杜百川:《少炒作 多实践 区块链技术广电应用探讨》

云栖网：“在亚太CDN领袖峰会上，广电专家杜百川作了题为《少炒作，多实践，区块链技术广电应用探讨》的主题报告。详情如下：

图为：广电专家杜百川

1互联网正在发生深刻变化

▌下一代互联网自主技术体系和产业生态的形成

杜百川首先讲到，2017年中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》《计划》指出，加快推进IPv6规模部署，是全球互联网演变升级的必然趋势，是技术产业创新发展的重大契机，是网络安全能力强化的迫切需要。《计划》还提出，要用5到10年时间，形成下一代互联网自主技术体系和产业生态，建成全球最大规模的IPv6商业应用网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合应用。

此外，由下一代互联网国家工程中心牵头发起的“雪人计划”已在全球完成25台IPv6根服务器架设。中国部署了其中的4台，包括1台主根和3台辅根。从无到有，中国彻底打破了没有根服务器的困境。“雪人计划”提出之前，全世界只有13台根服务器。其中只有1个主根服务器，其余12个均为辅根服务器。主根服务器在美国，而辅根服务器有9个在美国，剩下3个分别位于英国、瑞典和日本。

▌触觉互联网

IEEE成立1918触觉互联网工作组，定义触觉互联网的框架，为快速发展的触觉互联网建立基础，作为5G及后5G应用，完成时间2018.10。

互联网百年发展预测-向智慧网络转变

2加密货币的兴起

杜百川首先梳理了加密货币的历史：

2008.10中本聪发布比特币和区块链白皮书;

2009.1.3产生首个比特币“创世纪块”;

2009.1.12HalFinney和中本聪之间完成首次比特币交易;

2009.10.31完成首次比特币交换，交换市场形成;

2010.5.22用1万比特币首次购物，买了2个比萨$25，按2017.5的价格是$4600万;

2011.2.9比特币兑换市值达到美元同等水平;

2013.3市值达到$10亿;

2013.6首个虚拟货币盗贼从比特币论坛创始人钱包盗走25000比特币;

2013.12VitalikButerin推出以太坊和智能合约白皮书;

2014.2英国HMRC将比特币归为私人货币，VAT将不对比特币挖矿和交换收费，Mt.Gox被黑;

2014.7以太坊启动首个众筹智能合约;

2015.4NASDAQ开始区块链试验;

2015.9巴克莱银行/瑞士信贷/摩根大通/苏格兰银行投资区块链技术公司R3;

2016.6DAO漏洞攻击丢失1/3以太币，约和$5000万;

2017.17家主要欧洲银行发布数字贸易链DTC，合作提供通过区块链的贸易平台

2017.04虚拟货币被日本官方承认;

2017.17家主要欧洲银行发布数字贸易链DTC，合作提供通过区块链的贸易平台;

2017.08比特币流通数量达到1650万;

2017.7比特币交易所Bitthumb被黑;

2018.1瑞士接受比特币纳税。

他同时谈到加密货币市场规模和流动性问题，他表示，当前的1400多种加密货币总值超过6000亿美元，比特币占加密货币总价值的62%。

▌区块链的基本属性

区块和链：基于区块链的系统必须具备几个关键属性，任何一个缺失，系统都可能无法达到其全部潜力甚至失效。区块链的主要“成分”包括：

1.建立并连接非中心化节点网络的点对点软件客户端;

2.明确定义哪些交易有效哪些不有效的验证方法;

3.在非中心化网络中达成共识的技术;

4.确保网络数据的机制，如采矿/铸造/工作证明/利益证明;

5.对参与者为网络健康作出贡献的激励或奖励机制;

6.对参与者为网络健康作出贡献的激励或奖励机制;

7.安全的加密。

▌区块链网络达成共识的机制

区块链网络可以通过多种方式就数字分类帐中交易的有效性达成共识。挖矿过程是比特币网络和其他区块链如何达成共识的核心，它具有两个功能：

1.验证并将交易安全地添加到区块链中;

2.生成并发布网络的本网令牌，比特币，这也是对网络安全贡献的奖励。

所有节点都在监听网上交易，当发现交易时，他们根据硬盘驱动器上的本地副本检查区块链分类账的当前状态来验证。如果交易被视为有效(即资金尚未使用，交易遵循协议的所有规则)，节点就会将交易广播或“中继”到网络。

如果网络上的参与者收到一个节点的一个无效交易，它将在24小时内不会收听该节点，这可确保“坏”节点无法在网络上传播无效事务。网络上的一些节点是“矿工”，不仅验证交易并将它们转发给网络，而且还将有效交易组装成块，就像分类账本中的物理页，然后永久性地将它们写入不断增长的比特币账本中-区块链。

▌共识算法

比特币网络设计为平均每十分钟开发一个新块。如果更多的节点操作员开始挖掘并且将更多的计算能力添加到网络中，协议将自动调整难度(矿工哈希起始零个数增加)，以保持大约10分钟的新块速率。但这个过程是基于概率的，所以有时候新块会被快速连续发现，而有时可能需要长达一小时。

需要计算能力来找到网络所需零点数量的哈希的过程称为工作证明(PoW)，将工作证明原理引入比特币系统概念是解决影响容错计算机系统的拜占庭将军问题的关键，特别是在中本聪之前其他人无法解决的分布式计算系统中。

另一个主要的共识算法是股权证明(PoS:ProofofStake)。在PoS区块链系统中，将下一个区块添加到区块链的节点是随机选择的，依赖于账户拥有的股份(即区块链代币的数量)。PoS区块链中的区块是锻造或铸造的，而不是挖掘的，与PoW相比，涉及的工作量少得多。

▌区块链技术的演进

杜百川解释，区块链技术不仅可以解决重复支付问题，而且还可以解决一群人需要就一系列事实达成共识等其他挑战，激励技术人员创建新的区块链模型，这些模型具有以下三个特征：存储在分类帐上的内容，用于达成一致意见的处理过程以及分类账被许可的程度。

区块链技术不仅可以解决重复支付问题，而且还可以解决一群人需要就一系列事实达成共识等其他挑战，激励技术人员创建新的区块链模型，这些模型具有以下三个特征：存储在分类帐上的内容，用于达成一致意见的处理过程以及分类账被许可的程度。

最重要的非比特币技术是公共区块链以太坊(Ethereum)，创建于2014年。与比特币一样，以太坊运行在公共P2P网络上，利用加密货币(以太币，ether，ETH)并以块形式存储信息，但具有更广泛的功能。相对于比特币区块链技术专门用于存储有关交易信息，以太坊提供了一个内置的编程语言和一个开放式的平台，使用户可以创建无限种类的非中心化应用程序。换句话说，以太坊是一个可编程区块链，有人称其为世界上第一个分布式电脑。在一个P2P网络中进行分布式计算，必然会导致计算速度变慢和更贵，它也创建了一个达成共识的数据库，能够同时和永久性地向所有参与者提供数据。

▌“分权式自治组织”DAO

DAO是智能合约，基本上是采用区块链运作的组织或公司形式，没有首席执行官，董事会或总部，只是作为计算机代码存在云中。

这种类型的组织的第一个例子简称为“TheDAO”，并于2016年4月30日推出了一个网站和一个28天的众筹基金。DAO是一个建立在以太坊区块链上的智能合约，它募集了价值1.5亿美元的以太币，成为历上资金最高的众筹。DAO的目的是充当风险投资基金，用于投资各种业务，并向提供资本的利益相关方支付利润。

然而2016年6月，一名黑客设法控制了大约三分之一的资金，因此以太坊社区决定在区块链上执行一个有争议的“硬分叉”，将被盗资金退还给投资者。这基本上破坏了以太坊区块链将永恒不变的承诺。并不是每个人都同意这一行动，一些矿工选择继续留在原来的链条上，称为以太坊经典。

DAO分成两个不同的区块链损害了它的声誉，由于其本国货币的市场抛售而暂时降低了其价值，并使潜在的投资者和用户感到困惑。所有这些原因都是写得不好的和不安全的代码，这是任何形式的区块链最大的危险。

3区块链技术的应用

▌加拿大开始试验区块链身份识别项目

杜百川列举了加拿大的案例，基于区块链的自主身份识别系统的想法即将成为现实。SecureKey和IBM现在正在加拿大使用LinuxFoundation的开源HyperledgerFabric区块链，开始一个数字身份识别系统试点项目(SecureKey2017)。该项目在一个许可区块链网络上，连接了加拿大政府(包括国家和省级政府代理机构)与该国最大的银行和电信公司。这些参与的公司和机构发挥双重作用:认证用户的属性和提供数字服务。该项目预计在2017年底开始，届时加拿大消费者将能够在网络上通过分享存储在手机上的验证属性来选择获得各种各样的政府和金融服务。

▌以用户为中心的身份认证系统

一开始，如何使用区块链作为数字身份平台的讨论侧重于直接在网络上存储个人数据，但很快意识到这样做会造成重大的网络安全风险(因为敏感数据将被广泛共享)，并面临严格的监管障碍(因为国家数据隐私规则通常会阻止个人数据跨境分享，即使个人数据被加密也是如此)。相反，可以使用另一种模式，任何个人都可以使用区块链上的数字钱包来存储来自可信权威机构认证的证书，证明其拥有哪些属性(例如，“是中国公民”，“超过18岁“，”超过21岁“等)。

这也克服了集中式和联合代理式身份认认证解决方案的缺点，而且人们希望更好地控制自己的个人数据及其价值，一些身份证专家已将其关注的重点转向开发“以用户为中心”或“自主权”系统。这些系统旨在通过允许他们“将他们自己的个人信息存储在自己的设备上，并将其有效地提供给需要验证它的人，而不依赖于身份数据的中央存储库”，从而将个人信息的控制器转移到个人(Lewis2016)。直到最近这样的解决方案在技术上似乎还不可行，但区块链技术的出现使之成为可能。

▌Comcast的BlockGraph的计划

FreeWheel，前身为Comcast高级广告公司(FreeWheel，Strata和VisibleWorld)，开始了一项BlockGraph的计划，在跨数字和线性电视的高端统一视频供应链中部署区块链。BlockGraph将使营销人员，节目商和运营商能够使用区块链技术规划，定位和报告跨数字、广播和流媒体的广告购买。在此平台中，营销人员可匿名将他们的数据与节目商，操作人员以及业内其他人员进行匿名匹配，以便在不丢失专有客户信息的情况下在任何设备上定位或分析消费者。目前FreeWheel已有十几家公司注册。

FreeWheel首席产品官JonathanHeller说：“基本上，BlockGraph计划将电视行业(即广告商，节目商，运营商和设备拥有者)转变为他们自己的点对点分布式数据库。这意味着您可以获得收集每个人的数据的效果，而不需要任何人的数据具体移动到任何一个地方，倒手或以任何方式暴露。然后你可以报告或定向。所有的区块链确实都是添加了信任层。

4比特币系统的风险

关于比特币系统的优点和风险，杜百川主要谈及9点：

1.非中心化

2.无需相互信任

3.匿名

4.无流通时间限制

5.无监管监督

6.没有安全和健全的措施

7.在发生错误或错误分配交易时无追索权

8.高网络风险

9.无存款保险

他同时提出，比特币被黑和丢失发生在2011-2017年间，损失总计超过6.3亿美元，不包括其他加密货币。

▌局限性

挖矿频度：平均每10分钟(每天24小时);

集中度：由6个采矿池(AntPool，BTC.COM，BTC.TOP，SlushPool，ViaBTC和F2Pool)完成的采矿占总交易的77%;

交易成本：给矿工的交易费用$40/txn+(2017年初<1美元);

交易频度：〜4次/秒(约2,500txns的“块”);

冷藏：比特币客户资金的98%以“离线”方式存储;USB驱动器和保险箱和金库中的纸张(字面类型)。

▌IOTA货币

在IOTA网络上，没有交易费用，也没有硬币挖掘。所有存在的IOTA币一开始就已经创建了，总共为(333-1)/2=2,779,530,283,277,761。这个数不会增加，也不会减少。在众包期间，创始人已将所有的硬币分发给销售参与者，同时为今后网络的发展留有一定空间。

IOTA是专门为机器通信设计的，同时具备高供应量、可完成最小纳米交易，同时仍能保持效率。在IOTA中执行工作量证明，不会生成新的IOTA币，只是验证交易。该网络的创建者已经建立了IOTA基金会。该基金会在德国注册，是非营利性的，协调和支持IOTA网络的发展。该组织有董事会，顾问委员会和监督委员会。IOTA还启动了“TheBigDeal”项目，该项目致力于将物联网和IOTA网络推广到开发者和企业，重点关注亚洲。

IOTA令牌在一个称为Mainnet的无许可Tangle网络上运行。个人能够通过运行一个和邻居节点对等连接的完全节点进行网络交互。也可通过由第三方运营的公共Mainnet节点。

▌种子，私钥和账户

种子和帐户：一切的起点是种子。要创建包含私钥和地址的帐户，需要拥有安全的种子。一个种子由81-trytes组成，是帐户和资金的唯一访问密钥。种子必须安全存放。IOTA提供3种安全级别供选择，安全级别确定哈希的次数，这意味着单个种子可以有3个不同的帐户。

建议所有交易所都使用3级。客户端库可以轻松切换和选择安全级别。

私钥和地址：私钥来自种子密钥索引，从私钥可生成一个地址。密钥索引从0开始，可以递增以获得新的私钥，从而得到新的地址。所有安全敏感功能都在客户端实现，这意味着可以在浏览器或离线计算机上安全地生成私钥和地址。

▌Tangle的工作证明

IOTA使用PoW进行保护，与Hashcash中使用的PoW类似。这是一个简短的计算操作，与比特币等基于矿工的分类账中使用的昂贵的PoW不同。

最小重量级：PoW的难度由一个称为最小加权量级(MWM：MinimumWeightMagnitude)的变量设定。这指的是交易哈希尾随零的数量。MWM与工作证明的难度成正比。执行PoW的设备将强制执行交易哈希找到一个具有正确数量的尾随0的随机数‘nonce’，每增加一个尾随的零将使PoW的难度提高3倍。

▌IOTA数据结构和共识算法

数据结构：IOTA采用基于定向非循环图Tangle的新数据结构，没有块，也没有矿工。与区块链和其他分布式总账技术相比，这种全新的架构使IOTA的工作变得非常不同。

共识：每个想要进行交易的网络参与者必须通过批准2个过去的交易(随机漫步)来启动参与网络的共识。对过去两次交易有效性的证明确保了网络就批准交易的当前状态达成共识，并且可实现各种独特功能。

▌特征：由于其架构的原因，IOTA独特地实现一系列功能：

可伸缩性：IOTA可并行验证，实现高吞吐量交易，特定时间间隔内确认的交易数量没有限制;

权力下放：IOTA没有矿工，每一位参与交易的网络参与者都积极参与共识。因此更非中心化;

无交易费用：IOTA没有交易费用;

量子免疫：IOTA利用称为Curl-p的下一代三元哈希函数，量子免疫(Winternitz签名)。

▌Tangle的共识机制

要成为一个支付网络，IOTA必须提供一种方法来了解何时可以安全地考虑确认交易。已确认的交易已被接受为公众共识，并且不太可能从中删除。在Tangle中达成共识有两种方法：目前实施的协调员(coordinator)方式和白皮书中提出的分布式方式。

协调员方式：协调员是由IOTA基金会控制的实体，该实体每两分钟发出零价值交易，称为里程碑(milestone)。使用协调员共识定义很简单：任何由里程碑参照的交易都被确认，其他则不是。

MCMC：白皮书提出了一种分布式方法，给出了一个概率性答案。这与比特币和其他分布式分类账类似，在任何特定时间交易都具有确认置信度(confirmationconfidence)，表明其接受程度。为了得到特定交易的确认置信度，要执行100次提示选择算法，然后测量100个选定提示中有多少参考了相关交易。例如，如果它被80个提示引用，我们认为80%确认了。

这个想法如下：如果选定的提示很大可能与一个交易相关，那么新的交易可能会批准它。这种影响只会随着时间的推移而增加，因为加权的漫步导致大分支增长，小分支被抛弃。

数字100是任意的;如果你需要更大的准确性，漫步可以更多一些。要注意，在不同的节点可能会在同一交易中看到不同的置信率：这是因为他们观察到的tangle不完全相同，他们的漫步会有不同的提示。

▌提示选择算法

提示选择算法：为了加入Tangle，新交易必须选择两个先前的交易来批准。一般会选择两个以前未批准的交易，即提示tips。选择这两个提示的方法称为提示选择算法(tipselectionalgorithm)。

激励机制：节点没有义务遵循推荐的提示选择算法。然而，它的设计使得如果大多数节点遵循它，其余的都会被激励来跟随。

提示选择算法：提示选择是通过执行从源到提示的加权随机漫步来完成的。当到达提示时，漫步停止。漫步执行两次，因此选择了两个提示。漫步偏向于具有更多累计加权(cumulativeweight)的交易，或它们有关的交易。这创造了批准新交易而不是旧交易的动机。

最后，杜百川还分享了他对智慧城市建设的看法，他觉得，智慧城市的发展与物联网硬件和软件的发展密切相关，随着传感器越来越小、便宜和耐用，改进的固件和更高能效的处理器，智能设备在城区推广变得更有用和实用。而IOTA和智能合约将发挥重要作用。