区块链中间件设计 中间件开源

今天给大家聊到了区块链中间件设计，以及中间件开源相关的内容，在此希望可以让网友有所了解，最后记得收藏本站。

软件供应链安全及防护工具研究

文 中国信息通信研究院云计算与大数据研究所云计算部工程师 吴江伟

随着 5G、云计算、人工智能、大数据、区块链等技术的日新月异，数字化转型进程逐步推进，软件已经成为日常生产生活必备要素之一，渗透到各个行业和领域。容器、中间件、微服务等技术的演进推动软件行业快速发展，同时带来软件设计开发复杂度不断提升，软件供应链也愈发复杂，全链路安全防护难度不断加大。近年来，软件供应链安全事件频发，对于用户隐私、财产安全乃至国家安全造成重大威胁，自动化安全工具是进行软件供应链安全防御的必要方式之一，针对软件供应链安全及工具进行研究意义重大，对于维护国家网络空间安全，保护用户隐私、财产安全作用深远。

一、软件供应链安全综述

软件供应链定义由传统供应链的概念延伸扩展而来。业界普遍认为，软件供应链指一个通过一级或多级软件设计、开发阶段编写软件，并通过软件交付渠道将软件从软件供应商送往软件用户的系统。软件供应链安全指软件供应链上软件设计与开发的各个阶段中来自本身的编码过程、工具、设备或供应链上游的代码、模块和服务的安全，以及软件交付渠道安全的总和。软件供应链攻击具有低成本、高效率的特点，根据其定义可知，相比传统针对软件自身安全漏洞的攻击，针对软件供应链，受攻击面由软件自身扩展为了软件自身内部的所有代码、模块和服务及与这些模块、服务相关的供应链上游供应商的编码过程、开发工具、设备，显著降低了攻击者的攻击难度。同时，软件设计和开发所产生的任何安全问题都会直接影响供应链中所有下游软件的安全，扩大了攻击所造成的影响。

近年来，软件自身安全防御力度不断加大，攻击者把攻击目标由目标软件转移到软件供应链最薄弱的环节，软件供应链安全事件频发，对用户隐私及财产安全乃至国家安全造成重大威胁。最典型的如 2020 年 12 月，美国网络安全管理软件供应商“太阳风”公司（SolarWinds）遭遇国家级 APT 组织高度复杂的供应链攻击，直接导致包括美国关键基础设施、军队、政府等在内的超过 18000 家客户全部受到影响，可任由攻击者完全操控。

软件供应链安全影响重大，各国高度重视，纷纷推行政策法规推动软件供应链安全保护工作。2021 年 5 月 12 日，美国总统拜登签署发布《改善国家网络安全行政令》，明确提出改善软件供应链安全，要求为出售给政府的软件开发建立基线安全标准，不仅提供应用程序，而且还必须提供软件物料清单，提升组成该应用程序组件的透明度，构建更有弹性且安全的软件供应链环境，确保美国的国家安全。同年 7 月，美国国家标准与技术所（NIST）发布《开发者软件验证最低标准指南》，为加强软件供应链安全加码，明确提出关于软件验证的 11 条建议，包括一致性自动化测试，将手动测试最少化，利用静态代码扫描查找重要漏洞，解决被包含代码（库、程序包、服务）等。

我国对软件供应链安全问题也给予了高度重视，2017 年 6 月，我国发布实施《网络产品和服务安全审查办法》，将软件产品测试、交付、技术支持过程中的供应链安全风险作为重点审查内容。2019 年12 月 1 日，《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》2.0 版本正式实施，在通用要求及云计算扩展部分明确要求服务供应商选择及供应链管理。

二、软件供应链安全挑战

目前，软件供应链安全受到高度重视，但仍面临多重现实挑战，可以总结分为以下五大类。

1. 软件设计开发复杂化成为必然趋势

随着容器、中间件、微服务等新技术的演进，软件行业快速发展，软件功能及性能需求也不断提升，软件设计开发复杂化已经成为必然趋势。这一现状同时带来了软件设计、开发及维护难度陡增，设计与开发过程不可避免的产生安全漏洞，为软件供应链安全埋下隐患。

2. 开源成为主流开发模式

当前，开源已经成为主流开发模式之一，软件的源代码大多数是混源代码，由企业自主开发的源代码和开源代码共同组成。根据新思 科技 《2021 年开源安全和风险分析》报告显示，近 5 年，开源代码在应用程序中所占比例由 40% 增至超过 70%。开源的引入加快了软件的研发效率，但同时也将开源软件的安全问题引入了软件供应链，导致软件供应链安全问题多元化。

3. 快速交付位于第一优先级

由于业界竞争环境激烈，相较于安全，功能快速实现，软件快速交付仍处于第一优先级，虽然软件通常实现了安全的基本功能需求，如身份认证鉴权、加解密、日志安全审计等，但整体安全防护机制相对滞后，以后期防护为主，前期自身安全性同步建设往往被忽视，软件自身代码安全漏洞前期清除存在短板。

4. 软件交付机制面临安全隐患

软件交付指软件由软件供应商转移到软件用户的过程。传统软件交付以光盘等存储设备为载体，随着互联网等技术的发展，通过网络对于软件进行快速分发已经成为基本模式，不安全的分发渠道同样会对软件供应链安全产生重大影响。

5. 使用时软件补丁网站攻击

针对软件供应链安全防护，软件的生命周期并非结束于软件交付之后，而是直到软件停用下线。软件在设计及开发过程中难免存在安全缺陷，通过补丁下发部署是修复软件缺陷漏洞的最通用方式。软件补丁的下发部署同样受分发渠道影响，受污染的补丁下载站点同样会造成软件供应链安全问题。

三、软件供应链安全防护工具

软件供应链安全涉及众多元素及环节，参考业界常见划分，软件供应链环节可抽象成开发环节、交付环节、使用环节三部分。针对交付环节及使用环节安全防护，主要通过确保分发站点及传输渠道安全。开发环节与软件源代码紧密相关，安全防护较为复杂，囊括编码过程、工具、设备及供应链上游的代码、模块和服务的安全，涉及四类安全工具，包括软件生产过程中的工具和软件供应链管理工具。

1. 静态应用程序安全测试工具

静态应用程序安全测试（SAST）是指不运行被测程序本身，仅通过分析或者检查源程序的语法、结构、过程、接口等来检查程序的正确性。源代码静态分析技术的发展与编译技术和计算机硬件设备的进步息息相关，源代码安全分析技术多是在编译技术或程序验证技术的基础上提出的，利用此类技术能够自动地发现代码中的安全缺陷和违背安全规则的情况。目前，主流分析技术包括：（1）词法分析技术，只对代码的文本或 Token 流与已知归纳好的缺陷模式进行相似匹配，不深入分析代码的语义和代码上下文。词法分析检测效率较高，但是只能找到简单的缺陷，并且误报率较高。（2）抽象解释技术，用于证明某段代码没有错误，但不保证报告错误的真实性。该技术的基本原理是将程序变量的值映射到更加简单的抽象域上并模拟程序的执行情况。因此，该技术的精度和性能取决于抽象域对真实程序值域的近似情况。（3）程序模拟技术，模拟程序执行得到所有执行状态，分析结果较为精确，主要用于查找逻辑复杂和触发条件苛刻的缺陷，但性能提高难度大。主要包括模型检查和符号执行两种技术，模型检查将软件构造为状态机或者有向图等抽象模型，并使用模态/时序逻辑公式等形式化的表达式来描述安全属性，对模型遍历验证这些属性是否满足；符号执行使用符号值表示程序变量值，并模拟程序的执行来查找满足漏洞检测规则的情况。（4）定理证明技术，将程序错误的前提和程序本身描述成一组逻辑表达式，然后基于可满足性理论并利用约束求解器求得可能导致程序错误的执行路径。该方法较为灵活性，能够使用逻辑公式方便地描述软件缺陷，并可根据分析性能和精度的不同要求调整约束条件，对于大型工业级软件的分析较为有效。（5）数据流分析技术，基于控制流图，按照某种方式扫面控制流图的每一条指令，试图理解指令行为，以此判断程序中存在的威胁漏洞。数据流分析的通用方法是在控制流图上定义一组方程并迭代求解，一般分为正向传播和逆向传播，正向传播就是沿着控制流路径，状态向前传递，前驱块的值传到后继块；逆向传播就是逆着控制流路径，后继块的值反向传给前驱块。

2. 动态应用程序安全测试工具

动态应用程序安全测试（DAST）技术在测试或运行阶段分析应用程序的动态运行状态。它模拟黑客行为对应用程序进行动态攻击，分析应用程序的反应，从而确定该应用是否易受攻击。以 Web 网站测试为例对动态应用程序安全测试进行介绍，主要包括三个方面的内容：（1）信息收集。测试开始前，收集待测试网站的全部 URL，包括静态资源和动态接口等，每一条 URL 需要包含路径和完整的参数信息。（2）测试过程。测试人员将测试所需的 URL列表导入到测试工具中。测试工具提供“检测风险项”的选择列表，测试人员可根据测试计划选择不同的风险检测项。测试工具在测试过程中，对访问目标网站的速度进行控制，保证目标网站不会因为同一时刻的请求数过高，导致网站响应变慢或崩溃。测试人员在设定测试任务的基本信息时，根据目标网站的性能情况填入“每秒请求数”的最大值。测试工具在测试过程中保证每秒发送请求的总数不超过该数值。（3）测试报告。在安全测试各步骤都完成后，输出测试报告。测试报告一般包含总览页面，内容包括根据测试过程产生的各种数据，输出目标网站安全性的概要性结论；测试过程发现的总漏洞数，以及按照不同安全等级维度进行统计的漏洞数据。

3. 交互式应用程序安全测试工具

交互式应用程序安全测试（IAST）通过插桩技术，基于请求及运行时上下文综合分析，高效、准确地识别安全缺陷及漏洞，确定安全缺陷及漏洞所在的代码位置，主要在三方面做工作：流量采集、Agent监控、交互扫描。（1）流量采集，指采集应用程序测试过程中的 HTTP/HTTPS 请求流量，采集可以通过代理层或者服务端 Agent。采集到的流量是测试人员提交的带有授权信息有效数据，能够最大程度避免传统扫描中因为测试目标权限问题、多步骤问题导致扫描无效；同时，流量采集可以省去爬虫功能，避免测试目标爬虫无法爬取到导致的扫描漏水问题。（2）Agent 监控，指部署在 Web 服务端的 Agent 程序，一般是 Web 服务编程语言的扩展程序，Agent通过扩展程序监控 Web 应用程序性运行时的函数执行，包括 SQL 查询函数、命令执行函数、代码执行函数、反序列化函数、文件操作函数、网络操作函数，以及 XML 解析函数等有可能触发漏洞利用的敏感函数。（3）交互扫描，指 Web 应用漏洞扫描器通过Agent 监控辅助，只需要重放少量采集到的请求流量，且重放时附带扫描器标记，即可完成对 Web 应用程序漏洞的检测。例如，在检测 SQL 注入漏洞时，单个参数检测，知名开源 SQL 注入检测程序 SQLMAP需要发送上千个 HTTP 请求数据包；交互扫描只需要重放一个请求，附带上扫描器标记，Agent 监控SQL 查询函数中的扫描器标记，即可判断是否存在漏洞，大大减少了扫描发包量。

4. 软件组成分析软件组成分析

（SCA）主要针对开源组件，通过扫描识别开源组件，获取组件安全漏洞信息、许可证等信息，避免安全与法律法规风险。现有的开源组成扫描技术分为五种。（1）通过进行源代码片段式比对来识别组件并识别许可证类型。（2）对文件级别提取哈希值，进行文件级哈希值比对，若全部文件哈希值全部匹配成功则开源组件被识别。（3）通过扫描包配置文件读取信息，进行组件识别从而识别组件并识别许可证类型。（4）对开源项目的文件目录和结构进行解析，分析开源组件路径和开源组件依赖。（5）通过编译开源项目并对编译后的开源项目进行依赖分析，这种方式可以识别用在开源项目中的开源组件信息。

四、软件供应链安全研究建议

1. 发展软件安全工具相关技术

软件供应链安全防护的落地离不开安全工具的发展使用。大力发展软件安全工具技术，解决安全开发难点需求，进行安全前置，实现安全保护措施与软件设计、开发同步推进。

2. 提升软件供应链安全事件的防护、检测和响应能力

软件供应链安全防护需要事前、事中、事后的全方位安全防御体系。软件供应链安全攻击事件具有隐蔽性高、传播性强、影响程度深的特点，软件供应链作为一个复杂、庞大的系统，难免存在脆弱节点，应提升对软件供应链安全攻击事件的防护、检测和响应能力，避免安全事件造成重大影响。

3. 构建完善软件供应链安全相关标准体系

通过科研院所及标准机构完善软件供应链安全标准体系，普及软件供应链安全防范意识，提升企业组织对软件供应链安全的重视程度，进行软件供应链安全投入，推进安全建设工作落实。

4. 建立软件供应链安全可信生态

实现软件供应链安全需要各领域企业的共同努力。企业共建安全可信生态将满足不同用户、不同行业、不同场景的安全可信需求，提升业界整体软件供应链安全水平。

（本文刊登于《中国信息安全》杂志2021年第10期）

区块链架构设计有哪些？

区块链作为一种架构设计区块链中间件设计的实现区块链中间件设计，与基础语言或平台等差别较大。区块链是加密货币背后的技术区块链中间件设计，是当下与VR虚拟现实等比肩的热门技术之一，本身不是新技术，类似Ajax，可以说它是一种技术架构，所以我们从架构设计的角度谈谈区块链的技术实现。无论你擅长什么编程语言，都能够参考这种设计去实现一款区块链产品。与此同时，梳理与之相关的知识图谱和体系，帮助大家系统去学习研究。

从架构设计上来说，区块链可以简单的分为三个层次，协议层、扩展层和应用层。其中，协议层又可以分为存储层和网络层，它们相互独立但又不可分割。

区块链架构图

链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站 ”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径，推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革，构建应用型、复合型人才培养体系。

如何用最简单的方式解读区块链？

大家最近天天都能听到区块链这个词，那什么是区块链呢？“分布式、难以篡改、一致存储”等解释太技术化且较为干涩。我这里来通俗的科普下：区块链主要为了解决互不信任的个体之间的信任问题。

举个通俗的例子：话说老李和老王一个村，老李最近手头有点紧，想向老王借点钱。老王呢，担心借了老李后他赖账怎么办，于是找来“德高望重”的村长，不过想想，村长也不可信，以前村长还偷过别人家的地瓜啊！怎么办？

区块链的方法是：老王借了1000块钱给老李后，然后用大喇叭在村里大喊“我老王今天借了老李1000元钱，大家都赶紧记录下”，于是村里的所有人都记录在了自己家里的账本上，谨慎的保管了起来。这下可好，老李再也赖不过了，村里即便有不守信的人，那还是好人多呀，老李也不可能找村里全部的人偷偷抹掉自己的借钱记录的。就这样，区块链解决了互不信任的老王和老李之间的借钱的信任问题。

在没有出现区块链之前，我们是如何解决互不信任个体间的信任问题呢？简单啊，找两者都信任的“德高望重”的“见证人”就好了，例如故事里的村长，例如买卖双方之间的支付宝，例如公证处等等。不过可能这类“见证人”也不一定一直诚信下去，所以区块链干脆就让大家都作为见证人。

老王放心了，但老李头疼啊！老李要等村里人都记录好了才能拿到借给他的钱，谁家还没个大爷大妈手脚慢一些的。所以目前区块链距离应用还有一定的距离，效率问题需要得到大幅提升才可以。

回想一下，你平时是怎么和别人交易的：一件漂亮的衣服，你可以在实体店挑好，确认好了对方衣服质量不错，对方确认你的钱是真钱，那么我们面对面一手交钱一手拿货。

要是我们隔着十万八千里，彼此既不认识也不信任还是想交易呢？那就要有我们都信任的第三方了，也就是达成所谓的共识机制。比如：你可以在淘宝通过第三方见证担保完成交易，钱先给支付宝——支付宝收款让卖家发货——卖家发货——你确认收货——支付宝再把钱给卖家。

但是，倘若这个中心化的机构作恶了，马爸爸撕了账本，不承认你给了钱，或者和卖家联合起来骗你钱，那可怎么办？

又或者政府借了你一100万，最后用超发货币的方式还给你钱，100万缩水到1万，由你来承受通货膨胀的损失，你又怎么办？

有没有不被任何政府、组织机构控制，能公开透明的完成仲裁，记录了就不被篡改，没有跑路风险的第三方呢？

别着急，我们的主角区块链技术解决就是这样的问题——你们之间的交易可以被所有在这个区块链系统的人见证，大家的小账本里头都会记录你们的交易。B如果否认收了A的钱，或者A说自己借了300块钱，都会被路人甲乙丙丁质疑。具体是如何做到的呢？

1）系统给每个人都发了个小账本，让每个人都有记账的权利，咱们称之为分布式记账。

2）为了鼓励大家帮别人记账，系统代码设定将比特币这样的代币奖励给记账者，为了防止一堆人记账堵死，还将代币设为有限个，甲乙丙丁需要通过系统规定的机制进行计算，算的最快最好的才能获得记账的权利，记录之后通过系统广播给大家，所有人复制一份相同的账本，这个通过计算获得奖励的过程就叫挖矿，记账的路人甲乙丙丁就是矿工。

3）有一天，最初记录这笔交易的甲Game Over了，这个账本却还是存在在其他人的账本里，A和B谁想否认都不行。我们把通过代码写好了如何仲裁和分配，无需银行、政府、企业等中心化组织机构作为第三方见证（去中心化），直接点对点（P2P）交易的方式，称为去中心化。

4）系统把多个交易打包成区块，按时间顺序链接起来成为最后人手一本的账本，这就是区块链技术

其实把区块链简单理解为账本不过是最浅显的解读了，把它的每个特点拆分开来，所能应用的领域很多很多。

现在传统金融行业、券商、投资机构正在跑步入场，物联网， 游戏 ，储存，版权，防伪，征信，支付，预测市场（赌博之类）、社区等众多领域已经开始了区块链的 探索 应用。

互联网让万物皆可连，区块链能否让所连皆可信呢？

我用天地自然运化的奇石解读一下区块链：

所有科学、哲学、道义⋯⋯天地都包涵着。任何一个事物、任何一种文化都与天地道化有关。

区块链自然逃不脱天地运化法：即顺然、随然、无穷、无常。

它就是这块奇石，其表面整体上的数据运化，一是，整体向着无形无象。二是线点守着一个规律：即无常之道。就是说它们每条线，每个点，追求的都不是一个闭合的目标和一个局限的目的。这样说大家我好理解了：一个画家要画一只鸡，是有目的的，有终结相的，而奇石，大自然造化时，是没有终结相的。所以相不闭合，线、点数据也不终结。区块连接之技术，就是这个天运之道。无常运化无形无象，永无终结。(无中心化，就是无形无相，形式不封闭，结构不封闭，思想不封闭⋯⋯如“石”办事就行)。

山东曲阜孔子灵石馆

大家好，我是皮皮，我在这里用几个生活小例子给大家解读一下什么叫区块链？

去中心化，不可篡改级，分布式存贮的，以加密信息做链接地址的数据区块链接系统，叫区块链

这玩意本来就是许多高 科技 的复合品，没法简单，再简单也是一大段话，而且未必能说清楚

区块链（Blockchain）严格的定义是指通过基于密码学技术设计的共识机制方式，在对等网络中多个节点共同维护一个持续增长，由时间戳和有序记录数据块所构建的链式列表账本的分布式数据库技术。该技术方案让参与系统中的任意多个节点，把一段时间系统内全部信息交流的数据，通过密码学算法计算和记录到一个数据块（block），并且生成该数据块的指纹用于链接（chain）下个数据块和校验，系统所有参与节点来共同认定记录是否为真。

区块链是一种类似于NoSQL（非关系型数据库）这样的技术解决方案统称，并不是某种特定技术，能够通过很多编程语言和架构来实现区块链技术。并且实现区块链的方式种类也有很多，目前常见的包括POW（Proof of Work，工作量证明），POS（Proof of Stake，权益证明），DPOS（Delegate Proof of Stake，股份授权证明机制）等。

区块链的概念首次在论文《比特币：一种点对点的电子现金系统（Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System）》中提出，作者为自称中本聪（Satoshi Nakamoto）的个人（或团体）。因此可以把比特币看成区块链的首个在金融支付领域中的应用。

【通俗解释】

无论多大的系统或者多小的网站，一般在它背后都有数据库。那么这个数据库由谁来维护？在一般情况下，谁负责运营这个网络或者系统，那么就由谁来进行维护。如果是微信数据库肯定是腾讯团队维护，淘宝的数据库就是阿里的团队在维护。大家一定认为这种方式是天经地义的，但是区块链技术却不是这样。

如果我们把数据库想象成是一个账本：比如支付宝就是很典型的账本，任何数据的改变就是记账型的。数据库的维护我们可以认为是很简单的记账方式。在区块链的世界也是这样，区块链系统中的每一个人都有机会参与记账。系统会在一段时间内，可能选择十秒钟内，也可能十分钟，选出这段时间记账最快最好的人，由这个人来记账，他会把这段时间数据库的变化和账本的变化记在一个区块（block）中，我们可以把这个区块想象成一页纸上，系统在确认记录正确后，会把过去账本的数据指纹链接（chain）这张纸上，然后把这张纸发给整个系统里面其他的所有人。然后周而复始，系统会寻找下一个记账又快又好的人，而系统中的其他所有人都会获得整个账本的副本。这也就意味着这个系统每一个人都有一模一样的账本，这种技术，我们就称之为区块链技术（Blockchain），也称为分布式账本技术。

由于每个人（计算机）都有一模一样的账本，并且每个人（计算机）都有着完全相等的权利，因此不会由于单个人（计算机）失去联系或宕机，而导致整个系统崩溃。既然有一模一样的账本，就意味着所有的数据都是公开透明的，每一个人可以看到每一个账户上到底有什么数字变化。它非常有趣的特性就是，其中的数据无法篡改。因为系统会自动比较，会认为相同数量最多的账本是真的账本，少部分和别人数量不一样的账本是虚假的账本。在这种情况下，任何人篡改自己的账本是没有任何意义的，因为除非你能够篡改整个系统里面大部分节点。如果整个系统节点只有五个、十个节点也许还容易做到，但是如果有上万个甚至上十万个，并且还分布在互联网上的任何角落，除非某个人能控制世界上大多数的电脑，否则不太可能篡改这样大型的区块链。

【要素】

结合区块链的定义，我们认为必须具有如下四点要素才能被称为公开区块链技术，如果只具有前3点要素，我们将认为其为私有区块链技术（私有链）。

1、点对点的对等网络（权力对等、物理点对点连接）

2、可验证的数据结构（可验证的PKC体系，不可篡改数据库）

3、分布式的共识机制（解决拜占庭将军问题，解决双重支付）

4、纳什均衡的博弈设计（合作是演化稳定的策略）

【特性】

结合定义区块链的定义，区块链会现实出四个主要的特性：去中心化（Decentralized）、去信任（Trustless）、集体维护（Collectively maintain）、可靠数据库（Reliable Database）。并且由四个特性会引申出另外2个特性：开源（Open Source）、隐私保护（Anonymity）。如果一个系统不具备这些特征，将不能视其为基于区块链技术的应用。

去中心化（Decentralized）：整个网络没有中心化的硬件或者管理机构，任意节点之间的权利和义务都是均等的，且任一节点的损坏或者失去都会不影响整个系统的运作。因此也可以认为区块链系统具有极好的健壮性。

去信任（Trustless）：参与整个系统中的每个节点之间进行数据交换是无需互相信任的，整个系统的运作规则是公开透明的，所有的数据内容也是公开的，因此在系统指定的规则范围和时间范围内，节点之间是不能也无法欺骗其它节点。

集体维护（Collectively maintain）：系统中的数据块由整个系统中所有具有维护功能的节点来共同维护的，而这些具有维护功能的节点是任何人都可以参与的。

可靠数据库（Reliable Database）：整个系统将通过分数据库的形式，让每个参与节点都能获得一份完整数据库的拷贝。除非能够同时控制整个系统中超过51%的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，也无法影响其他节点上的数据内容。因此参与系统中的节点越多和计算能力越强，该系统中的数据安全性越高。

开源（Open Source）：由于整个系统的运作规则必须是公开透明的，所以对于程序而言，整个系统必定会是开源的。

隐私保护（Anonymity）：由于节点和节点之间是无需互相信任的，因此节点和节点之间无需公开身份，在系统中的每个参与的节点的隐私都是受到保护的。

【区块链意义之一 ：解决拜占庭将军问题】

区块链解决的核心问题不是“数字货币”，而是在信息不对称、不确定的环境下，如何建立满足经济活动赖以发生、发展的“信任”生态体系。而这个问题称之为“拜占庭将军问题”，也可称为“拜占庭容错”或者“两军问题”，这是一个分布式系统中进行信息机交互时面临的难题，即在整个网络中的任意节点都无法信任与之通信的对方时，如何能创建出共识基础来进行安全的信息交互而无需担心数据被篡改。区块链使用算法证明机制来保证整个网络的安全，借助它，整个系统中的所有节点能够在去信任的环境下自动安全的交换数据。更多介绍请参见《比特币与拜占庭将军问题》。

【区块链意义之二：实现跨国价值转移】

互联网诞生最初，最早核心解决的问题是信息制造和传输，我们可以通过互联网将信息快速生成并且复制到全世界每一个有着网络的角落，但是它尚始终不能解决价值转移和信用转移。这里所谓的价值转移是指，在网络中每个人都能够认可和确认的方式，将某一部分价值精确的从某一个地址转移到另一个地址，而且必须确保当价值转移后，原来的地址减少了被转移的部分，而新的地址增加了所转移的价值。这里说的价值可以是货币资产，也可以是某种实体资产或者虚拟资产（包括有价证券、金融衍生品等）。而这操作的结果必须获得所有参与方的认可，且其结果不能受到任何某一方的操纵。

在目前的互联网中也有各种各样的金融体系，也有许多政府银行提供或者第三方提供的支付系统，但是它还是依靠中心化的方案来解决。所谓中心化的方案，就是通过某个公司或者政府信用作为背书，将所有的价值转移计算放在一个中心服务器（集群）中，尽管所有的计算也是由程序自动完成，但是却必须信任这个中心化的人或者机构。事实上通过中心化的信用背书来解决，也只能将信用局限在一定的机构、地区或者国家的范围之内。由此可以看出，必须要解决的这个根本问题，那就是信用。所以价值转移的核心问题是跨国信用共识。

在如此纷繁复杂的全球体系中，要凭空建立一个全球性的信用共识体系是很难的，由于每个国家的政治、经济和文化情况不同，对于两个国家的企业和政府完全互信是几乎做不到的，这也就意味着无论是以个人抑或企业政府的信用进行背书，对于跨国之间的价值交换即使可以完成，也有着巨大的时间和经济成本。但是在漫长的人类 历史 中，无论每个国家的宗教、政治和文化是如何的不同，唯一能取得共识的是数学（基础科学）。因此，可以毫不夸张的说，数学（算法）是全球文明的最大公约数，也是全球人类获得最多共识的基础。如果我们以数学算法（程序）作为背书，所有的规则都建立一个公开透明的数学算法（程序）之上，能够让所有不同政治文化背景的人群获得共识。

【未来的发展】

互联网将使得全球之间的互动越来越紧密，伴随而来的就是巨大的信任鸿沟。目前现有的主流数据库技术架构都是私密且中心化的，在这个架构上是永远无法解决价值转移和互信问题。所以区块链技术有可能将成为下一代数据库架构。通过去中心化技术，将能够在大数据的基础上完成数学（算法）背书、全球互信这个巨大的进步。

区块链技术作为一种特定分布式存取数据技术，它通过网络中多个参与计算的节点开共同参与数据的计算和记录，并且互相验证其信息的有效性（防伪）。从这一点来，区块链技术也是一种特定的数据库技术。互联网刚刚进入大数据时代，但是从目前来看，大数据还处于非常基础的阶段。但是当进入到区块链数据库阶段，将进入到真正的强信任背书的大数据时代。这里面的所有数据都获得坚不可摧的质量，任何人都没有能力也没有必要去质疑。

也许我们现在正处在一个重大的转折点之上——和工业革命所带来的深刻变革几乎相同的重大转折的早期阶段。不仅仅是新技术指数级、数字化和组合式的进步与变革，更多的惊喜也许还会在我们前面。在未来的24个月里，这个星球所增长的计算机算力和记录的数据将会超过所有 历史 阶段的总和。在过去的24个月里，这个增值可能已经超过了1000倍。这些数字化的数据信息还在以比摩尔定律更快的速度增长。区块链技术将不仅仅应用在金融支付领域，而是将会扩展到目前所有应用范围，诸如去中心化的微博、微信、搜索、租房，甚至是打车软件都有可能会出现。因为区块链将可以让人类无地域限制的、去信任的方式来进行大规模协作。

区块链是一种技术，基于这项技术产生很多应用，包括与数据和信息相关的一切行业业务，比特币就是其中最为人熟知的一种应用。对于区块链的通俗解释就是，假如在网上买一只口红，首先找到心仪的产品和卖家下单，先把钱给中间平台，等到卖家发货买家确认收货以后，中间平台再把钱转给卖家，因为信任问题买卖家之间都依赖于中间平台，而区块链作为去中心化的分布式账本数据库，则着力于去掉这个中间平台但同时又解决信任问题。在区块链中每个人拥有自己的记账本，用来记录发生的每一件事，假如在交易中出现卖家拿钱不发货的行为，这一条记录将永久存在不可修改，不需要互相交换信息，区块链的世界会选择在同一个时间节点记录最快质量最好的那个人的记账本进行复制发送并串联，最后越叠越厚形成区块。

大家在谈论虚拟货币时，往往离不开区块链这个概念，那么区块链到底是个神马玩意呢？

区块链是一种底层技术，本质上是一个去中心化的分布式账本数据库。听起来好像十分高端，遥不可及，其实是很容易理解的。

举个例子，假如要在淘宝上购买商品，那么一般首先要做的就是打开淘宝，找到想要的商品并下单将钱支付给作为交易中介的淘宝。等收到商品并确认收货后淘宝便会将货款打给卖家。这本来只是我和卖家的交易，但却多了个“中心”，即淘宝。

在交易进行的过程中，这个“中心”拥有无限大的权力，甚至随意修改账单。因此，“中心”往往需要强大的后台为其背书。

于是，有一个名叫中本聪的男人想要干掉这个权力无穷大的中心，他想创造一个去中心化的系统，在这个系统里，每个人都是中心，都有记账的权力。于是，他创造了比特币。

在比特币的系统中，每个人都有一个小账本用以记录发生的每一笔交易。一笔交易只有经过大部分人确认后才有效。如果卖家不发货，那么每个人的小账本都会将这件事记录下来，让他无处可逃。

这时候大家可能会有疑问，既然只是一个公开的账本，那么为什么又要叫区块链呢？这就涉及到了共识问题，区块链系统是一个由众多“中心”组成的系统，整个区块链是属于所有参与记账的个体的。这时候就产生了新的问题，一个系统必须要有秩序才能长远的存在。假如记账者可以不计成本地胡作非为，那就可能出现本来只是购买一台手机，但收到的却是一台特斯拉的情况。

于是，中本聪发明了一种名为PoW的共识方式。这种方式提高了记账者记账的成本，让其不能轻易作恶。PoW通过密码学的方式要求记账者需要通过竞争计算能力来获取记账权，第一个计算出结果的记账者即可获得一个由若干笔交易打包而来的区块的记账权，同时获得一定的代币作为奖励。这就是我们俗称的“挖矿”。

既然记账者已经将一个包含了若干笔交易的区块记录了下来，那么系统就需要进行整理排序，不可能让无数的区块杂乱无章地分布在系统中。于是就需要把所有区块按照时间顺序首尾相连链接链接起来，这时，区块链便诞生了。区块链的核心是技术。

1分钟带你快速了解区块链的技术模型架构

区块链技术性并并不是一项单一的技术性，只是多种多样技术性融合自主创新的结果，其实质是一个弱管理中心的、自信赖的最底层构架技术性。

区块链技术性实体模型由上而下包含数据信息层、传输层的共识层、鼓励层、合同层和网络层。每一层具有一项关键作用，不一样等级中间互相配合，一同搭建一个去管理中心的使用价值传送管理体系。

数据信息层的特性是不能伪造、全备份数据、彻底公平（数据信息、管理权限、编码），而其算法设计是区块链，包含区块链头和区块材。区块链头由三组区块链数据库，一组数据库是父区块链哈希值，用以该区域块与区块链中的前一区块链相互连接；二组数据库是Merkle根，一种用于合理地小结区块链中全部买卖的算法设计；三组数据库是难度系数总体目标、时间格式和Nonce与生产制造区块链有关。

传输层封装了P2P网络体制、散播和认证体制等技术性。在传输层中，新的买卖向各大网站开展广播节目，每一个连接点都将接到的交易信息列入一个区块链中，且每一个连接点都试着在自身的区块链中寻找一个具备充足难度系数的劳动量证实，当一个连接点找到一个劳动量证实（得到装包区块链的资质），它就向各大网站开展广播节目（新装包的区块链），当且仅当包括在该区域块中的全部买卖全是合理的且以前未存有过的，别的连接点才认可该区域块的实效性，而表明认可接纳的方式 ，则是在追随该区域块的结尾，生产制造新的区块链以增加该传动链条，而将被接纳区块链的任意散列值视作在于新区块链的任意散列值。

的共识层封装了节点的各种共识机制优化算法，它是区块链的关键技术，由于这决策了区块链的造成，而记帐决策方法可能危害全部系统软件的安全系数和稳定性。现阶段早已发生了十余种共识机制优化算法，在其中较为知名的有劳动量证实体制（POW）、好用拜占庭容错机制优化算法（PBFT）、利益证实体制（POS）、股权授权证明体制。

鼓励层包含发售体制和激励制度。简易而言，激励制度是根据经济发展均衡的方式，激励连接点参加到维护保养区块链系统优化运作中，避免 对总帐簿开展伪造，使长期性保持区块链互联网运作的驱动力。

合同层具备可编程控制器的特点，关键包含智能合约、共识算法、脚本制作、编码，是区块链可编程控制器特点的基本。将编码置入区块链或动态口令中，完成能够 自定的智能合约，并在做到某一明确的约束的状况下，不用经过第三方就可以全自动实行，是区块链去信赖的基本。

网络层封装了区块链的各种各样应用领域和实例，跟电脑的应用软件、电脑浏览器上的门户网等很类似，将区块链关键技术布署在如以太币、EOS上并在实际中落地式。

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