分布式账本技术(Distributed Ledger Technology)和区块链(Blockchain)的简要介绍
创始人
2024-02-29 14:00:47
0

Distributed Ledger Technology (DLT)

分布式账本技术是应用在资本市场最重要的区块链技术,该技术可以移除当前市场基础设施中的效率极低和成本高昂的部分。


分布式账本,从实质上说就是一个可以在多个站点、不同地理位置或者多个机构组成的网络里进行分享的资产数据库。在一个网络里的参与者可以获得一个唯一、真实账本的副本。账本里的任何改动都会在所有的副本中被反映出来,反应时间会在几分钟甚至是几秒内。根据网络中达成共识的规则,账本中的记录可以由一个、一些或者是所有参与者共同进行更新。

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什么是 ledger?

ledger 是对 maintenance 和 property 的记录。其中 property 包括钱、房屋、信息等等,而 maintenance 则是指对 property 的交易、所有权的更新等。任何有价值的信息交换我们都可以看作是 ledger。

ledger 的发展:

Created with Raphaël 2.3.0Traditional LedgerDigital LedgerDistributed Digital LedgerDecentralized Distributed Digital Ledger

有了去中心化的分布式数字账本,才有了 DLT 的发展。

我们可以分别根据是否需要识别节点的身份以及读取数据的权限对 DLT 做个简单的分类:

在这里插入图片描述

另外一种分类方法可能更加直接,我们将私有区块链划分到 Permissioned 底下,而将公有区块链划分到 Permissionless 下:

在这里插入图片描述

其中,Consortium Blockchain 为行业区块链,它既没有完全的中心化也没有完全的去中心化,会由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人,其它节点可以在记账人的允许下加入或离开区块链网络。

对于私有区块链来说,只有单个(或者)少数节点负责区块链的维护(写入权限),和传统的数据库系统一样,是完全中心化的。而在公有区块链中,任何人都可以参与其共识过程,发送交易,某个节点可以随时离开、加入。

这里我们列出公共区块链会存在的一些问题:

  • Limited Transactions:例如比特币区块链每秒只能处理少于 10 个 transactions
  • Limited Block Size:例如,比特币只有 1 MB 大小的 block 尺寸
  • Energy Consumption:公有区块链会基于所谓的工作量证明(Proof-of-Work,PoW)技术来实现,比特币就使用该技术,它会导致大量的时间以及能源消耗

我们在开头提到过,DLT 本质上可以看作是一个数据库,但它和传统的数据库管理系统(DBMS)有所区别:

FeatureDBMSDLT
Common RecordsYesYes
Central EntityYesNo
Consensus ManagementThrough central entityThrough mining nodes
Duplication of DataFew nodes or central entityKept by every node
Global ViewYesYes
DistributedYesYes

Blockchain Basics

DLT 中的数据管理与组织可以通过多种方式实现:

  • Linear linked list of blocks
  • Directed Acyclic Graph (DAG) 有向无环图
  • Tree-like data structures,树形结构

如果 DLT 是基于区块链条实现的,这就是我们通常所说的区块链。当然,以 DAG 或者树形结构实现的 DLT 我们也可以叫做区块链。

区块链的定义:"区块链"是一种数据结构,其中的数据是只读的,一旦进入区块链就不能修改,新的数据只能在区块链的末端追加,这使得区块链非常难以篡改。

区块链的特性使得它记录的信息较为可靠,避免了来自第三方不信任的问题。区块链在本质上将可信的第三方从交易各方的中间移除,并在不信任和未知的环境中公开建立信任。

一个区块链的形象示意图如下:

在这里插入图片描述

它包含三个要素:block、chain 以及 transactions。

  1. block
    一个 block 是存储信息的基本组成部分。例如,block 中可能含有的内容:
    在这里插入图片描述

  2. chain
    每个 block 都需要被链接在一起来形成区块链。如我们前面所说,这些 blcoks 可以使用线性顺序来链接,但可能会有扩展性、快速索引、安全性等问题。我们也可以用图或者树形结构来进行链接。

  3. transactions
    可以存储不限于交易相关的任何信息,如财产所有人、数字货币、贷款;也可以存储类似出生、死亡记录、土地记录等信息。这些交易信息可以被用来追踪货物的流通信息。

我们刚刚对比过 DLT 和传统的 DBMS 的一些区别。下面我们来具体看看区块链和传统的数据库系统相比,有哪些特性。

Decentralization

区块链没有中心管制,通过分布式的计算与存储,各个节点可以独立进行数据的管理、控制。

Transparency

任何人都可以追踪交易历史,这使得区块链系统高度透明、开放,对于公共区块链系统来说尤其如此。

Immutability

一旦某个交易信息被添加到区块链上,并由节点验证,该交易信息就不能被随意篡改。

Availability

由于区块链的分布式和去中心化性质,ledger 本身对节点来说是可用的,因此与中心化系统(有单点故障)相比,该系统的可用性很高。

Pseudonymity

区块链系统中的节点使用假名,即节点的身份信息不需要公开或验证。因此,区块链系统可以很好保护隐私。

Security

区块链的安全性体现在:

  • 强有力的公钥/私钥,传统的数据库系统并不使用
  • 哈希算法,传统的数据库系统并不要求对每条数据使用哈希算法
  • 数字签名
  • 加密技术

Non Repudiation

一旦某个 transaction 被添加到区块链节点上,它的所有权就归这个节点所有,不可改变。


Example: Food Supply Chain

在这里插入图片描述

将区块链技术运用于食品供应链,可以帮助我们提高透明度和可追溯性。我们在食品供应链的每个阶段监测食品状况,并记录食品的状态,这样可以明确食品具体是在哪个环节出现了问题。如果发现食品受到污染,就要立刻召回。

区块链的高透明度也使得商家无法在商标上做手脚,必须对相应物品作对应的分类以及标价。

通过创建一个透明的交易环境,以及供应链参与者之间的互相合作,区块链技术帮助人们对整条供应链进行透明化监督,降低食品安全危害、杜绝欺诈、减少浪费。

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