5G 与区块链的协同效应
2019年10月24日,中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习,中共中央总书记习近平在主持学习时强调,区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。
我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口,明确主攻方向,加大投入力度,着力攻克一批关键核心技术,加快推动区块链技术和产业创新发展。
我们正处于互联网发展的新旧动能转换时期,在消费互联网需要深化、工业互联网刚起步的时候,5G来得正好,使区块链技术如虎添翼。那么区块链技术是什么呢?5G对区块链的发展有什么影响?
区块链技术
维基百科对区块链(blockchain)的定义是:“是借由密码学串接并保护内容的串连文字记录(又称区块)。每一个区块包含了前一个区块的加密杂凑、相应时间戳记以及交易资料(通常用默克尔树演算法计算的杂凑值表示),这样的设计使得区块内容具有难以篡改的特性。用区块链技术串接的分散式账本能让两方有效记录交易,且可永久查验此交易。”
由此可见,区块链中的数据由一个又一个区块前后链接而成,每一个区块包含了前一个区块的加密杂凑、相应时间戳记以及交易资料,这样的设计使得区块内容难以篡改,可以达到防止抵赖的目的。
区块链技术还使用了密码学、分布式计算与存储技术,可以让多方同时有效记录交易,并且可永久查验,从而推动了“信息互联网”向“价值互联网”变迁。
区块链起源于比特币。比特币是第一次原生于数字世界、既不可复制又不是中心化的真正的数字货币。
区块链系统与数字货币紧密结合,得到了迅速发展,发展出了以太币等产品。而数字货币中使用的智能合约为区块链的发展带来了极大的技术变革,它帮助应用开发者缩短了开发时间,同时也帮助区块链技术获得了更多的想象力。
现在,比特币已成长为一个在全球有着数百万用户,数万商家接受付款,市值最高达百亿美元的数字货币系统,各个国家对包括比特币在内的各种数字货币体系,从无视到敌视,再到现在的关注和参与,说明数字技术在不断地发展!
如图4–4所示,从技术构成来说,区块链依靠P2P(点到点)网络技术在各个节点之间传输数据,依靠私钥签名确保数据唯一,依靠公私钥体系构建账户体系,依靠分布式共识算法添加数据并提供网络维护者的激励,依靠默克尔树构建储存数据库,依靠时间戳确保历史区块产生时间和顺序。以下简单介绍一些重要技术:
(1)挖矿:
区块链中可以被验证并添加进分布式数据库的数据块称为区块,创造区块的过程称为挖矿。在所有区块链系统中,挖矿都是一个最核心的概念,试图参与挖矿过程的节点被称为矿工。理论上,每个可接入区块链的节点都有成为矿工的权利,但是它们不一定有机会成为矿工。
(2)共识算法:
挖矿是一种周期性的竞争行为,根据共识算法不同,对于每个挖矿周期,从矿工中选择“优胜者”的方式也有所不同,通常我们称这些“优胜者”为当前周期“出块者”。这种共识算法通常被理解成为“多数人共识”,而如何在网络中定义“人”这一过程,在不同共识算法中有所不同。目前的共识算法有很多,包括工作量证明和股权证明。而其中的一些算法如果存在网络问题,导致时间和传输不同步,就会产生“分叉问题”,即每轮竞赛之后,可能因为时延或其他原因出现多个优胜者,而这些优胜者存在被其他节点拒绝的情况,如果状况一直进行下去,区块链系统就会被分割为多个链,这就是“分叉”。
(3)加密/签名:
依靠密码学的加密和签名技术是区块链中身份唯一性的保证。这里所说的“身份唯一性”,并不是在指代一个人只有一个账户,而是区块链中账户本身是唯一的,只能被自己的“钥匙”打开。这就是非对称加密。在非对称加密中,有一堆密钥,这两者都可以用来加密数据,而必须用另一方才能解密。顾名思义,公钥是公开的一个密钥,私钥是不公开的一个密钥。那么可以很容易理解,当用公钥加密的时候,只有私钥持有者才可以解密数据,这是在做保密传输,称为“公钥加密”。当用私钥加密的时候,所有知道此私钥对应公钥的人都可以解密数据,这是在通过公钥认证身份,称为“私钥签名”。通常只有公钥可以从私钥中计算出来,而私钥却不能从公钥中推出。区块链中的个人账户地址是与公钥一一对应的,这就是区块链系统能够保证账户和交易唯一的秘密。
(4)P2P分布式网络:
P2P是一种点对点数据传输技术,依靠用户群交换信息,与有中心服务器的中央网络系统不同,对等网络的每个用户端既是一个节点,也有服务器的功能,任何一个节点无法直接找到其他节点,必须依靠广播进行信息交流。当然P2P网络也有很多种,不同区块链中可能采用不同实现方式。其实P2P网络技术很早就被应用到网络文件下载软件中,如迅雷和电驴等软件。
5G与区块链相互赋能
区块链中最重要的技术创新是共识算法,而公有链中的共识算法面临的关键问题是分叉问题。很多人认为5G是信息高速公路,是IT基础设施。它能够给区块链中的共识算法带来两个优势:更多的节点和更低的时延。海量多节点可以保证更多用户参与挖矿竞赛,而更低的时延可以改善区块链系统面临的一致性问题,提高区块链网络本身的可靠性。区块链所需要的大量数据传输业务也给了5G网络中大带宽的实用场景,从而相互促进,互利共生。
目前的区块链系统中的一些问题也可能因为5G的到来而得到缓解,比如算力/票集中化导致的安全性下降。我们可以很理想地认为在互联网上一个“单位算力”就是一个人,但是存在经济利益之后,就会有各种手段来取得算力领先优势,比如“矿机”“矿池”等以大算力为目标所建立的设施。PoS也是如此,有多少票是一种经济行为,而在各种经济领域,“二八准则”始终是存在的,也就是说,以票计人总是会陷入寡头垄断的窘境。而在5G时代,计算力的集中化可能会因为更多节点加入而得到缓解。
区块链也可能成为5G时代的一种创新的应用,它可以打破当前依赖中心机构作为“代理人”的交易模式,建立起一套所有网络节点见证的“见证人”体系,并通过链上确权和分发,使互不信任环境中的点对点价值交换成为可能,它大大提升了终端交易的效率并降低了交易成本,对当前的全球金融结算体系是一种巨大的冲击,有利于跨国、超低费率的小额交易和银行清算体系成立。从政治上来说,这种担保体系也有利于打破当前美元作为国际结算货币而形成的全球垄断地位。
这种线上金融的发展有利于整个IT产业的继续繁荣和进步。
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