的描述信任的來源及其背後的機制、技術和體系，把信任分爲三個維度來描述：技術信任、法制信任、社羣信任。

 

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技術信任1技術信任的來源

 

• 技術信任的來源已久板面的作法和配料

 

技術信任其實由來已久，咱們生活中也有不少現有的技術信任體系，CA認證、電子簽名、電子存證、生物識別等等，這些都提供了相應的技術性方案在特定的業務應用範圍進行資產，這些機制，也或多或少依然依賴於某些可信的第三方或權威機構，做爲特定場景或特定領域中的信任源。

 

• 區塊鏈帶來的變化

 

區塊鏈體系帶來了去中心化分佈式的共同維護的技術信任，在多方對等的狀況下共同進行信息維護，進行協做總數，達成共識，對各種協做中的資產數據，進行可靠控制，和必定手段下的保護，所以，他帶來的新技術競爭不是單業務或單點的信任變化，而是一個體系化的生態型變化，這也是不少人以爲區塊鏈具備變革性的要素所在。

 

區塊鏈體系在經過對等網絡帶來了多方維護、對等性的體系以外，也帶來了新的問題挑戰，就是在一個對等的去中心化體系當中，一個羣體如何更好地對各項協做的事務、交易等進行相應的決策以達成共識，所以，「共識」是區塊鏈體系當一個最核心的技術機制要素。

 

2.2共識、共識、共識

 

共識能夠說是一個信任體系下最重要的點，在大部分中心化體系下，共識是由藉由權威的第三方中心機構的信任來完成，而在對等的體系下，是藉助一系列的制度安排或技術手段來完成，因此共識協議是區塊鏈信任體系當中的核心。

 

• 共識的起源

 

人類簡史-智人的協做

 

共識，從自有人類開始進行協做以來就一直存在，在赫拉利的「人類簡史」一書中中，就描述了智人羣體能夠在協做中，經過語言或者某種交流手段對某些想象中的事物達成共識，從而進行更好的協做，這也是智人和其餘動物本質性的不一樣，也是天然最終成爲這一星球上主宰的重要因素，所以，想象和共識一直是人類羣體協做，甚至是生存的基礎。

 

雅典城邦的泛民主 

 

共識在發展當中慢慢造成的政治體制的一部分，也誕生了不少不一樣類型的政治性共識體制，如最先的希臘城邦民主制，「民主」這一詞，在很長時間在西方世界是一個貶義詞，由於在古希臘實行的一人一票的城邦民主，也產生了不少暴民政治，錯誤的大多數人經過懲罰了正確的少數人，所以，一人一票的泛民主制度適用的範圍是總體公民的理性意識較強，以及相對羣體理念與價值觀差別性不大的體系當中，如如今的法國，依然用了接近於一人一票的政治共識體系。

 

代議制民主

 

而更多的國家，爲了不泛民主體制下的產生的暴民政治因素，又逐步發展出本身獨特的代議制民主制度，局部的投票人制度，參議院和衆議院的分離制衡制度，以及如美國的三權分立制，這些體系也是爲在創建信任制約和共識，而作的更大範圍的協做。

 

生活中的共識（都有決策人）

 

而生活中的咱們也會遇到很多共識機制，小到一個家庭，多是家庭會議，或者某一個家長責任制，大到一個公司的董事會，或者董事長決策制，都會須要這樣對共識和決策的一些機制，因此，「共識機制」這個聽上去有點技術性的專業名詞，其實在咱們的生活中身邊時時刻刻地發生着。

 

沒有老大的生活

 

區塊鏈由於對等體系的機制，單一中心化的決策機制轉換成立一個相對對等的決策羣體來進行，事務的決策和共識，通俗點說就是沒有老大的生活，所以，共識的機制的選擇和設計，在區塊鏈的體系當中，對用技術來支撐共識這件事，就顯得尤其重要，

因此，任何共識機制，沒有絕對的最優機制，更多的是在不一樣場景下，找到相對最優或更適合的，這一思路也能夠擴展到對區塊鏈共識機制的技術設計與選擇中去。

 

• 區塊鏈中的共識

 

區塊鏈發展至今，已經在實踐中應用和發展了多種共識機制，有不少技術上的來源和傳承，也有不少首創的機制，如起源於比特幣的結合了技術和經濟激勵的共識機制，在後續的發展中，更多不一樣類型的共識機制在區塊鏈系統中獲得應用，每類共識都有本身獨特的應用場景，固然也有本身特有的優缺點，因此在共識的選擇根據業務場景選擇不一樣的機制就顯得尤其重要。如下是對部分區塊鏈共識機制的簡要總結與分析：

 

 

共識的探索遠沒有結束，在以上描述的如今的主流各種區塊鏈共識機制下，依然有不斷的創新在探索，如，基於分羣組簽名的非交互性共識機制，基於硬件體系結合的分佈式共識，還有一些在探索當中的創新的共識機制，更多地融合了技術因素、經濟激勵因素、與其餘的聲譽評價因素的創新型的共識體制。

 

2.3密碼信任

 

在技術性的環節當中，密碼學扮演了很是重要的角色，不少局部的信任點或信任體中，都須要大量的密碼學支持，在區塊鏈的生態當中，把密碼學成爲區塊鏈的技術信任的基石之一。

 

固然，在區塊鏈產生以前已經具有了一個比較成熟的密碼學體系了，而不一樣的區塊鏈系統基於其業務特色，也創新性將密碼學機制用到區塊鏈中，這裏列一些簡單的例子，能夠看到傳統密碼學機制在區塊鏈中提供的密碼信任。

 

• 哈希函數和數字簽名

 

哈希函數和數字簽名算法是區塊鏈系統中使用最多的兩個密碼算法。哈希函數能夠交易數據的完整性。在數字簽名算法中，簽名者利用私鑰對交易進行簽名，任何節點均可以用簽名者的公鑰來驗證，而且只有擁有私鑰者纔可以製造出合法的簽名。

 

• 地址隱私

 

在比特幣中，用戶地址是公開的，若是用戶使用一個固定地址的話，那麼交易到該地址的多筆交易是能夠被關聯在一塊兒，嚴重暴露了用戶隱私。Peter Todd等人設計了隱形地址機制（stealth address）。在隱形地址中，交易發起方計算一個臨時隨機密鑰對（e, P = e*G），利用接收方的公鑰Q = d*G，運用Diffie-Hellman密鑰交換協議的變體，計算出一個共享公鑰K，且K的私鑰k僅有接收方能夠計算獲得。最後將公鑰K做爲真正的交易接收地址。

 

• 交易流程隱私

 

在比特幣中，要發起一筆合法交易，咱們須要引用UTXO（未花費餘額），經過生成一個合法簽名來使用該UTXO的金額，因爲交易數據是公開的，由此能夠計算到每一個地址的交易圖。以CryptoNote爲表明的數字貨幣體系，採用可追溯環簽名算法（traceable ring signature）來對交易簽名，能夠模糊貨幣的「流通路線」。在環簽名算法中，只要使用一組公鑰中的某一個私鑰，就能夠生成一個合法簽名，而且沒法從簽名得出是由具體哪個私鑰產出的。所以，利用環簽名，一筆交易中的多個UTXO均可能是下一筆交易的輸入，也就模糊了貨幣的「流通路線」。固然，要防止雙花，還必須使用可追溯的環簽名算法。在可追溯環簽名算法中，由一個私鑰簽發的兩個簽名是能夠被關聯起來的，所以，只要一筆UTXO被花了兩次的話，就必定被同一個私鑰簽發了兩個不一樣的簽名，所以就能夠被發現的，從而解決雙花問題。

 

• 交易數據隱私

 

爲了保護交易數據的私密性，一般須要將交易數據進行加密。但同時，還須要保障交易的合法性，又須要讓交易經過驗證人羣體的驗證，在不少場景下，交易合法性一般表現爲交易的輸入總和等於輸出總和，交易中的每個金額都大於0，小於一個上界。在這個場景中，能夠應用加法同態加密算法（如Paillier同態加密算法或Pedersen承諾方案）。因爲交易金額是以密文形式存儲，因此還必須提供密文對應的明文確實是在合理區間的一個零知識證實，也就是區間證實。區間證實可使用環簽名算法來實現。

 

• 密碼學機制帶來的可信隨機數

 

在分佈式的體系中，得到真正的分佈式體系承認可信的隨機數也一直是個關鍵點，有區塊鏈系統應用閾值簽名算法和簽名接力機制網絡實現不可破壞、不可操縱、不可預測隨機性，也是對密碼學機制的創新性應用。

 

從以上這些例子能夠看出，區塊鏈在對傳統密碼機制的應用上既有基礎性的基本應用，也探索出很多和場景結合的創新性應用，解決實際遇到的信任問題以及信任與隱私的矛盾問題。