區塊鏈自信任

『壹』 區塊鏈的模型架構是什麼

區塊鏈技術不是單一的創新技術，而是多種技術整合創新的結果，其本質是一個弱中心的、自信任的底層架構技術。與傳統的互聯網技術相比，它的技術原理與模型架構是一次重大革新。在這里，我們將就區塊鏈的基本技術模型進行剖析。

模型圖

區塊鏈技術模型自下而上包括數據層、網路層、共識層、激勵層、合約層和應用層。每一層分別具備一項核心功能，不同層級之間相互配合，共同構建一個去中心的價值傳輸體系

數據層是區塊鏈最底層的釋術架構，應用了公私鑰相結合的非對稱加密技術，利用散列函數確保信息不被篡改，還採用了鏈式結構、時間戳技術、梅克爾（Merkle)樹等技術對數據區塊進行處理，讓新舊區塊之間相互鏈接，相互驗證，是區塊鏈安全穩定運行的基礎。

鏈喬教育在線旗下學碩創新區塊鏈技術工作站是中國教育部學校規劃建設發展中心開展的「智慧學習工場2020-學碩創新工作站 」唯一獲準的「區塊鏈技術專業」試點工作站。專業站立足為學生提供多樣化成長路徑，推進專業學位研究生產學研結合培養模式改革，構建應用型、復合型人才培養體系。

『貳』 為什麼說區塊鏈是「去信任」的

維基網路中，從心理學角度對信任的解釋如下：
Trust is believing that the person who is trusted will do what is expected.
信任是指，相信被信任的人會做出預期的事 。

結合我對信任的理解，信任包含幾個關鍵點：
1.  信任是一個心理預判 。
2. 信任是有程度的。
3. 信任是單向的。比如我信任你，但你不一定信任我。
4. 信任是有維度的。
    道德上的信任：我信任他不會干壞事。
    能力上的信任：我信任他能搞定這個事。

心理預判一般來源於兩個因素：歷史經驗和客觀規律 。當然，這兩個因素並不矛盾。事實上，我們大部分的預判，是同時建立在這兩個因素之上的。

構建信任關系除了可以讓彼此的信任的雙方得到心理的上的愉悅感外，更重要的是， 信任可以提升合作效率 ，甚至完成一些單體無法完成的事情。對於歷史經驗形成的信任關系，需要 靠時間來積累 。如果雙方合作，都要從0開始積累，顯然是低效的。為了提升效率，我們常常會引入第三方，在雙方無歷史經驗可供參考的情況下，來實現兩者間的合作關系。我們可以把這個 第三方信任機構或工具稱之為「信任中介」。

原子模型

信任傳遞 ：A信任T，T信任B，A可以通過T間接的與B產生合作關系。比如B想借錢，T沒錢，A有錢；此時A可以把錢先給T，T再把錢給B。當B違約時，T幫B把錢還給A。

去信任 ：A信任T，B信任T。在A和B在互不信任的情況下，A和B將各自需求提給T，由T來達成A和B各自的需求；或者A直接與B產生合作關系，但都是在T的監視下完成，由T來確保A和B都是按交易的要求完成的。

註：黃色箭頭代表著信任的方向。

其中 「信任傳遞」和「去信任」的主要區別在於，信任傳遞中的T參與雙方的交易，也承擔責任；而去信任模型中的T，不參與交易，也不承擔責任。

區塊鏈本身是一個平台工具，提供了一個不可篡改的記賬服務。他無法促使交易雙方彼此互相信任，也無法參與到雙方的交易中；作為一個沒有生命的工具，當然也無法承擔交易責任（比如A違約，B發假貨啥的，都屬於交易責任；至於記賬的正確性，系統的安全性責任，當然還是由區塊鏈保障）。因此 區塊鏈所實現的是「去信任」模型，而非「信任傳遞」模型。

當然，在區塊鏈記錄大量交易數據後，則給人提供了一種可靠的經驗數據。比如當A不信任B時，但在鏈上可以查閱B發生了大量的成功交易。此時A可以判斷，B是一個可以相信的人。這是一個衍生的能力。也就是我們常提的「增信」的由來。無論是否有歷史交易數據，在區塊鏈平台上的交易仍然是在去信任模型下完成的。

信任是一個泛概念，包含的場景非常豐富，比如合作信任、感情信任、交易信任……而在區塊鏈的世界裡，當前主要涉及的場景是 交易信任 。當然，還可以利用區塊鏈的不可篡改性提供 存證服務，以解決其他場景的信任 問題。

至於區塊鏈如何做到不可篡改的記賬服務，請參見《區塊鏈如何確保交易安全？》

『叄』 為什麼說區塊鏈是製造信任的機器

在區塊鏈系統中，根據一套競爭規則，選出記賬人，參與競爭的人都有機會獲勝當選記賬人。我們假設這個規則是拼魔方競賽，誰最先拼好魔方，誰就獲得記賬權。這體現了區塊鏈記賬的一個特點：非中心化記賬。通過玩魔方游戲隨機產生記賬人，保證記賬人不再是某個中心化機構。

『肆』 區塊鏈系統中不同節點之間是如何建立信任的

區塊鏈是從零開始有序的鏈接在一起的，每個區塊都指向前一個區塊，稱為前一個區塊的子區塊，前一區塊稱為父區塊。
 
每個區塊都有一個區塊頭，里邊包含著父區塊頭通過演算法生成的哈希值，通過這個哈希值可以找到父區塊。當父區塊有任何改動時，父區塊的哈希值也發生變化。這將迫使子區塊哈希值欄位發生改變，以此類推，後邊的子子區塊，子子子區塊都會受影響。一旦一個區塊有很多後代以後，除非重新計算此區塊所有後代的區塊，但是這樣重新計算需要耗費巨大的計算量，所以區塊鏈越長區塊歷史越無法改變。

『伍』 分布式共識包含哪三種方法

PoW 、PoS 、DPOW都是什麼意思？
說到區塊鏈，我們必然會談及它的共識機制。不了解區塊鏈的共識機制，就無法理解區塊鏈的真正意義。那麼，今日份的區塊鏈的共識機制了解一下？
共識機制是什麼？
什麼是共識？直取它的字面意思，就是"共同的認識".
人與人是不同的，這種不同不僅體現在身材、長相、能力，更體現在文化、觀點、想法、利益訴求等等方面。
共識，簡而言之，就是一個群體的成員在某一方面達成的一致意見。
我們了解到，信任是社會運轉中的一大痛點，銀行有自己的信用體系，過去的金融體系服務於只服務於極少的企業家，因為建立信用體系耗資巨大。後來支付寶有了芝麻信用，信用已經關繫到生活的很多方面，信用卡額度、花唄額度，芝麻信用高出國還可以免簽。我們正享受著信用給我們帶來的便捷。
區塊鏈本質是去中心化，去中心化的核心是共識機制，區塊鏈上的共識機制主要解決由誰來構造區塊，以及如何維護區塊鏈統一的問題。
區塊鏈共識機制的目標是使所有的誠實節點保存一致的區塊鏈視圖，同時滿足兩個性質：
1）一致性：所有誠實節點保存的區塊鏈的前綴部分完全相同。
2）有效性：由某誠實節點發布的信息終將被其他所有誠實節點記錄在自己的區塊鏈中。
區塊鏈的自信任主要體現於分布於區塊鏈中的用戶無須信任交易的另一方，也無須信任一個中心化的機構，只需要信任區塊鏈協議下的軟體系統即可實現交易。
共識機制是什麼？PoW 、PoS 、DPOW都是什麼意思？
共識機制的必要性？
分布式系統中，多個主機通過非同步通信方式組成網路集群。在這樣的一個非同步系統中，需要主機之間進行狀態復制，以保證每個主機達成一致的狀態共識。錯誤信息可能出現在非同步系統內並不斷傳播，因此需要在默認不可靠的非同步網路中定義容錯協議，以確保各主機達成安全可靠的狀態共識，這就是共識機制誕生的必要性。
這種自信任的前提是區塊鏈的共識機制（consensus），即在一個互不信任的市場中，要想使各節點達成一致的充分必要條件是每個節點出於對自身利益最大化的考慮，都會自發、誠實地遵守協議中預先設定的規則，判斷每一筆記錄的真實性，最終將判斷為真的記錄記入區塊鏈之中。attachments-2018-08-9yY7VRHa5b738e3d96021.jpg
換句話說，如果各節點具有各自獨立的利益並互相競爭，則這些節點幾乎不可能合謀欺騙你，而當節點們在網路中擁有公共信譽時，這一點體現得尤為明顯。區塊鏈技術正是運用一套基於共識的數學演算法，在機器之間建立"信任"網路，從而通過技術背書而非中心化信用機構來進行全新的信用創造。
當今區塊鏈的幾種共識機制介紹
區塊鏈上的共識機制有多種，但任何一種都不是完美無缺，或者說適用於所有應用場景的。
PoW 工作量證明
整個系統中每個節點為整個系統提供計算能力（簡稱算力），通過一個競爭機制，讓計算工作完成最出色的節點獲得系統的獎勵，即完成新生成貨幣的分配，簡單理解就是多勞多得，bitcoin、LTC等貨幣型區塊鏈就應用POW機制。
優點
完全去中心化節點自由進出，演算法簡單，容易實現破壞系統花費的成本巨大，只要網路破壞者的算力不超過網路總算力的50%,網路的交易狀態就能達成一致
缺點
浪費能源，這是最大的缺點區塊的確認時間難以縮短，如bitcoin每秒只能做7筆交易，不適合商業應用新的區塊鏈必須找到一種不同的散列演算法，否則就會面臨bitcoin的算力攻擊對節點的性能網路環境要求高容易產生分叉，需要等待多個確認無法達成最終一致性
PoS 權益證明
也稱股權證明，類似於你把財產存在銀行，這種模式會根據你持有加密貨幣的數量和時間，分配給你相應的利息。
優點
對節點性能要求低，達成共識時間短
缺點
沒有最終一致性，需要檢查點機制來彌補最終性
DPOW 委託股權證明
DPOW是 PoS 的進化方案，在常規 PoW和 PoS 中，任何一個新加入的區塊，都需要被整個網路所有節點做確認，非常影響效率。
DPoS則類似於現代董事會的投票機制，通過選舉代表來進行投票和決策。被選舉出的n個記賬節點來做新區塊的創建、驗證、簽名和相互監督，這樣就極大地減少了區塊創建和確認所需要消耗的時間和算力成本。
優點
大幅縮小參與驗證和記賬節點的數量，可以達到秒級的共識驗證
缺點
犧牲了去中心化的概念，不適合公有鏈
PBFT 實用拜占庭容錯
實用拜占庭容錯機制是一種採用"許可投票、少數服從多數"來選舉領導者並進行記賬的共識機制，該共識機制允許拜占庭容錯，允許強監督節點參與，具備許可權分級能力，性能更高，耗能更低，而且每輪記賬都會由全網節點共同選舉領導者，允許33%的節點作惡，容錯率為33%.實用拜占庭容錯特別適合聯盟鏈的應用場景。
優點
會背離中心化，加密貨幣的存在及獎勵機制會產生馬太效應，讓社區中的窮者更窮，富者更富共識效率高，可實現高頻交易
缺點
當系統只剩下33%的節點運行時，系統會停止運行
dBFT 授權拜占庭容錯
這種機制是用權益來選出記賬人，然後記賬人之間通過拜占庭容錯演算法達成共識。授權拜占庭容錯機制最核心的一點，就是最大限度地確保系統的最終性，使區塊鏈能夠適用於真正的金融應用場景。
優點
專業化的記賬人可以容忍任何類型的錯誤記賬由多人協同完成，每一個區塊都有最終性，不會分叉演算法的可靠性有嚴格的數學證明
缺點
當三分之一或以上記賬人停止工作後，系統將無法提供服務當三分之一或以上記賬人聯合作惡，可能會使系統出現分叉
Pool 驗證池
基於傳統的分布式一致性技術，加上數據驗證機制。
優點
不需要加密貨幣也可以工作，在成熟的分布式一致性演算法（Pasox、Raft）基礎上，實現秒級共識驗證。
缺點
去中心化程度不如bitcoin,更適合多方參與的多中心商業模式。
Paxos
這是一種傳統的分布式一致性演算法，是一種基於選舉領導者的共識機制。領導者節點擁有絕對許可權，並允許強監督節點參與，其性能高，資源消耗低。所有節點一般有線下准入機制，但選舉過程中不允許有作惡節點，不具備容錯性。
Paxos演算法中將節點分為三種類型：
proposer:提出一個提案，等待大家批准為結案。往往是客戶端擔任該角色
acceptor:負責對提案進行投票。往往是服務端擔任該角色
learner:被告知結案結果，並與之統一，不參與投票過程。可能為客戶端或服務端
Paxos 能保證在超過50%的正常節點存在時，系統能達成共識。
瑞波共識機制
瑞波共識演算法使一組節點能夠基於特殊節點列表形成共識，初始特殊節點列表就像一個俱樂部，要接納一個新成員，必須由該俱樂部51%的會員投票通過。共識遵循這些核心成員的"51%權利",外部人員則沒有影響力。由於該俱樂部由中心化開始，它將一直是中心化的，而如果它開始腐化，股東們什麼也做不了。與bitcoin及Peercoin一樣，瑞波系統將股東們與其投票權隔開，因此，它比其他系統更中心化。
Peercoin
Peercoin（點點幣，PPC），混合了POW工作量證明及POS權益證明方式，其中POW主要用於發行貨幣，未來預計隨著挖礦難度上升，產量降低，系統安全主要由POS維護。
在區塊鏈網路中，由於應用場景的不同，所設計的目標各異，不同的區塊鏈系統採用了不同的共識演算法。每種共識演算法都不是完美的，都有其優點和局限性。
區塊鏈解決了在不可信信道上傳輸可信信息、價值轉移的問題，而共識機制解決了區塊鏈如何分布式場景下達成一致性的問題。
雖然區塊鏈目前還處於發展的早期，行業發展還面臨著一些阻礙，但社會已經足夠多地認識到區塊鏈的價值，區塊鏈發展的腳步絕不會停滯不前，行業發展也定會找到突破阻礙的方法。