區塊鏈技術基礎：分散式賬本簡介
瞭解這種改變遊戲規則的技術和如何開始使用它
每個人都認為區塊鏈技術會徹底改變公司和大學等組織的業務交易方式。讓我們來了解一下區塊鏈網路的工作原理，如何利用它，以及 IBM 如何幫助改進該技術。我們首先介紹一下相關背景。
分散式賬本是什麼？
分散式賬本是一種在網路成員之間共享、複製和同步的資料庫。分散式賬本記錄網路參與者之間的交易，比如資產或資料的交換。
網路中的參與者根據共識原則來制約和協商對賬本中的記錄的更新。沒有中間的第三方仲裁機構（比如金融機構或票據交換所）的參與。
分散式賬本中的每條記錄都有一個時間戳和唯一的密碼簽名，這使得賬本成為網路中所有交易的可審計歷史記錄。分散式賬本技術的一種實現是開源 Hyperledger Fabric 區塊鏈。
商業賬本的作用
在如今的互聯一體化世界中，經濟活動都是在跨越國家、地理和司法邊界的業務網路中進行的。業務網路通常匯聚在參與者（比如生產者、消費者、供應商、合作伙伴、造市者/推動者和其他專案干係人）雲集的市場中，這些專案干係人能夠擁有、控制並行使他們在價值物件（也稱為資產）上的權力、特權和權利。
資產可以是有形的物理資產（比如汽車、住房或草莓），也可以是無形的虛擬資產（比如契約、專利和證券）。資產的所有權和轉移會在業務網路中創造價值，這個過程被稱為交易 (transaction)。
交易通常涉及不同參與方，比如買家、賣家和中介（比如銀行、審計員或司法人員），他們的商業協議和合約記錄在賬本
典型的商業賬本類似於：
當前商業賬本存在的問題
目前使用的商業賬本存在許多不足之處。它們效率低下、成本高、不透明且容易發生欺詐和濫用。這些問題源於集中化的、基於信任的第三方系統，比如金融機構、票據交換所，以及現有制度安排下的其他中介。
這些集中化的、基於信任的賬本系統會給交易結算帶來瓶頸和障礙。缺乏透明性，而且很容易發生腐敗和欺詐，這些會導致爭議。解決爭議、逆轉交易或提供交易保險的成本很高。這些風險和不確定性導致了錯失商機。
此外，每個網路參與者自己系統上的商業賬本副本都是不同步的，這會導致因為臨時的、錯誤的資料而制定錯誤的商業決策。在最好的情況下，能夠解決賬本不同副本之間的差異，但卻延誤了制定明智決策的時機。
區塊鏈到底是什麼？
區塊鏈是一種防篡改的、共享的數字化賬本，用於記錄公有或私有對等網路中的交易。賬本分發給網路中的所有成員節點，在通過雜湊密碼演算法連結的區塊的順序鏈中，永久記錄網路中的對等節點之間發生的資產交易的歷史記錄。
所有經過確認和證明的交易都從鏈的開頭一直鏈接到最新的區塊，因此得名區塊鏈。區塊鏈可以充當單一事實來源，而且區塊鏈網路中的成員只能檢視與他們相關的交易。
區塊鏈網路的工作原理
區塊鏈網路中的成員節點不依賴於第三方（比如金融機構）來仲裁交易，它們使用共識協議來協商賬本內容，使用雜湊加密演算法和數字簽名來確保交易的完整性。
共識性能確保共享賬本是精確副本，並降低了發生交易欺詐的風險，因為篡改需要在許多地方同時執行。雜湊加密演算法（比如 SHA256 計算演算法）能確保對交易輸入的任何改動 — 甚至是最細微的改動— 都會計算出一個不同的雜湊值，表明交易輸入可能被損壞。數字簽名確保交易源自發送方（已使用私鑰簽名）而不是冒名頂替者。
去中心化對等區塊鏈網路可阻止任何單個或一組參與者控制底層基礎架構或破壞整個系統。網路中的參與者是平等的，都遵守相同的協議。它們可以是個人、國家代表、企業或所有這三種參與者的組合。
在其核心，該系統會記錄交易的時間順序，而且所有節點都使用選定的共識模型來協商交易的有效性。這會使交易不可逆並被網路中的所有成員接受。
區塊鏈技術的商業優勢
在傳統業務網路中，所有參與者都維護著自己的賬本，這些賬本之間的重複和差異會導致爭議、更長的結算時間，而且因為需要中介，還會導致相關的間接管理成本。但是，通過使用基於區塊鏈的共享賬本，交易在通過共識性驗證並寫入賬本後，就不能再更改，這樣企業就能節省時間和成本，同時減少風險。
區塊鏈共識機制提供了經過整合的、一致的資料集的優勢，減少了錯誤，擁有近實時的引用資料，而且參與者能夠靈活更改其擁有的資產的描述。
因為沒有參與成員擁有共享賬本中所含資訊的來源，所以區塊鏈技術會提高參與成員之間的交易資訊流中的可信度和完整性。
區塊鏈技術的不變性機制降低了審計和合規性成本，增加了透明性。而且在使用區塊鏈技術的業務網路上，合約得以智慧、自動化執行並最終確認，所以企業會獲得更高的執行速度、更低的成本和更少的風險，所有這些使企業能構建新收入流來與客戶互動。
如何才算是好的區塊鏈用例？
要確定您的用例是否適合使用區塊鏈，請詢問自己以下問題：
- 是否涉及業務網路？
- 是否使用共識性來驗證交易？
- 是否需要審計線索或來源？
- 交易記錄是否必須不可變或防篡改？
- 爭議的解決方法是否會是最終解決方法？
如果第一個問題和其他問題中的至少一個問題的答案為“是”，那麼您的用例就會從區塊鏈技術受益。要成為合適的解決方案，區塊鏈必須涉及一個網路，但該網路可以具有多種形式。該網路可位於企業之間，比如供應鏈，或者該網路可以在一個企業內。例如：在企業內，可以使用區塊鏈網路在部門之間共享參考資料，或者建立審計或合規性網路。該網路也可存在於個人之間，比如需要在區塊鏈上儲存資料、數字資產或合約的人。
請參閱行業示例，瞭解各種組織 — 比如金融服務、政府、運輸和保險 — 如何採用區塊鏈來支援新業務模型。
Hyperledger 是什麼？
Hyperledger 是一個開源的、協作完成的專案，旨在完善跨行業區塊鏈技術。它是 Linux 基金會主辦的一個全球合作專案，參與者包括金融、銀行、物聯網、供應鏈、製造和技術領域的領導者。130 多名成員和 8 個正在實施的專案（包括 Hyperledger Fabric 和 Hyperledger Composer）攜手合作，旨在創造一個開放、標準化、企業級的分散式賬本架構和程式碼庫。
Hyperledger Fabric 是一種區塊鏈架構實現，也是 Linux 基金會主辦的一個開源 Hyperledger 專案。它採用模組化架構，使共識服務和成員服務等元件可以即插即用，保證了商業區塊鏈解決方案的機密性、災備能力、靈活性和可擴充套件性。
Linux 基金會主辦的另一個 Hyperledger 專案是 Hyperledger Composer。這是一組免費的開源工具，用於快速設計原型、定義和測試區塊鏈網路，並編寫應用程式來與它互動。
企業區塊鏈需求
我們相信區塊鏈是一種真正顛覆性的技術，能給業務網路帶來變革。我們還相信，這一創新需要以開放的方式與其他科技公司及行業協作進行。為實現此目的，IBM 一直在向 Hyperledger Project 貢獻程式碼。
從 IBM 的角度講，行業級區塊鏈技術具有以下特徵：
- 共享的許可制賬本 (Shared，Permissioned Ledger) 是僅可附加的記錄系統 (SOR) 和單一事實來源。它對業務網路的所有參與成員均可見。
- 共識協議 (Consensus Protocol) 是業務網路的所有參與成員都贊同的協議，可確保僅使用經過網路驗證的交易來更新賬本。
- 加密 (Crytography) 可確保交易的防篡改安全性、身份驗證和完整性。
- 智慧合約 (Smart Contract) 封裝了在網路上發生的交易的參與者協議條款；它們儲存在區塊鏈中的驗證節點上並通過交易觸發。
除了這些屬性之外，企業區塊鏈技術還需要支援關鍵的行業要求，比如效能、經過驗證的身份，以及私下和機密的交易。Hyperledger Fabric 就是為滿足這些需求而設計的。它還設計了一種可插拔的共識協議，允許企業為其網路選擇最佳演算法。
我該如何開始？
在為企業打造安全的開源區塊鏈解決方案方面，IBM 處於領導地位。作為 Linux 基金會主辦的 Hyperledger 專案的早期成員，IBM 致力於支援開發開放治理的區塊鏈。IBM 已與金融服務、供應鏈、IoT、風險管理、數字許可權管理和醫療領域的 400 多個客戶合作，實現並通過 IBM 雲交付區塊鏈應用程式。
結束語
區塊鏈技術代表著一種全新的業務交易方式。它們引進了穩健的、智慧的下一代應用程式，利用這些應用程式來登記和交換物理、虛擬、有形和無形資產。得益於密碼安全性、去中心化共識和共享公共賬本（及其適當控制和許可的可視性）等關鍵概念，區塊鏈技術能夠完全改變我們組織經濟、社會、政治和科學活動的方式。
後續行動
我們將對這篇分散式賬本的介紹做出總結，為您提供 4 種繼續學習區塊鏈的不錯方式：
- 時刻關注來自 developerWorks 的區塊鏈時事通訊。查閱最新一期並訂閱。
- 訪問 developerWorks 上的區塊鏈開發人員中心。可以在這裡獲得開發和部署商業區塊鏈解決方案的免費工具和教程，以及程式碼和社群支援。
- 學習面向開發人員的區塊鏈基礎課程，瞭解資產轉移的複雜細節。學完這門免費的、自我決定進度的課程後，參加測驗，獲取徽章，然後開始為您的業務網路規劃有用的區塊鏈應用程式。
- 部署一個區塊鏈網路並開始編碼 —只需按照IBM 區塊鏈 101：開發人員快速入門指南中的步驟進行操作。祝開發區塊鏈愉快！
致謝
衷心感謝 Nitin Gaur、Joshua Horton 和 Nikhil Gupta 的貢獻，他們稽核了本文內容並提供了一些建設性的建議。此外，還要感謝 Scott Sloan、Sujatha Perepa 和 IBM 技術銷售領導委員會 (Technical Sales Leadership Council, TSLC) 團隊的其餘成員，他們組建了一個齊心協力的 IBM 區塊鏈團隊。