毕马威区块链研究报告：共识-价值互联的不变协议

投资博弈论 2016-09-29

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区块链技术有望实现数字身份的建立，并使传统的纸张密集型流程自动化，这使得区块链技术成为未来金融服务的万灵丹。尽管有一些人对区块链技术持审慎态度，但有一件事是明确的，那就是毕马威中国将会继续研究和分析不同的案例，这也是毕马威中国与客户约定的一部分。我们相信，随着金融服务机构逐步意识到区块链的影响和作用，他们将会逐步把区块链技术应用到日常操作中。

术语

区块链、分布式账本以及共识机制有可互换使用。本刊中，下列术语具有以下定义：

区块链: 一种管理持续增长的、按序整理成区块并受保护以防篡改的交易记录的分布式账本数据库。

分布式账本:不同于传统数据库技术的数字化所有权记录(因不需要中央管理员或中央数据存储);这种账本能在点对点网络的不同节点之间相互复制，且各项交易均由私钥签署。

共识机制:区块链或分布式账本技术应用的一种无需依赖中央机构来鉴定和验证某一数值或交易的机制。共识机制是所有区块链和分布式账本应用的基础。

节点:保存账本副本的共识网络或服务器的成员或系统，并可担任不同角色，如发出、验证、接收和通知等。概括而言，节点可被视作虚拟机实例。

内容摘要

1)区块链的基本要素

区块链作为分布式账本的其中一种，将交易以区块的形式进行排序和验证，并施以保护以防篡改。电脑网络通过加密的审计线索来保存和验证交易的共识记录。分布式账本意味着不存在单一的中央机构(如结算所)来验证和执行交易，而参与者的电脑则被用作网络内的节点。

这些节点的部分或全部将按商定算法(即共识机制)来验证，并在合适的情况下，执行拟定交易。这些交易随后被加密并储存于节点的关联区块中，形成审计线索。

由于该技术在参与者的节点上运行，能提供所需保密度，因此交易各方之间无需设置中间人，点与点之间亦无需进行信任验证。在有效执行的情况下，区块链具有快速、保密、可靠和低成本的优势。区块链的核心是参与者之间的共识。共识之所以是关键，是因为在没有中央机构的情况下，参与者必须就规则及其应用方法达成一致;并同意使用这些规则来接受及记录拟定交易。

2)共识

共识概念：昨日与今天

建立共识当然不是一个新的概念。共识在人类开始群体生活之时便已存在。从最基本的层面上说，共识只是一种让一个多样化团体在不发生冲突的情况下作出决策的方法。根据Edward Shils的“共识理念”，共识的达成需以下三个条件：

– 团体成员共同接受法律、规则和规范

– 团体成员一致认可实施这些法规的机构

– 身份认同或团结意识，这样团体成员才会承认他们就达成的共识而言是平等的。

共识开始时作为社会运作的一个概念，但如今已成为计算机科学的重要组成部分。在过去30多年，电脑世界中的共识机制已从一个抽象概念发展成分布式账本技术的重要支柱。在分布式账本中，共识机制是大部分(或全部)网络成员就某条数据或拟定交易的价值达成一致，并就此对账本进行更新的机制。换言之，共识机制是在参与节点之间管理一系列连贯事实的规则和程序。

共识算法允许关联机器连接起来进行工作，并在某些成员失效的情况下，工作仍能正常进行。这种容错能力是区块链和分布式账本的另一主要优势，并有内置冗余余量以作备用。

共识机制的基本决定参数：

– 去中心化治理:单一中央机构不能提供交易不可改变性。

– 节点结构: 节点通过既定方式来交换信息，可分多个阶段或层级。

– 身份验证:此流程验证参与者的身份。

– 完整性:验证交易的完整性，如通过加密算法。

– 不可否认性:验证假定发送者确实发送了信息。

– 隐私性: 协助确保只有既定接收人才能读取信息。

– 容错性:即使某些节点或服务器失效或运行减慢，网络仍能高效、快速地运行。

– 性能:包括吞吐量、实时性、可扩展性和延迟。

不同共识机制中的参数会存在巨大差异。我们在描述下列特定机制时将分析这些差异。

上述参数的一部分通过加密法中四个主要方法来执行，这四个方法使用数学公式来尝试确保安全性和隐私性。这四种方法包括公钥、私钥、散列法以及分层确定性密钥。