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區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

作者:諾斯羅普的筆記

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因為攻擊者是這種加密貨币的最大持有者,攻擊者将承擔重大的經濟損失。最後,由于攻擊者将大部分令牌都押在了區塊鍊上,是以他們因不法行為而遭受的損失将永遠大于他們從攻擊中獲得的收益。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

涉及通過惡意建立大量身份在P2P網絡中獲得不成比例的控制或影響。當可以在系統中廉價地生成身份時,系統更容易受到Sybil攻擊。在PoS和PoW這兩個主要的共識機制中,使用者的影響力必須以持有令牌或計算能力為後盾。是以,在網絡中建立有效身份的成本很高。智能合約本質上是一段在區塊鍊上釋出的腳本,它支援更複雜的分散和分布式應用程式。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

支援智能合約的兩大平台是比特币區塊鍊和以太坊區塊鍊,兩者都使用PoW機制。一些PoS區塊鍊,包括卡爾達諾,也支援智能合約的實作。在本節中,我們以以太坊智能合約為例,描述基于區塊鍊的智能合約。如上所述,任何資訊都可以在區塊鍊上釋出。在以太坊區塊鍊上,一些位元組碼,即緊湊的數字代碼、常量和引用,是通過事務釋出的。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

與鍊上釋出的其他資訊類似,這些位元組碼是防篡改的,每個節點都可以有這些代碼的本地副本。這些代碼及其狀态(資料)也存儲在區塊鍊上,稱為智能合約。以太坊區塊鍊提供以太坊虛拟機(EVM),這些虛拟機可以本地安裝在節點上,并執行智能合約的本地副本。EVM充當“沙箱”,確定在不同節點上運作智能合約的結果是一緻的。智能合約的防篡改代碼和資料以及EVMs使得能夠實作不能被篡改的功能。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

智能合約也可以被視為一種以太坊賬戶,并被配置設定區塊鍊位址。是以,智能合約具有令牌平衡,可以通過網絡進行交易。資料也可以存儲在智能合約中,因為智能合約中聲明的變量被配置設定給區塊鍊上的位址。如果一個節點擁有通路某個變量的權限,那麼它可以通過智能合約在本地讀取該變量,并通過事務更新該變量。是以,智能合約充當了可信但自治的節點,可以對區塊鍊上的活動做出反應并強制執行。目前,是實作以太坊智能合約的主要程式設計語言。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

以太坊智能合約的另一種語言,為了使合約更安全,更容易審計,故意比Solidity的功能更少。在本節中,我們将讨論幾個有影響力的或技術上新穎的區塊鍊實作的特征。比特币是第一種也是最知名的數字貨币,托管比特币的區塊鍊是迄今為止最大的區塊鍊。截至2021年10月,共有超過703,000個資料塊,區塊鍊超過355 GB,約有12,000個活動節點平均包含2,759個事務的新塊大約每10分鐘建立一次并附加到鍊中。比特币區塊鍊采用PoW共識機制。截至2021年,交易成本在8美元至60美元之間;由于比特币的價值波動,其價值變化很快。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

目前估計比特币區塊鍊的總散列率為1.47 × 1020每秒哈希數這意味着比特币區塊鍊的總挖掘計算能力可以達到1.47 × 1020每秒鐘的猜測次數。2020年,gallersdrfer估計,比特币區塊鍊上的采礦以4.3 GW的速度消耗能源,而Digiconomist衍生7.9 GW,每年166.76 TWh。比特币區塊鍊支援智能合約的實施。智能合約是用名為Script的語言編碼的,這是故意不完整的,并且不支援邏輯循環.另一個廣為人知的區塊鍊是以太坊,其中托管着一種名為ether的加密貨币。截至2021年10月,以太坊區塊鍊包含13,319,122個街區。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

将新塊添加到鍊中的時間在10到20秒之間,平均為13.43秒2021年9月,以太坊網絡中的節點數量峰值為12,472個,10月降至約3,600個。主要的以太坊區塊鍊也使用PoW機制。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

截至2021年10月,平均網絡哈希速率約為7.1 × 1014每秒哈希數以太坊上的平均交易費用約為3.82美元,預計耗電率為0.719 GW數字經濟學家估算全年能耗為74.64 TWh。支援智能合約是以太坊的一大特色。Solidity是以太坊智能合約最活躍、維護得最好的語言與腳本不同,Solidity是圖靈完全的,可以支援更複雜的功能。卡爾達諾是同行評議研究中建立的第一個區塊鍊。Cardano使用PoS共識機制,并托管一種名為ADA的加密貨币。以ADA的市值計算,Cardano是最大的PoS機區塊鍊。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

Cardano每年隻消耗6 GWh的電力。近地天體網絡采用分散的拜占庭容錯共識機制以及一組集中準許的節點。它的一個主要特性是支援每秒超過10,000次交易的能力。它還支援智能合約。泰佐斯是另一個PoS區塊鍊。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

它的主要特征是,如果更新提案在團體内投票通過,它支援協定的修正漣漪區塊鍊擁有自己的加密貨币XRP。Ripple不使用電力或PoS,而是依靠一套銀行自有的伺服器來确認交易。是以,Ripple允許即時和低成本的國際支付。MultiChain是一個用于建構和部署區塊鍊應用程式的開源區塊鍊平台,它提供了友善的接口它還允許使用各種程式設計語言,如Python、C#、PHP、Ruby和JavaScript。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

在這一節中,我們回顧了區塊鍊和智能合約的文獻。我們通過系統搜尋愛思唯爾2004年推出的摘要和引文資料庫Scopus來識别這些論文。Scopus涵蓋了來自約11,678家出版商的近36,377種圖書。我們定義了兩個關鍵字清單來為搜尋建立關鍵字組合。清單1包含區塊鍊和智能合約技術的關鍵詞,即“區塊鍊”、“分布式賬本”、“智能合約”和“去中心化應用”清單2包括化學工程領域中的關鍵詞,即“化學工程”、“化學工業”、“能源”、“能源工業”、“電力工業”、“化學”、“智能城市”、“工業園區”、“加工工業”、“智能工業”和“化學”此外,我們生成了44個關鍵字組合,然後在Scopus中搜尋它們。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

Scopus傳回了2,527個唯一的結果。對于這2527篇文章,我們分析了它們的出版年份和地理分布顯然,出版物的數量每年都在增加。雖然截至2021年10月,2021年的出版物總數仍然未知,但我們預測它會增加。出版物的地理分布表明,盡管中國、美國和印度擁有最多的出版物,但其他國家也做出了重要貢獻。我們選擇并回顧了158篇介紹區塊鍊或智能合約的典型或新穎應用的文章。我們優先考慮高引用或新發表的文章。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

在撰寫本文期間,我們增加了更多的出版物;這裡讨論其中的82個。我們發現,絕大多數評論文章屬于五個領域:物聯網、工業4.0、P2P能源市場、排放交易和智能城市。不幸的是,很少有出版物直接讨論區塊鍊和智能合同在化學工程中的應用。然而,這五個領域是化學工業的核心使能技術和概念。我們為每個領域編輯了一個出版物。隻有少數出版物直接讨論了區塊鍊技術在化學工程領域中的應用。大多數人讨論了将區塊鍊技術整合到化學工業中的潛力和未來影響。讨論區塊鍊技術在化學工業中的潛在應用。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

他們提出了七個用例:工業共生,使用數字貨币的跨境支付,供應鍊組織,分布式直銷平台,工廠和機關的令牌化,物聯網資料完整性和無腐敗的招标流程。在工業共生的情況下,作者建議使用智能合同通過動态調整工廠和機關之間的互聯流的價格來優化工業共生。在對工廠和機關進行符号化的情況下,區塊鍊技術用于表示數字世界中的實體資産。令牌化的資産可以在股東之間無縫配置設定。在化學工業和工業4.0的背景下,描述了區塊鍊技術如何提高供應鍊中所有參與者之間所有資料流的通信效率。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

在供應鍊内部,激勵機制建立在區塊鍊之上,以鼓勵誠實的行為。安全性是物聯網社群的一個主要問題,因為意外或惡意的資料幹擾可能會導緻嚴重的後果。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

裝置數量的快速增長将許多不可信裝置引入物聯網網絡。因為存儲在區塊鍊上的資料的完整性很容易被驗證,許多研究人員已經采用了區塊鍊技術來在不受信任的裝置之間實作信任層。例如,亞茲迪内賈德等人提出一種設計方案,該方案采用軟體定義的網絡控制器和區塊鍊來監控物聯網網絡中資料的完整性。其他應用使用區塊鍊作為物聯網網絡的事務層。例如,提出了一種電子商務平台,其中通過使用區塊鍊作為交易層,付費資料可以在物聯網網絡内進行交易。提議使用區塊鍊以可信的方式確定物聯網網絡的分散化。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

在物聯網社群中,基于區塊鍊的智能合同經常被用來實作身份驗證和授權機制,并實作信任層。例如,提出了一種基于身份的能力令牌管理政策,該政策使用智能契約來注冊、傳播和撤銷通路授權。提出一種使用以太坊智能合約技術的分散可信的基于能力的通路控制方案。此外,由于物聯網網絡中裝置數量的快速增長,物聯網社群正在采用一種分散的計算架構:霧計算。霧計算利用本地裝置和計算能力來處理需要快速響應時間的任務。同時,當本地裝置沒有足夠的計算或資料存儲能力時,霧計算利用雲計算來處理繁重的任務。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

然而,在霧計算中實作傳統的集中式認證和通路控制機制,同時保證低響應時間和高可用性是具有挑戰性的,主要是當網絡包含許多裝置時。是以,許多作者建議在這樣的網絡中使用智能合約來處理認證和通路控制。

區塊鍊和智能合約的基礎是什麼?

在智能合約之上提出物聯網系統中霧計算的去中心化認證機制。在這種機制中,智能合約用于通過将裝置的身份資訊與存儲在區塊鍊中的注冊資訊進行比較來驗證裝置的身份。使用智能合約來檢查任務是否可以在某台機器上執行。工業4.0已在許多領域廣泛采用區塊鍊技術,包括供應鍊管理和制造業由于存儲在自動區塊鍊上的資料是防篡改的,區塊鍊技術被用于確定供應鍊記錄的完整性,實作産品的可追溯性,并消除欺詐。

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