区块链（Blockchain）技能具有去中心化及数据无法被篡改的特性，逐渐成为一个新的平台技能，调查其成长趋势，如智能合约（Smart Contract）的相关应用财富范畴相当遍及，可改进既有的业务流程、支援成长新的业务模式；而企业区块链平台（Enterprise Blockchain）藉由会员身份认证与权限打点，使得企业用应用于高效能的共鸣记帐机制、生意业务资料的隐私掩护等需求成为存眷核心。
媒介
区块链（Blockchain）是源自比特币（Bitcoin）的基本技能，所以谈区块链凡是是从比特币开始的。比特币是一种基于暗码学的一些要领与其他技能所发现出来的一种虚拟钱币（virtual currency）（注1），所以在英文里一般称比特币是一种cryptocurrency（暗码钱币），这个英文字是从cryptography（暗码学）与currency（钱币）两个字团结而来的。暗码钱币的出格之处在于它不依托任何实物（黄金、白银或是法偿钱币等），也不是由一个独立的刊行机构刊行，而是利用暗码学技能来建设，在网路上刊行和生意业务的数位钱币。反观，一般所称的电子钱币，像是悠游卡或第三方付出储值帐户，都是有刊行机构，并且以法偿钱币为计价单元。但比特币既没有特定的刊行机构（去中心化），也只能存在于网路系统中。所以到此刻为止，对付暗码钱币到底是不是钱币，今朝在国际间尚未有定论，有部门国度认可比特币的钱币职位，但也有不少国度视其为有风险的投资商品。
跳脱监理与法令层面，从技能面来看，比特币的重大打破在于可以不透过受信赖的中介机构，举办帐务记录，就可让网路上的一个用户以电脑透过钱包软体，直接发送或吸收比特币给另一个用户，举办线上付出。这种作法完全有别于现今网路生意业务必须透过中介机构举办付出的运作模式，开启了一种点对点（Peer-to-Peer, P2P），直接举办资产移转的大概性。区块链就是这里的幕后元勋，提供点对点、去中心（decentralized）或去中介的付出成果（详见图1）。
固然区块链是源自于比特币的基本技能，和比特币有相伴相生的干系。但连年来，区块链技能已经有了很多快速发达的成长，徐徐成为一个新的平台技能，有很多的应用偏向正在成长中，而不再只限于比特币这类的数位钱币了。因此本文除了回首比特币区块链的运作道理外，也将先容今朝区块链的成长趋势，以及如何运用区块链于各类规模的方法，以协助读者对将来区块链对各行业所大概带来的攻击，有一些根基的认识。
一、比特币区块链的道理与应用
本章节先先容比特币区块链的道理以及特色；接着举例说明区块链除了虚拟钱币外的一些应用。
一、比特币区块链的道理与特色
区块链这个名词听起来很技能性，但成果上它就是比特币的帐本，记录在网路上产生过的每一笔比特币付出生意业务。之所以称它为区块链的原因在于其结构方法（详见图2），它是由一个一个的区块，透过非凡的安详链结将这些区块串起来组成整个帐本的。每个区块就像一页帐本，区块的流水号（譬喻：27351）就像帐本的页码，反应区块之间发生的顺序。在内容方面，每个区块都有一个非凡的安详编码（Block hash，譬喻：005wp1x93f371a09）（注2）与时戳（timestamp），以及建设这个区块的事情量证明（Proof of Work，PoW）等诠释资料（metadata），这些是记录在区块的表头（header）内；区块主体（body）则记录产生过的比特币生意业务内容，每笔生意业务也有本身的安详编号（譬喻：500b5uf1z0w2a） 。区块之间的安详链结，则是透过每个区块的安详编码而实现的：每个区块会记录前一个区块的安详编码，依此成立区块间的连结，并可回溯连结到比特币帐本的第一个首创区块（genesis block）。
比特币帐本的这些区块的建设进程是区块链技能的英华地址，提要说明如下。每当有节点举办付出生意业务时，比特币节点软体就会广播该生意业务给网路中的其它节点，让各节点操作算法对这些生意业务举办验证，并按时建设出新的区块来记录这些生意业务；每个在比特币网路上的节点都可以参加建设区块，但只有一个节点可以取得该次区块的算帐权。这建设进程像一场解题比赛，需淹灭必然的运算资源（注3），因为胜出者获得的嘉奖是比特币，因此这进程被类比成挖矿（mining）。最先挖到矿的节点，必需将新区块广播给其它节点举办确认后，才气被各人纳入帐本内，这是一个既竞争又相助的措施，称之为分手式共鸣措施（consensus）。假如新的区块为网路中其他节点所核准接管（注4），这个区块就会凭据顺序加附到原有的区块链结尾，它的建设者（矿工）也可借此得到一笔定额的比特币与生意业务费，做为淹灭运算资源举办挖矿的待遇。
由以上的说明，可知这个区块链帐本是由所有比特币网路的节点一起配合维护的，每个节点都共享一份内容一致的帐本，因此这个区块链也被称为「分手式共享帐本」。促使各人一起投入电脑资源参加维护帐本（挖矿）的诱因，就是区块的建设者可领取比特币作为嘉奖，这也是比特币的非凡刊行方法。不只如此，每个区块的生意业务内容都回收了安详算法来汇总编码，即即是篡改单笔生意业务的内容，城市反应在整个区块的安详编码上。同时因每个新发生的区块都记录了前一个区块的安详编码值，因此，若窜改某一区块的一笔生意业务，就得连带修改该区块之后在链上的所有区块，跟着区块链的长度增加，坚苦度也愈高（注5）。所以区块链网路中的各个节点，可以信任本身的帐本跟生意业务敌手的是一致的，不必依赖中间的信赖机构来替两边对帐（account reconciliation）。
另外，比特币网路中，生意业务者不必实名认证，其帐户是由小我私家公钥（public key）颠末编码而成的一段冗长的乱序字母和数字所构成，假如不借用其他技妙手段是无法得知生意业务者的真实身份。但每一笔的生意业务资料在发生之后，都必需以付出者的私钥（private key）加以数位签章（digital signature）后，才气举办递送。而收到生意业务的端点，必需以该生意业务付出者的公钥解密，以确认该生意业务真伪。因此生意业务者虽回收匿名制，但透过公私钥的安详管控，生意业务者无从造假或否定该笔生意业务，进而能确保生意业务的真实性。
综上所述，区块链实为比特币的帐本资料库，它是透过比特币网路上所有的节点集团维护运行的，并具有以下创新特色：
- 毋须中心机构维护帐本：网路中每个节点城市有一份帐本的备份，也都遵循沟通的记帐法则来更动帐本，以到达帐本一致性，不需要透过第三方中介机构在生意业务者中间维护帐本。
- 帐本内容无法篡改：每个区块的内容透过安详编码技能，搭配区块之间的安详链结，确保区块链的帐本内容只能新增，不能修改。
- 生意业务真实性与透明性：生意业务者固然可以匿名，但每笔比特币的生意业务都需要颠末付出者的数位签章及公钥确认，可确保生意业务的真实性；并且生意业务内容均写入区块链，无法否定或篡改，具有透明与可追朔性。
二、比特币区块链应用典型
区块链内的资料具有不行篡改的特性，很是适适用于资料公证的用途。其次，任何产生在区块链上的生意业务、变动城市被记录下来，因此可以应用区块链来挂号与认证，甚至追踪重要的记录。譬喻：资产所有权的记录与移转、食品经历、学历记录，以及某些事件是否产生、哪些处事可以用在哪些设备、这小我私家是否有被授权等问题，都可以透过区块链加以记录与认证。像是爱沙尼亚、瑞典与日本当局都传出已经在尝试评估利用区块链于当局的相关资料认证业务，如文件公证与地皮所有权挂号等。
再进一步举实务上大概的应用案例。笔者任职于大学，每到国度测验举行的时期，我们学校就会收到测验院的公函，要求协助验证部份报考人员的大学学历，这个包括纸本公函的验证措施，应该可以透过区块链技能，操作区块链资料不行篡改的特性，改善成一个自动化的查证措施，其详细的流程步调如下（详见图3）：
- 结业生结业时向学校的资讯系统申请结业证书，学校相关单元举办审查。
- 在确认该学生切合结业资格后，系统将学生结业相关资料记录，以安详哈希值（Hash）方法记录于区块链上。
- 同时取得此条记录在区块链上的生意业务序号，然后透过资讯系统建造一份电子结业证书给该结业生。
- 电子结业证书上记录着该生的学历资料，以及谁人唯一无二的生意业务序号。
- 当该结业生报考国度测验或应征事情时，可将此电子证书上传给测验院或求职公司。
- 测验院或公司机构就可据其证书的生意业务序号，到区块链上查询此证书的真伪。
雷同的构思，其实已经在著名的麻省理工学院媒体尝试室，以比特币区块链为底层平台，作了观念性验证系统（PoC）（注6），称之为Blockcerts。但我们可以从两个角度去延伸这个想法：（一）成立一个由多所大学构成的同盟区块链（注7），让有意愿的大学都参加，透过此同盟链来刊行进修证明；（二）改从学生的角度，以刊行学生的终生进修记录证明，而不是仅以单一进修证明文件来建构此系统。也就是说，在这个同盟链中，每位学生有一张完整、不分学校的进修经历证书。譬喻，一名学生大概在A大学取得学士，B大学取得双联学位，然后到C大学攻读硕士，这些城市记录在这名学生的进修经历上，透过此同盟区块链平台，以单一进口方法即可查询获知相关资讯，不需要到三个学校个体去查询。另外，亦可操作安详哈希函数与授权打点来掩护学生的资料隐私权。
三、区块链技能的成长趋势
自从比特币受到瞩目后，底层的区块链技能也开始成为各人存眷的核心。比特币的区块链固然有上述的诸多特点，可以加以应用；但在实务上，仍面对很多的挑战；像是生意业务资料的隐私性、局限的可扩展性、生意业务入帐的效能、成分认证的打点及科技尺度化等问题。所以已往三年来，很多的资源投入新一代区块链技能的成长，并有很多的应用偏向正在成长中，不再只限于比特币这类的数位钱币，以下我们将先大要先容区块链技能的成长趋势，后头的章节再佐以应用案例说明之。
一、智能合约（Smart Contract）
新一代的区块链平台除了提供分手式帐本（资料库）的成果外，也支援在它们上面成长各式百般的区块链应用程式，这类程式常被称为「智能合约」（ Smart Contracts）。「智能合约」一词是由学者尼克·萨博（Nick Szabo）于1990年月初期所提出来的，倡议可以将生意业务的条款透过电脑化来落实。可是其时并没有获得太多的反响，接下来也进一步的成长。直到这几年来，智能合约才跟着区块链技能的鼓起而逐渐传播开来。2015年中推出的以太坊（Ethereum）区块链平台，其白皮书名为「A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform」（注8），强调智能合约为其平台特色，更是一举将智能合约这个名词推到一个新的条理，让各人开始留意到其重要性，甚至视其为「区块链2.0」的主要技能与应用。简言之，区块链平台提供多方可信任的网路共享资料库，智能合约利用这些共享资料执行应用程式，举办生意业务与资产移转。
智能合约程式一旦陈设到区块链平台上后，当合约所设定的事件产生时，一些条件就会创立而触发了合约的指定成果，开始执行程式，执行的功效凡是就会激发资产的移转。这样的智能合约其实已经逾越了尼克·萨博当年所倡议的智能合约，它不只仅只是纸本合约的电子化或程式化，重点是在于跟区块链技能的团结，得以在一个受信任的平台上执行。因为传统合约的电子化，大概照旧依照一个强大中心的模式来执行合约逻辑的，像是亚马逊（Amazon）电子商务平台，它所执行的很多程式也像是在实现合约的条款与条件，只是这些程式都只有一份，并且在它的中心伺服器上执行。但现今的这些智能合约是陈设在区块链平台上，会自动复制到网路中的每个节点，不只不能篡改，也会在每个节点上执行。区块链的技能确保各节点执行沟通的程式逻辑，产出一致的帐本异动；进而在生意业务的两造两边间成立信任，有效支援它们直接生意业务，毋须中间机构来对帐。
譬喻，供给链的上下游厂商，对付供货量多寡所对应的折扣数，，大概都订有合约，以特定的条款来类型；但多数是各自照旧会自行记帐，利用各自的应用程式来打点收支货。假如回收了区块链与智能合约来打点两边的生意业务帐务，两边不只会有一致的帐本，用来异动帐本内容的应用程式也可透过智能合约的机制而一致化，这样就不必两边都有本身的系统、本身的帐，因而可以省去很多人工或程式对帐的本钱。
四、企业区块链平台（Enterprise Blockchain）
区块链技能另一个主要的成长趋势是切合企业应用需求的区块链平台。首先，比特币或以太坊都是以果真、去中心又无禁锢的方法运作，一般称为公有链（public）（注9）模式。可是对付民间企业，甚或是当局机构而言，区块链的利用必需要有某种水平的管控与监理；像比特币区块链这样果真不设限，又完全去中心的运作方法，在实行上是有坚苦的。所以对企业利用而言，区块链平台必需要提供会员打点机制，限制可参加的成员，支援所谓的私有链或同盟链（consortium blockchain）的运作方法（注10）。一般而言，可将区块链的运作模式依开放性参加（open）或限制性参加（permissioned）为主要分类依据，概分公有链及私有或同盟链，而同盟链与私有链的差别仅在于参加者是否有跨组织或仅限同一组织内。
除了会员身份认证与权限打点外，企业应用对区块链平台的需求大抵上可以下列项目说明之。
- 高效能的共鸣记帐机制：比特币区块链的事情量证明（PoW）共鸣记帐法，平均10分钟才完成一个区块，换成每秒平均生意业务量还不到10笔；乙太坊在这方面虽有改造，但也不能满意企业区块链对生意业务速度的要求。实务上，企业区块链网路的节点局限比公有链要小的多，没有须要回收大局限节点合用的PoW共鸣记帐法，反而是回收像分手式系统中著名的拜占庭容错共鸣法（Byzantine Fault Tolerance, BFT）（注11），就可以大幅提高每秒平均的生意业务数量，因此各企业区块链平台努力研发差异的高效能共鸣法。
- 生意业务资料的隐私掩护：比特币与乙太坊的帐本内容是完全果真的，企业应用上凡是需要对生意业务资料有所掩护，限制仅有与生意业务相关的成员或禁锢与考核单元可以检视生意业务的内容。所以新一代的企业区块链平台必需要提供参加成员能掩护生意业务资料隐私性的成果。
今朝正在成长中的企业区块链平台，最知名的当属Linux Foundation下的Hyperledger计画的Hyperledger Fabric平台，以及R3同盟下的Corda平台。这两个区块链平台都是针对企业组织所设计的，对参加者采认许制，可以私有链或同盟链方法运作，并且都不支援任合的原生数位钱币。乙太坊社群去年底推出的Quorum平台（注12），主要的特色就是修改乙太坊平台，提供非PoW的共鸣记帐成果，以及可掩护生意业务隐私的私有生意业务机制。今（2017）年年头创立的企业乙太坊同盟（Enterprise Ethereum Alliance, EEA）（注13）也是要连系开放源码社群的气力，成长适合企业利用的乙太坊区块链平台。
五、区块链与智能合约应用典型
区块链与智能合约的应用范畴相当广，各行各业都有大概。它既可以用来改进既有的业务流程，包括：淘汰工钱错误、低落本钱与提高客户满足度；也可以用来支援成长新的业务模式，开拓新的市场。但区块链与智能合约也不是无所不能，以区块链的帐本资料库而言，它的成果有限，没有利便的查询东西，效能也不出格好，它的强项是自动复写与防篡改。所以区块链的合用场景应该是在有资讯共享需求，又不完全互信的多方互动情况下，才得以彰显促成信任、免去中间人的优势，以下将别离举例说明。
● 案例一：区块链协助音乐人
在音乐财富，创作者的作品要上市，必需颠末刊行商、版权公司与销售通路等中间人，辗转才会到消费者手上，中间层层的分润，既巨大又不透明，创作者要得到酬金不只耗时，金额也只能占商品售价相当小的一部门。连年来，电子商务发达成长，创作音乐的数位东西容易上手，遂鼓起了所谓独立音乐平台，让创作者可以将作品直接行销于线上的独立音乐平台，供消费者选购与下载，既可直接面临消费者，也得以免去已往多位中间人的分润，快速得到酬金。
更进一步，可以应用区块链技能于独立音乐平台，将数位音乐商品的分润公式以智能合约开拓，合约中明定每首数位音乐的分润方法，依作曲者、作词者、建造者与线上购物平台订比如例，并团结线上付费机制，自动化处理惩罚收费与分润的进程。也就是说，一旦消费者于线上完成付出手续后，就触发了转帐成果，将货款依比例自动分派到相关人士的帐户内。不只可让创作者快速得到待遇，也透过区块链技能准确把握消费者购置数量，确保分润的合理性与透明性。
● 案例二：智能合约节制电动车
迩来「物联网」（ Internet of Things, IoT ）的技能逐渐成熟中，我们离设备到设备（Device-to-Device, D2D）的时代已经不远了，许多D2D的应用场景也是区块链智能合约可以发挥的处所。以电动车与充电站这两种设备为例，可以让这两种设备都有本身的区块链帐户，它们之间的互动，就可以透过智能合约来居中处理惩罚，依充电量的多寡来计较用度，并触发金流，由电动车的帐户付出给充电器的帐户，自动完成生意业务。
德国能源公司RWE就举办了一项这样的观念验证专案（PoC）（注14）。他们打造了一款有智能插座（smart plug）的电动车，可以在车子靠近充电站必然间隔时，启动这个插座，替车子举办充电。一旦开始充电时，搭配的智能合约也会被触发执行，充电竣事后，智能合约会依实际充电量计费，并从电动车的帐户直接转帐付款给充电站帐户，不需要中间机构的参与。
结语
经济学人杂志曾将区块链类比成「制造信任的呆板」（注15），简直是一个蛮适当的比喻。人与科技之间的信任是一个有趣的课题，跟着科技的进步，人类的糊口日益离不开科技，但我们在享受科技带来的便利时，却也会烦恼科技对我们糊口的攻击，以及对隐私的加害；在信任科技之余，也常持戒慎惊骇之心。对付区块链所制造的这种信任，一种可代替中介机构的信任，我们是否已经筹备好了呢？我想这必定还需要一段时间的。但区块链这种技能是属于基本建树型，岂论行业，对我们在资料的打点与资产的生意业务上，都大概带来极大改变！固然今朝还不成熟，但愈早去摸索与领略，愈能让我们把握与监理，并发生信任，进而善加运用，缔造代价。
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