區塊鏈是什么？為什么在工程中的應用仍然稀缺

區塊鏈。它是加密貨幣的基礎，現在企業正在研究其他用例。已經提出了工程用例，盡管在分布式數字賬本開發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？盡管有大量的區塊鏈描述和教程可用，但仍然沒有一個正式的、公認的區塊鏈定義。請參閱“區塊鏈資源”，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容。NISTIR 8202，區塊鏈技術概述描述了一個區塊鏈：

區塊鏈是加密簽名交易的分布式數字分類賬，這些交易被分組到區塊中。在驗證并經過共識決策后，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（創建防篡改）。新塊在網絡內的賬本副本中復制，任何沖突都會使用已建立的規則自動解決。

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

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

區塊鏈可能會在供應鏈中找到一個位置，為零件提供原產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時存儲數據。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，區塊鏈還被提議作為一種存儲校準數據的方法?；趨^塊鏈的數字萬用表系統設計校準的作者指出，區塊鏈能夠以一種一旦將數據塊添加到鏈中就難以更改的方式存儲數據。

該論文的作者提出了一個許可的區塊鏈，其中只有授權方將數據塊添加到鏈中。由于校準數據存儲在該私有區塊鏈網絡中的每臺計算機上，因此在單個位置發生數據泄露、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據庫。許多用戶保留自己的設備校準數據副本。圖 1顯示了如何將來自多個實驗室的數據存儲在區塊鏈中。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據的區塊鏈。

查詢區塊鏈？

該論文的作者指出，僅僅將數據存儲在區塊鏈中是不夠的。數據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metrology.net時，Schwartz 和其他人在 2015 年考慮實施一個用于存儲校準數據的區塊鏈數據庫，但在設計用于存儲數據的數據庫時遇到了問題，但遇到了問題?！拔覀冃枰环N查詢區塊鏈數據的方法，但找不到，”他告訴EDN。相反，Schwartz 選擇將數據存儲在 XML 文件中。

當被問及 Schwartz 聲稱沒有任何疑問時，Yaga 回答說：“區塊鏈需要額外的軟件才能使它們可用。你可以構建一個關系數據庫，使用區塊鏈存儲的數據來執行查詢?！?/p>

“有可能，”他繼續說，“逐塊查詢區塊鏈的數據，但這是低效的。關系數據庫可以緩存區塊鏈的數據進行查詢，為數據提供更有用的接口，并進行數據處理?！眻D 2顯示了一個關系數據庫，其中包含從區塊鏈復制的數據?！按蠖鄶等藢Υ蠖鄶祬^塊鏈軟件中的命令行并不滿意。將數據存儲在區塊鏈中的主要原因是因為更改數據很困難?！?Yaga 補充說，實驗室需要通過將其內容與區塊鏈的內容進行比較來驗證關系數據庫中的數據是否未被更改。

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

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圖 2關系數據庫可以對從區塊鏈復制的數據執行查詢。

在區塊鏈術語中，信任是指交易的完整性以及去中心化數據庫的底層加密機制。無許可區塊鏈依賴于一個嚴格的數學過程，該過程導致社區達成共識，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塊鏈至關重要，因為沒有像傳統貨幣那樣的中央權威。

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

在許可區塊鏈中，任何具有數據輸入權限的人都可以將塊添加到鏈中。由于網絡中的節點很少，用戶必須隱式地相互信任以保持數據的有效性。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果，請尋找另一個實驗室，無論該實驗室如何存儲測試結果。

在測量和校準中，重要的是對數據的信任。計量行業已經建立了校準程序，認證機構在訪問實驗室時會對其進行審核。在 DMM 校準的區塊鏈論文中，實驗室是區塊鏈網絡的節點。但是，在將數據輸入區塊鏈之前，軟件會計算不確定性，為儀器創建校準證書，并在寫入區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建的校準證書，但無法訪問區塊鏈。

雖然不是基于區塊鏈的，但 Schwartz 的軟件計算校準中的不確定性。該軟件還將校準數據與實驗室的“不確定性范圍”進行比較，這是一組來自實驗室審計的數據，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，以免數據在校準意義上無效。盡管區塊鏈依賴于“信任”，但這種信任與信任數據本身的質量無關。因此，即使區塊鏈軟件斷定輸入的數據從區塊鏈的角度來看是“可信的”，區塊鏈也可能包含無效數據。換句話說，“垃圾進，垃圾出”。

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