概況

** 任何事物的發(fā)展，從來不是一蹴而就的开镣。 **

商貿合作中簽訂的合同刀诬，怎么確保對方能遵守和執(zhí)行？

餐廳宣稱剛從海里打撈上來的三文魚邪财，怎么證明捕撈時間和運輸中的衛(wèi)生陕壹？

數(shù)字世界里，怎么證明你對資產的所有树埠？

囚徒困境中的兩個人糠馆，怎樣能達成利益的最大化？

宇宙不同文明之間的猜疑鏈怎憋，有沒有可能打破又碌？

這些看似很難解決的問題，在區(qū)塊鏈的世界里已經有了初步的答案绊袋。

本章將簡要介紹區(qū)塊鏈相關的背景知識毕匀，包括其起源、定位癌别、涉及到的關鍵技術點以及潛在的商業(yè)價值皂岔。并對區(qū)塊鏈的發(fā)展進行展望。

從數(shù)字貨幣說起

貨幣是人類文明發(fā)展過程中的一大發(fā)明展姐，最重要的職能包括價值尺度凤薛、流通手段姓建、貯藏手段。很難想象離開了貨幣缤苫，現(xiàn)代社會龐大而復雜的經濟和金融體系還能否持續(xù)運轉。

歷史上活玲，貨幣的形態(tài)經歷了多個階段的演化涣狗，包括實物貨幣、金屬貨幣箱季、代用貨幣藏雏、信用貨幣拷况、電子貨幣、數(shù)字貨幣等掘殴。貨幣自身的價值依托也從實物價值赚瘦、發(fā)行方信用價值，到今天出現(xiàn)的對信息系統(tǒng)（包括算法奏寨、數(shù)學蚤告、密碼學、軟件等）的信任價值服爷。

注：中國最早的關于貨幣的確切記載“夏后以玄幣”出現(xiàn)在恒寬《鹽鐵論·錯幣》杜恰。

需求

一般等價物都可以作為貨幣使用。然而平時最常見的還是紙幣本位制仍源，既方便攜帶心褐、不易仿制、又相對容易辯偽笼踩。

注意逗爹，嚴格來講，貨幣（money）不等于現(xiàn)金或通貨（cash，currency）掘而，貨幣的范圍更廣挟冠。

或許有人認為信用卡相對紙幣形式更方便。相對于信用卡這樣的集中式支付體系來說袍睡，貨幣提供了更好的匿名性知染。另外，一旦碰到系統(tǒng)故障斑胜、斷網控淡、沒有刷卡機器等情況，信用卡就不可用了止潘。

無論是貨幣掺炭，還是信用卡模式，都需要額外的系統(tǒng)（例如銀行）來完成生產凭戴、分發(fā)涧狮、管理等操作，帶來很大的額外成本和使用風險么夫。諸如偽造者冤、信用卡詐騙、盜刷魏割、轉賬等安全事件屢見不鮮譬嚣。

很自然的钢颂，如果能實現(xiàn)一種數(shù)字貨幣钞它，保持既有貨幣的這些特性，消除紙質貨幣的缺陷殊鞭，無疑將帶來巨大的社會變革遭垛，極大提高經濟活動的運作效率。

比較

讓我們來對比現(xiàn)在的數(shù)字貨幣和現(xiàn)實生活中的紙幣：

可見诉位，數(shù)字貨幣并非在所有領域都優(yōu)于已有的貨幣形式。不帶前提的在所有領域都鼓吹數(shù)字貨幣并不是一種嚴謹?shù)膽B(tài)度菜枷，應該針對具體情況具體分析苍糠。實際上，仔細觀察目前支持數(shù)字貨幣的交易機構就會發(fā)現(xiàn)端倪啤誊，當前還沒有一種數(shù)字貨幣能完整起到貨幣的職能岳瞭。

最后，雖然當前的數(shù)字貨幣“實驗”已經取得了巨大成功蚊锹，但可見的局限也很明顯：其依賴的分布式賬本技術還缺乏大規(guī)模場景下考驗瞳筏；性能和安全性還有待提升；資源的消耗還過高等等枫耳。這些問題還有待于相關技術的進一步發(fā)展乏矾。

實現(xiàn)挑戰(zhàn)

設計和實現(xiàn)一個數(shù)字貨幣并非易事。

在現(xiàn)實生活中，因為紙幣具備可轉移性钻心，相對容易地完成價值的交割凄硼。但是因為電子內容天然具備零復制成本，無法通過發(fā)送電子內容來完成價值的轉移捷沸。持有人可以試圖將同一份電子貨幣發(fā)給多個人摊沉，這種被稱為“雙重支付攻擊（Double-Spent）”。

也許有人會講痒给，當前銀行中的貨幣都是電子化的说墨，因為通過賬號里面的數(shù)字記錄了資產。說的沒錯苍柏，這種電子貨幣模式有人稱為“數(shù)字貨幣 1.0”尼斧，它實際上是假定存在一個安全可靠的第三方記賬機構來實現(xiàn)，這個機構利用信用作為抵押试吁，來完成交易棺棵。

這種中心化控制下的數(shù)字貨幣實現(xiàn)相對簡單，但需要一個中心管控系統(tǒng)熄捍。但是烛恤，很多時候并不存在一個安全可靠的第三方記賬機構來充當這個中心管控的角色。

例如余耽，貿易兩國可能缺乏足夠的外匯儲備缚柏；網絡上的匿名雙方進行直接買賣；交易的兩個機構彼此互不信任碟贾，找不到雙方都認可的第三方擔保币喧；匯率的變化；可能無法連接到第三方的系統(tǒng)缕陕；第三方的系統(tǒng)可能會出現(xiàn)故障……

總結一下粱锐，在去中心化的場景下疙挺，存在幾個難題：

• 貨幣的防偽：誰來負責驗證貨幣扛邑；
• 貨幣交易：如何確定貨幣從一方轉移到另外一方；
• 避免雙重支付：如何避免出現(xiàn)雙重支付铐然。

好吧蔬崩，這事其實不太容易。

比特幣出現(xiàn)

在不存在一個第三方記賬機構的情況下搀暑，如何實現(xiàn)一個數(shù)字貨幣系統(tǒng)呢沥阳？

近三十年來，數(shù)字貨幣技術朝著這個方向努力自点，經歷了幾代演進桐罕，包括 e-Cash、、[HashCash](Hashcash](http://en.wikipedia.org/wiki/Hashcash)功炮、B-money 等溅潜。

1983 年，David Chaum 最早提出ecash薪伏，并于 1989 年創(chuàng)建了 Digicash 公司滚澜。ecash 系統(tǒng)是首個匿名化的數(shù)字加密貨幣（anonymous cryptographic electronic money, or electronic cash system），基于 David Chaum 發(fā)明的盲簽名技術嫁怀，曾被應用于銀行小額支付中设捐。ecash 依賴于一個中心化的中介機構，導致它最終失敗塘淑。

1997 年萝招，Adam Back 發(fā)明了 Hashcash，來解決郵件系統(tǒng)中 DoS 攻擊問題存捺。Hashcash 首次提出用工作量證明（Proof of Work即寒，PoW）機制來獲取額度，該機制后來被后續(xù)數(shù)字貨幣技術所采用召噩。

1998 年母赵，Wei Dai 提出了 B-money，將 PoW 引入數(shù)字貨幣生成過程中具滴。B-money 同時是首個面向去中心化設計的數(shù)字貨幣凹嘲。從概念上看已經比較完善，但是很遺憾的是构韵，其未能提出具體的設計實現(xiàn)周蹭。

上面這些數(shù)字貨幣都或多或少的依賴于一個第三方系統(tǒng)的信用擔保。直到比特幣的出現(xiàn)疲恢，將 PoW 與共識機制結合在一起凶朗，首次從實踐意義上實現(xiàn)了一套去中心化的數(shù)字貨幣系統(tǒng)。

比特幣網絡無需任何管理機構显拳，自身通過數(shù)學和密碼學原理來確保了所有交易的成功進行棚愤，比特幣自身的價值是通過背后的計算力為背書。這也促使人們開始思考在未來的數(shù)字世界中杂数，該如何衡量價值宛畦，如何發(fā)行貨幣。

目前看來揍移，數(shù)字貨幣比較有影響力的模式有兩種次和，一種是類似 paypal 這樣的選擇跟已有的系統(tǒng)合作，成為代理那伐；一種是以比特幣這樣的完全丟棄已有體系的分布式技術踏施。

現(xiàn)在還很難講哪種模式將成為未來的主流石蔗，甚至未來還可能出現(xiàn)更先進的技術。但對比特幣這一類數(shù)字貨幣的設計進行探索畅形，將是一件十分有趣的事情抓督。

什么是比特幣

歷史

2008 年 10 月 31 日，化名 Satoshi Nakamoto （中本聰）的人提出了比特幣的設計白皮書（最早見于 metzdowd 郵件列表）束亏，并在 2009 年公開了最初的實現(xiàn)代碼铃在，第一個比特幣是 2009 年 1 月 3 日 18:15:05 生成。但真正流行起來還是在 2010 年后的事情碍遍。其官方網站是 bitcoin定铜。

發(fā)明人（傳言代號為中本聰?shù)陌拇罄麃喨耍┑侥壳盀橹股袩o法確認身份，據推測怕敬，背后也可能是一個團隊揣炕。

盡管充滿了爭議，但從技術角度看东跪，比特幣仍然是數(shù)字貨幣歷史上一次了不起的創(chuàng)新畸陡。比特幣網絡在 2009 年上線以來已經在全球范圍內 7*24 小時運行接近 8 年時間，支持過單筆 1.5 億美金的交易虽填。比特幣網絡由數(shù)千個核心節(jié)點參與構成丁恭，沒有任何中心的運維參與，支持了穩(wěn)定上升的交易量斋日。

比特幣之所以受到無數(shù)金融從業(yè)者的熱捧牲览，在于它首次真正意義上實現(xiàn)了足夠安全可靠的去中心化數(shù)字貨幣機制。

作為一種概念金融貨幣恶守，比特幣主要是希望解決已有金融貨幣系統(tǒng)的幾個問題：

• 被掌控在發(fā)行機構手中第献；
• 自身的價值無法保證；
• 無法匿名化交易兔港。

搞金融的人都能想到庸毫，實際上，要設計這么一套系統(tǒng)衫樊，最關鍵的還是一套強大的交易記錄系統(tǒng)和中立的貨幣發(fā)行機制飒赃。

首先橡伞，這個系統(tǒng)要能中立盒揉、公正晋被、無法被篡改地記錄發(fā)生過的每一筆交易兑徘。對比已有的銀行系統(tǒng)，可以看出羡洛，現(xiàn)在的銀行機制作為第三方挂脑，是有代價的提供了這樣的服務藕漱，即如果交易雙方都相信銀行的數(shù)據庫，那么就沒問題了崭闲±吡可是如果是世界范圍內流通的貨幣呢？有哪個銀行能讓大家完全信任它刁俭？于是橄仍，需要有一套分布式的數(shù)據庫，在世界范圍內都可以訪問牍戚，而且都無法去控制侮繁。這也就是區(qū)塊鏈設計的目的。

貨幣的發(fā)行則是通過比特幣的協(xié)議來規(guī)定的如孝，總量必須控制宪哩，發(fā)行速度會自動調整。既然總量一定第晰，那么單個比特幣的價值肯定會隨著承認比特幣的實體經濟的加入而水漲船高锁孟。發(fā)行速度的調整則避免了通脹或者滯漲的出現(xiàn)。

比特幣到區(qū)塊鏈

2014 年開始茁瘦，比特幣背后的區(qū)塊鏈（Blockchain）技術受到大家關注品抽，并正式引發(fā)了分布式記賬本（Distributed Ledger）技術的革新浪潮。

人們開始意識到甜熔，記賬本相關的技術桑包，對于資產（包括有形資產和無形資產）的管理（包括所有權和流通）十分關鍵；而去中心化的分布式記賬本技術纺非，對于當前開放多維化的商業(yè)網絡意義重大哑了。區(qū)塊鏈，正是實現(xiàn)去中心化記賬本系統(tǒng)的一種極具潛力的可行技術烧颖。

目前弱左，區(qū)塊鏈技術已經脫離開比特幣，在包括金融炕淮、貿易拆火、征信、物聯(lián)網涂圆、共享經濟等諸多領域嶄露頭角∶蔷担現(xiàn)在當人們提到“區(qū)塊鏈”時，往往已經與比特幣網絡沒有直接聯(lián)系了润歉，除非特別指出是承載比特幣交易系統(tǒng)的“比特幣區(qū)塊鏈”模狭。

什么是區(qū)塊鏈

定義

區(qū)塊鏈（Blockchain）技術自身仍然在飛速發(fā)展中，目前還缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和標準踩衩。

[wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Block_chain_(database) 給出的定義為：

A blockchain —originally, block chain —is a distributed database that maintains a continuously-growing list of data records hardened against tampering and revision. It consists of data structure blocks—which hold exclusively data in initial blockchain implementations, and both data and programs in some of the more recent implementations—with each block holding batches of individual transactions and the results of any blockchain executables. Each block contains a timestamp and information linking it to a previous block.

最早區(qū)塊鏈技術雛形出現(xiàn)在比特幣項目中嚼鹉。作為比特幣背后的分布式記賬平臺贩汉，在無集中式管理的情況下，比特幣網絡穩(wěn)定運行了近八年時間锚赤，支持了海量的交易記錄匹舞，并未出現(xiàn)嚴重的漏洞。

注：比特幣歷史上唯一已知的漏洞事件曾導致比特幣的惡意增發(fā)线脚，但問題很快被發(fā)現(xiàn)并修正赐稽，相關非法交易被撤銷。

公認的最早關于區(qū)塊鏈的描述性文獻是中本聰所撰寫的 比特幣：一種點對點的電子現(xiàn)金系統(tǒng)浑侥，但該文獻重點在于討論比特幣系統(tǒng)又憨，實際上并沒有明確提出區(qū)塊鏈的定義和概念。在其中锭吨，區(qū)塊鏈被描述為用于記錄比特幣交易的賬目歷史蠢莺。

記賬技術歷史悠久，現(xiàn)代復式記賬系統(tǒng)（Double Entry Bookkeeping）是由意大利數(shù)學家盧卡·帕西奧利零如，1494 年在《Summa de arithmetica, geometrica, proportioni et proportionalità》一書中最早制定躏将。復式記賬法對每一筆賬目同時記錄來源和去向，首次將對賬驗證功能引入記賬過程考蕾，提升了記賬的可靠性祸憋。從這個角度來看，區(qū)塊鏈是首個自帶對賬功能的數(shù)字記賬技術實現(xiàn)肖卧。

更廣泛意義地看蚯窥，區(qū)塊鏈屬于一種去中心化的記錄技術。參與到系統(tǒng)上的節(jié)點塞帐，可能不屬于同一組織拦赠、彼此無需信任；區(qū)塊鏈數(shù)據由所有節(jié)點共同維護葵姥，每個參與維護節(jié)點都能復制獲得一份完整記錄的拷貝荷鼠。

跟傳統(tǒng)的記賬技術相比，其特點應該包括：

• 維護一條不斷增長的鏈榔幸，只可能添加記錄允乐，而發(fā)生過的記錄都不可篡改；
• 去中心化削咆，或者說多中心化牍疏，無需集中的控制而能達成共識，實現(xiàn)上盡量分布式拨齐；
• 通過密碼學的機制來確保交易無法抵賴和破壞鳞陨，并盡量保護用戶信息和記錄的隱私性。

更進一步的奏黑，還可以將智能合約跟區(qū)塊鏈結合到一起炊邦，讓其提供除了交易（比特幣區(qū)塊鏈已經支持簡單的腳本計算）功能外更靈活的合約功能编矾，執(zhí)行更為復雜的操作熟史。這樣擴展之后的區(qū)塊鏈馁害，已經超越了單純數(shù)據記錄的功能了，實際上帶有點“普適計算”的意味了蹂匹。

從技術特點上碘菜，可以看到現(xiàn)在區(qū)塊鏈技術的三種典型應用場景：

基本原理

區(qū)塊鏈的基本原理理解起來并不難÷闹玻基本概念包括：

• 交易（Transaction）：一次操作计雌，導致賬本狀態(tài)的一次改變，如添加一條記錄玫霎；
• 區(qū)塊（Block）：記錄一段時間內發(fā)生的交易和狀態(tài)結果凿滤，是對當前賬本狀態(tài)的一次共識；
• 鏈（Chain）：由一個個區(qū)塊按照發(fā)生順序串聯(lián)而成庶近，是整個狀態(tài)變化的日志記錄翁脆。

如果把區(qū)塊鏈作為一個狀態(tài)機，則每次交易就是試圖改變一次狀態(tài)鼻种，而每次共識生成的區(qū)塊反番，就是參與者對于區(qū)塊中所有交易內容導致狀態(tài)改變的結果進行確認。

區(qū)塊鏈示例

在實現(xiàn)上叉钥，首先假設存在一個分布式的數(shù)據記錄本（這方面的技術相對成熟）罢缸，這個記錄本只允許添加、不允許刪除投队。其結構是一個線性的鏈表祖能，由一個個“區(qū)塊”串聯(lián)組成，這也是其名字“區(qū)塊鏈”的來源蛾洛。新的數(shù)據要加入养铸，必須放到一個新的區(qū)塊中。而這個塊（以及塊里的交易）是否合法轧膘，可以通過一些手段快速檢驗出來钞螟。維護節(jié)點都可以提議一個新的區(qū)塊，然而必須經過一定的共識機制來對最終選擇的區(qū)塊達成一致谎碍。

具體以比特幣為例來看如何使用了區(qū)塊鏈技術鳞滨？客戶端發(fā)起一項交易后，會廣播到網絡中并等待確認蟆淀。網絡中的節(jié)點會將一些等待確認的交易記錄打包在一起（此外還要包括此前區(qū)塊的哈希值等信息）拯啦，組成一個候選區(qū)塊澡匪。然后，試圖找到一個 nonce 串放到區(qū)塊里褒链，使得候選區(qū)塊的 hash 結果滿足一定條件（比如小于某個值）唁情。一旦算出來這個區(qū)塊在格式上就合法了，就可以進行全網廣播甫匹。大家拿到提案區(qū)塊甸鸟，進行驗證，發(fā)現(xiàn)確實符合約定條件了兵迅，就承認這個區(qū)塊是一個合法的新區(qū)塊抢韭，被添加到鏈上。當然恍箭，在實現(xiàn)上還會有很多的細節(jié)刻恭。

比特幣的這種基于算力的共識機制被稱為 Proof of Work（PoW）。目前扯夭，要讓 hash 結果滿足一定條件并無已知的啟發(fā)式算法鳍贾，只能進行暴力嘗試。嘗試的次數(shù)越多勉抓，算出來的概率越大贾漏。通過調節(jié)對 hash 結果的限制，比特幣網絡控制約 10 分鐘平均算出來一個合法區(qū)塊藕筋。算出來的節(jié)點將得到區(qū)塊中所有交易的管理費和協(xié)議固定發(fā)放的獎勵費（目前是 12.5 比特幣纵散，每四年減半）。也即俗稱的挖礦隐圾。

很自然會有人問伍掀，能否進行惡意操作來破壞整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)或者獲取非法利益。比如不承認別人的結果暇藏，拒絕別人的交易等蜜笤。實際上，因為系統(tǒng)中存在大量的用戶盐碱，而且用戶默認都只承認他看到的最長的鏈把兔。只要不超過一半（概率意義上越少肯定越難）的用戶協(xié)商，最終最長的鏈將很大概率上是合法的鏈瓮顽，而且隨著時間增加县好，這個概率會越大。例如暖混，經過 6 個塊后缕贡，即便有一半的節(jié)點聯(lián)合起來想顛覆被確認的結果，其概率將為 $$\frac{1}{2}^6 = 1.6%$$，即低于 $$\frac{1}{60}$$ 的可能性晾咪。

注：熟悉 Git 的人收擦，應該會贊嘆兩者在設計上的異曲同工之妙。

分類

根據參與者的不同谍倦，可以分為公開（Public）鏈塞赂、聯(lián)盟（Consortium）鏈和私有（Private）鏈。

公開鏈剂跟，顧名思義减途，任何人都可以參與使用和維護酣藻，典型的如比特幣區(qū)塊鏈曹洽，信息是完全公開的。

如果引入許可機制辽剧，包括私有鏈和聯(lián)盟鏈兩種送淆。

私有鏈，則是集中管理者進行限制怕轿，只能得到內部少數(shù)人可以使用偷崩，信息不公開。

聯(lián)盟鏈則介于兩者之間撞羽，由若干組織一起合作維護一條區(qū)塊鏈阐斜，該區(qū)塊鏈的使用必須是有權限的管理，相關信息會得到保護诀紊，典型如銀聯(lián)組織谒出。

目前來看，公開鏈將會更多的吸引社區(qū)和媒體的眼球邻奠，但更多的商業(yè)價值應該在聯(lián)盟鏈和私有鏈上笤喳。

根據使用目的和場景的不同，又可以分為以數(shù)字貨幣為目的的貨幣鏈碌宴，以記錄產權為目的的產權鏈杀狡，以眾籌為目的的眾籌鏈等。

誤區(qū)

目前贰镣，對區(qū)塊鏈的認識還存在不少誤區(qū)呜象。

首先，區(qū)塊鏈不是數(shù)據庫碑隆。雖然區(qū)塊鏈也可以用來存儲數(shù)據恭陡，但它要解決的問題是多方的互信問題。單純從存儲數(shù)據角度干跛，它的效率可能不高子姜，筆者也不推薦把大量的原始數(shù)據放到區(qū)塊鏈上。

其次，區(qū)塊鏈不是要顛覆現(xiàn)有技術哥捕。作為基于多項已有技術而出現(xiàn)的新事物牧抽，區(qū)塊鏈跟現(xiàn)有技術的關系是一脈相承的，在解決多方合作和可信處理上多走了一步遥赚，但并不意味著它將徹底顛覆已有的商業(yè)模式扬舒。很長一段時間里，區(qū)塊鏈的適用場景仍需摸索凫佛，跟已有系統(tǒng)必然是合作共存的關系讲坎。

區(qū)塊鏈技術指南：（一）區(qū)塊鏈思想的誕生與概念