區塊鏈:區塊鏈技術為何普及“緩慢”？你得走出“它是一個應用”的思維

當四輛自動駕駛的汽車同時到達一個十字路口的時候，誰會先通過呢？

這聽起來像一個笑話，但問題是非常真實的，而且非常困難。解決方案或許需要去中心化計算，這是一個可能涉及區塊鏈的新興領域，以及許多其他技術。為了解它試圖解決的問題，讓我們深入討論這個領域的僵局......

我們假設沒有靜態基礎設施來指揮交叉路口，則車輛將不得不使用其僅有的車載計算能力來協商解決方案。計算機的指令是什么？嗯，有一些一般的社會規則：沒有人想要發生事故;他們都希望盡快通過十字路口，并且有一些“公平”的概念。

所有這些聽起來或多或少都是可行的，車輛可以增加一個“小紅色按鈕”，再與其他車輛談判以便先通過。。

但是，從系統架構的角度來看，這種情況存在很大問題。這里有一些：沒有中央權威機構決定哪輛車按順序排列。其次，唯一可用于計算的基礎設施存在于汽車中;也就是說，為計算動態分配資源。第三，每個駕駛員都受到推動其車輛計算的目標的激勵，而一些目標被所有人共享，例如通過交叉口而沒有意外，一些目標將是個人獨有的。

北京數字經濟將全產業鏈開放：鼓勵金融機構之間通過區塊鏈等方式共享業務數據:金色財經報道，北京市經信局對《北京市數字經濟全產業鏈開放行動方案（征求意見稿）》公開征求意見，方案提出6個方面、22條改革措施。其中包括：集中突破區塊鏈等領域關鍵核心技術，超前布局量子計算等未來科技前沿領域，鼓勵金融機構之間通過區塊鏈、隱私計算方式共享業務數據，穩妥推進數字人民幣全場景試點應用。[2022/4/24 14:44:56]

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正是這最后一個特征使去中心化計算變得如此具有挑戰性。

應用和挑戰

加密貨幣是去中心化計算目前最佳的應用。但還有很多其他的。在大多數情況下，區塊鏈作為一種去中心化的、基于共識的替代方式，可以信任一個中央政府，可能會發揮關鍵作用。然而，區塊鏈本身是無用的。要使去中心化計算起作用，區塊鏈必須與其他解決方案相交叉。

夏平：區塊鏈技術在公共服務領域存在短板:中國計算機學會區塊鏈專委會委員夏平指出，政務領域無疑是區塊鏈應用發展相對先行的領域，早期區塊鏈項目的發展，從貴陽到雄安，無不是獲得了當地政府的大力支持。夏平預測，在未來的一段時間內，區塊鏈在政務領域中的應用，仍然是一個先行的板塊。政府通過各類區塊鏈項目，可以達到公共服務透明化、平等化、精準化效果，這對不斷提升政府治理能力的國家目標具有重大影響。夏平也指出區塊鏈技術在公共服務領域存在短板，區塊鏈技術自身，不足以滿足提升公共服務的全部。舉例來說，在政務公開、數據共享的同時，如何保護隱私和數據安全，將顯得越來越迫切。不能只依賴于區塊鏈的溯源和不可篡改的特性，事后追責不如事前防護。在這個維度，區塊鏈與隱私計算的結合，為數據共享提供了更大的想象空間。（證券日報）[2021/6/10 23:25:54]

一個備受爭議的去中心化計算應用程序在供應鏈中起源。沃爾瑪最近宣布，其所有食品供應商必須將其數據上傳至基于區塊鏈的系統，以便用戶可以監控供應鏈中的污染食品。正在采用類似的想法來追蹤無沖突的物品。

聲音 | 賽迪區塊鏈研究院院長：我國區塊鏈將進入創新發展快車道:賽迪區塊鏈研究院院長劉權在中國電子報發文《我國區塊鏈將進入創新發展快車道》。文中稱，政策引導打造了良好區塊鏈創新環境，應用落地帶動了區塊鏈創新發展，自主創新是區塊鏈健康發展的關鍵。另據賽迪區塊鏈研究院統計，截止到2019年上半年，我國已披露151個區塊鏈應用案例，覆蓋了28個應用領域和場景，其中金融、電子政務、醫療、知識產權保護、溯源及公益慈善6大領域落地案例較多，效果較為顯著。[2019/11/3]

在這些來源案例中，區塊鏈是一個關鍵組成部分，但絕不是唯一的組成部分。正如我在去年的共識雜志中所討論的那樣，雖然區塊鏈可以提供持久和透明的事務管理，存儲和數據更新，但跟蹤起源的能力還需要高效，高完整性的數據輸入。區塊鏈監控的質量與收集的數據一樣好。如果沒有適當的監督，惡意參與者可能會操縱數據輸入來篡改源頭。

供應鏈應用程序還證明了數據機密性和隱私的重要性，因為它們的核心是跨組織訪問共享數據。對“這批萵苣來自哪里？”等數據的查詢相對沒有爭議，并且在大多數情況下，與參與者的共同目標一致。然而，其他人則更加矛盾，而那些揭示了在去中心化系統中管理機密性的困難。

聲音 | 吳永嘉：推動港臺兩地區塊鏈、人工智能等新技術合作雙贏:據新華社消息，昨日， 2018 臺港經貿論壇在臺北舉行，會上討論了臺港在金融科技和綠色金融領域合作空間和機會。“香港-臺灣商貿合作委員會”主席吳永嘉在會上表示，希望論壇推動兩地企業緊密合作，開拓更多商機。香港的金融科技生態蓬勃發展，業務涵蓋區塊鏈、移動支付、人工智能等，創造了眾多商業活動與商機。臺灣擁有人才和技術，港臺攜手合作，把握新興科技和綠色金融的新機遇，定能共創雙贏。[2018/12/4]

例如，供應商是否可以證明其能夠滿足交付要求而不會泄露其內部運營的其他機密細節？這就是去中心化計算的核心問題：如何在不對機密數據泄露的情況下對機密數據執行網絡范圍的計算。

考慮基因組數據的挑戰。隨著研究人員尋找治療疾病的方法，在最廣泛的基因組數據源中進行計算具有巨大的社會和潛在的商業價值，這些數據源通常由不同的組織創建，管理或擁有。但是，每個數據庫都包含作為知識產權具有高度價值的數據，并且受到保護該基因組數據的個體貢獻者隱私的法規的限制。

首師大教授方海光：學校的界限會因互聯網、區塊鏈等技術而被淡化:5月7日，首都師范大學教育技術系教授、國家新聞出版廣電總局出版融合發展（人教社）重點實驗室學術委員會主任方海光接受訪問時表示，當學習的整個支持系統采用了互聯網、物聯網、區塊鏈、大數據等支持方式時，學校的界限在淡化，國界也在淡化，同班同學可能來自于全世界。另外，他還是表示教師未來的挑戰，一方面來自于如何使數字時代的原住民更好地應用這些技術；另一方面，學生的國際化視野，給校長、教師、管理者帶來更大的挑戰。[2018/5/8]

或者我們可以回到我們的自動駕駛車輛，這些車輛可能仍然坐在十字路口。。最近操作的要求是它必須有一個“黑匣子”，記錄可用于分析過去行為的遙測數據，例如，確定事故原因。這與黑匣子在飛機上扮演的角色基本相同-只有一個關鍵區別：飛機主要靠空管，而自動駕駛汽車則不斷與其他車輛互動。一輛車中的黑匣子提供了單一的歷史視角。

但是，它并未提供對道路上其他自動駕駛車輛的行動或決策的深入了解。所有這一切都因對抗性機器學習而變得復雜，這可能為自動駕駛汽車創造新的攻擊向量。計算機如何依靠簡單的本地遙測數據記錄來區分自主車輛發出的內部錯誤，車輛遙測的外部攻擊或協調協議中惡意參與者的行為？

理想情況下，為了提供車輛行為的抗攻擊歷史，黑匣子將確認車輛的遙測數據與附近車輛的遙測數據以及與這些車輛相互作用的信息。換句話說，一個完整的系統范圍的快照。這只會讓我們回到使用來自不受信任來源的機密信息進行計算的問題。

將區塊鏈作為信任錨點處理

物聯網將需要去中心化的應用程序。但是構建它們的非平凡版本很難。如果沒有受信任的第三方來仲裁交互，則已知雙方之間確定性公平交換等相對直接的問題是不可能的。在這里，區塊鏈提供了巨大的價值，因為它實際上變成了一個可以指揮多方協議的基于技術的可信第三方。在我們實現通用去中心化計算之前，我們必須解決許多其他挑戰。

在某種程度上，到那里需要從“區塊鏈是應用程序”到“區塊鏈是信任錨”的過渡。

這是我們在比特幣中已經看到的轉變。例如，閃電網絡將比特幣交易管理轉移到由一對參與者創建的脫鏈渠道，如果存在脫鏈爭議，他們只會將其余額關閉到區塊鏈。

因此，區塊鏈充當信任錨點，而lighting網絡是去中心化的應用。

同時，在康奈爾大學開發了一種共識算法Thunderella，當樂觀的假設失敗時，將通過高性能的“off-chain”共識協議與使用傳統區塊鏈共識協議作為后備信任錨異步慢速路徑結合。

在這種情況下，底層區塊鏈的作用是發布樂觀假設不再成立的證據并重置不一致的視圖。

我們自己的私有數據對象工作，一個用于探索去中心化計算模型的Hyperledger實驗室項目，將合同執行分解為執行實際計算的脫鏈組件，以及一個簡單確保對依賴關系的更新順序的鏈上組件合同對象。因此，直觀地，區塊鏈用作數據庫更新的去中心化提交/協調日志。

面對保密性的挑戰

如何擴展這一點并保護機密性？

我們認識到，如果我們擴大成功計算的概念，就可以簡化平衡共享目標和個人目標之間的緊張關系。在差異隱私原則下，我們可以撥打或“模糊”數據庫所需的準確性以保護機密性。例如，我們可能會將精確的結果轉換為的精確結果，如“送貨卡車將在大約10分鐘內到達”。

考慮一下這個概念，在某些目標必須成功實現而其他目標被“模糊”以完成計算，可能適用于我們的自動駕駛汽車。只要沒有事故并且它可以及時地繼續到達目的地，則到達交叉口的第一輛車可能不必是通過交叉口的第一輛車。公平和先到先得仍然是目標，但可能不是成功的要求。

計算機科學的其他進步也可能有所幫助。使用零知識證明的隱私保護加密貨幣證明了加密功能可以對受隱私保護的數據集進行計算。盡管如此，截至目前，開發人員仍在努力將這種計算復雜的技術應用于通用去中心化計算所需的規模。

在這里，基于硬件的可信執行環境提供了一種潛在的替代方案。許多現代處理器都帶有執行計算的技術，以確保在某些情況下計算的完整性和機密性。

運輸產品的例子包括ARM的TrustZone，Intel的SoftwareGuardExtensions和AMD的安全加密虛擬化。對于那些更傾向于開放硬件規范的人來說，加州大學伯克利分校和麻省理工學院的研究人員提出的Keystone項目旨在為RISC-V處理器開發一個開源TEE。

基于硬件的TEE提供了通用計算環境，可滿足限制ZKP技術適用性的性能和靈活性要求。但是，基于硬件的信任不應被視為靈丹妙藥。當它恰當地位于更大的安全設計環境中時，它可能是一種以樂觀方式執行機密計算的有效方式。

換句話說，去中心化計算需要解決方案的組合，但那些卡在十字路口的汽車將不得不進行多任務處理。

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