解析区块链技术的信任来源

人们常说的区块链解决了信任问题,是信任的机器。那么,到底区块链是如何解决信任的问题的?区块链的信任是从何而来的呢?

首先,信任从数学和密码学而来。人类相信的是科学,是数学,是被无数科学家、数学家、密码学家证明过的公式定理。区块链技术并不是基础科学,它只是对几种基础技术的整合与应用。推动我们现实世界发展的核心基础依然是数学、物理等基础学科,其他应用技术都是这些基础学科的衍生和发展。

在密码学里,完全随机的随机数生成函数,保证了每次都会生成真正不同的随机数。这在密码学科里已经被广泛证明和认可。这样,在数字钱包的使用过程中,每次使用数字钱包,都能生成唯一不同的公钥和私钥。由此,就不怕账号及私钥和别的用户重复了。也不用担心自己的私钥被人偷了,保证了账号的安全可靠。所有这些信任都是依赖于密码学本身的技术信任,并且这些技术信任在使用区块链技术之前就已经被无数次地验证了。

哈希函数在理论上保证了任何一个内容都会生成出一个唯一的哈希(hash)值,相同的内容都会生成相同的哈希值,不同的内容都会生成出没有冲突的不同哈希值。而从哈希值不可能推出原来的内容。这样就保证数据的不可随意篡改和数字签名的可信。

虽然,技术在不断地发展和进步,哈希函数也在不断地前进。原有的哈希函数可能不满足现阶段的安全要求,但新的哈希技术也在不断出现,至少在目前可预见的一段时间,哈希函数的安全性是值得信赖的,而其自身具备的易用性给密码学的广泛应用带来了极大的便利。

PKI(Public Key Infrastructure/公钥体系)保证了任何公钥加密的内容,只有唯一的对应的私钥能够解开,保证了私密性和通信过程中的安全性。任何私钥的数字签名的内容,只有相应的公钥才可以验证通过,保证了数据的完整性,传输的过程中不可能被监听者随意篡改。拿到的内容,只可能是持有公钥对应的私钥的用户产生的。保证了对数据来源的信任。

通过数学和密码学的论证,保证了区块链上数据的所有权的正确和数据的可信。也就是说,一个用户的私钥签名的数据,只可能是他的,因为别人没法模拟,没法篡改。而在区块链技术应用之前,类似于PKI体系就已经广泛地应用在各种商业场景之中,并且将该技术赋予了法律层面的意义。在电子签章、数字签名等领域,已经等同于用户本身的签名确认,这样大大提高了信息的提交和确认的效率。区块链技术并没有改变这些技术的本质,而是将这些技术融入自身的体系之中,成为自身技术体系信任的基石。

其次,信任是从分布式共识而来。区块链的分布式共识,解决的是在有不诚实的节点的情况下,当诚实的节点足够多时,是能达成共识的,并达成一致性的可信结果。这就是常说的拜占庭将军问题。而采用的技术手段无论是工作量证明还是通过选举产生可信的记账节点,其目的都只有一个,就是能够使网络中的各个节点能够达成一个具有一致性的结果。

基本的原则,就像社会生活中的民主投票,当一个提议被多数人(超过50%)同意通过,那么这个提议就是大家公认的结果,确定的结果,因为大部分人认为是对的。

比如,POW(Proof of work/工作量证明)就是解一道哈希难题,谁先解出来的结果,就是这次的提议,然后,其他的节点去验证,当大多数节点都验证正确的话,那么就是这次投票的正确结果,大家以后必须认同和遵守。

对多数民主的信任,就是对分布式共识的信任,也就是对区块链的信任。

在区块链的世界里,共识算法是由人编写完成并由机器无条件执行的,这其中不掺杂任何人为情绪上的波动和否认,对已达成的共识机器自身不会再去否认。由此,我们可以看到,达成真正的信任在机器的世界里是如此的容易,而在现实的世界里,又有着太多的不确定性。从而人们更加愿意相信,机器的信任更加靠谱,他不受人为主观因素的影响,更经得起推敲和考验。(www.xing528.com)

再次,信任从Merkle树和区块链的数据结构和算法而来。每个区块都由一个唯一的哈希(hash)值来表示,后面的哈希值的计算包括了前面区块的哈希值的内容,这样,所有的区块组成了一个链式数据结构。如果没有巨大的计算资源,这种数据结构保证了数据几乎不能被篡改。因为一旦前面的数据被改动,所在的区块的哈希值变了,那之后的所有的区块的哈希值必须重新计算,而这将是一个浩瀚的工程。

一个区块内所有交易生成的Merkle树的根节点的哈希值参与区块的哈希值的计算,而交易本身的内容并没有直接参与区块哈希值的计算。这种方式也保证了区块内的交易是不能被窜改的。这样,可以通过Merkle树中的路径来证明一个交易的存在和正确性,这就是SPV 后面的原理。

通过这些数据结构,交易和交易的顺序一旦生成就确定了,不能改变,值得信任。

其实,区块链的数据结构就是在模拟哈希函数的特征。区块链上所有的交易数据都可作为这个巨大的“哈希函数”的输入,最新的区块哈希值作为目前所有的交易哈希值运算的输出。当需要验证所有交易时,不必去对所有交易一一验证,而仅仅去验证最新的哈希值即可。一旦验证通过,过往的所有交易都可被看成是可信的交易。而这个验证的过程是如此的简单容易,效率极高。

最后,信任是从博弈论,经济学和心理学而来。博弈论中的纳什均衡指的是参与人的这样一种策略组合,在该策略组合上,任何参与人单独改变策略都不会得到好处。那么,这样保证了参与者诚实合作,得到的经济收益是最大的。任何人作恶的成本,可能都会大于他友好合作的收益。再者,如果作恶,破坏了整个区块链的经济系统,任何人都没有好处,都是损失,这是一个双输的结果,大家都不愿意看到。

在区块链系统中,由于密码学的添加,不能无中生有产生新的交易,每个交易必须有源头;也不能改变一个已经生成的交易的内容。那么,只能有一种作弊方式,拿到商品后,撤回原来交易,就是常说的“双花”(重复消费)。而这种作弊带来的收益,不及老老实实地生成区块来的合适。

从经济利益和博弈来看,大家互相诚信合作才能整体收益最大。

这部分也是目前区块链技术与实际场景结合中最为困难的地方。因为经济学、博弈论不像密码学、数学那样可以通过理论证明并广泛应用。在博弈论里,各个个体之间的关系是动态且又错综复杂的。一个自洽的经济业态需要各种因素条件促成,有时同样的模型应用到不同对象都可能会有大相径庭的效果。比如,早期的比特币玩家之间能够通过这样一种“神奇”的技术达成默契的共识,而在普通百姓之间,就有可能衍生出经济传销的骗局。

密码学、共识机制、数据结构和算法、博弈论、经济学、心理学等,让区块链赢得了信任。可以看出,区块链解决的是人们对它的信任,而不是解决的人和人之间的信任。人们更多地相信利用区块链技术能够更加容易地达成人与人之间的信任,提高人与人之间互信的效率,降低人与人之间征信的成本。但同时我们也应该清楚地意识到,区块链目前还无法用技术手段从根本上去解决人与人之间的信任问题。因为在人与人之间的信任问题中,包括个体与个体、群体与群体之间,往往掺杂着太多太多情绪、文化、认知上的差别,这些都是在短时间内无法由技术解决的。那么在现阶段,区块链的价值更多的是降低人与人之间征信的成本,提高人们征信的效率,从而使人们在互信的基础上,快速协同合作。

除此之外,还可以从六个维度来理解区块链技术。