一篇文章看懂区块链为何腾讯等巨头纷纷入局？

一、区块链定义：

区块链本质上是一个去中心化的分布式账本数据库。 它本身是一系列利用密码学产生的数据块比特币模型，每个数据块包含多个比特币网络交易的有效确认信息。

1.1 区块链是一个放置在非安全环境中的分布式数据库（系统）

这里有两个要点：（1）分布式，（2）非安全环境。

首先，这是一个分布式的、去中心化的系统。

什么是权力下放？

让我们首先考虑一个集中处理过程。 你想在某宝上买一部手机，交易流程是：你把钱打到支付宝——支付宝收到货款通知卖家发货——卖家发货——你确认收货——支付宝发货钱给卖家。

下图为中心化集中交易模式

在这个过程中，虽然你是在和卖家打交道，但是这笔交易除了你和卖家之外，还涉及到第三方，那就是支付宝，你和卖家之间的交易都是围绕支付宝进行的。 因此，如果支付宝系统出现问题，交易将失败。 而且虽然你只是简单地买了一部手机，但你和卖家都必须向第三方提供冗余信息。

分散处理的方法要简单得多。 你只需要和卖家换钱换手机，然后双方都声称完成交易，就OK了。

可见，在某些特定情况下，去中心化的处理方式会更加方便，同时也不用担心与交易无关的信息泄露。

1.2 区块链使用密码学确保现有数据不可篡改

这部分的两个核心点是：（1）密码哈希函数（2）非对称加密。

都是密码学的基本概念，网上有很明确的定义：

(密码学)哈希函数：一个函数Y=H(X)，它具有以下性质： 1、容易用X计算出Y； 2、无法用Y计算出X； 3、不可能找到另一个X和Y'使得H(X')=Y； 4、如果X和X'相差很小，H(X)和H(X')完全不相关。

这个东西主要是用来验证信息的完整性——把这个信息的hash值放在一条信息后面，这个值很小，比如256bit，很容易计算。 接收方收到消息后，再次计算哈希值，将两者进行比较，即可知道消息是否被篡改。 如果被篡改过，哪怕只是一点点，整个哈希值都会完全不同。 根据哈希函数的性质，任何人都无法伪造出另一条具有相同哈希值的消息，也就是说，被篡改的数据是完全不可能通过哈希校验的。

非对称加密：这个东西很好理解——对称加密是一把钥匙，可以理解为安全钥匙，你把消息加密成密文，没人能看懂是什么，然后用同一个钥匙解密成原来的消息。

非对称加密是指有两个密钥，一个称为公钥，另一个称为私钥。 如果一个用于加密，另一个只能用于解密，反之亦然。 另一个重要的特性是，给定密文、明文和其中一个密钥，您仍然无法弄清楚另一个密钥是什么。 该原理基本上是基于一些困难的数学问题，例如因式分解和离散对数。 常用的有RSA、Diffie-Hellman和ECC（椭圆曲线）。 比特币使用椭圆曲线。

非对称加密除了像对称加密一样用于信息加密之外，还有一个用途，就是身份验证。 因为通常我们假设有一对公钥和私钥，公钥是公开的，而私钥只有这个人拥有，所以如果一个人有对应的私钥，我们就可以认定他就是这个人。 其中一个重要的应用是数字签名——在一条消息之后，发送方对消息进行哈希运算，然后用私钥对其进行加密。 然后接收方首先对消息进行哈希运算，然后用对应的公钥解密数字签名，然后比较两个哈希值。 如果相同，就说明这条消息是他发的，没有被篡改过。

至于区块链是如何实现的，很简单：

交易（数据）以块的形式写入。

第一个块称为创世块，你可以写任何东西。

从第二个区块开始，每个区块的第一部分都有前一个区块的哈希值。 此外，区块中的每笔交易（数据）都有发起方的数字签名，以确保真实合法。 因此，由于上述原因，前一个块中的任何数据都不能被篡改。

如何确保区块链数据保持一致？

中本聪在白皮书中提到，简单来说，要想控制账本，首先要付出和投资，而且要有一定数量以上（51%攻击）。 投资后，投资的所有者面临两个选择：捣毁比特币使投资变得一文不值，或者加入网络赚钱并使网络更强大。 理性的人会选择后者。

如果有人真的要销毁它，那是不容易做到的，因为区块链过去的账本是存在的，被篡改的账本很容易被发现。 如果要修改之前所有的账本，需要计算整条链的哈希数，所以即使你有全网51%的算力，还是不够。

如果这种事情不幸发生了，那么我们还有另外一种补救的方法，就是放弃所谓的主链，因为攻击者不再被信任，所以从他身上产生的区块就没有价值了，它不不管是不是主链。 我们可以从所有被他拒绝的孤块组成的链继续挖，类似于etc和eth的关系，所有真实的数据都存储在孤链上。 这称为硬分叉。 因此，数据会被修改，但真实数据和虚假数据会共存于两条链上。

说到这里，可能有人会问：为什么需要链？ 直接给所有的数据加上一个hash值不就好了吗？

因为这个数据库不是静态的。

数据库中的数据会增加，每增加一个数据就是一个块，所以这些不同生成时间的块以这种形式链接在一起。

1.3 区块链采用共识算法对新数据达成共识

共识算法的目的是让所有节点对新区块达成共识，也就是说，每个人都必须认可新区块。 对于一个有中心的系统来说，这件事情很简单，中心说的话大家都很认同，但是在去中心化的系统中，尤其是某些节点作恶的时候比特币模型，这个事情就很复杂了，计算机科学里面有相应的。 这个问题被称为“拜占庭将军问题”或“拜占庭容错”（BFT）。

在拜占庭罗马帝国的军事行动中，由将军们投票决定进攻还是撤退。 也就是说，如果大多数人决定进攻，他们就会上去进攻。 但如果军中有奸细（比如将军反水故意乱投，或者传令官造反擅自修改军令），怎么保证最后的投票结果真实反映忠诚将军的意愿？

拜占庭将军问题体现在信息交换领域。 可以这样理解，在一个去中心化的系统中，有些节点是坏掉的。 他们可能向外界广播错误信息或不广播信息。 在这种情况下，如何验证数据传输的准确性。

有很多东西用Lamport举的例子来谈BFT，这里换个角度。

当 Lamport 提出这个问题时，他正在斯坦福研究中心为 NASA 做一个项目。 他之所以提出这个问题，并不是考虑类似比特币的应用场景（整个互联网上千用户），而是考虑到特殊的背景。 一个简单的系统 -

航天飞机的控制系统。

有航空背景的同学可能知道飞机有三个独立的控制系统，为什么呢？ 因为任何系统都不可能完全失效，哪怕飞行器控制系统的失效率已经极低，这玩意在飞行到一半的时候还是有可能坏掉的。 这样我们就可以得到两个独立的系统，同时破解它们的几率会大大降低。

但是，两个独立的系统还是不足以容纳一个系统的误差——一个飞机迎面而来，两个系统一个说躲，一个说不躲，到底躲还是不躲？ 所以我们需要三个独立的系统，这样如果一个系统出现故障，有两个可以正常工作，少数可以服从多数给出正确的结果。 学过纠错码的同学应该对这个不陌生。 该系统输出之间的汉明距离为3，因此可以纠正一位错误。

但是，对于航天飞机来说，在冷战的背景下，如果某个系统没有被打破，而是被敌人控制了怎么办？ 三个系统够不够？

答案是否定的，因为恶意节点不是简单地成为损坏的节点，而是可以做其他事情来阻止整个系统达成共识。

如果这部分有点复杂，需要单独开帖，所以只说最简单的情况（没有签名同步系统）。

我们称这三个系统为 ABC。 正常的工作流程是三个人每得到一个结果就互相告诉对方，然后每个人选择多数人同意的结果。 这是一个没有中心节点的分布式系统，也就是说三个人不能聚在一起开会什么的，三个人只能两两交流。 这时，假设C是恶意的，它的目标是破坏系统。 所以，假设正确读出是1，A和B得到的结果都是1，这时候小贱人C告诉A“我的结果是0，B也认为是0”，同时打电话给B说“哎，我觉得是0，A说的也一样”，于是A和B一头雾水。 假设你是A，你听过B的两种不同版本的回答。 B说他选了1，C说B选了0，但是A此时根本无从知道谁是骗他的。 婊子，因为如果B真的告诉A他选了1，然后又告诉C选了0，他会听到和现在一模一样的结果。

所以结论是拜占庭容错，即需要容纳恶意系统而不是错误系统，需要4个独立的系统。

Lamport提出这个问题后，无数的算法被提出，统称为BFT（拜占庭容错）算法，其中最具代表性的称为PBFT，而由于最近区块链的火爆，无数的算法都针对区块链应用进行了优化场景。 BFT算法也应运而生，但一个重要的问题是目前所有的BFT算法都只能应用于小型网络。 原因很简单——因为BFT的问题是针对类似航天飞机控制系统的场景设计的，早期的算法主要考虑的是这种场景。 PBFT 论文考虑了 5 个节点的系统。 即使算上新提出的 BFT 算法，它也可以应用于最多不超过 100 个节点的网络。

这个问题被搁置了很长时间，直到比特币的诞生——中本聪从某种意义上简化了这个问题。 在比特币中，这也是一个共识问题。 中本聪引入了一个重要的假设——奖励，他之所以能做到这一点，是因为他在考虑一种数字货币，也就是说共识是有价值的。

所以在这样的系统上，他提出了工作量证明机制。

所有的挖矿，矿工，最长链，分叉等等，一句话可以概括：

说话是有代价的，说真话是有好处的，说假话是要扣钱的。

两类共识算法的核心区别：

BFT 共识模型：恶意节点无所不能。

比特币共识模型：模型中有一个公认的“价值”，每个节点都需要一定的价格来说话，诚实的节点会得到奖励，恶意节点不会因为只付出价格而得不到奖励，变相受到惩罚。

也就是说，BFT共识模型实际上涵盖了比特币共识模型的场景，比特币共识实际上放宽了BFT共识模型的限制。

2、区块链技术的应用前景：

区块链技术在金融行业的典型应用是支付清算。 由于解决了不同主体之间的信任问题，基于区块链技术的支付系统呈现出与传统支付系统完全不同的格局。

基于区块链技术产生的数字货币，也可以赋予货币特定的属性。 比如，未来专门拨给农民的钱不能被其他群体挪用，或者央行拨给振兴实体经济的资金不能投到股市、房地产市场。 ，这一切都可以通过技术手段赋予货币属性来实现，大大提高了资金的使用效率。

理论上，区块链可以大大降低互信成本，互信不是基于法律契约，而是基于算法，​​不受个体变化的影响。

2.1 区块链在国外的发展

业界普遍认为比特币是区块链技术在全球的首次应用。 目前，越来越多的国家引入比特币作为支付手段。 比特币有望成为继黄金和美元之后的第三种全球支付手段。

除了支付领域，金融行业也在审计、数字资产、信用体系建设等方面对区块链技术进行了一些探索。 例如，德勤利用区块链技术的可追溯、不可篡改等特点，构建了Rubix基础平台。 通过与核心客户的sap、oracle等数据库对接，自动获取并记录客户财务信息，防止财务报表被篡改或伪造。 也有专家建议，可以将房地产等实物资产以电子权证的形式存储在区块链上，以此开展全球金融信用服务。

由于区块链技术的巨大前景，目前，包括摩根大通、西班牙BBVA、高盛、瑞银、桑坦德银行等在内的一大批国际先进金融机构，或通过自己的创新实验室和产品孵化器，或通过股权投资方式，已经在进行区块链探索实验和技术储备。 例如，花旗银行通过其创新实验室创造了一种名为“Citicoin”的加密货币，并开发了三个区块链。

2015年1月，西班牙BBVA通过股权创投通过子公司参与Coinbase融资； 7 月，BBVA 宣布将建立一个基于区块链技术的完全去中心化的金融体系。

瑞银于2014年在伦敦成立了区块链金融研发实验​​室，重点探索区块链在支付、电子货币和结算模式方面的应用前景。

2015年6月，西班牙桑坦德银行通过金融科技投资基金Inno Ventures进行区块链实验，研究如何将区块链技术应用于传统银行业。 它发现了 20-25 个场景，并相信该技术每年可以节省 200 亿美元的国际交易结算成本。

此外，澳大利亚联邦银行、澳大利亚西太平洋银行、荷兰银行、荷兰国际集团银行、荷兰合作银行、星展银行等多家银行都开展了区块链技术的应用探索。

2.2 国内互联网巨头纷纷布局区块链

腾讯

在自主创新的基础上，腾讯打造了提供企业级服务的“腾讯区块链”解决方案。 基于“开放共享”的理念，腾讯将建设区块链基础设施，开放内部能力，与全国企业共享，共同推动可信互联网的发展，打造共赢的区块链生态圈。 腾讯可信区块链旨在为行业合作伙伴提供企业级区块链基础设施、行业解决方案和安全、可靠、灵活的区块链云服务。 通过高性能的区块链服务，在实现安全可靠的交易对接的前提下，通过可视化的数据管理方式，有效降低企业运营的综合成本，提高运营效率。

360

安防巨头360的区块链项目定位于金融模块，“360金融区块链研究中心”已于日前低调上线。 据官方透露，其将在分布式账本、智能合约、非对称加密与授权技术、共识机制等区块链核心技术领域发力，打造“区块链+金融”新模式。

网易

网易利用自身在网络游戏研发和运营方面的优势，在区块链领域进行尝试，并推出了地址为bi.163.com的网页。 网页介绍“网易招财猫”是一个区块链宠物猫项目。 目前还没有更多的解释，不过应该和国外的CryptoKitties差不多。 CryptoKitties 玩家在区块链上购买虚拟猫。 每只猫的毛色、体型、瞳孔都是随机的。 有不同的特点。

小米

2017年10月，小米MIUI商业产品部数据组负责人周茂华在一次营销会上表示，小米已经将区块链技术应用到营销领域：“A公司有自己的用户数据库，小米也有自己的用户数据库。数据库。 如何精准投放广告给A公司和小米有交集的那部分用户？ 原有技术无法解决信任问题，双方不可能将自己的所有数据库都公开给对方。 使用区块链技术后，这个问题就完美解决了。”

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