微医区块链负责人朱显杰：区块链的技术原理和商业逻辑

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2018 年 5 月 3 日，TGO 鲲鹏会杭州分会会员、微医区块链负责人朱显杰作为 TGO 鲲鹏会线上分享第六季的嘉宾，以直播的形式分享了区块链的三个关键技术及几大诱惑。本文根据当天直播整理。

区块链的关键技术

1. 利用密码学，保证数据的传输和访问安全；

2. 利用分布式的共识机制增强信任；

3. 利用块链式的数据结构存储数据，保证数据不可篡改。

加密

加密算法是互联网事业的安全保障，一般有两类：第一类是对称的加密算法，即加解密共用一个密钥。它的优点是加解密速度快，但密钥的分发相对困难，比较典型的算法有 DES 、AES 等。

另外一类是非对称加密算法 —— 公钥 + 私钥的密钥对。其中公钥可以公开，私钥不可公开。它的特点是加解密速度慢，但密钥分发相对安全。典型算法有 RSA 和 ECC（椭圆曲线）。

SSL 加密传输过程

上图是 SSL 加密传输的过程，总共分为以下四步：

1. 信息发送方 A 用对称密钥对原文进行加密。为了安全起见，对称的密钥（会话的密钥）都是临时生成的；

2. 信息发送方 A 用信息接收方 B 的公钥对会话密钥进行加密。但不是对原文加密，而是对密钥加密；

3. 信息接受方 B 用自己的私钥解密，获取第一步临时生成的会话密钥；

4. 信息接收方 B 用解密后会话密钥对原文进行解密。

以上四步的过程中既用了对称加密算法，又用了非对称加密算法：

1. 对称加密算法：对原文进行加密，保证了传输加密过程的速度；

2. 非对称加密算法：对称密钥进行加密。

数字签名

数字签名是互联网世界的公章，可以起到防篡改和防抵赖的作用。在此之前，我想先介绍一下哈希算法的几个特性：

原像不可逆。通过一个输入，再通过哈希算法得到一个输出比较容易，但通过输出再逆推输入，几乎不可能；

1. 抗碰撞性。只要输入不一样，就能得出不一致的输出；

2. 发散性。只要输入稍微改变，就会导致输出有很大变化；

3. 难题友好性。只能通过暴力枚举的方式才能破解。

那么，什么才叫数字签名和验签呢？如下图所示：

信息发送方 A 对原文进行哈希计算，并获得摘要；

1. A 用私钥对摘要进行加密，获得数字签名；

2. A 将数字签名和原文发给 B ；

3. B 用 A 的公钥对数字签名进行解密获得摘要；

4. 再对原文进行哈希计算，获得摘要；

5. B 将第 4 、5 步得到的摘要并进行比对，确保没有被篡改。

密码学在区块链里的应用

首先，我们要知道比特币的公钥和地址是如何生成的：

1. 利用随机数生成私钥；

2. 私钥通过非对称加密算法生成成公钥；

3. 公钥通过哈希算法生成地址；

4. 地址可公开，但私钥要保密。

上图中左下角以 B 开头的红色区域代表区块链，每一个区块都包含很多交易信息。同时，每个交易都会有数字签名，然后用私钥进行加密，就会形成带着数字签名的交易信息。

另外，区块链里的每笔交易都需要带数字签名。这样的好处就是：假设交易是我发起的，任何人用我的公钥都可以印证交易的真实性，所以可以确保区块链上所有交易都是不可篡改和不可抵赖的。

分布式共识机制

共识机制是人类社会的基石。无论何种共识机制，最终都是要让社会形成一致决议。对于计算机来说，共识机制分为两类：

非拜占庭问题，简称叫 CFT 。即在分布式的网络中，只假设存在故障节点，不存在作恶节点；

拜占庭问题。假设分布式网络中不但存在故障节点，还存在作恶节点。

所有的分布式共识机制分为两类：经典共识算法和针对区块链的共识算法。经典共识算法包括 Raft / Paxos 和 PBFT ，区块链算法包括 PoW ，PoS 和 DPoS 。

目前主流的数字货币基本上都在用 POW（ proof of work ）工作量证明算法。它的原理很简单：挖矿节点通过不断变化的 nonce 值，使 HASH(block_header:none)

它的优点是成熟度高，是目前为止最成熟的区块链公式算法。缺点包括：

1. 不环保，并浪费大量资源；

2. 挖矿中心化。大部分算力被大矿池控制；

3. 交易性能 TPS 差。

第二个区块链共识算法叫 PoS（ Proof of Stake ）权益证明，并引进了币龄的概念。对每个账户来说，币龄和挖矿难度都不一样。币龄越多挖矿的难度值越低，以此解决 PoW 不环保的问题。所以，PoS 的第一个优点就是环保，第二个优点是支持拜占庭容错。但同时 PoS 也带来了新的缺点：

1. 币发行问题。起初币只是创作区块，没有币龄，大家无法参与进来。所以目前 PoS 上的供应链，都优先使用 PoW ，在节点比较多的时候再改为 PoS ；

2. 币流通性弱。解决方案是设置时间上限，权益按时间递减；

3. 节点容易离线。如果没有那么多节点在线，整个区块链的网络会变的很脆弱；

4. 无成本权益。PoS 挖矿不需要成本，任何人都可以分叉，导致分叉币很多。现在 PoS 会通过矿工抵押保证金的方式，确保把无成本问题抵消；

5. 马太效应。有钱人更有钱，没钱人更没钱；

6. 性能较低。

区块链的第三个共识算法叫 DPoS（ Delegeted proof of stake ）委任权益证明。它的目标主要是提高性能，其原理是控制记账节点数。它的优点是性能高，缺点包括：

1. 中心化比较严重。包含了很多社区治理，比较容易滋生腐败；

2. 不支持拜占庭容错算法。

3. 区块链数据结构及现状

区块链其实就是区块 +链，数据结构非常简单，就像上图所示。区块包含区块头和区块体，区块体是一些交易信息，区块头是原数据的信息。其中最主要的信息包括两个：上一个区块的哈希值和 nonce 值。

区块链的商业诱惑

ICO

ICO 是代币的首次公开发行，即初创公司通过发行代币的方式向公众募集资金。但 ICO 绝大部分是骗局，所以在去年 9 月 4 日被央行发文叫停。那么，为什么说 ICO 是披着天使的魔鬼？我们可以参考下图：

项目的融资过程分为：

1. VC 。一般发生在 B 轮或 C 轮，风险比较大，个人投资成功率只有几十分之一；

2. 天使轮。风险大于 VC ，个人投资和机构投资成功率都更低，但回报率也更高；

3. 种子轮。风险更大，成功率更低，回报率更高；

4. ICO 。现在很多 ICO 就是白皮书，甚至连项目和代码都没有。我们从投资的逻辑来分析，它的风险极大，成功率极低。

交易所

现在 24 小时的交易量大概能达到 1610 亿人民币，手续费大概按 1% 计算，大概每天能产生 1.6 亿的交易费。像 OKEX 这种大型的交易所，每天的交易量甚至能达到 150 亿左右，光是每天的交易费收入就有 1500 万。

同时，目前的虚拟货币 / 代币加起来共有 2100 多个，一般按发行费 1000 万来算，就有 210 亿发行费。除此之外，现在全球最大的区块链资讯行情平台已经是全球排名前 200 的网站了。在国内做的比较好的资讯平台包括：巴比特、非小号、金色财经和火星财经等。

硬分叉

举个例子，比特币在去年经历了一次共识破裂，变成了现在的比特币和比特现金。为了提高 TPS ，需要对比特币进行扩容。有几套方案：

比特现金是 Bitcoin ABC 提出来的，主要由比特大陆提供支持，直接把区块大小从 1 兆变成了 8 兆，但它不兼容原有的客户端；

隔离验证。原先 1 兆的区块不变，额外增加 3 兆见证的区块。把交易的其他信息，如见证信息、地址、数字签名放在新增的区块里。好处是可以借用原有的客户端；

挖矿

挖矿其实是一门生意。比特币每年产生 65 万枚，约合 65 亿美金；以太坊每年产生 800 多万枚，约合 32 亿美金；再加上莱特币、比特现金、交易费等，整个盘子一年 150 多亿美金。

挖矿主要分三块：

1. 矿机。现在中国的矿机比较厉害，像比特大陆、蚂蚁矿机都已经全世界风靡；

2. 电力成本。现在很多矿池都开在冰岛、魁北克这些国家，因为这些地方比较冷，通风系统比较好，空调、电力都比较便宜；

3. 矿池。因为现在比特币需要消耗巨大的算力，即使投入几千万，也未必能有收获，所以组成矿池，大家共同提供算力，并按算力分配。

区块链带来了什么

我认为区块链是生产关系的变革，通过加密、授权、追踪的方式，解决跨组织协作的信任问题。跨组织信任问题其实很值钱，解决问题后就可以带来非常有意义的变革，使数据的所有权和使用权分离，让数据的所有权永远属于用户，合法的产生巨大的商业价值。但最近有个反例 —— Facebook 的用户数据泄露，导致市值缩水 500 亿美金。这其实就是因为 Facebook 的数据所有权和使用权分的不彻底。

还有一点是隐私和便利。自从有了互联网，我们在享受的同时，隐私也受到了损害。隐私和便利就像天枰的两端，如果想享受便利，就不得不让利自己的隐私。所以只要更偏重隐私，便利性就会变差。但我认为，随着社会的发展，人们会越来越注重隐私，天枰会越来越往隐私倾斜。区块链能在保证用户隐私的情况下产生商业价值，所以它是打破天枰最好的技术。

最后是超级智能 —— 人工智能 + IoT + 区块链 —— 人工智能是大脑、IoT 是个人感观、区块链为人体的血液，神经系统进行信息流转。有了人工智能的大脑、IoT 的感官、区块链神经 + 血液系统，将来就会形成超级智能。

Q & A

请问您现在炒币吗？

我买了一些主流币，但都非常少。我不太推荐靠炒币实现财富自由，我觉得完全是一种运气的，并不是谁能够预料到的。我认为风险非常大，所以不要把太多钱放进去。

如何理解拥有权和使用权分离？

区块链可以通过加密、授权、追踪，可以指定数据被谁使用、怎么使用。任何人使用，都得经过我的授权，这是对所有权的第一个体现。第二个，基于区块链可以对使用情况进行追踪，其他商业公司数据是怎么用的，所有的记录都会在区块链上显示。这些信息不可篡改，并且可以追踪,能够有效的防止商业公司滥用个人信息，去做权限范围外的商业操作。

你的业务里应用区块链了吗，怎么用的？

我们公司是医疗健康科技领域，也在探索过程中，想做医疗健康科技的开发平台。但区块链目前离实际落地还差的很远，所有公司做的所谓区块链，都是探索性的工作，离实际的落地还有一些距离。

有人说公司法和公司制延续了几百年，区块链可以改善这种劳动协作关系，可能会是一种全新的合作形态吗？

目前大家对区块链还是有些误解，很多人认为区块链是去中心化，把靶子指向所有中心化的东西。但我认为这么理解不太靠谱，我认为区块链技术真正落地的场景，反而会是大公司。我知道央行已经成立了区块链的研究中心，专门研究数字货币。所以，最终很有可能是大公司真正落地，而不是靠所谓的草根阶级。

区块链现在有没有已经落地的领域？

据我了解，现在区块链大部分都还是停留在数字货币阶段。但除了数字货币之外的领域目前还比较少。同时，现在还有联盟链在做，特别是跨境支付，以些供应链金融现在也有尝试和落地场景。

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