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区块链

一種分布式資料儲存系統

区块链（英语：blockchain[1][2][3]或block chain[4][5]）是借由密码学[1][6]与共识机制等技术建立与存储庞大交易资料链的点对点网络系统。

区块链资料
区块链形成。主链（黑色）由从发生块（绿色）到当前块的最长系列块组成。孤儿块（紫色）存在于主链外。
比特币网络（英语：Bitcoin network）资料

每一个区块包含了前一个区块的加密散列、相应时间戳记以及交易资料（通常用默克尔树（Merkle tree）算法计算的散列值表示）[7]，这样的设计使得区块内容具有难以篡改的特性。但如果掌握区块链节点51%及以上的运算力，就能操控区块链的内容。而且如果一开始写入的内容是错误的内容，那么区块链技术反而会让错误的内容难以被篡改。[8]

目前区块链技术最大的应用是加密货币，例如比特币的发明。因为支付的本质是“将账户A中减少的金额增加到账户B中”。如果人们有一本公共账簿，记录了所有的账户至今为止的所有交易，那么对于任何一个账户，人们都可以计算出它当前拥有的金额数量。而公共区块链（公有链）恰恰是用于实现这个目的的公共账簿。在比特币体系中，比特币地址相当于账户，比特币数量相当于金额。[9]

概述

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区块链是一种去中心化、分布式且通常是公共的数字分类账，由称为区块的记录组成，这些记录用于记录多台计算机上的交易，以便任何涉及的区块都不能被追溯更改，而不需要更改所有后续区块。[10]这使得参与者能够独立且相对便宜地验证和审计交易。[11]区块链数据库使用点对点网络和分布式时间戳服务器进行自主管理。它们是通过以集体自身利益为动力的大规模协作来验证的。 [12]这样的设计促进了稳健的工作流程，其中参与者关于数据安全的不确定性是微乎其微的。区块链的使用消除了数字资产无限可复制的特征。它确认每个价值单位仅转移一次，解决了长期存在的双重支出问题。区块链被描述为一种价值交换协议。 区块链可以维护所有权，因为当正确设置以详细说明交换协议时，它提供了强制要约和接受的记录。

以比特币的区块链账本为例。每个区块基本由上一个区块的散列值，若干条交易，一个调节数等元素构成，矿工通过工作量证明实现对交易整理为账本区块和区块安全性的维持。一个矿工通过交易广播渠道收集交易项目并打包，协议约定了控制区块生成速度而产生的难度目标值，通过不断将调节数和打包的交易数据进行散列运算而算出对应散列值，使其满足当时相应的难度目标值，最先计算出调节数的矿工可以将之前获得上一个区块的散列值、交易数据、当前算出对应区块的调节数等参数集成为一个账本区块并广播到账本发布渠道，其他矿工则可以知道新区块已生成并知道该区块的散列值（作为下一个区块的“上一个区块的散列值”），从而放弃当前待处理的区块数据生成并投入到新一轮的区块生成。

对于其他基于区块链的应用，主要是针对所负载的数据，区块安全性的维持方式等进行调整。

历史

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中本聪在2008年于《比特币白皮书》[13]中提出“区块链”概念，并在2009年创立了比特币网络（英语：Bitcoin network），开发出第一个区块，即“创世区块”。[14]

区块链共享价值体系首先被众多的加密货币效仿，并在工作量证明上和算法上进行了改进，如采用权益证明和SCrypt算法。随后，区块链生态系统在全球不断进化，出现了首次代币发售ICO、智能合约区块链以太坊、“轻所有权、重使用权”的资产代币化共享经济[15]以及区块链国家（英语：Bitnation）。目前人们正在利用这一共享价值体系，在各行各业开发去中心化电脑程序（Decentralized applications, Dapp）[16]，在全球各地构建去中心化自主组织（英语：Decentralized autonomous organization）和去中心化自主社区（Decentralized autonomous society, DAS）[17]。

截至2019年中华人民共和国的相关公司占有全球区块链专利权的八成以上[18]。在2016年公布的《十三五国家信息化规划》，就已将区块链技术列为战略性前沿技术。反超点在2017年当年度专利申请量超过1200件超越美国，之后一路上升[19]，并诞生了比特大陆等以挖矿业务为切入点累积资本最终做大的企业。其官方立场是不承认比特币的货币流通地位并禁止任何商家收付，但认为区块链技术可以为国家所用，2019年中国人民银行第三季消息，支付结算司副司长穆长春8月10日在金融四十人伊春论坛上介绍央行法定数字货币的实践DC/EP（DC，digital currency，数字货币；EP，electronic payment，电子支付）时揭露央行DC/EP研究已进行五年[20]，表明可能存在被称为“央行数字货币”的制度。早在2016年有新闻显示平安集团、招商银行、微众银行等40多家金融机构共同成立首个中国深圳FinTech数字货币联盟。同年10月，中共中央总书记习近平公开表示“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”，对特定技术发表谈话[21]表达重视，引发相关类股上涨以及媒体议论。[22]

应用项目

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国家货币

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  1. e-Dinar是突尼斯共和国政府用区块链技术发行的数字货币。也是第一个国家数位货币。[23]
  2. eCFA是塞内加尔共和国政府用区块链技术发行的数位货币。[24]
  3. 数字人民币（E-CNY）是中华人民共和国政府用区块链技术发行的数字货币。[25]
  4. Sand Dollar是巴哈马国政府用区块链技术发行的数字货币。[26]

社区货币

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  1. 空卢（英文：Colu）公司在英国伦敦用区块链发行了东伦敦社区英镑（Local Pound, East London），主要为中小企业提供支付平台。2017年6月止，空卢在全球发行了多款社区货币，共有50,000用户。[27]

私有链、公有链和联盟链的区别

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公有链 联盟链 私有链
参与者 不限 联盟成员 链的所有者
共识机制 PoW/PoS 分布式一致性算法 solo/pbft等
验证者 自愿提供算力或质押加密货币者 联盟成员协商确定 链的所有者
激励机制 需要 可选 无
去中心化程度 较高 偏低 极低
如初特点 解决双重支付 效率和成本优化 安全性高、效率高
吞吐量 7笔/秒至数千笔/秒（TPS） <10万笔/秒（TPS） 视配置决定
应用领域 区块链游戏、非同质化代币、去中心化金融等 供应链管理、金融服务、医疗保健等 大型组织或私人企业之业务等
代表项目 比特币、以太坊 R3、Hyperledger 　

公有链

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公有链可称为公共区块链，指所有人都可以参与的区块链。换言之它是公平公开，所有人可自由访问，发送、接收、认证交易。另外公有链亦被认为是“完全去中心化”的区块链。公有链的代表有BTC区块链，ETH （页面存档备份，存于互联网档案馆）、EOS （页面存档备份，存于互联网档案馆）等，它们之间有存在不同架构。[28]举个例子说，以太坊（ETH）是一条公有链，在以太坊链上运作的每一项应用都会消耗这条链的总体资源[29]；EOS只是一个区块链的基础架构，开发人员可以自由地在EOS上创建公链，每条链与链之间都不会影响彼此拥有的资源，换言之不会出现因个别应用资源消耗过多而造成网络拥挤[30]。

私有链

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商业组织正在为各种应用开发分布式分类账和其他区块链启发的软件。由于这些软件被中心化机构控制，不具有区块链去中心化的属性，被称为私有链 （private blockchains）、区域链、或者联盟链[31]。私有链上的资料，可由建立私有链的机构任意操控改写，所以连确保资料难以篡改的功能也没有。 [8] 至2017年6月止，没有任何私有链得到认可和使用，而且国际银行界纷纷退出所参与的项目；加拿大中央银行也在2017年5月放弃了国家私有链的开发，主要原因是与中央银行体系格格不入[32]。相反，用现有区块链进行ICO众筹，来开发新型去中心化社区的项目，如雨后春笋般地涌现，得到不同凡响的结果[33]。以下是部分私有链及联盟链开发项目：

  • 德勤和ConsenSys2016年宣布计划创建一个数位银行ConsenSys计划[34]
  • R3计划连接42家银行分布式分类帐，主要由以太坊，Chain.com，英特尔和IBM牵头[35]
  • Microsoft Visual Studio正在使Ethereum Solidity语言可供应用程序开发人员使用。[36]
  • SafeShare保险提供一项区域链为基础的主打共享经济的保险，由英国保险巨头劳合社承保。
  • 一家瑞士工业联盟，包括瑞士电信，苏黎世州银行和瑞士股票交易所，以柜台买卖为原型的资产交易，基于以太坊科技的区域链。[37]
  • Context Labs（英语：Context Labs） a 2013 company developing blockchain enabled platforms
  • R3区域链联盟
  • Digital Asset Holdings（英语：Digital Asset Holdings）
  • Satoshi Citadel Industries（英语：Satoshi Citadel Industries）
  • 美国期货和期权交易所CME集团于2017年4月11日宣布，正在测试基于区域链的黄金期货平台的正处于最后测试阶段，该区块链是为比特币提供认证的对等网络。[38]
  • 台湾林产品生产追溯系统[39]
  • 私有链的弊端也很明显，Nikolai Hampton 曾在《Computerworld》中指出，“私有区块链也没有必要受到‘51%’攻击，因为私有区块链（很可能）已经控制了所有区块创建资源的 100%。如果你可以攻击或破坏私人公司服务器上的区块链创建工具，你就可以有效地控制他们 100% 的网络，并随心所欲地更改交易。” 这在金融危机或债务危机（如2007-08 年的金融危机）期间会产生一系列特别深远的不利影响，因为政治上有权势的参与者可能会做出有利于某些群体而损害其他群体的决策[40]，并且“比特币区块链受到大规模集体挖矿的保护，任何私有区块链都不太可能尝试使用千兆瓦的计算能力来保护记录——这既耗时又昂贵。”他还表示，“在私有区块链中，不存在‘竞争’；没有动机去使用更多的算力或比竞争对手更快地发现区块。这意味着许多内部区块链解决方案只不过是繁琐的数据库。”

侧链

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区块链中的侧链（sidechains）实质上不是特指某个区块链，而是指遵守侧链协议的所有区块链，该名词是相对与比特币主链来说的。侧链协议是指：可以让比特币安全地从比特币主链转移到其他区块链，又可以从其他区块链安全地返回比特币主链的一种协议。

ICO代币

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首次代币发行（英语：Initial Coin Offering，简称ICO），也称为ICO众筹，是用区块链筹集资金，以便开发新型区块链社区的项目。[33]

非营利组织

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  • 比尔及梅琳达·盖茨基金会《基层项目／Level One Project》旨在利用区块链技术帮助世界各地20亿缺乏银行账户的民众。[41][42]
  • 联合国世界粮食计划署的《区块建设／Building Blocks》旨在使粮食计划署越来越多的现金扶贫业务更快，更便宜，更安全。“区块建设”于2017年1月在巴基斯坦开展了现场试点工作，将在整个春季继续进行。[43][44]2017年6月，该项目已经扩大到叙利亚等国，计划在2030年前在全球实现零饥饿[45]。

去中心化的社会网络

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  1. 回馈项目（Backfeed project）正在基于区块链分布式自治系统，开发共识主动性创建和分配价值的社会网络。[46][47]
  2. 亚历山大项目（The Alexandria project）是一个基于区块链开发的去中心化图书馆网络。[48][49]
  3. 它自主（Tezos）是一个根据它代币（token）持有者们的投票结果，让电脑程序自我演变，来实现区块链自主的开发项目。[50][51][52][53]比特币区块链是一个去中心化的加密货币和支付的金融自主体系。以太坊区块链在前者的基础上增加了去中心化的智能合约的法律自主体系。它自主将在前两者的基础上增加去中心化的电脑程序开发功能，以便建立社会管理自主权体系。[54][55]

区块链数据库

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甲骨文公司在Oracle Database 21c中，首次引入了区块链资料表功能。不过，Oracle Database的区块链不是去中心化。甲骨文称，中央化的区块链数据库较去中心化更高吞吐量及更少延迟交易问题。[56][57]

黑客事故

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区块链目前多用于民间自定义的各种虚拟货币领域，众多黑客事件也发生在这些场景，区块链本身可以确保记账内容万无一失但目前几乎都是不记名设计，所以谁能夺取账号文本就能声称为所有者，而民间公司保存账号的服务器防骇条件不一使此类“抢劫”行为提供可能性。[58]

2018年

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  • 1月，日本数字货币交易所Coincheck遭黑客攻击，约价值超过5.34亿美元的NEM于平台上被非法转移。[59][60]
  • 2月11日，意大利加密货币交易所BitGrail遭黑客攻击，约价值1.7亿美元的NANO被盗。[61]
  • 4月22日，BeautyChain智能合约出现重大漏洞，黑客通过此漏洞无限生成代币，导致BEC的价值接近归零。[62][58]
  • 4月25日，SmartMesh出现疑似重大安全漏洞，宣布暂停所有SMT交易和转账直至另行通知，导致损失约1.4亿美金。[63]
  • 7月10日，以色列数字货币交易所Bancor遭黑客攻击，约价值超过23.5亿美元的ETH，NPXS，和BNT于平台上被非法转移。
  • 7月25日，EOS Fomo 3D狼人游戏的游戏合约遭受溢出攻击，60686个EOS从奖励池中被盗取，导致部分奖励没有按照游戏规则奖励用户。EOS核心仲裁论坛（ECAF）对黑客进行仲裁后，冻结黑客EOS账户：eosfomoplay1。[64]
  • 9月20日，日本数字货币交易所Zaif遭黑客攻击，导致损失67亿日元（约6000万美元加密货币），其中包括5,966比特币。[65]根据CNN报道指出，被盗金额约4000万美元属客户资金，另外2000万则属于交易所。[66]
  • 12月3日，EOS Dice3D黑客攻击，损失10569个EOS。黑客将被盗的EOS转至火币，Dice3D官方决定自费拿出部分EOS给予玩家作补偿。[67]

2019年

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  • 2月22日，EOS42被黑客攻击，黑客利用EOS节点没有更新黑名单的漏洞去攻击系统，使EOS42损失二百万个EOS。这个安全事件发生后，EOS社群开始作防备措施，避免类似情况再出现。
  • 3月30日，韩国加密货币交易所Bithumb遭到黑客入侵，超过300万EOS（约1270万美元）和2000万XRP（约620万美元）的资产被盗。[68]
  • 5月8日，全球最大加密货币交易所Binance发布公告表示，遭到黑客攻击，共计7000枚比特币遭窃，损失估计超过4000万美元。[69]
  • 7月12日，日本金融厅认证的合法加密货币交易所币宝（BitPoint），遭窃取上千颗比特币，各类加密货币合计损失高达35亿日元。而币宝台湾分公司从7月23日开始也全面暂停服务，所有用户不能交易加密货币外，连台币账户都无法提领。[70]

参考文献

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