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【医疗数据守护神-区块链专题之一】解读区块链:保障医疗数据完整性与安全性

付海天 2016-06-26 08:00

对于医疗圈内的很多人来说,区块链这个词还显得比较陌生。但在金融领域对于区块链的研究早已经掀起了一波热潮。区块链能够带来极高的数据安全性,而在大数据时代数据安全问题就显得尤为重要。资本和创业者已经开始涌入这个领域,医疗行业中原本存在的很多问题也不断出现区块链技术解决方案,借此契机,动脉网将推出区块链系列文章,为读者呈现一个较为完整的区块链商业图景。


区块链:

区块链本质上是一个去中心化的分布式数据库,能实现数据信息的分布式记录与分布式存储,区块链是一种把区块以链的方式组合在一起的数据结构,区块链技术使用密码学的手段产生一套记录时间先后的、不可篡改的、可信任的数据库,这套数据库是去中心化存储且数据安全能够得到有效保证的,能够使参与者对全网交易记录的事件顺序和当前状态建立共识。


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区块链技术:

区块链技术概括起来是指通过去中心化和去信任的方式集体维护一个可靠数据库的技术。区块链技术并不是一种单一的、全新的技术,而是多种现有技术(如加密算法、P2P文件传输等)整合的结果,这些技术与数据库巧妙地组合在一起,形成了一种新的数据记录、传递、存储与呈现的方式。简单的说,区块链技术就是一种所有成员共同参与记录信息、存储信息的技术。


区块链分类:

区块链目前分为三类:公共区块链,联盟区块链,私有区块链。

公共区块链:公共链是真正意义上的去中心化分布式区块链,系统安全性由工作量证明或权益证明机制来保证,容易进行应用程序部署,全球范围可以访问,不依赖于单本个公司或者辖区。公共链参与者往往匿名性强,任何参与者都可以在其中写入、读取、并参与交易验证,比特币区块链即是公共链最好代表。

联盟区块链:联盟链采取多中心式,参与成员为预先根据一定特征所设定(例如纳斯达克内的市场参与者,各券商的策略分析师等)。系统内交易确认的节点一般也是事先所设定,并通过共识机制确认。取决于联盟链内部的信任程度和相关需求程度,虚拟数字货币可以选择匿名或非匿名。联盟链容易进行控制权限设定,拥有更高的应用可扩展性,对于跨产业或跨国家的清算、结算、审计等有很大应用价值。联盟链可以大幅降低异地结算成本和时间,比现有的系统更简单,效率更高,同时继承去中心化的优点,减轻垄断压力。

私有区块链:私有链没有去中心,但具有分布式特点。中心控制者指定可以参与和进行交易验证成员的范围。对于私有链内的成员,系统不需虚拟货币提供奖励。私有链对公司政府内部的审计测试、以及同联盟内银行机构的交易结算有很大价值。


区块链特征:

由于区块链将从创世块以来的所有交易都明文记录在区块中,且形成的数据记录不可篡改,因此任何交易双方之间的价值交换活动都是可以被追踪和查询到的。这种完全透明的数据管理体系不仅从法律角度看无懈可击,也为现有的物流追踪、操作日志记录、审计查账等提供了可信任的追踪捷径。

去中心化:区块链是一个由各矿工节点记账维持,并储存在全球范围内各个去中心化节点的公开账本,因为每个节点和矿工都必须遵循同一记账交易规则,而该规则基于密码算法而非信用,同时每笔交易需要网络内其他用户的批准,所以不需要一套第三方中介结构(比如说银行)或信任机构背书。 在传统的中心化网络中,对一个中心节点(例如支付中介第三方) 实行有效攻击即可破坏整个系统,而在一个去中心化的例如区块链的网络中,攻击单个节点无法控制或破坏整个网络,掌握网内50%的节点只是获得控制权的开始而已。

无须信任系统:区块链网络中,通过算法的自我约束,任何恶意欺骗系统的行为都会遭到其他节点的排斥和抑制,因此其不依赖中央权威机构支撑和信用背书。传统的信用背书网络系统中,参与人需要对于中央机构足够信任,随着参与网络人数增加,系统的安全性下降。与之相反,区块链网络中,参与人不需要对任何人信任,但随着参与节点增加,系统的安全性反而增加,同时数据内容可以做到完全公开。

不可篡改和加密安全性:区块链采取单向哈希算法,同时每个新产生的区块严格按照时间线形顺序推进,时间的不可逆性导致任何试图入侵篡改区块链内数据信息的行为很容易被追溯,导致被其他节点的排斥,从而限制了相关不法行为的产生和施行。 


区块链技术的核心应用优势:


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区块链技术可以构造一个坚不可摧的时间戳系统,在不需要系统内各节点互信的情况下,系统确保一切数据的记录都是真实的,从而形成一个诚实有序的去中心化分布式的数据库,而且人们对系统内参与交换的价值还可以灵活地编程。将这些核心价值应用于现实生活,区块链可帮助我们解决以下几个核心问题:

去中心化的分布式结构:现实中可节省大量的中介成本

由于区块链技术能成为人与人之间在不需要互信的情况下进行大规模协作的工具,所以其可被应用于许多传统的中心化领域中,处理一些原本由中介机构处理的交易。我们认为,区块链技术未来冲击最大的就是金融行业的基础体系,如证券的清算登记系统、跨国的汇兑结算系统等。这些系统现在都是中心化的,收费高昂且效率低下,如果区块链技术能成功应用于这些领域,即使只节省1%的中间费用,其应用前景也是相当迷人的。

不可篡改的时间戳:可解决数据追踪与信息防伪问题

在当今社会中,从假冒红酒、劣质奶源、高仿奢侈品,到会计套票、虚假财务数据乃至地下钱庄交易等等,大量伪造的信息与数据充斥着我们的生活。而区块链技术为我们的数据追踪与信息防伪领域打开了一扇大门。由于区块链中的数据前后相连构成了一个不可篡改的时间戳,我们就能为所有的物件贴上一套不可伪造的真实记录,这对于现实生活中打击假冒伪劣产品及整顿信息纪律等都大有帮助。

安全的信任机制:可解决现今物联网技术的核心缺陷

物联网(IOT)概念是当下热点,也是不远未来的大势所趋。然而传统的物联网模式是由一个中心化的数据中心来收集所有信息,这样就导致了设备生命周期等方面的严重缺陷。区块链技术能在无需信任单个节点的同时创建整个网络的信任共识,从而能很好地解决物联网的一些核心缺陷,让物与物之间不仅相连起来,而且能自发的活动起来,加速我们的生活进入价值互联网时代。

灵活的可编程特性:可帮助规范现有市场秩序

在现今社会里,由于市场秩序不够规范,我们在转移自己的资产时,根本无法保证其能在未来发挥应有的价值。现在我们有了区块链,假如我们将区块链技术的可编程特性引入,在资产转移的同时编辑一段程序写入其中,规定了资产今后的用途与方向,那迎接我们的将是一个全新的市场与社会。


区块链的进化方式:

区块链1.0:数字货币

区块链技术伴随比特币的产生而产生,其最初应用范围完全聚集在数字货币上。比特币的出现第一次让区块链进入大众视野,而后产生了莱特币、以太币、狗狗币等“山寨”数字货币。可编程货币的出现,使得价值在互联网中直接流通成为了可能。区块链构建了一种全新的去中心化的数字支付系统,随时随地的货币交易、毫无障碍的跨国支付以及低成本运营的去中心化体系都让这个系统变得魅力无穷。这样一种新兴数字货币的出现,强烈地冲击了传统金融体系。

区块链2.0:数字资产与智能合约

受到数字货币的影响,人们开始将区块链技术的应用范围扩展到其他金融领域。基于区块链技术可编程的特点,人们尝试将“智能合约”的理念加入区块链中,形成了可编程金融。有了合约系统的支撑,区块链的应用范围开始从单一的货币领域扩大到涉及合约功能的其他金融领域。彩色币、比特股、以太坊、合约币等新概念的出现,让区块链技术得以在包括股票、清算、私募股权等众多金融领域崭露头角。目前,许多金融机构都开始研究区块链技术并尝试将其运用于现实,现有的传统金融体系正在被颠覆。

区块链3.0:区块链大社会

随着区块链技术的进一步发展,其“去中心化”功能及“数据防伪”功能在其他领域逐步受到重视。人们开始认识到,区块链的应用也许不仅局限在金融领域,而是可以扩展到任何有需求的领域中去。于是,在金融领域之外,区块链技术又陆续被应用到了公证、仲裁、审计、域名、物流、医疗、邮件、鉴证、投票等其他领域中来,应用范围扩大到了整个社会。在这一应用阶段,人们试图用区块链来颠覆互联网的最底层协议,并试图将区块链技术运用到物联网中,让整个社会进入智能互联网时代,形成一个可编程的社会。


哈希算法:

哈希算法将任意长度的二进制值映射为较短的固定长度的二进制值,这个小的二进制值称为哈希值。哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。如果散列一段明文而且哪怕只更改该段落的一个字母,随后的哈希都将产生不同的值。要找到散列为同一个值的两个不同的输入,在计算上是不可能的,所以数据的哈希值可以检验数据的完整性。一般用于快速查找和加密算法。

通过将单向数学函数(有时称为“哈希算法”)应用到任意数量的数据所得到的固定大小的结果,如果输入数据中有变化,则哈希也会发生变化。哈希可用于许多操作,包括身份验证和数字签名。也称为“消息摘要”。它是一种单向密码体制,即它是一个从明文到密文的不可逆的映射,只有加密过程,没有解密过程。同时,哈希函数可以将任意长度的输入经过变化以后得到固定长度的输出。哈希函数的这种单向特征和输出数据长度固定的特征使得它可以生成消息或者数据。


智能合约:


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智能合约实质上是一个计算机协议,能够按照程序规则自动执行合同或判定相关条款无效。合约中包含的商业逻辑在区块链云上(不需要服务器)执行,在多方之间自动执行给定协议的条款。在区块链的环境中,合约或智能合约的发展意味着区块链交易将远不局限于简单的买卖货币这些交易,更加广泛的指令可以嵌入到区块链中,当预先设定的条件被满足后,指令就自动会被系统执行。同样是双方同意或不同意做某事,智能合约的特点就是,协议双方无需再事先信任彼此,这是因为智能合约不仅是由代码来进行定义,同时也是由代码所强制执行。智能合约可以如此操作主要是因为三点:自治、自足、和去中心化。自治指的是合约一旦启动后就运行,不需要发起者做任何干预。其次,智能合约可以自主获得资源,通过提供服务或发行资产来获得资金,以备不时之需。同时智能合约并不依赖某个单中心化的服务器,而是采用分布式网络节点来自动运行,规避了第三方操纵风险。


非对称加密算法:

非对称加密算法需要两个密钥:公开密钥(public key)和私有密钥(private key)。公开密钥与私有密钥是一对,如果用公开密钥对数据进行加密,只有用对应的私有密钥才能解密;如果用私有密钥对数据进行加密,那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥,所以这种算法叫作非对称加密算法。非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是:甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开;得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方;甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。

非对称密码体制的特点有:算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂,而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。对称密码体制中只有一种密钥,并且是非公开的,如果要解密就得让对方知道密钥。所以保证其安全性就是保证密钥的安全,而非对称密钥体制有两种密钥,其中一个是公开的,这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了。这样安全性就大了很多。


注:本文部分资料来自中信证券,申万宏源证券以及其它来源,在此一并致谢。敬请关注动脉网接下来的区块链专题。


注:文中出现的采访数据,均由受访者提供并确认。如果您有资源对接,联系报道项目,寻求合作等需求请填写 需求表

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