区块链：未来铁路的车轮

自1853年印度首次从孟买的Bori Bunder到Thane的火车旅行以来，铁路运营得到了长足的发展。铁路作为一种运输技术的引入带来了印度经济的转型。它给这个国家带来了第一场工业革命。从那时起，对廉价高效交通工具的需求呈指数级增长。为了提高效率、安全和线路容量，更多的列车利用轨道，信号和轨道元素，首先应用于机械，后来应用于电力，现在应用于数字控制。

传统提高生产能力的方法包括高资本支出和长期酝酿期。因此，迫切需要不断提高列车运行的各个方面运行水平。所以问题是，现代科技能在提高列车运行水平方面提供其他选择吗?未来会怎样发展?

为了回答这个问题，世界各地的许多铁路基础设施管理人员正在研究用于铁路运营的区块链技术，以便在大幅度降低成本的情况下提高服务质量、可用性、容量和透明度。

区块链是一个值得注意的发现，它其中密码学与分布式网络上的数据认证的融合使在线金融交易更安全，,但其独特的优势正在打开其他商业应用的窗户，比如智能合约、汽车工业、医疗保健、物联网、婚姻证书、网上投票意愿、保险、食品安全和旅行。让我们研究一下这项技术及其在解决铁路问题上的适用性。

什么是区块链？

区块链可以被理解为一种开放的分布式数字账本，它可以高效、真实地记录双方之间的交易。

它不依赖于第三方(如银行)，而是使用对等方法，其中的验证是由分布式网络的节点完成。这种技术不仅消除了第三方对身份验证的参与(通常是这些第三方成为安全漏洞的来源)，也削减了额外的交易成本。使用这种方法，欺诈性交易的可能性被降到了零，因为称为块的交易组不仅受到数字签名的保护，而数字签名随后要经过一个数学谜题才能对时间进行调整，而且还需要在现有的良好节点中成为网络中最长和最快的一个才能成功。这意味着所有的交易都是完全安全的，如果有任何欺诈交易，将形成一长串这样的区块，所有各方都将清楚地看到这些区块，以确定惩戒行动的犯罪者，而且这种欺诈交易几乎不可能被忽略掉。因此，这种机制完全不受外人通过欺骗、网络钓鱼等方式的黑客攻击。

2. 区块链的演变

区块链是一位名叫中本聪的匿名创造出来的产物。他于2008年构思了一篇题为《比特币：对等电子现金系统》的论文。文章描述了电子现金的流动系统，该系统允许在线支付直接从一方发送到另一方，而无需经过任何金融机构。第一种电子交易系统被发明为比特币，现在发展至加密货币，以及在安全交易系统中存在的所有其他货币。

几个月后，一个实现新协议的开源程序发布了，它以包含50枚币的创世块开始。任何人都可以安装这个开源程序，成为比特币对等网络的一部分。

3.它是如何工作的?

区块链系统是由称为“节点”的用户组成的分布式网络。每个用户都受到私钥的保护，私钥对所有其他用户都是保密的，而分配给他的公钥作为他的公共身份是可见的。每个事务都被发送到使用发送方的“私钥”进行数字签名的接收方的“公钥”。接收方使用发送方的“公钥”验证发送方的数字签名。在这种验证之后，允许事务与同时发生的其他事务组成一个组。这个组被称为“块”，通过以适当的线性时间顺序连接这些块而形成的链称为区块链。网络中的任何节点都可以收集未经确认的事务并形成一个块，然后广播到网络的其余部分。然而，由于这可以由多个节点同时完成，因此按时间顺序排列这些块是很重要的，这是通过使用数学难题来完成的。

这也被称为“工作量证明”，生成块的节点需要证明它已经投入了足够的计算资源来解决数学难题。这样的谜题解决起来并不简单，而且问题的复杂性可以进行调整，使得比特币网络中的一个节点平均需要10分钟的时间来做出正确的猜测并生成一个块。在给定的时间内，系统中生成多个块的概率非常小。批准块的节点将它广播给网络的其他部分。如果同时解决多个块，可能会导致多个分支。然而，求解的数学是非常复杂的，因此区块链很快就稳定下来了，这意味着每个节点都同意从链的末端向后几个块的顺序。为解决这个难题和生成块而贡献计算资源的节点被称为“矿工”，他们的努力得到了经济上的回报。