区块链是什么？为什么在工程中的应用仍然稀缺

区块链。它是加密货币的基础，现在企业正在研究其他用例。已经提出了工程用例，尽管在分布式数字账本开发的早期阶段基本上不存在实施。这就是EDN 从与几家仪器制造商和校准软件出版商的谈话中了解到的，当被问及时，他们回答“没有考虑”或“没有评论”。

为什么工程界缺乏热情？尽管有大量的区块链描述和教程可用，但仍然没有一个正式的、公认的区块链定义。请参阅“区块链资源”，获取论文和文章的链接，您可以在其中了解该技术的工作原理。

NIST 的计算机科学家写了一篇论文，其中包含最接近标准描述的内容。NISTIR 8202，区块链技术概述描述了一个区块链：

区块链是加密签名交易的分布式数字分类账，这些交易被分组到区块中。在验证并经过共识决策后，每个块都与前一个块以密码方式链接（使其具有明显的篡改性）。随着新块的添加，旧块变得更难修改（创建防篡改）。新块在网络内的账本副本中复制，任何冲突都会使用已建立的规则自动解决。

NIST 区块链技术概述，我强烈推荐作为起点，描述了许可和无许可的区块链数字分类账。在加密货币等无需许可的区块链中，任何拥有软件和足够计算能力的人都可以成为区块链网络中的节点。向链中添加区块的人使用公共地址，隐藏他们的真实身份。

许可区块链——那些能够添加区块的人的身份是已知的——迄今为止得到的讨论要少得多，但这种情况正在发生变化。在许可区块链中，只有获得许可的计算机才能成为区块链网络中的节点。当产品从设计转向生产时，此类区块链可能在记录工程活动和存储工程数据方面具有价值。NIST 已提议使用区块链来安全地存储制造数据。

区块链可能会在供应链中找到一个位置，为零件提供原产地证明并证明身份验证。另一个潜在的应用是在组件组装到电路板和电路板进入系统时存储数据。EDN 与 NISTIR 8202 的作者 Dylan Yaga 进行了交谈，他注意到了这种可能的用途。

除了在供应链中的使用外，区块链还被提议作为一种存储校准数据的方法。基于区块链的数字万用表系统设计校准的作者指出，区块链能够以一种一旦将数据块添加到链中就难以更改的方式存储数据。

该论文的作者提出了一个许可的区块链，其中只有授权方将数据块添加到链中。由于校准数据存储在该私有区块链网络中的每台计算机上，因此在单个位置发生数据泄露、火灾或其他灾难时不会丢失。今天，每个实验室都有自己的校准设备数据库。许多用户保留自己的设备校准数据副本。图 1显示了如何将来自多个实验室的数据存储在区块链中。每个实验室都有自己的应用软件（显示单个应用程序）。

 

图 1每个校准实验室都使用自己的软件（如图所示），可以共享一个用于测量数据的区块链。

查询区块链？

该论文的作者指出，仅仅将数据存储在区块链中是不够的。数据需要额外的软件来组织，并且需要软件来计算测量的不确定性并验证对 NIST 等国家实验室的可追溯性。CalLab Solutions的自动化工程师 Michael Schwartz回应了这一需求。在开发metrology.net时，Schwartz 和其他人在 2015 年考虑实施一个用于存储校准数据的区块链数据库，但在设计用于存储数据的数据库时遇到了问题，但遇到了问题。“我们需要一种查询区块链数据的方法，但找不到，”他告诉EDN。相反，Schwartz 选择将数据存储在 XML 文件中。

当被问及 Schwartz 声称没有任何疑问时，Yaga 回答说：“区块链需要额外的软件才能使它们可用。你可以构建一个关系数据库，使用区块链存储的数据来执行查询。”

“有可能，”他继续说，“逐块查询区块链的数据，但这是低效的。关系数据库可以缓存区块链的数据进行查询，为数据提供更有用的接口，并进行数据处理。”图 2显示了一个关系数据库，其中包含从区块链复制的数据。“大多数人对大多数区块链软件中的命令行并不满意。将数据存储在区块链中的主要原因是因为更改数据很困难。” Yaga 补充说，实验室需要通过将其内容与区块链的内容进行比较来验证关系数据库中的数据是否未被更改。

您还可以使用区块浏览器在区块链中搜索数据。它们主要用于搜索加密货币区块链，名称为 Blockchair、Gold Explorer 和 Cardano Blockchain Explorer。

 

图 2关系数据库可以对从区块链复制的数据执行查询。

在区块链术语中，信任是指交易的完整性以及去中心化数据库的底层加密机制。无许可区块链依赖于一个严格的数学过程，该过程导致社区达成共识，从而建立对交易有效性的信任。这对于无需许可的加密货币区块链至关重要，因为没有像传统货币那样的中央权威。

根据 Yaga 的说法，许可区块链可能没有与无许可区块链相同的信任级别（在区块链方面），因为可用于在数学上达成共识的用户数量有限。他指出，只有一个用户的区块链无法将这种信任分配给其中的任何内容。

在许可区块链中，任何具有数据输入权限的人都可以将块添加到链中。由于网络中的节点很少，用户必须隐式地相互信任以保持数据的有效性。但是，无论如何，工程师通常都相信校准实验室所做的工作。如果您不信任某个实验室的程序和结果，请寻找另一个实验室，无论该实验室如何存储测试结果。

在测量和校准中，重要的是对数据的信任。计量行业已经建立了校准程序，认证机构在访问实验室时会对其进行审核。在 DMM 校准的区块链论文中，实验室是区块链网络的节点。但是，在将数据输入区块链之前，软件会计算不确定性，为仪器创建校准证书，并在写入区块链之前建立对国家实验室的可追溯性。实验室的客户可以登录实验室的帐户并检索由外部软件创建的校准证书，但无法访问区块链。

虽然不是基于区块链的，但 Schwartz 的软件计算校准中的不确定性。该软件还将校准数据与实验室的“不确定性范围”进行比较，这是一组来自实验室审计的数据，该审计基于校准程序、使用的设备以及设备对国家实验室的可追溯性。对于给定的测量，计算出的不确定度不能小于实验室的不确定度范围，以免数据在校准意义上无效。尽管区块链依赖于“信任”，但这种信任与信任数据本身的质量无关。因此，即使区块链软件断定输入的数据从区块链的角度来看是“可信的”，区块链也可能包含无效数据。换句话说，“垃圾进，垃圾出”。

 

 

审核编辑 黄昊宇