關(guān)注“區(qū)鏈數(shù)科”，讓你從入門到精通區(qū)塊鏈！
比特幣是泡沫，區(qū)塊鏈不是泡沫
馬云在出席杭州舉辦的第20屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)上曾說過，未來十到二十年以內(nèi)，整個(gè)社會(huì)將會(huì)因?yàn)槿齻�(gè)技術(shù)面臨巨大挑戰(zhàn)，其中就重點(diǎn)談到了區(qū)塊鏈。
說到區(qū)塊鏈就不得不說到比特幣。
說到比特幣，大家肯定有很多看法和見解。
在馬云看來，今天比特幣是泡沫，區(qū)塊鏈才是核心技術(shù)。區(qū)塊鏈不是金礦，區(qū)塊鏈?zhǔn)谴蜷_數(shù)據(jù)金融的金礦的一個(gè)巨大工具和應(yīng)用，也是一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)代隱私和安全的解決方案。
比特幣只是區(qū)塊鏈一個(gè)很小的應(yīng)用，但是區(qū)塊鏈卻是因比特幣而生的。
區(qū)塊鏈的起源
2008年11月1日，一位自稱中本聰(Satoshi Nakamoto)的人發(fā)表了《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》一文，闡述了基于P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、加密技術(shù)、時(shí)間戳技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)等的電子現(xiàn)金系統(tǒng)的構(gòu)架理念，這標(biāo)志著比特幣的誕生。
兩個(gè)月后理論步入實(shí)踐，2009年1月3日第一個(gè)序號(hào)為0的創(chuàng)世區(qū)塊誕生。幾天后2009年1月9日出現(xiàn)序號(hào)為1的區(qū)塊，并與序號(hào)為0的創(chuàng)世區(qū)塊相連接形成了鏈，標(biāo)志著區(qū)塊鏈的誕生。
近年來，世界對(duì)比特幣的態(tài)度起起落落，但作為比特幣底層技術(shù)之一的區(qū)塊鏈技術(shù)日益受到重視。在比特幣形成過程中，區(qū)塊是一個(gè)一個(gè)的存儲(chǔ)單元，記錄了一定時(shí)間內(nèi)各個(gè)區(qū)塊節(jié)點(diǎn)全部的交流信息。各個(gè)區(qū)塊之間通過隨機(jī)散列(也稱哈希算法)實(shí)現(xiàn)鏈接，后一個(gè)區(qū)塊包含前一個(gè)區(qū)塊的哈希值，隨著信息交流的擴(kuò)大，一個(gè)區(qū)塊與一個(gè)區(qū)塊相繼接續(xù)，形成的結(jié)果就叫區(qū)塊鏈。
區(qū)塊鏈的含義
1、狹義的區(qū)塊鏈含義：
狹義來講，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊（什么是區(qū)塊）以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。如圖所示：
2、廣義的區(qū)塊鏈含義：
廣義來講，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式。如圖所示：
區(qū)塊鏈技術(shù)是構(gòu)建價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)不可或缺的底層應(yīng)用技術(shù)，是具備多級(jí)層和多類型應(yīng)用的價(jià)值傳輸技術(shù)集合。它的本質(zhì)是一種分布式數(shù)據(jù)庫(kù)（注意：區(qū)塊鏈與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的差別），或者說是一個(gè)可共享且不易更改的分布式分類總賬。
該技術(shù)方案讓參與系統(tǒng)中的任意多個(gè)節(jié)點(diǎn)，把一段時(shí)間系統(tǒng)內(nèi)的全部信息數(shù)據(jù)，通過密碼學(xué)算法計(jì)算和記錄到一個(gè)數(shù)據(jù)塊（即區(qū)塊)，并生成數(shù)據(jù)“密碼”用于驗(yàn)證其信息的有效性和鏈接下一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)塊，并由系統(tǒng)所有參與節(jié)點(diǎn)來共同認(rèn)定記錄是否為真。
區(qū)塊鏈的特征
從中本聰?shù)倪@套點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子貨幣體系中，我們可以看到區(qū)塊鏈的雛形，即一個(gè)不依靠第三方而實(shí)現(xiàn)價(jià)值轉(zhuǎn)移的分布式賬本技術(shù)。這種賬本具備以下幾個(gè)特征：
無限擴(kuò)展性，區(qū)塊鏈上的每個(gè)區(qū)塊可看作賬本中的一頁(yè)，區(qū)塊上記錄著一條或多條交易信息，每增加一個(gè)區(qū)塊就相當(dāng)于賬本增加一頁(yè)，區(qū)塊鏈上的區(qū)塊數(shù)量是沒有上限的；
全員維護(hù)，賬本依靠網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)共同記錄與維護(hù)，不依靠第三方機(jī)構(gòu)；
加密且有序排列, 交易信息被加密打包和記錄到每一個(gè)區(qū)塊中，并加蓋時(shí)間戳，一個(gè)個(gè)區(qū)塊根據(jù)時(shí)間戳順序鏈接成一個(gè)總賬本。
在這里，我們必須要強(qiáng)調(diào)比特幣并不等同于區(qū)塊鏈，而只是區(qū)塊鏈技術(shù)的一個(gè)最早期也最典型的應(yīng)用范例。這個(gè)應(yīng)用范例的問世打開了區(qū)塊鏈的潘多拉魔盒，讓虛擬的互聯(lián)網(wǎng)世界開啟了價(jià)值互聯(lián)的時(shí)代，其核心是依靠技術(shù)手段建立一種無需第三方擔(dān)保的安全可信任的機(jī)制，讓人人可以參與其中。
區(qū)塊鏈的模型架構(gòu)
區(qū)塊鏈技術(shù)不是單一的創(chuàng)新技術(shù)，而是多種技術(shù)整合創(chuàng)新的結(jié)果，其本質(zhì)是一個(gè)弱中心的、自信任的底層架構(gòu)技術(shù)。與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比，它的技術(shù)原理與模型架構(gòu)是一次重大革新。在這里，我們將就區(qū)塊鏈的基本技術(shù)模型進(jìn)行剖析。
區(qū)塊鏈技術(shù)模型自下而上包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層和應(yīng)用層。每一層分別具備一項(xiàng)核心功能，不同層級(jí)之間相互配合，共同構(gòu)建一個(gè)去中心的價(jià)值傳輸體系。
數(shù)據(jù)層是區(qū)塊鏈最底層的技術(shù)架構(gòu)，應(yīng)用了公私鑰相結(jié)合的非對(duì)稱加密技術(shù)，利用散列函數(shù)確保信息不被篡改，還采用了鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、時(shí)間戳技術(shù)、梅克爾（Merkle)樹等技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)塊進(jìn)行處理，讓新舊區(qū)塊之間相互鏈接，相互驗(yàn)證，是區(qū)塊鏈安全穩(wěn)定運(yùn)行的基矗
網(wǎng)絡(luò)層封裝了P2P網(wǎng)絡(luò)機(jī)制、傳播和驗(yàn)證機(jī)制等技術(shù)�；诙藢�(duì)端的網(wǎng)絡(luò)傳播體系，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)既可生產(chǎn)信息，也可接收信息。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)生成新的區(qū)塊時(shí)，它會(huì)向全網(wǎng)廣播。超過51%的節(jié)點(diǎn)在驗(yàn)證新區(qū)塊的真實(shí)性后，其將被許可鏈接到區(qū)塊鏈上，并被永久存儲(chǔ)下來。所有節(jié)點(diǎn)共同維系著這個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都無法篡改和控制這個(gè)系統(tǒng)。
共識(shí)層是區(qū)塊鏈技術(shù)中最為核心的一個(gè)層級(jí)，它解決了分布式系統(tǒng)中如何統(tǒng)一行動(dòng)的問題，這個(gè)層級(jí)封裝了各類共識(shí)機(jī)制算法。到目前，區(qū)塊鏈上的共識(shí)機(jī)制算法多達(dá)10多種，其中最成熟且得到廣泛應(yīng)用的有三種，即工作量證明機(jī)制（(Proof of Work，POW)、權(quán)益證明機(jī)制（(Proof of Stake, POS)、股份授權(quán)證明機(jī)制（(Delegated Proof of Stake, DPOS)等。
激勵(lì)層包括發(fā)行機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制，該層級(jí)的設(shè)置是經(jīng)濟(jì)學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，讓高度分散的節(jié)點(diǎn)能夠自覺參與到系統(tǒng)的維護(hù)與建設(shè)中，讓整個(gè)系統(tǒng)健康有序地發(fā)展。當(dāng)然，在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中，激勵(lì)層的發(fā)行機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制會(huì)有所不同，但這個(gè)技術(shù)層的存在讓區(qū)塊鏈中的節(jié)點(diǎn)能夠主動(dòng)積極地維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，是區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新之處。
智能合約、共識(shí)算法、腳本代碼構(gòu)成了合約層，是區(qū)塊鏈可編程特性的基矗在區(qū)塊鏈的發(fā)展歷程中，區(qū)塊鏈1.0時(shí)代腳本代碼只具備簡(jiǎn)單的編寫功能，并未充分發(fā)揮區(qū)塊鏈的優(yōu)勢(shì)；在區(qū)塊鏈2.0時(shí)代，以以太坊為代表的新一代區(qū)塊鏈應(yīng)用已具備了很強(qiáng)的可編程性，此時(shí)在區(qū)塊鏈上任何人都可以上傳和執(zhí)行任意的應(yīng)用程序，并有效執(zhí)行該程序。
應(yīng)用層封裝了區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用場(chǎng)景和案例，如比特幣、以太坊、慈善應(yīng)用平臺(tái)、跨界支付系統(tǒng)、政務(wù)系統(tǒng)等搭建在區(qū)塊鏈上的各類區(qū)塊鏈應(yīng)用，未來可編程金融和可編程社會(huì)也將會(huì)搭建在這個(gè)層級(jí)上。
這六個(gè)技術(shù)層級(jí)是構(gòu)建區(qū)塊鏈技術(shù)的必要元素，缺少任何一層都將不能稱之為真正意義上的區(qū)塊鏈技術(shù)。
區(qū)塊鏈的核心原理
從工業(yè)革命時(shí)代的資源導(dǎo)向到互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的需求導(dǎo)向，再到區(qū)塊鏈時(shí)代的價(jià)值導(dǎo)向，是商業(yè)文明的主導(dǎo)權(quán)從官方組織到市場(chǎng)組織，最后到個(gè)體的一步步交割。伴隨著這種演變，如何建立一種去中心化的信任機(jī)制是商業(yè)文明進(jìn)程中急需解決的問題。
應(yīng)勢(shì)而出的區(qū)塊鏈技術(shù)的核心原理是構(gòu)建一個(gè)信任鏈接器，建立在程序和代碼基礎(chǔ)上的信任體系儼然是最公正的機(jī)器法官，保證了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間價(jià)值物自由、安全、便捷的傳遞和流通。
為了理解區(qū)塊鏈的核心原理，我們首先從拜占庭將軍問題講起。
在很久以前，在現(xiàn)在的土耳其境內(nèi)存在著一個(gè)富饒而強(qiáng)大的帝國(guó)一拜占庭帝國(guó)。受到財(cái)富與利益的誘惑，有一天分布在拜占庭周圍的10個(gè)小國(guó)準(zhǔn)備一起攻打這個(gè)帝國(guó)。但是要取得成功，這10個(gè)小國(guó)至少6個(gè)必須在同一時(shí)間取統(tǒng)一行動(dòng)，否則將被全部殲滅�？墒呛懿恍�，這10個(gè)國(guó)家之間也相互窺視，任何一個(gè)國(guó)家都可能成為聯(lián)盟的叛徒。那么問題來了，在信息不對(duì)稱、不確定的環(huán)境下，如何保證信息傳遞的真實(shí)性和及時(shí)性，讓10個(gè)“各懷鬼胎”的聯(lián)盟成員建立信任、統(tǒng)一取行動(dòng)?
對(duì)于拜占庭將軍問題，一位數(shù)學(xué)家設(shè)計(jì)了一套方案：讓聯(lián)盟國(guó)的將領(lǐng)們?cè)谑盏侥硣?guó)發(fā)來的信息時(shí)署上自己的名字和日期，并將簽名信息轉(zhuǎn)給除發(fā)送給自己信息之外的其他幾個(gè)國(guó)家。此時(shí)對(duì)于聯(lián)盟國(guó)的將領(lǐng)們而言，傳遞的信息是可以追溯信息來源的，信息也是可以彼此考證的。這樣，聯(lián)盟國(guó)的將領(lǐng)們將很容 易判斷信息的真實(shí)性并取一致行動(dòng)。
拜占庭將軍問題實(shí)質(zhì)是討論在分布式系統(tǒng)中，在沒有可信任的第三方機(jī)構(gòu)（中心節(jié)點(diǎn)）和可靠的信息傳遞渠道的情況下，如何讓分散的各個(gè)節(jié)點(diǎn)建立信任關(guān)系，進(jìn)行安全的信息交互而無需擔(dān)心數(shù)據(jù)被篡改。
區(qū)塊鏈對(duì)這個(gè)問題給出了解決方案，其核心理念是：構(gòu)建前后關(guān)聯(lián)且可相互驗(yàn)證的數(shù)據(jù)塊（即區(qū)塊)，并通過時(shí)間戳將區(qū)塊排序，結(jié)合密碼學(xué)技術(shù)，形成集體維護(hù)、彼此驗(yàn)證、有序鏈接的網(wǎng)狀價(jià)值傳輸系統(tǒng)。
看完了這些，是否對(duì)區(qū)塊鏈有一定的認(rèn)識(shí)了呢？
- - - END - - -
關(guān)注“區(qū)鏈數(shù)科”，讓你從入門到精通區(qū)塊鏈！
