區(qū)塊鏈是什么？為什么在工程中的應用仍然稀缺

區(qū)塊鏈。它是加密貨幣的基礎，現(xiàn)在企業(yè)正在研究其他用例。已經(jīng)提出了工程用例，盡管在分布式數(shù)字賬本開發(fā)的早期階段基本上不存在實施。這就是EDN 從與幾家儀器制造商和校準軟件出版商的談話中了解到的，當被問及時，他們回答“沒有考慮”或“沒有評論”。

為什么工程界缺乏熱情？盡管有大量的區(qū)塊鏈描述和教程可用，但仍然沒有一個正式的、公認的區(qū)塊鏈定義。請參閱“區(qū)塊鏈資源”，獲取論文和文章的鏈接，您可以在其中了解該技術(shù)的工作原理。

NIST 的計算機科學家寫了一篇論文，其中包含最接近標準描述的內(nèi)容。NISTIR 8202，區(qū)塊鏈技術(shù)概述描述了一個區(qū)塊鏈：

區(qū)塊鏈是加密簽名交易的分布式數(shù)字分類賬，這些交易被分組到區(qū)塊中。在驗證并經(jīng)過共識決策后，每個塊都與前一個塊以密碼方式鏈接（使其具有明顯的篡改性）。隨著新塊的添加，舊塊變得更難修改（創(chuàng)建防篡改）。新塊在網(wǎng)絡內(nèi)的賬本副本中復制，任何沖突都會使用已建立的規(guī)則自動解決。

NIST 區(qū)塊鏈技術(shù)概述，我強烈推薦作為起點，描述了許可和無許可的區(qū)塊鏈數(shù)字分類賬。在加密貨幣等無需許可的區(qū)塊鏈中，任何擁有軟件和足夠計算能力的人都可以成為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的節(jié)點。向鏈中添加區(qū)塊的人使用公共地址，隱藏他們的真實身份。

許可區(qū)塊鏈——那些能夠添加區(qū)塊的人的身份是已知的——迄今為止得到的討論要少得多，但這種情況正在發(fā)生變化。在許可區(qū)塊鏈中，只有獲得許可的計算機才能成為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的節(jié)點。當產(chǎn)品從設計轉(zhuǎn)向生產(chǎn)時，此類區(qū)塊鏈可能在記錄工程活動和存儲工程數(shù)據(jù)方面具有價值。NIST 已提議使用區(qū)塊鏈來安全地存儲制造數(shù)據(jù)。

區(qū)塊鏈可能會在供應鏈中找到一個位置，為零件提供原產(chǎn)地證明并證明身份驗證。另一個潛在的應用是在組件組裝到電路板和電路板進入系統(tǒng)時存儲數(shù)據(jù)。EDN 與 NISTIR 8202 的作者 Dylan Yaga 進行了交談，他注意到了這種可能的用途。

除了在供應鏈中的使用外，區(qū)塊鏈還被提議作為一種存儲校準數(shù)據(jù)的方法?；趨^(qū)塊鏈的數(shù)字萬用表系統(tǒng)設計校準的作者指出，區(qū)塊鏈能夠以一種一旦將數(shù)據(jù)塊添加到鏈中就難以更改的方式存儲數(shù)據(jù)。

該論文的作者提出了一個許可的區(qū)塊鏈，其中只有授權(quán)方將數(shù)據(jù)塊添加到鏈中。由于校準數(shù)據(jù)存儲在該私有區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的每臺計算機上，因此在單個位置發(fā)生數(shù)據(jù)泄露、火災或其他災難時不會丟失。今天，每個實驗室都有自己的校準設備數(shù)據(jù)庫。許多用戶保留自己的設備校準數(shù)據(jù)副本。圖 1顯示了如何將來自多個實驗室的數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈中。每個實驗室都有自己的應用軟件（顯示單個應用程序）。

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圖 1每個校準實驗室都使用自己的軟件（如圖所示），可以共享一個用于測量數(shù)據(jù)的區(qū)塊鏈。

查詢區(qū)塊鏈？

該論文的作者指出，僅僅將數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈中是不夠的。數(shù)據(jù)需要額外的軟件來組織，并且需要軟件來計算測量的不確定性并驗證對 NIST 等國家實驗室的可追溯性。CalLab Solutions的自動化工程師 Michael Schwartz回應了這一需求。在開發(fā)metrology.net時，Schwartz 和其他人在 2015 年考慮實施一個用于存儲校準數(shù)據(jù)的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫，但在設計用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫時遇到了問題，但遇到了問題。“我們需要一種查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的方法，但找不到，”他告訴EDN。相反，Schwartz 選擇將數(shù)據(jù)存儲在 XML 文件中。

當被問及 Schwartz 聲稱沒有任何疑問時，Yaga 回答說：“區(qū)塊鏈需要額外的軟件才能使它們可用。你可以構(gòu)建一個關系數(shù)據(jù)庫，使用區(qū)塊鏈存儲的數(shù)據(jù)來執(zhí)行查詢?！?/p>

“有可能，”他繼續(xù)說，“逐塊查詢區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)，但這是低效的。關系數(shù)據(jù)庫可以緩存區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)進行查詢，為數(shù)據(jù)提供更有用的接口，并進行數(shù)據(jù)處理?！眻D 2顯示了一個關系數(shù)據(jù)庫，其中包含從區(qū)塊鏈復制的數(shù)據(jù)?！按蠖鄶?shù)人對大多數(shù)區(qū)塊鏈軟件中的命令行并不滿意。將數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈中的主要原因是因為更改數(shù)據(jù)很困難?！?Yaga 補充說，實驗室需要通過將其內(nèi)容與區(qū)塊鏈的內(nèi)容進行比較來驗證關系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是否未被更改。

您還可以使用區(qū)塊瀏覽器在區(qū)塊鏈中搜索數(shù)據(jù)。它們主要用于搜索加密貨幣區(qū)塊鏈，名稱為 Blockchair、Gold Explorer 和 Cardano Blockchain Explorer。

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圖 2關系數(shù)據(jù)庫可以對從區(qū)塊鏈復制的數(shù)據(jù)執(zhí)行查詢。

在區(qū)塊鏈術(shù)語中，信任是指交易的完整性以及去中心化數(shù)據(jù)庫的底層加密機制。無許可區(qū)塊鏈依賴于一個嚴格的數(shù)學過程，該過程導致社區(qū)達成共識，從而建立對交易有效性的信任。這對于無需許可的加密貨幣區(qū)塊鏈至關重要，因為沒有像傳統(tǒng)貨幣那樣的中央權(quán)威。

根據(jù) Yaga 的說法，許可區(qū)塊鏈可能沒有與無許可區(qū)塊鏈相同的信任級別（在區(qū)塊鏈方面），因為可用于在數(shù)學上達成共識的用戶數(shù)量有限。他指出，只有一個用戶的區(qū)塊鏈無法將這種信任分配給其中的任何內(nèi)容。

在許可區(qū)塊鏈中，任何具有數(shù)據(jù)輸入權(quán)限的人都可以將塊添加到鏈中。由于網(wǎng)絡中的節(jié)點很少，用戶必須隱式地相互信任以保持數(shù)據(jù)的有效性。但是，無論如何，工程師通常都相信校準實驗室所做的工作。如果您不信任某個實驗室的程序和結(jié)果，請尋找另一個實驗室，無論該實驗室如何存儲測試結(jié)果。

在測量和校準中，重要的是對數(shù)據(jù)的信任。計量行業(yè)已經(jīng)建立了校準程序，認證機構(gòu)在訪問實驗室時會對其進行審核。在 DMM 校準的區(qū)塊鏈論文中，實驗室是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的節(jié)點。但是，在將數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)塊鏈之前，軟件會計算不確定性，為儀器創(chuàng)建校準證書，并在寫入?yún)^(qū)塊鏈之前建立對國家實驗室的可追溯性。實驗室的客戶可以登錄實驗室的帳戶并檢索由外部軟件創(chuàng)建的校準證書，但無法訪問區(qū)塊鏈。

雖然不是基于區(qū)塊鏈的，但 Schwartz 的軟件計算校準中的不確定性。該軟件還將校準數(shù)據(jù)與實驗室的“不確定性范圍”進行比較，這是一組來自實驗室審計的數(shù)據(jù)，該審計基于校準程序、使用的設備以及設備對國家實驗室的可追溯性。對于給定的測量，計算出的不確定度不能小于實驗室的不確定度范圍，以免數(shù)據(jù)在校準意義上無效。盡管區(qū)塊鏈依賴于“信任”，但這種信任與信任數(shù)據(jù)本身的質(zhì)量無關。因此，即使區(qū)塊鏈軟件斷定輸入的數(shù)據(jù)從區(qū)塊鏈的角度來看是“可信的”，區(qū)塊鏈也可能包含無效數(shù)據(jù)。換句話說，“垃圾進，垃圾出”。

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