区块链简介及其对物联网安全的启示

自2017年初以来，比特币吸引了几乎所有行业和政府的关注，他们正试图了解这项技术如何适合其用例。区块链这个词的一个众所周知的“字典定义” 是：“一个数字分类账，其中以比特币或其他加密货币进行的交易按时间顺序和公开记录。”还有其他定义。

虽然这些定义植根于区块链技术最流行的实现 – 比特币和其他加密货币 –区块链和比特币并不相同。让我们来看看区块链技术。

什么是分布式分类帐技术（DLT）？

分布式分类帐技术（DLT）包括区块链技术和“智能合约”。虽然分布式分类账存在于比特币和区块链之前，但DLT标志着许多技术的融合，包括交易时间戳，点对点（P2P）网络，密码学，分布式计算和新的一致性算法。

DLT通常包含三个基本组成部分：

1. 捕获分类帐当前状态的数据模型。
2. 一种更改分类帐状态的事务语言。
3. 用于在参与者之间建立共识的协议，分类帐将接受哪些事务以及以何种顺序接受。

什么是区块链技术？

区块链是分布式分类帐技术的特定形式或子集，它构建按时间顺序排列的块，因此称为“区块链”。块是指捆绑在一起并同时添加到链中的一组事务。

区块链定义：区块链是一种点对点（P2P）分布式账本，通过共识形成，与智能合约和其他辅助技术系统相结合。区块链可用于构建新一代的事务性应用程序，这些应用程序可在建立信任，问责制和透明度的同时简化业务流程和法律约束。

Blockchain 是一个分布式分类帐，它跟踪分组为块的各种资产和事务，每个块可以有任意数量的事务。

块通常由四个元数据组成：

• 对前一个块的引用
• 工作证明，也称为nonce
• 时间戳
• 此块中包含的事务的Merkle树。

Blockchain与数据库类似吗？

区块链技术与数据库有一些关键的区别。例如，在关系数据库中，可以容易地修改或删除数据。通常，有数据库管理员可以更改数据和/或其结构的任何部分。另一方面，区块链是“只写”数据结构。新条目将附加到分类帐的末尾。区块链中没有允许编辑或删除数据的管理员权限。此外，关系数据库最初是为中心化应用程序设计的（即单个实体控制数据）。相比之下，区块链是为去中心化应用而设计的。

区块链的类型

区块链既可以是无权限的，例如比特币或以太坊，也可以像不同的Hyperledger区块链框架一样获得许可。无权限和允许的区块链之间的选择由用例驱动。

无权区块链也称为公共区块链，因为任何人都可以加入网络。许可的区块链或私有区块链需要对网络内的参与方进行预验证，并且这些方通常彼此已知。

区块链的特征

1.数据的不可变性

位于区块链上的数据的不变性可能是为当前记录在中心化服务器上的各种社会经济过程部署基于区块链的解决方案的最有力和最有说服力的理由。这种不变性或“随时间不变”的特征使区块链对会计，金融交易，身份管理和资产所有权，管理和转移有用，仅举几个例子。一旦将事务写入区块链，就很难对其进行更改。

2.透明度

数据的透明度作为一个整体嵌入在网络中。区块链网络处于一种共识状态，即自动检入自身。由于块的结构，区块链中的数据不会被破坏。理论上，通过使用大量的计算能力来覆盖整个网络，可能会破坏区块链，但这在实践中是不可能的。

3.权力下放

按照设计，区块链是一种去中心化的技术。发生在它上面的任何事情都是整个网络的一个功能。全球计算机网络使用区块链技术来共同管理记录交易的数据库。接下来讨论的共识机制确保了区块链上存储的数据的正确性。

4.安全

通过在其网络中存储数据，区块链消除了中心化保存数据所带来的风险，并且网络缺乏易受攻击的中心化易受攻击点。为避免这种情况，区块链可确保网络中的所有参与者都使用加密货币技术来保护数据安全。它主要使用PKI，由参与者根据自己的喜好选择其他加密货币技术。

什么是共识机制和共识算法的类型？

共识是网络同行之间达成的协议; 它指的是确保各方同意系统的某个状态为真实状态的系统。这是对等体同步区块链数据的过程。有许多共识机制或算法，包括工作证明，质押证明，经过时间的证明和简化的拜占庭容错。比特币使用工作证明，而以太坊目前使用工作证明，但正朝着股权证明的方向发展。

什么是智能合约？

早在1996年，一位名叫Nick Szabo的人创造了“智能合约”一词。您可以将它们视为用于促进，验证或强制执行法律合约谈判的计算机协议。智能合约是描述计算机代码的短语。智能合约只是在满足系统内某些条件时执行预定义操作的计算机程序。智能合约提供允许修改分类帐状态的交易语言。它们可以促进任何有价物的交易所和转移（例如股票，金钱，内容或财产）。

开源区块链框架，项目和社区

从目前的研究状况和区块链技术的一些实现来看，我们可以肯定地说，大多数企业区块链计划都得到了一些开源项目的支持。以下是一些流行的开源区块链项目列表：

• Hyperledger – 为推动跨行业区块链技术而开发的一项开源工作。由Linux基金会主办，它是来自不同行业和组织的成员的全球合作。
• Quorum – 一个开源许可的以太坊实现，支持JPMorgan托管的数据隐私。Quorum通过基于投票的一致性算法在需要知道的基础上实现数据可见性，从而实现了这种数据隐私。
• Chain Core – 由chain.com创建，最初是为金融服务机构设计的，用于证券，债券和货币等。
• Corda – 一种分布式账本平台，旨在记录，管理和自动化企业之间的法律协议。它由R3公司创建，该公司是一家由100多家全球金融机构组成的财团。

区块链技术有望成为实现点对点合约行为的缺失环节，而无需任何第三方“认证”物联网交易。它以非常一致的方式应对可扩展性，单点故障，时间戳，记录，隐私，信任和可靠性的挑战。区块链技术可以为两个设备提供简单的基础设施，通过安全可靠的带时间戳的合约握手，直接将金属或数据之类的财产转移到彼此之间。

在物联网环境中，安全性已经是一个挑战，很明显需要重新考虑安全性。重要的是要理解区块链可以 – 如果负责任地实施 – 是保护物联网的一种方式。然而，商业模式和实际考虑也存在运营挑战，因为这样的安全解决方案需要许多利益相关者和监管机构的支持。

本文最初发布于开源论坛。