什麼是區塊鏈的不變性，如何實現，應用在哪裡？

互聯網大數據時代，人們每天都會接觸數據，購物看評分，炒股看報表……但是，在這個「到處是陷阱」的年代，數據真的可信嗎？它們沒有被篡改過嗎？

區塊鏈近期再次受到廣泛關注，與此前不同的是，此次市場更為關心比特幣背後的區塊鏈基礎技術和行業應用。中金公司認為，這是市場逐漸成熟表現之一，但仍需警惕行業起步初期的泡沫和風險。目前區塊鏈技術已被證明能夠廣泛應用於金融、能源、社會服務等行業，其中金融領域的應用空間最為明確。我們仍然繼續看好區塊鏈對支付、保險、信用、清算等金融環節的優化和落地進展，建議持續關注技術聯盟和相關公司的項目推進情況。

前段時間，日本第三大鋼鐵巨頭——神戶鋼鐵被曝出篡改鋁製品性能數據；A股上市公司財務報表造假事件近年來也頻頻被曝光……

區塊鏈保護數字版權

隨著移動互聯網的發展，大量文字、音樂、視頻等內容以數字化的形式被放到了互聯網上，這不僅讓數字版權侵權變得更為容易，而且非常隱蔽難以追責，這也成為很多內容企業或個人創作者的痛點。郝漢表示：「數字內容被侵併非一國獨有，國際間非正規手段複製原創作品現象尤甚。相對於億計的微數字作品的產生與傳播，傳統的確權、授權與維權方式已力不從心，而生來帶有強信任的區塊鏈技術在版權領域將起到重要作用。」

「區塊鏈技術可以為這一痛點提供解決方案，且具有法律效力，在線下的所有版權維權場景中都適用。區塊鏈具有去中心化技術信任特性，通過區塊鏈技術就可以寫入作品唯一的數字摘要Hash碼(一種演算法代碼)，使原創作品不可偽造、不可篡改。同時面對版權市場海量版權作品，區塊鏈技術能夠讓海量作品實時存證、確權、並得到司法鑒定中心的保護和認可，改變了以前傳統的下線登記的耗時長、舉證難、維權難的情況。可以說是對以前版權保護的流程和方式做了一個顛覆性的改變，也由線下轉到了線上，迎合互聯網市場發展的大方向。」

目前，區塊鏈的知識產權保護實踐之路已經開啟，國外的Monegraph、Colu、Blockai、SingularDTV，以及國內的億書、紙貴、原本等創業團隊均以區塊鏈版權為主攻方向。資本市場也開始對區塊鏈創業項目表現出積極回應：網上維權平台維權騎士獲得千萬元級Pre-A輪融資，版映科技獲得來自高德地圖創始人成從武的數千萬元首輪融資，紙貴版權半年內完成天使輪和Pre-A輪融資。

人們常說，真實而未篡改的數據是誠信的基礎，通常，大多數人會依賴於政府機關的立法和輿論曝光，通過提高對造假的懲罰來杜絕惡意篡改，但好的法律需要好的「警察」，如果不能及時發現篡改行為，就不能完全避免風險和損失。如果有一種技術手段，既能提高數據篡改的難度和代價，又能讓其他人快速而廉價的檢驗是否發生了篡改行為，造假盛行這一狀況就會有很大的改觀。

2017年，比特幣的瘋狂上漲引發關注，除了傳說中的耗時耗電，比特幣究竟為人類做了哪些貢獻呢？很重要的一點就是比特幣構建了一個高度可信的賬本，完全杜絕了賬本的篡改行為。

這是因為比特幣採用了區塊鏈技術作為底層支撐，使得區塊鏈在沒有行政監管的條件下，還能保證貨幣交易數據寫入賬本之後不會被篡改。對此，區塊鏈領域的業內人士將其稱之為「不變性」。

那麼，這種不變性究竟該如何理解？它又是怎樣實現的？它和普通民眾究竟有什麼關係？本文嘗試對這些問題進行解答。

在哪些領域裡會用到區塊鏈技術呢？

1.銀行業

作為一種數字化，安全防干擾的帳戶，區塊鏈實現了銀行業的核心功能：即價值的安全儲存和轉移中心。也就是說，在將來的幾年內，一波基於區塊鏈技術的公司或將影響到銀行業。

2.支付和轉賬

區塊鏈技術能夠避開繁雜的系統，在付款人和收款人之間創造更直接的付款流程，不管是境內轉賬還是跨境轉賬，這種方式都有著低價、迅速的特點，而且無需中間手續費。

3.網路安全

雖然區塊鏈的系統是公開的，但其核驗、發送等數據交流過程卻採用了先進的加密技術。這種技術不僅確保了數據的正確來源，也確保了數據在中間過程不被人攔截。如果區塊鏈技術的應用更為廣泛，那麼其遭受黑客襲擊的概率也可能會下降，因此人們認為區塊鏈系統要比傳統系統更為穩妥。區塊鏈系統之所以能降低傳統網路安全風險，一大原因就是它解除了對中間人的需求。

4.選舉

大家的投票「絕不可能被我們——即程序員，學校管理員或學生修改、刪除。」

5.智能合同

智能合同實際上是在另一個物體的行動上發揮功能的電腦程序。和普通電腦程序一樣，智能合同也是一種「如果-然後」功能，但區塊鏈技術實現了這些「合同」的自動填寫，無需人工介入。這種合同最終可能會取代法律行業的核心業務，即在商業和民事領域起草和管理合同的業務。

6.股票交易

許多年來，各個公司都在想方設法簡化股票的購買、銷售和交易過程，新興的區塊鏈技術創企認為他們能夠超越以往，實現整個流程的自動化，提高安全性和效率。

區塊鏈技術作為一種網路的底層架構基礎技術，其最大的意義就是與傳統行業結合，構建更加安全、可信、透明的交易、結算等網路體系，從這個角度看，應用在版權保護等方面是目前比較容易落地的項目，因而也吸引了一批公司布局，但具體應用方面還在推進中，首先需要內容產業對區塊鏈版權保護有一定了解，願意採用。

什麼是區塊鏈的不變性？

通常，不變性的具體含義是指某一事物不會隨著時間而改變。

以比特幣為例，交易數據是在不停擴展的，因此在區塊鏈的範疇內，不變性是指一旦交易被寫入到賬本以後，任何人都無法改變它。通過區塊鏈，數據的提供者可以證明其提供的數據沒有被更改過，而數據的接收者可以明確其接收的數據沒有被篡改。

值得注意的是，這種不變性是面向所有人的，區塊鏈維護的賬本和銀行的賬目並不一樣。對於銀行賬目，作為一個普通用戶，你只能讀取你本人的賬本，卻無法對歷史數據進行更改，但是，其他一些更高許可權的人，比如銀行內部的系統管理員就具備完全的修改數據能力。而區塊鏈技術則保證了任何人，包括系統管理員，都無法對歷史記錄進行修改。

不過，區塊鏈技術的不變性並非絕對的。

舉一個簡單的例子，你寫了一條信息準備發送，在發送之前，你可以隨意修改它，這是沒有人知道的。如果你已經發送給一位朋友，這條信息對你來說就有一定的不變性，你想改變它，你可以請你的這位朋友刪除原來的簡訊，然後你重新發送，這樣其他人就不會知道你修改了這條簡訊。那麼，如果你群發給了很多人呢？對你來說這種不變性就很強了，因為你要說服每一位簡訊接收人去刪除原始簡訊，理論上，這是可以實現的，但是現實很殘酷，群發的數量越大，數據改變的難度就越大。

區塊鏈也基於同樣的原理。對於數據篡改者來說，篡改數據並不難，困難的地方在於怎麼不讓別人發現這種篡改，只要能讓別人快速的驗證數據被篡改過了，那就說明這次篡改行為是失敗的。這就變相地提高了修改某一事物的難度。

綜合起來，區塊鏈的不變性包含了兩個方面的內涵：一是給攻擊者製造難關，二是方便用戶對篡改的檢測，但是，具體過程是怎麼實現的呢？

區塊鏈的不變性怎樣實現？

在金融領域，賬本記錄了資產和現金等資源的交易情況，是十分重要的財務記錄。我們每個人在銀行都有相應的流水記錄，而每一條記錄之間的順序通常是按時間進行排序和編號的。這種流水式的賬本對於有許可權的人來說，篡改起來是非常容易的，比如，他們把幾條記錄里的內容稍做修改，不仔細查看內容很難看出來。

下圖就展示了一個例子：有人把第4頁的一行內容進行了修改，你可能很難看出前後的區別，因為賬本的變化不夠顯著（參見下圖）。很顯然，這種普通的賬本篡改起來非常簡單，而檢查是否篡改卻十分困難。

根據這一原理，用戶的任何篡改都能反映到頁碼的變化上。為了更便於檢測，我們希望即便只是對內容進行了極小修改，頁碼都能面目全非。這樣做的一個好處是篡改者很難掌握頁碼的變化。那麼，如果有一種賬本，他把每一頁的內容和頁碼進行關聯，不管對第4頁的內容進行了何種修改，頁碼都會發生突變，比如篡改後第4頁的頁碼變成了40，這樣的話，篡改行為就能很快被檢測出來。這就是區塊鏈防篡改的第一個主要原理：將頁面內容和順序編號進行關聯。

但這樣也給真實的記賬過程帶來一個問題——由於頁碼的不可控制，記賬時很難生成連續的頁碼，那麼，賬本的順序該怎樣維護呢？區塊鏈中，在新加入一頁賬本的時候，就把上一頁賬本的頁碼寫到當前頁的開頭，這樣就能對所有賬本頁進行排序了，典型的一個區塊鏈就可以表示成下圖的形狀：

一個有效賬本的第一個規則是：必須保證前後兩頁的頁碼一致性。一旦出現頁面鏈接不上，說明賬目有假。

有了這樣一個賬本之後，怎麼樣才能得到一個有效的篡改賬本呢？

比如，修改第200頁上的某一筆交易，很顯然，第200頁的頁碼也發生了變化，那麼，為了保持整個區塊鏈的一致性，你必須修改第201頁頭部記錄的頁碼，由於第201頁也變了，那麼必須修改第202頁頭部的頁碼。也就是說，必須把第200頁之後的所有賬本都修改了。乍聽上去，篡改數據只是增加了一些繁瑣度，因此我們需要第二條規則。

一個有效賬本的第二條有效性規則是：每一個頁碼都必須小於一個固定數值。符合第二條規則是極為困難的，這是由於區塊鏈從內容到頁碼的映射過程有很強的不可預測性，篡改者只有不停地進行隨機測試，這個計算量非常大，如果運氣不好，上億次的嘗試才能改好一頁。

如果一個攻擊者的運氣極佳，能生成一個有效的篡改賬本，但區塊鏈還為他準備了第二條預防方法：在許多台機器上備份統一的賬本。對比不同機器上的賬本也不用那麼複雜，只要對比一下最新頁的頁碼就可以了，如果發現你和其他多數人不一樣，就知道你進行了篡改，也就是說，你花費了很大的力氣偽造了一本賬，別人只要花不到一秒鐘，就能知道你做假了。

唯一的一種實現篡改的可能性是：你掌握很大的計算資源，並串通大量攻擊者同時改寫了網路上的大部分賬本，但這種可能性微不足道，技術本身足以保證區塊鏈賬本數據的不變性。

不變性的應用

利用區塊鏈的不變性，我們可以解決很多實際問題。除了保證數據不被篡改已經在金融支付行業成功應用以外，還有哪些業務場景有可能會藉助區塊鏈的不變性特點呢？

首先是在教育認證行業。學歷證書、技能證書等材料直接反映了一個人的能力和教育經歷，而用人單位會對招聘人員的能力具有一定程度的要求。如此，有一些求職者會偽造學歷證書作為踏入職場的敲門磚，而在當前，學歷證書的偽造似乎成了一門產業，偽造的紙質證書足以以假亂真。那麼，可否考慮用區塊鏈技術來防止證書被偽造或篡改呢？

近年來，麻省理工學院使用比特幣區塊鏈進行了認證測試，並開發了相應的證書系統用於學術、專業和勞動認證。2015年10月，該系統為參加30周年慶的校友頒發了證書。

此外，墨爾本大學也宣布發起區塊鏈認證和審核計劃，允許通過一種隱私、安全且持久的方式驗證學生的證書。

由於區塊鏈證書的不可偽造性，一方面，可以更有效率的讓用人單位進行學歷審查，也能為優秀的人才創造一個公平的競爭環境。

其次是在醫療行業。近年來，醫療糾紛頻頻發生，其中有不少是由於病歷或處方等報告上出現的錯誤信息和疏漏導致的。那麼，如何防範此類事件的發生呢？將病人的所有醫療記錄用區塊鏈進行存儲和保護不失為一種有效途徑。

目前，基於區塊鏈的醫療應用已逐步成形，阿聯酋最大的電信公司之一Du已經與大型私人醫療服務提供商NMC Healthcare建立合作關係，開始使用區塊鏈技術來存儲電子健康記錄。如此，可以確保數據完整性和零錯誤，同時加強醫療服務提供者和患者之間的信任。

另一個重要的問題是假藥的生產。根據世界衛生組織的統計，假藥佔據醫藥市場的10%，發展中國家的數據則接近30%，這對患者的健康和安全造成了威脅。目前，包括因特爾、IBM等一些研究機構共同發起了反藥品偽造項目，在這個項目里，每一個廠家生產的藥品都會附帶相應的生產時間記錄，甚至包括藥物的整個供應流程和主要成分，並在區塊鏈上保存起來，這樣就可以隨時檢測藥品的生產時間和地點，從而有效對抗市面上的假藥，對保護患者生命健康具有十分重要的意義。

最後，需要指出的是，在區塊鏈不斷火爆的今天，多數人只把它當做又一場全民概念在炒作。然而，當今天的我們需要隨時給自己的手機充電時，卻忘記了1831年10月28日夜晚被嘲笑的法拉第——電磁學之父；當今天的我們習慣了淘寶購物時，卻忘記了十多年前「網購等於欺詐」的各種言論，更忘記了互聯網發起之初受到的質疑。

電和互聯網在產生之時，人們常說「虛幻」二字，我們有燃油和報紙就夠了。現在的你或許嘲笑當時之人多麼的愚昧可悲，殊不知自己也是時代的替代品。區塊鏈誕生至今，「縹緲虛幻」的評價從未間斷，比特幣更是非議重重，但是不管遭受了多少黑客的攻擊，它構建的誠信大廈卻從未被破壞過。或許，未來的一天，「上鏈」也會像「上網」一樣隨處可見，那時的你，會怎麼看待今日的你呢？

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