区块链的核心技术

Posted 2021-12-03 ulam国产公链

区块链定义

区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，去中心化，去信任的方式，集中维护一个分布式数据库的技术方案， 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本，

区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。

区块链架构模型

区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。

数据层：封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术；

网络层：则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；

共识层：主要封装网络节点的各类共识算法；

激励层：将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等；

合约层：主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础；

应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。

区块链基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点

区块链特征

去中心化：由于使用分布式核算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。

开放性：系统是开放的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人公开，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。

自治性：区块链采用基于协商一致的规范和协议（比如一套公开透明的算法）使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据，使得对“人”的信任改成了对机器的信任，任何人为的干预不起作用。

信息不可篡改：一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久的存储起来，除非能够同时控制住系统中超过51%的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。

匿名性：由于节点之间的交换遵循固定的算法，其数据交互是无需信任的（区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效），因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方自己产生信任，对信用的累积非常有帮助。

区块链类型

1.私有连

2.联盟liang

3.公有链

区块链运用

物流供应链 供应链行业往往涉及到诸多实体，包括物流、资金流、信息流等，这些实体之间存在大量复杂的协作和沟通。传统模式下，不同实体各自保存各自的供应链信息，严重缺乏透明度，造成了较高的时间成本和金钱成本，而且一旦出现问题（冒领、货物假冒等）难以追查和处理。

通过区块链各方可以获得一个透明可靠的统一信息平台，可以实时查看状态，降低物流成本，追溯物品的生产和运送整个过程，从而提高供应链管理的效率。当发生纠纷时，举证和追查也变得更加清晰和容易。

该领域被认为是区块链一个很有前景的应用方向。 例如运送方通过扫描二维码来证明货物到达指定区域，并自动收取提前约定的费用，可以参考 区块链如何变革供应链金融 和 区块链给供应链带来透明。 Skuchain 创建基于区块链的新型供应链解决方案，实现商品流与资金流的同步，同时缓解假货问题。

区块链核心技术

第一个叫分布式账本，就是易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点都记录的是完整的账目，因此它们都可以参与监督交易合法性，同时由于记账节点足够多，理论上讲除非所有的节点被破坏，否则账目就不会丢失，从而保证了账目数据的安全性。另一方面，也可以共同为其作证。不同于传统的中心化记账方案，没有任何一个节点可以单独记录账目，从而避免了单一记账人被控制或者被贿赂而记假账的可能性。

第二个叫做非对称加密和授权技术，存储在区块链上的交易信息是公开的，但是账户身份信息是高度加密的，只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到，从而保证了数据的安全和个人的隐私。

第三个叫做共识机制，就是所有记账节点之间怎么达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制，适用于不同的应用场景，在效率和安全性之间取得平衡。以比特币为例，采用的是工作量证明，只有在控制了全网超过51%的记账节点的情况下，才有可能伪造出一条不存在的记录。当加入区块链的节点足够多的时候，这基本上不可能，从而杜绝了造假的可能。

第四个技术特点叫智能合约，智能合约是基于这些可信的不可篡改的数据，可以自动化的执行一些预先定义好的规则和条款。以保险为例，如果说每个人的信息（包括医疗信息和风险发生的信息）都是真实可信的，那就很容易的在一些标准化的保险产品中，去进行自动化的理赔。

ULAM的技术优势

完全去中心

由众多节点共同组成的一个端到端的网络。没有中心化设备、管理机构和中介。所有节点的权利和义务都相等，任一节点停止工作都会不影响系统整体的运作。

去信任化

系统中所有节点之间无需信任也可以进行交易。数据库和整个系统的运作是公开透明的，在系统的规则和时间范围内，节点之间无法欺骗彼此。

可靠数据库

通过分布式数据库形式，参与节点都获得完整数据库拷贝。单个节点对数据库的修改无法影响其他数据库，除非整个系统中超过51%的节点同时修改。

抗量子攻击

ULAM采用了抗量子攻击的签名算法NTRU。NTRU(Number Theory Research Unit)算法是1996年由美国布朗大学三位数学教授发明的公开秘密体制 。这是一个基于多项式环 （其中N是一个安全参数）的密码体制。它的安全性依赖于格中最短向量问题（SVP）。

颠覆式创新共识

ULAM是根据节点的幸运值来决定开垦概率的，不需要进行hash值的计算。每个节点根据幸运值的大小，决定拥有的随机数的个数。节点的幸运值越大拥有的随机数越多。在每次出块的时候被选为记账节点的概率也就越高

高TPS

ULAM设计的全新非交互式交易验证算法（NITCV），可以使TPS最低达到10000。ULAM使用知识证明的方法构造出非交互式交易验证算法。普通的区块链在验证交易时需要所有用户都对区块中的交易进行验证，ULAM的非交互式交易验证算法通过用户打包区块后对区块内的交易验证后生成交易验证证明。