2018年開始，好像所有的人都在談論區塊鏈，資本、精英、草根不斷進場投身到區塊鏈的浪潮之中。在外圍觀望的你或許懂技術而對區塊鏈一知半解，或許有場景與創意卻礙於其研發門檻，或許是已身處於行業卻難於前行。區塊鏈是機遇也是挑戰，如何在這風起雲湧的區塊鏈世界裡獲得加速卡實現彎道超車？沒有區塊鏈技術基礎的你又怎樣迅速部署屬於自己的第一個應用？本文整理自2018年2月7日萬雲首席架構師兼產品總監李晨在infoQ社群的分享內容，詳讀此文，將為你開啟通向未來世界的快速通道。

以下是分享正文，enjoy！

大家好！我是萬向區塊鏈萬雲平臺的李晨Leo。感謝主辦方的邀請，很高興有這個機會跟infoQ社群的朋友們分享我和萬雲團隊對區塊鏈技術及應用的思考。

我今天的演講將主要從以下兩個方面進行：

第一，對區塊鏈技術進行基本介紹，尤其是區塊鏈的發展歷史和核心技術。
第二，分享萬雲平臺在區塊鏈行業當中的探索。萬雲專注於將區塊鏈技術應用於各個行業，促進區塊鏈在業務中的真正落地。

Part 1 技術原理

1.我們先看當下的區塊鏈。下面這張圖所展現的是區塊鏈在網際網路上的熱度，兩個最大的網際網路平臺Google和百度均顯示區塊鏈的搜尋指數呈數級增長，可以發現當下區塊鏈的熱度十分高。

2.然後我們來看資本市場。二級市場相比一級市場更為嚴肅，更為傳統也相對穩健，從公告和研報的數量來看，區塊鏈在資本市場的表現也十分出色，公告有443篇，研報1000+。綜合以上只能用一個字來形容當下的區塊鏈——“熱”，非常“熱”。

從以上兩張圖所呈現的數字也反映出兩種情況：從搜尋指數來看，普通大眾對區塊鏈關注度日益增高且勢頭不減，從相關二級市場的情況來看，專業機構對區塊鏈也越來越青睞有加。

那麼，區塊鏈到底是什麼？區塊鏈有哪些技術特色？

區塊鏈的誕生之路：在人類歷史上經歷了幾次重大技術革命，第一次工業革命解放了基本生產力；第一臺計算機的誕生開啟了資訊化的程序；而網際網路時代的到來建立起資料在不同主體之間的瞬間連線和交換，對資訊流通產生了根本性變革；2008年“中本聰”第一次提出了區塊鏈的概念，開啟了資訊網際網路到價值網際網路的變遷，其根本意義在於將原來的資料交換變成價值互聯，而價值互聯也正是區塊鏈所重構的商業邏輯的關鍵所在。

從技術的角度定義區塊鏈 ：“區塊鏈是以區塊結構儲存資料，多方參與、多方維護，通過密碼學、P2P網路、共識演算法等保證資料可靠的傳輸、儲存、訪問的技術體系”。

區塊鏈有哪些特點？最主要的技術特點是三個：去中心化、不可篡改、可追溯。

1.去中心化。在區塊鏈的網路中分佈著眾多的節點，節點和節點之間地位平等，可以自由連線進行資料交換，不存在中心節點。所謂的去中心化和傳統的分散式有稍微意義上的不同，傳統分散式還是有中心的節點，最常見的就是所謂的負載均衡節點（Load Balance），只不過在中心節點後有很多其它節點，在資料結構上通常會形成“樹”的形式，去中心化是“圖”的結構，“圖”的結構中每個節點是對等的。

2.不可篡改性。利用密碼學的技術保證區塊鏈上的資料不可被篡改，主要是兩個點：①雜湊；②非對稱加密。

3.可追溯性。區塊鏈的資料結構保證了從第一個區塊（創世區塊）開始所有的資料形成了一條鏈，在鏈上的任何記錄都可以通過鏈的結構追溯到本源（也就是創世區塊的資訊）。

以上就是區塊鏈最大的三個技術上的特點。要實現以上三個技術特點需要有三塊重要的技術基石。

1.第一塊基石是P2P網路，P2P的網路去中心化，高效能，高可靠通訊的保證。

2.第二塊基石是密碼學，密碼學保證資料無法被篡改而且是安全並可驗證的。

3.第三塊基石是共識演算法，區塊鏈網路各節點達成一致性的保障，也是現在評判區塊鏈技術的核心指標之一。

接下來我分別講講這三塊重要的技術內容。

1.P2P網路。在傳統的網路是中心化的網路，大家可以看左邊這張圖所有的機器、通訊都要走過一箇中心化的節點完成通訊，一旦這個節點出現了問題整個網路就癱瘓了。就像現在如果電信、移動、聯通的基站出現問題周圍的網路通訊將會受到影響。右邊這張圖所顯示的是P2P網路，大家可以看到它並沒有一箇中心化的節點，所有的節點之間直接互聯互通。同時也因為沒有中心化的節點，其中任意一點出現問題依舊能夠保證整個網路還能通訊，因為你可以連線到其它節點上。所以P2P網路是去中心化的，參與各方地位對等，從而保證網路的健壯性、擴充套件性、高效能。

其實所有區塊鏈的底層技術大多都在區塊鏈概念提出之前就已經存在，只是區塊鏈的出現將它們天才有效地結合在一起。比如P2P網路很早就出現了，我們常用的BT下載，它就是最早的P2P網路。

2.密碼學。密碼學在區塊鏈當中用的非常多，因為時間關係這裡不作展開說明。講一下如何通過“Merkle Tree”保證區塊鏈上的資料不可被篡改。大家可以看這張區塊鏈資料結構圖，上方每一個大長方形就是一個區塊(block)，該區塊內所有的交易資料都被儲存在這個區塊上；最下方的第三個交易 Tx3，簡單說每一個交易會生成一個雜湊，Hash3就是第三筆交易Tx3的雜湊值。Hash2下面沒有畫，是第二筆交易Tx2的值，Hash3和Hash2組合在一起就是Hash23，最後變成“Merkle Tree”的根節點“Merkle Root”。每一個區塊都有Merkle Tree，區塊上所有的交易都會被儲存在Merkle Tree上。區塊和區塊之間也是相互連結的，每一個區塊都知道上一個區塊的Hash值。

那為什麼這樣的區塊結構能實現資料不可篡改呢？假設我要篡改 Tx3，那我們將要篡改Hash3的值，接下來改變了Hash3就要改變Hash23，以此類推一直要改變Merkle Root的Hash值。因為區塊的HASH中包括了該區塊Merkle Tree Root的HASH值，所以一旦你改變了區塊的HASH，就必須要修改之後所有區塊的雜湊值。同時這樣的修改還要被網路中超過共識演算法要求的節點接受。這就造成了篡改資料樹的成本極高，幾乎是不可能的。比特幣網路運行了那麼久，在沒有一個人去專門維護它的情況下，從來沒有發生過任何篡改，也就是這個道理。

3.共識演算法。共識演算法是區塊鏈比較核心的技術之一，保證區塊一致性是其主要作用。常用的共識演算法有：POW、POS、DPOS、PAXOS、PNFT。

①POW共識演算法。也就是常見的比特幣網路的共識演算法，它通過雜湊算力作為工作量證明去競爭記賬權。POW的幾個缺點：效能比較低；消耗大量的資源，尤其是算力；出塊比較慢，10分鐘左右。但它也優點，抗容錯性很好，只有超過51%的節點攻擊網路，網路才會失敗， 容錯性50%。

②POS共識演算法。相對POW，POS是用所謂的權益計演算法。相對POW來說它有幾大改進：不再消耗資源；提高效能，2分鐘左右出塊；同樣容錯性也是50%。

③DPOS共識演算法。POS實現2分鐘左右出塊是比較大的提高，但距離業務的要求還有一定距離，所以在此基礎上進行優化產生了DPOS，簡單來說DPOS不要求每個節點記帳，而是有代理節點來記帳，這比較像現實生活當中的議會制度，大家選出代表幫忙記帳，這樣參與記帳的節點會相對集中，效能也就會提高。所以在DPOS情況下基本可以做到秒級出塊，容錯性也是50%。

④PBFT共識演算法。PBFT也就是所謂的拜佔廷容錯，它的效能非常非常快，可以達到秒級出塊甚至比秒級還要快，但是它的容錯性相對差一些，一般是33%左右。

⑤PXOS共識演算法。PXOS假設的前提是沒有惡意參與者，簡單說就是節點不會發送錯誤的資訊，但有可能漏發信息。在這種前提下容錯性50%，效能也是很快的，基本上秒級出塊。

以上就是目前常見的5種共識演算法。我們也可以看到評判共識演算法大概有3個標準：1.效率，達成共識確認的效率，簡單就是出塊的效率。2.資源消耗，可能消耗電力、儲存或者其他資源；3.容錯性，就是網路可以抵抗多大比例的節點出錯。

接下來再給大家講一下區塊鏈的分代和分類，首先說下區塊鏈分代。

按照《區塊鏈：新經濟藍圖》一書中的概念，把比特幣以及相關的數字貨幣劃分為區塊鏈1.0，以以太坊為代表的智慧合約劃分為區塊鏈2.0，而在非貨幣和金融領域外，在其他領域裡的區塊鏈的應用劃分為區塊鏈3.0。區塊鏈1.0是基礎的區塊鏈，實現了數字貨幣所需的所有特性。區塊鏈2.0的核心概念是智慧合約，簡單說就是可程式設計的數字貨幣。雖然只是加了一個字首，但卻是巨大的進步。這意味著不僅僅價值本身，價值相關的商業規則也可以被數字化，是價值網際網路的一個巨大進度。關於區塊鏈3.0，我圖上畫了一個問號，因為我也不知道怎麼算區塊鏈3.0。目前看有幾大技術可以算是區塊鏈3.0的潛在標準，比如解決鏈上資料隱私和協作矛盾的零知識證明技術，或者解決連線各種不同鏈的跨鏈技術等。

由於時間關係這裡簡單介紹一個跨鏈技術COSMOS。我們認為世界不可能是有一兩個區塊鏈所主導的，會有比較多的區塊鏈，每一個鏈都完成它自己特有的功能，我們會將來生活在一個多鏈的世界裡。通過跨鏈技術可以形成一個統一的生態系統，包括聯盟鏈和私有鏈。跨鏈技術是實現價值網際網路的關鍵，它連線起不同區塊鏈的孤島，也是區塊鏈向外拓展的橋樑。

COSMOS是基於Tendermint共識引擎的前沿跨鏈技術。Tendermint共識引擎實現了跨鏈技術中的基本技術需求（高效能和一致性）。同時Tendermint將共識引擎和底下的P2P網路層打包在一起形成Tendermint Core，加上具有很好擴張性的COSMOS SDK（實現多代幣賬戶體系，見證人機制和出塊等功能），這些都為跨鏈功能打下了紮實的技術基礎。 COSOMS跨鏈網路通過IBC（inter-blockchain communication）協議通訊，而COSMOS HUB扮演樞紐角色，簡單說就是鏈之間的路由。通過COSMOS網路不但可以進行價值跨鏈轉移，擴充套件IBC協議中的PAYLOAD，還可以進行其他資訊的跨鏈轉移。

區塊鏈分類目前有三種：①公有鏈、②聯盟鏈、③私有鏈。

所謂的公有鏈是任何人都可讀取的、任何人都能傳送交易且交易能獲得有效確認的、任何人都能參與其中共識過程的區塊鏈。 隨著公鏈規模的擴大，目前一些主流公鏈的效能都有待提高。 聯盟鏈主要針對有競爭又需要合作的場景，技術上聯盟區塊鏈是指其共識過程受到預選節點控制的區塊鏈。只有獲准進入聯盟的節點才可以參與其中。私有鏈一般僅在一個公司或者組織內使用，我覺得私有鏈更像一個分散式賬本。

Part 2 應用實踐

第一部分我介紹了區塊鏈的發展歷史及基本的技術概念。接下來我結合自身以及萬雲團隊一直以來所做的實踐，來分享區塊鏈怎麼幫助各行各業？也就是怎樣讓區塊鏈結合現實以實現應用落地？

區塊鏈技術的兩大核心特徵：第一個是不可篡改性，第二個是可追溯性。在區塊鏈解決行業的問題當中，我們萬雲團隊也提煉了一些解決方案，基本上也是遵從這兩個目的。

1.資料不可篡改性。基於這個特徵行業中用的比較多的場景是信託。在市場加速釋放的前提下，傳統信託行業所存在的如文件安全性、時間有效性等信任問題日益凸顯，而利用區塊鏈不可篡改的特效能有效解決信託業務中所存在“互不信任”的市場痛點。如何實現？利用區塊鏈技術可以將信託業務中的關鍵材料經過雜湊加密處理，轉換成不可逆推的特徵值儲存在區塊鏈上，信託公司和使用者如需進行資料驗證，只要將已有的材料和資訊經過雜湊加密處理，再次與區塊鏈上與其對應的資訊進行對比，即可驗證材料是否曾經被進行篡改。值得一提的是，2018年1月，萬雲團隊幫助萬向信託所開發的基於區塊鏈的家族信託業務已上線使用，通過區塊鏈技術，為萬向信託可持續發展注入了新的生命力。

2.可追溯性。鑽石一直以來被視為是愛情、權利、地位和富貴的象徵，一方面因人類的情感賦予讓鑽石有了高昂的價值，另一方面也因其價格誘人讓市場滋生了走私的風氣，從而使得產品與價格混亂，國家稅收損失和難於監管。而利用區塊鏈的可溯源特性，以構造共享資料庫的聯盟鏈為基礎，通過多中心的方式與海外鑽石平臺、鑽石交易所等共享資料，以行業4C為標準定義每一顆鑽石的身份標籤和流轉體系，促進鑽石交易的正規化。通過可溯源讓每一顆儲存在區塊鏈上的鑽石資訊都可查證，讓市場上存在的黑手無孔可尋，從而讓鑽石市場真正迴歸“透明”。

當然除此之外，區塊鏈技術還可為更多行業提供解決方案，如版權交易、數字存證、智慧醫療等。

接下來我們講區塊鏈應用開發的模式，因為我們的所開發的應用都是以萬雲平臺為基礎，因此我將先對萬雲平臺作一個簡單的分享。

萬雲有一個宗旨，所有的技術都是為業務來服務的，我們不是為了技術而技術，不為了區塊鏈而區塊鏈，而是切實想讓區塊鏈真正幫助到這個行業。所以萬雲在產品的架構、設計之初我們就考慮到這點。萬雲的服務流程從底層的技術到上層的業務：不僅能提供底層技術、也能幫助企業設計解決方案，越往底越靠技術端，越往上越靠業務端。任何的區塊鏈的開發者都可以從中選擇一個適合自己的緯度，在萬雲上開發一條鏈，或者開發區塊鏈相關的應用程式。

萬雲生態的底層，主要是底層鏈。我們有兩部分，一部分是公鏈的節點，一部分是聯盟鏈的節點，所有的這些節點都部署在萬雲高效能的基礎設施上，在萬雲產品的模組中稱之為“極速萬雲”。在所有的這些點的節點之上有跨鏈技術，我們會把所有的鏈整合在一起，聯盟鏈和公鏈上面會有一層跨鏈技術，這樣即做到了統一，又各具特色，這都萬雲生態中最底層的架構。在底層鏈上提供兩套模組：1.萬雲API，直接提供萬雲上承載的鏈原始的API，你可以在上面部署一個智慧合約，也可以直接查詢區塊鏈資料。2.萬雲的IDE。其特色是可以即直接在萬雲上使用，也可以在本地安裝。

我認為更有價值的是在上層。上層不僅有業務API，也提供行業解決方案，根據不同的行業，萬雲梳理出業務API，設計合適的解決方案。業務API落地在區塊鏈上，但是對外呈現的形式和業務本身比較契合。通過業務API，可以節省開發和運維成本從而更專注於業務創新。區塊鏈底層技術相關的工作，以及實現高可用、高效能、強安全的技術保障，所有這些都可以由萬雲輕鬆幫你實現。

在萬雲生態的更上層，還提供解決方案的設計、應用釋出市場及交流論壇。部署在萬雲平臺的優質的區塊鏈專案可以選擇在萬雲市場上進行推廣；而萬雲論壇致力為所有區塊鏈技術愛好者提供一個可自由交流的平臺。

下面我將以“萬雲抽獎”——一個完全部署在萬雲平臺上的DApp為例，來介紹其誕生的流程，我將會重點從技術角度來還原。

萬雲抽獎是我們所做的基於公有鏈的應用，主要是為解決抽獎過程中的“公開”、“公正”問題，是萬雲團隊開發的一款基於區塊鏈的抽獎程式。通過將所有抽獎的資訊記錄在區塊鏈上，保證資料不可被篡改以及可溯源來實現抽獎結果公開，這點大家都比較容易懂。而實現“公正”是抽獎的難點所在，我們通過基於區塊鏈來生成隨機數解決了這個問題，下面我將會重點詳細說明。

傳統演算法生成的隨機數實際上並不是完全不可預測的，在隨機種子的基礎上結合演算法自動生成的的數實際上是可複製的，算不上真正的隨機（偽隨機數）。隨機數的隨機性問題是基礎演算法面臨的問題。我們的思路是隨機性的生成，不被任何個體所控制，通過這個來解決隨機性問題。

隨機數通過所有參與者共同產生。首先，在區塊鏈中建立一個合約，它定義了參與規則。具體的生成一個隨機數的基本過程可以分為三個階段：

第一階段：收集有效的HASH(S)，其中S就是隨機種子。參與隨機數生成的賬號都在指定的時間段內向合約傳送一定的代幣作為質押，同時提供HASH(S)，S是參與者選擇的隨機種子。

第二階段：收集有效的S。在第一步完成之後，成功申請HASH(S)的人需要在第一階段的指定時間內傳送隨機種子的S到合約。合約將執行HASH並將結果與之前提交的資料進行比較來檢查S是否有效。有效S將被儲存到種子集合中，用來生成隨機數。

第三階段：計算隨機數，退還質押的代幣和獎金。在所有隨機種子被成功收集之後，合約通過這些種子生成隨機數。同時將來自於消費隨機數方提供的利潤分配給參與方，並將質押的代幣退回參與方。

以上，就從技術上實現了一個基本的區塊鏈抽獎應用。同時利用了公有鏈的激勵機制使得這個模式可以執行。

抽獎DApp從開發到落地只用了兩週不到的時間，如此快的開發速度，離不開萬雲所搭建的“底層鏈 --> 開發工具 --> 解決方案 -->DApp應用”的一站式解決方案。當然這個應用也比較簡單，下面是萬雲抽獎的一些截圖。

結語

作為本次活動的最後一張PPT，我放了一張這樣的圖。這是2016年兩張關於區塊鏈技術的研報。其中兩句話在當時說的特別好：“區塊鏈是網際網路的詩和遠方”、“理論照進現實”。當時大家都看好區塊鏈，認為它是未來有可能會改變整個商業模式至關重要的技術。但當時區塊鏈技術還不成熟，只是停留在想法層面，並沒有找到切實落地的場景和方案。

當時間的車輪駛向2018年以後，我們相信區塊鏈將不再是詩和遠方，理論最終也會照進現實，成為時代變遷的標誌。而我們身處浪潮之中，所要做的是心無旁騖，努力讓區塊鏈實現落地，讓所構想的未來圖紙成為現實，不只是吟唱詩與遠方，而是真正地走到遠方。