作为数字经济的重要技术,近年来区块链已在一定范围内得到应用,但到目前为止还没有对实体经济进行大规模服务。分析原因,我们发现除了区块链本身还不够成熟之外,区块链和其他技术的整合势在必行。区块链和其他技术的集成可以克服区块链本身的成熟,监管的难度,安全问题,存储问题,数据上行链路的真实性等问题。我们已经就如何与其他技术整合并找到真正服务于实体经济的应用程序进行了一些研究。围绕这一点,中国电子学会报告了初步调查结果和对策如下:
(1)区块链与人工智能
AI可以帮助区块链在实际应用程序中变得更加智能。例如,在供应链金融中,为了控制风险,人工智能可用于为区块链提供智能数据和AI操作结果。与传统的人工智能应用相比,结合区块链技术后,可以通过共识机制验证AI运算结果,并通过链验证AI算法哈希,保证算法的准确性和计算结果。
区块链可以帮助人工智能改善数据共享功能,人工智能操作需要大量数据,通过区块链的分散存储和零知识证明以及MPC(安全多方计算)计算来解决数据孤岛问题,同时确保数据隐私。通过使用智能合约和激励来实现数据验证和交易,数据定价不再是垄断。 Blockchain还可以帮助AI推广优化的AI算法,并为深度学习任务构建分布式计算功能,有效利用空闲计算资源。区块链智能合约可用于管理AI算法的行为,并避免因不当使用AI算法而引起的安全问题。
(2)区块链与云计算
自区块链技术诞生以来,它并不是一种简单的分布式分类账。区块链技术的分散计算,分散存储增加了区块链实现云计算的可能性。目前,亚马逊主导的I层云计算正逐渐被区块链所颠覆。与亚马逊的AWS和阿里巴巴的阿里巴巴云服务相比,区块链技术主要使用不可改变的修改和可靠性来提高云计算服务性能。这些都是传统云计算无法做到的。虽然当前的云计算服务是分布式系统,但它们是以集中形式计算的,资源调度和利用具有一定的局限性。区块链技术的使用,例如分散存储IPFS协议,将云计算所需的数据片段存储在物理层的相邻节点中,从而提高网络可靠性,同时提高数据可靠性。对于分散计算,网络计算资源是分散的,并且在执行计算的过程中自适应地实现网络以实现负载平衡,从而实现比传统云计算更好的资源利用。另一方面,区块链本身基于共识机制,这使得所有数据对外界都可见。云计算通常涉及大量计算隐私问题。其中一个解决方案是通过联合链的形式。在节点中可见。另一种解决方案是通过零知识证明,SGX等加密计算数据,并且计算节点不能获得数据明文。但是,由于计算复杂度高,这种方法仍在不断发展。
通过区块链分散的云计算技术目前仅处于起步阶段,但谷歌,微软,亚马逊和IBM等公司已经开始研究。虽然没有透露细节,但未来可以想象出云计算。链可以更安全,稳定,高效和节能,并且可以有效地调用更多的个人计算资源。由于区块链赋权,云计算业务模型和提供商的运营模式将发生变化。
(3)区块链与数字化转型
数字化转型需要为区块链提供真实的数据。区块链使用NuChain(一个加拿大公司的区块链项目)的BNP(Blockchain Network Protocol: 区块链网路协议)和POC(Proof of Contribution:贡献证明,提供有效数据和优化的AI算法进行共识)可以帮助数字化转型,以弥合数字和物理世界之间的距离。为了实现从物理世界到数字世界的转型,其需要保证的有两点。
一个是数据的真实性以及数据有效性。数据真实性是指物理世界产生的数据如何真实的进行上传和验证。为了实现真实性,单一的通过软件是难以达成的。一种有效的方式是通过硬件芯片,利用加密硬件芯片对数据进行签名,由于签名无法伪造的特性,可以在区块链节点上对签名进行验证。此外,还要保证传输过程的安全性。BNP协议定义了硬件签名,传输协议,链上验证协议等来保证整个链下到链上的过程是安全的并且数据是真实的。数据有效性是指物理世界存在大量的噪声数据,使得所上传的有价值数据不高,并且不同的数据价值也不一样。由于区块链的激励机制和智能合约,通过调用合约的频率和激励可以根据数据需求进行市场定价,从而从经济学层面对数据进行定价,这也间接的反应了数据的有效性。这种定价模型也可以通过AI的方式对数据使用频率,数据内容等客观参数拟合数据有效性并且进行全网共识。NUChain通过POC算法把激励和上传数据有效性的判定通过上述方式进行结合,从而使得数字化转型过程更加客观有效。当获得真实、有效的数据之后,通过区块链对数据进行分析,可以实现包括监管,征信等应用场景。
(4)区块链与信息安全
区块链本身的不可篡改性是具有安全属性的,它有效地保证了数据的完整性。但是不可篡改性是一把双刃剑,当链上出现漏洞的时候这些漏洞往往无法弥补。当我们将安全性与区块链集成时,需要采用深度防御方法。区块链的一些顶级安全控制包括:智能合约安全,DAPP安全,共识节点强化,加密交换安全性,身份和访问管理,节点到节点流量加密,链上和链下数据加密等。
智能合约由于一经发布无法修改,这样如果存在漏洞,往往会产生直接经济损失并且难以挽回,一个经典的例子就是 DAO事件。而智能合约的审计和验证费用高昂,就算经过审计也难以避免其中存在安全隐患。目前这个领域的研究方向大多希望通过形式化证明的方式来确保只能合约的安全性,虽然已经有大量研究人员进入这个领域,但是仍然在发展过程中还未成熟,对于复杂的合约逻辑依然难以满足。
共识安全,比如POW的51%攻击,分叉等等情形正是因为PoW在某些情况下依然无法达到非常安全的情况。由于不可能三角的存在,安全性,去中心化和可扩展性不能同时兼得,极大的限制了区块链技术的发展。如何按照具体应用,在不可能三角找到最佳的平衡是区块链项目需要研究的课题。
节点安全涉及到区块链底层实现逻辑的漏洞,譬如EOS爆出过远程攻击漏洞,ETH的RPC端口暴露,以太坊默认对RPC不做鉴权的设计引起资金被盗的问题等。这种安全隐患往往难以察觉,一般都是在区块链系统运行过程中爆出类似漏洞,这样需要在区块链上线前进行大量的重复测试和验证。
数据加密安全和之前提到的漏洞不太一样,由于区块链本身是公开透明的,很多隐私数据无法在链上流转,这个时候可以通过多种密码学算法譬如零知识证明,MPC等技术达到在不暴露信息的情况下进行验证。
其他一些信息安全包括私钥管理、通信安全、加密算法、钱包多签名漏洞等等也是区块链技术所要研究的方向之一。
(5)区块链与物联网
物联网可以使用区块链来管理机器到机器的通信和支付。物联网部署中使用的边缘计算可以帮助区块链构建大量的共识节点和处理能力。例如,Nuchain使用边缘计算来训练数据模型,以找到最佳的AI算法和从IoT设备收集的真实数据。
(6)区块链与分布式存储
对于区块链的未来发展,存储是一项不可或缺的功能。许多应用场景(如AI,IOT等)需要大量数据访问,这些区域需要与区块链相结合才能解决存储问题。 。另一方面,由于存储成本高,因此需要大量的存储资源,因此区块链激励机制可以量化存储成本。目前,主流区块链不能直接存储大规模数据,因为所有节点都需要同步所有区块链数据。如果链中存在大量数据,则节点负载过大,并且区块链效率变低。当前流行的数据链方法是将数据放在分散存储(如IPFS)中,并在区块链上存储少量数据,如散列,上下文数据,数据地址等。但是,此存储方法无法通过真实性和有效性验证数据。此外,以这种方式难以实现数据存储激励。为了实现激励机制,着名的filecoin项目提出了复制证明和时空证明。复制证明以及空间和时间的证明确保了矿工通过激励机制存储的数据的真实性和连续性。但是,该机制的成熟度和稳定性仍需要业界验证。
一般而言,重要的是要注意单个技术的实际应用非常有限。技术的融合可以提供广泛的实际应用,使融合应用中使用的每种技术的快速成熟。