從比特幣說起 區塊鏈到底是個啥？
2016-03-24 20:01:03 36kr一、比特幣大起底
隨著信息技術的發展，人們的生活逐漸網絡化，數字化。人類社會因此發生著深刻的變化。對數字貨幣的探索，就是在這樣的背景下應運而生的。其實相關的研究在上世紀八九十年代，就開始了。
在數字貨幣的探索實踐中，比特幣是目前表現最好的一個。說到比特幣的緣起，就不得不談到一個略顯神秘的團體：
密碼朋克（CypherPunk）。這個團體是密碼天才們的松散聯盟。在比特幣的創新中，大量借鑒了密碼朋克成員的貢獻。
密碼朋克本身就是數字貨幣最早的傳播者，在其電子郵件組中，常見關于數字貨幣的討論，并有一些想法付諸實踐。在比特幣之前，有很多失敗的嘗試。在這里我們簡要列舉一些之前探路者。
亞當·貝克（Adam Back）是一位英國的密碼學家，1997年，他發明了哈希現金（hashcash），其中用到了工作量證明機制（proof of work）。這個機制的原型是用于解決互聯網垃圾信息問題的 [ii]。工作量證明機制后來成為比特幣的核心要素之一。
哈伯和斯托尼塔（Haber and Stornetta）在 1997年 提出了一個用時間戳的方法保證數字文件安全的協議 [iii]，這個協議成為比特幣區塊鏈協議的原型。
戴偉（W Dai）是一位興趣廣泛的密碼學專家，他在 1998年 發明了 B-money，B-money 強調點對點的交易和不可更改的交易記錄。不過在 B-money 中，每臺計算機各自單獨書寫交易記錄，這很容易造成系統被賬本的不一致。戴偉為此設計了復雜的獎懲機制以防止作弊，但是并沒有能從根本上解決問題。中本聰 發明比特幣的時候，借鑒了很多戴偉的設計，并和戴偉有很多郵件交流。
哈爾·芬尼（Hal Finney）是 PGP 公司的一位頂級開發人員，也是密碼朋克運動早期和重要的成員。2004年，芬尼推出了自己版本的電子貨幣，在其中采用了可重復使用的工作量證明機制 （RPOW）。哈爾·芬尼是第一筆比特幣轉賬的接受者，在比特幣發展的早期與中本聰有大量互動與交流。由于身患絕癥，哈爾·芬尼已于 2014年 去世。
二、比特幣的誕生
2008年9月，以雷曼兄弟的倒閉為開端，金融危機在美國爆發并向全世界蔓延。為應對危機，各國政府采取量化寬松等措施，救助由于自身過失、陷入危機的大型金融機構。這些措施帶來了廣泛的質疑，并一度引發了 “占領華爾街” 運動。
2008年10月31日 紐約時間下午 2 點 10 分，在一個普通的密碼學郵件列表中，幾百個成員均收到了自稱是中本聰的人的電子郵件，“我一直在研究一個新的電子現金系統，這完全是點對點的，無需任何可 信的第三方”，然后他將他們引向一個九頁的白皮書，其中描述了一個新的貨幣體系。同年11月16日，中本聰放出了比特幣代碼的先行版本。
2009年1月3日，中本聰在位于芬蘭赫爾辛基的一個小型服務器上挖出了比特幣的第一個區塊——創世區塊（Genesis Block），并獲得了首礦” 獎勵——50 個比特幣。在創世區塊中，中本聰寫下這樣一句話：
“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks"
“財政大臣站在第二次救助銀行的邊緣”
這句話是當天泰晤士報頭版的標題。中本聰將它寫進創世區塊，不但清晰地展示著比特幣的誕生時間，還表達著對舊體系的嘲諷。
如今，比特幣已經成為數字貨幣領域的翹楚，擁有數十億美元的市值，但中本聰卻于 2010年 選擇隱退。中本聰是誰，對每一個開始了解比特幣的人，都是感興趣的話題。從《紐約客》到《新聞周刊》，媒體們找到了數個自稱是中本聰，或者被認為是中本聰 的人。但無一例外，這些發現都因為可信度不足，遭到了讀者甚至是中本聰本人的否定。中本聰是誰？也許我們永遠不得而知。
三、比特幣與區塊鏈
比特幣已經在爭議中走過了 7年 多的歷程。在歷史上，很少有這樣一種東西，人們對待它的態度如此涇渭分明，支持者認為它將改變世界，反對者認為它毫無價值。望文生義，很容易得出后一個結 論。“幣” 這個詞雖然準確的描述了其金融屬性，但由于過于形象，使得大多數人對于它如何能與完全虛擬的 “比特” 關聯起來而大惑不解。
其實，在比特幣的系統中，最重要的并不是 “幣” 的概念，而是一個沒有中心存儲機構的 “賬本” 的概念。“幣” 只是在這個賬本上使用的記賬單位。可以這么說，比特幣本質就是一個基于互聯網的去中心化賬本，而區塊鏈就是這個賬本的名字。這里我們可以做一個形象的類 比，假如區塊鏈是一個實物賬本，一個區塊就相當于賬本中的一頁，區塊中承載的信息，就是這一頁上記載的交易內容。
區塊鏈是比特幣的核心與基礎架構，是一個去中心化的賬本系統。
既然區塊鏈是個賬本，這個賬本和我們傳統的賬本有什么不同？我們知道，賬本上的內容必須是唯一的，這導致記賬天然是中心化的行為。在通訊手段不 發達的時代如此，在現今的信息時代也是如此。然而，中心化的記賬卻有一些顯而易見的弱點：一旦這個中心出現問題，如被篡改、被損壞，整個系統就會面臨危機 乃至崩潰。
那么問題來了——
我們能不能構建一個去中心化的不依賴任何第三方的但卻可信的記賬系統呢？去中心記賬可以克服中心化賬本的弱點，但是想實現這樣的賬本系統絕非易事。
在數字時代，負責記賬的自然是計算機。這里，我們把記賬系統中接入的每一臺計算機稱為 “節點”。去中心化就是沒有中心，也就是說參與到這個系統中的每個節點都是中心。從設計賬本系統的角度，就是需要每個節點都保存一份完整的賬本。然而，由 于一致性的要求，每個節點卻不能同時記賬。因為節點所處的環境不同，接收到的信息自然不同，如果同時記賬的話，必然會導致賬本的不一致，造成混亂。
既然節點不能同時記賬，那我們就不得不選擇哪個節點擁有記賬的權力。但是，如果指定某些特殊節點擁有記賬的權力，勢必又會與我們去中心化的初衷相違背。
這似乎成了不可能解決的問題。
競爭記賬和激勵機制
中本聰設計的比特幣區塊鏈通過競爭記賬的方式解決了去中心化的記賬系統的一致性問題。
前面提到，節點可以理解為接入系統中的計算機，而所謂的競爭記賬，就是以每個節點的計算能力即 “算力” 來競爭記賬權的一種機制。在比特幣系統中，大約每十分鐘進行一輪算力競賽（算力大小會決定贏得一輪競爭的概率，算力高的節點贏得算力競爭的概率更大），競 賽的勝利者，就獲得一次記賬的權力，這樣，一定時間內，只有競爭的勝利者才能記賬并向其他節點同步新增賬本信息。
那么，在一個去中心化的系統中，誰有權判定競爭的結果呢？
比特幣系統是通過一個稱為 “工作量證明”（proof of work, POW）的機制完成的。舉個簡單的例子，比如說要生產一些玩具，早上起來我給你一些零件，晚上回來，看到需要的玩具擺在桌上，雖然我沒有從早到晚盯著你做 玩具的過程，我也能確定你確實做了這么多工作。這就是工作量證明簡單的理解——通過一個（人人都可以驗證的）特定的結果就能確認（競爭的）參與者完成了相 應的工作量。
算力競爭是要付出成本的，沒有激勵，節點就沒有進行競爭的動力。在中本聰的設計里，每輪競爭勝出并完成記賬的節點，將可以獲得系統給予的一定數 量的比特幣獎勵 [vii]。而這個獎勵的過程，同時也是比特幣的發行過程。這種設計相當巧妙 —— 它將競爭的激勵機制與貨幣的發行完美結合到一起，在引入競爭的同時，解決了去中心化貨幣系統中發行的難題。
在這個系統中，每一個節點只需要根據自身利益行事。出于 “自私” 的目的進行的競爭，最終造就了保護系統安全的龐大算力基礎。在這樣精巧的安排下，比特幣獲得了越來越多的信任，和越來越高的價值，進而又吸引了更多的資源投入其中，成為一個正向循環的經濟系統。
正因為比特幣通過區塊鏈的機制造就了這樣一個正向循環的經濟系統，才會在沒有強大的中心化機構推動的情況下，自然的生長出來并發展壯大。
讀到這里，顯然我們會發現，雖然區塊鏈脫胎于比特幣，但區塊鏈無論作為一個系統還是作為一項技術，它的應用領域及發展潛力，將遠不止貨幣。之后的文章，我們會通過更加深入的分析與講解，帶您深入到區塊鏈的原理與實現細節。
