分布式账本技术:超越区块链(附下载英文版)

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分布式账本技术产生的算法是一种强大的、具有颠覆性的创新,它有机会变革公共与私营服务的实现方式,并通过广泛的应用场景去提高生产力。

分布式账本,从实质上说就是一个可以在多个站点、不同地理位置或者多个机构组成的网络里进行分享的资产数据库。在一个网络里的参与者可以获得一个唯一、真实账本的副本。账本里的任何改动都会在所有的副本中被反映出来,反应时间会在几分钟甚至是几秒内。在这个账本里存储的资产可以是金融、法律定义上的、实体的或是电子的资产。在这个账本里存储的资产的安全性和准确性是通过公私钥以及签名的使用去控制账本的访问权,从而实现密码学基础上的维护。根据网络中达成共识的规则,账本中的记录可以由一个、一些或者是所有参与者共同进行更新。

区块链是这种分布式账本的底层技术,它最初是为了在2008年实现的点对点数字现金系统比特币而设计的。区块链算法让比特币的交易可以在“区块”里集中起来,并通过密码学签名添加到现有区块组成的“链”里面。比特币账本是用分布式及“无需许可”的方式构建的,任何人都可以通过解决生成新区块所需的密码学难题从而添加一个包含交易的区块。现时,这个系统的鼓励机制是在解决难题并生成每个区块后得到的25个比特币的奖励。任何人只要有网络和电脑的算力,都有机会解决这些密码学难题并将交易添加到账本里,这些人被称为“比特币矿工”。挖矿的比喻是很恰当的,因为比特币的挖掘是要消耗大量的电脑运算能力的,因此会带来很高的能源消耗。据估计,比特币网络运行所需的能源超过1GW(十亿瓦特),可以与爱尔兰的电力消耗相提并论了。

比特币就像是网络上的现金一样。人们是通过物理上的外观及特征去校验现金的真伪的,而在钞票的例子里,则是通过序列号以及其他的一些安全设备去实现这个目的。不过在现金的例子里,并没有一个用于记录交易的账本,无论是钱币还是钞票都有被伪造的问题。在比特币的例子里,交易构成的账本保证了它们的真实性。钱币和比特币都需要被安全地存储到相应的钱包(分别对应实物或虚拟钱包),若这个步骤不完善的话,无论是钱币还是比特币都有可能被盗窃。比特币与传统货币的根本差别是,传统货币由中央银行发行,而比特币由一个被称为比特币的全球“协作”机制根据共识决定的数额发行。作为用于交换和商业运行的工具,现金已经被使用了一千多年了。从这个事情上说,玛瑙贝(译者注:古代货币的一种)、锻造的便士以及比特币都是有一定联系的。

不过这个报告并不是关于比特币的。它是关于让比特币成为可能的算法技术,以及关于这种技术具有的潜能——它能在现有的账本系统中进行变革,使其成为记录、协助和维护大范围的各类型交易的工具。所以,区块链的基本架构可以修改成整合各种规则、智能合约、数字签名以及其他新型的工具。

分布式账本技术有潜力帮助政府征税、发放福利、发行护照、登记土地所有权、保证货物供应链的运行,并从整体上确保政府记录和服务的正确性。在英国国民健康保险制度(NHS)里,这项技术通过改善和验证服务的送达以及根据精确的规则去安全地分享记录,有潜力改善医疗保健系统。对这些服务的消费者来说,这项技术根据不同的情况,有潜力让消费者们去控制个人记录的访问权并知悉其他机构对其记录的访问情况。

现行的数据管理方案,特别关于个人数据的管理,通常是在单一的机构内架设的大型传统IT系统。由此还会引入一系列的网络与通讯系统,才能实现与外界的交流,这也增加了额外的成本和复杂性。高度中心化的系统的单点失败的几率很高。这也会带来被黑客攻击的风险,而数据经常会出现没有及时同步的、过期的或者不准确的问题。

与此相反,分布式账本天生的就是很难去攻击的,因为它没有用单一的数据库去存储记录,而是保留了同一个数据库的多个共享副本,因此黑客攻击必须同时针对所有的副本才能生效。这个技术也具备阻止未授权修改或恶意篡改的能力,因为网络中的参与者会立刻发现账本中的某个部分被篡改了。另外,这种技术用于维护信息安全及更新信息的方法意味着参与者可以共享数据,并确保账本的所有副本在任何时候都是与其他副本一致的。

不过,这不代表分布式账本对黑客攻击是免疫的,因为原则上说,任何人只要能够找到“合法地”修改一个副本的方法,则有可能修改账本的所有副本。因此,保证分布式账本的安全性是一项重要的任务,就如确保现代社会运行所依赖的数字技术基础设施的安全性一样。

一些地方的政府开始将分布式账本技术引入业务当中。爱沙尼亚政府使用由Guardtime公司开发的、被称为“无需密码的签名基础设施”(Keyless Signature Infrastructure,KSI)的分布式账本技术去做相关的试验已经有几年的时间了。

这个基础设施让公民可以验证他们存放在政府数据库的相关记录的正确性。这好像也杜绝了一些有特权的内部人员在政府网络内部进行不法行为的可能性。有了这个保证后,爱沙尼亚相继启动了如电子式商业登记(e-Business Register)以及电子征税(e-Tax)等基于数字技术的服务。这降低了在国家和公民上的行政负担和成本。爱沙尼亚与英国、以色列、新西兰和韩国一起,并列在“数字化五国(D5 group of nations)”里。(译者注:数字化五国是英国政府赞助的一个项目,目的是通过数字化改善公共服务的质量)。英国政府有机会与这些政府以及其他有类似想法的政府一起,去学习和实施区块链及相关技术的应用。

商界很早就看到了这项技术所带来的潜力。分布式账本提供了一种确保商品及知识产权的所有权和起源的新方法。例如,Everledger提供了一种确保钻石身份的分布式账本,并记录从采掘、切割、销售和承保的相关信息。在这个有相对多的纸质文件被伪造的市场里,这种技术让钻石的归类更加高效,并有潜力降低诈骗的风险,以及防止“血腥钻石”(译者注:即在战乱或冲突地区开采并用于资助战争活动的钻石贸易)进入市场。

这类技术面临的一个重大挑战,就是如何向政策制定者以及公众解释这种技术的重要性——这也是本报告的一个重要目的。

在交流这项技术的过程中,面临的第一个困难就是区块链技术与比特币看似紧密的联系。比特币是加密货币的一种,因为它用密码学的方式确保和跟踪货币的供应量。比特币与丝绸之路(已经被关闭)此类不法交易及“暗网”交易网站的联系使得公众与政府政策制定者对此产生疑虑。不过,各国的中央银行和政府金融部门对数字货币都有一定的兴趣,正大力展开研究。这是因为与实体的现金不一样的是,数字现金的电子化分发方式能够提高效率,能够创造一个没有实体现金的交易账本。

交流这项技术面临的第二个困难是一系列令人困惑的术语。Simon Taylor(译者注:财富500强之一的巴克莱银行的区块链研发事业副总裁)在这部分的内容结束时会提供一系列的定义并将这些术语解释清楚。特别需要提到的一个术语是“分布式”,这个词容易带来误解,有人认为分布式意味着这个系统肯定是没有机构能监管的、也没有持有人的。这并不完全错误,也不一定正确——这要看账本的具体设计规则。在实践中,分布式账本的模式有很多,拥有不同程度的集中化特性,有不同类型的访问控制机制,以符合不同业务的要求。在这个领域里,有“无需许可”的账本,对任何人都是公开的,他们可以为账本贡献数据,而且账本不能被某个人或机构所占有;还有一些“基于许可”的账本,它们可能是有所有者的,而且只有所有者才能记录和验证账本的内容。

这其中关键的信息是,通过完全了解这项技术,政府和私营机构可以选择最符合自身业务需求的特定设计,在安全性、中心控制权之间达到平衡,从而又能得到在不同机构和个人之间共享数据的便利性和机会。

就如大多数新技术一样,这些技术将来的用途及可能产生的问题仍然不明晰。就如我们关注所有新技术的时候重视的问题一样,关键不在于这项技术自身是好的还是坏的,而是这项技术有什么应用场景?为什么而设?如何应用?有什么相应的安全措施去避免可能带来的问题?

为了帮助解答这些问题,英国政府科技办公室选择出来自商界、政府部门以及学术界的专家们组成了一个高级小组,去评估分布式账本技术用于政府内部以及私营部门的机会,并决定政府和其他部门需要如何在使用分布式账本技术的过程中趋利避害。目标是为政策制定者与关注者解答技术背后的术语,并给他们提供这项技术的愿景和证明,以帮助他们决定什么措施是必须的,以及如何最好地部署这些措施。

总的来说,分布式账本技术提供了一个框架,让政府可以用于减少欺诈、腐败、错误和涉及大量纸质文件业务的耗费。它有潜力重新定义政府与公民在数据分享、透明度和信任意义上的关系。对私营部门来说,类似的潜力也是存在的。

这个主编寄语给出了来自我们研究成果的8个建议,涵盖了愿景、技术、治理、隐私和安全性、震撼的潜力、应用及全球视角等内容。这些章节由分布式账本技术领域的专家们书写,但使用了普通人也能看懂的写作风格。我对这些专家提供的指导和体贴的贡献深表感激。

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以上内容来自:铅笔道微信

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