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1、前言 要么拥抱颠覆，要么被颠覆 说起区块链，就不得不从比特币说起。2008年，一个化名中本聪的神秘组织发表了比特币的白皮书比特币：一种点 对点的电子现金系统。2014年开始，比特币的行情波动让“区块链”这个概念逐渐进入了一部分人的视野。 区块链究竟是什么？一言以蔽之，区块链是一种能够大幅降低商业社会信用成本的技术。区块链作为一个分布式的账簿，其 数据一旦记录下来，就是永久保存且不可更改的。过去，当你和一个陌生人进行一个商业行为的时候，你无法百分之百地相信 他，他也无法百分之百地相信你，为了解决这个问题，我们不得不需要第三方来做信用背书以证明这个交易的公平性和真实性。 但是第三方信用背书就是完全
2、没有问题的吗？有没有可能通过技术的手段，不需要信任第三方，彼此就能达成信任，从而可以直 接促成交易？区块链就是为了解决这个问题而生的，通过代码和数字，不可篡改，达成了信任的基础。通俗地说，我想和你做生 意，我知道1+1=2，你也同意1+1=2，那我们就有了信任的基础。我们的交易会在全网广播，所有人都来作证，这样不需要第 三方，我们就可以完成交易了。这是一个非常了不起的发明！商业社会发展的基石便是信用！而区块链居然大幅地降低了信用的 成本。 目前，我在硅谷所认识的大多数人都把注意力集中在了人工智能上，他们认为这是最有前景的技术革命。我也被他们的热情 深深感染了！人工智能将颠覆行业，并赋予我们从前
3、只敢在超级科幻小说中想象的能力。诚然，人工智能拥有改变世界的能力， 而区块链也可以。一个社会的发展，一方面是生产力的发展，另一方面是生产关系的发展，生产力和生产关系相互作用。在我的 认知判断里，以人工智能为代表的新技术，代表着先进的生产力，一定有非常好的前途，可以提升很多工作的效率，而区块链则 代表着先进的生产关系，把信用的成本降低到忽略不计，大幅提升了交易的效率。人工智能和区块链的结合，一定是未来最有前 途的产业。 有人说，现在区块链数字货币资产涨得这么快，肯定有很多泡沫！“当主流媒体还在忙于猜测加密货币价格及其黑市阴谋 时，其遗漏了这一切的本质事实。那就是，密码学家们悄然发明了一套全新的技
4、术原型。”Haseeb Qureshi在其文章区块 链：一场始料未及的革命（Blockchain：The Revolution Were Not Ready for）中指出，“区块链将颠覆整个社会，它 将使得仅存在于乌托邦和哲学家白日梦中的治理体系得以实现。”文中，他不仅饶有趣味地将区块链技术与20世纪震惊物理学 界的弦理论进行了类比，还举出19952001年互联网泡沫危机以警醒盲目跟风的投机者。 正如我所提及的，如果你也相信区块链是未来的趋势，那么这个行业还是非常早期的阶段，泡沫也许真的存在，大潮退去才 知道谁在裸泳。我坚信，当尘埃清理干净以后，那些兢兢业业的真正想要改变世界的区块链创业者，
5、一定会有所建树。 十年以后，可以预见，区块链+和今日互联网+一样寻常，所有不透明、低效的行业，都会被区块链颠覆；大部分的生活问 题都可以被区块链解决，而加密数字货币作为区块链分布式的记账单位与区块链紧密结合，成为一种新型的资产，资产代币化成 为一种新的趋势。 朋友们，现在有一个链接未来的机会摆在大家的面前，以往无数次的技术革新告诉我们，要么选择去拥抱颠覆，要么只能被 颠覆。 魏久胜 于澳大利亚墨尔本 引言 一个真正信任时代的到来 人类社会的进步与信息的发展息息相关，在大众传播时代，信息传播是中心化的，信息掌握在少数人手中。而在“点对点”的信息传播中，人 类一直无法解决“共识”的问题，互联网实现
6、了信息互联，却无法解决互信的问题直到区块链出现，这些问题才有了完美的解决方案。 人类的一切活动都离不开“信用”两个字。数学家邓巴认为，人与人之间点对点的信任，其极限也就是150人。因此，当前人类活动中凡是涉 及“信用”的问题，都由一个中心（第三方机构）来做信用背书。但是区块链可以通过算法建立智能信任，它公开透明、成本低、速度快、分 布广泛，没有权威可以篡改、伪造记录，意味着一个真正信任时代的到来。 技术的发展都是为了创造更美好的生活，人类历史上一切技术革新，无不带来效率的巨大提升，例如从手工制作到蒸汽机的出现，从马车到汽 车再到高铁。区块链也是这样一种技术，它的去中心化，必将影响各行各业，极大
7、地提升效率和降低成本，便捷人们的生活。 信用机制的发展与区块链的诞生 一个人能记住多少张脸？数学家邓巴在研究中发现，人与人之间点对点的信任，150人已经是极限，这得到科学界广泛的认同，这个数也被称 为“邓巴数”。因此，过去的信任机制一直都是“中心化”的，需要一个中间机构来做信用背书。这不仅影响了效率，增加了成本，还存在中 心“大到不能倒”、中心故障会导致系统整体瘫痪等缺陷。区块链的出现，可以在任意两个人之间建立点对点的信任，不需要中心机构的参 与，甚至不需要监督。 英国经济学人杂志2015年10月份的封面文章信任的机器：比特币及其背后的区块链技术是如何改变世界的1中提到：区块链是一台 制造信任
8、的机器，可以说区块链的核心问题就是解决信用共识的问题。 1 文章英文名为The Trust Machine: How the Technology behind Bitcoin Could Change the World。文中还提到，区块链本质上是一个 可共享的、可信的、每个人都可以检查的公开账本，但是没有任何单一用户能够控制它。 区块链技术创造智能信用 信用、信任对人类社会有多重要，答案是不言而喻的。很多时候，商业活动中的一切曲折和难题，都是信任的问题，而其中 无数的低效行为和资源浪费，也都是为了解决信任的难题。 一个人能记住多少张脸 有一个人类学家，他研究部落的时候，发现每一个部落都控制
9、在150人左右。因为人再多一些的话，就记不住了，记不住脸 就感受不到亲近，连亲近都没有，信任就更无从谈起了，没有信任，部落之间的战斗和争端就永远不会停止。 人与人之间点对点的信任，其极限也就是150人这个理论由数学家邓巴提出，也称邓巴数。 虽然这个世界上有一些人，他们的社交范围特别广，但总体来说，一旦一个群体的人数超过150人，成员之间的关系就开始 淡化。邓巴写道：“150人似乎是我们能够建立社交关系的人数上限，在这种关系中，我们了解他们是谁，也了解他们与我们自 己的关系。” 一个人能够信任的人是非常有限的。所以，在过去的经济活动中，第三方信任背书是必不可少的。 区块链创造智能信任 区块链可以
10、通过算法建立智能信任机器和机器间的信任，从而创造一种全新的信用共识机制，不需要第三方参与。 区块链全面颠覆了过去的那一套信任机制：用技术信任取代权威中心和情感信任，以此建立一种网络结构，所有人都可以参 与成为无数节点之一，进行认证、确权、交易、追溯和调整等一系列动作。它公开透明，成本低，速度快，分布广泛，没有权威 可以篡改、伪造、取缔记录。简而言之，区块链体系下的信任机制，不再是人与人之间的信任，而是机器与机器之间的信任，这 就是智能信任。更确切地讲，区块链是用代码构建的信任，在区块链的系统里，“代码即法律”1。 1 区块链：比特币底层技术如何改变货币、商业和世界一书对“机器信任”做了如下描述
11、：诚信被编码到流程的每一个环 节中，它是分布式的，而不依赖于任何一个成员，参与者能够直接进行价值交换并可以期望另一方以诚信的方式行事。 区块链是技术创新的产物 从互联网到移动互联，我们可以清楚地看到技术创新是如何服务商业社会的。 信息的互联以及由此带来的技术创新，造就了网络化社交软件的诞生。当QQ问世时，多少人感到欣喜和不可思议：我们可 以在同一时间跟五湖四海的陌生人交流，这在网络问世之前是不可想象的。 电商发展起来后，人们渴望能够看到其他消费者对商品的评价，技术的创新实现了人们的想象，并且颠覆了过去的商业模 式：以前商家重广告，现在则重口碑。 当我们感受到互联网带来的种种便利时，人们开始想象
12、：能否把这网络随身携带，不用坐在电脑前也能感受到网络带来的种 种便利？安卓技术的出现使之变成了现实。移动互联网给人类生活带来了前所未有的便利，也带来了商业格局的再次颠覆。 区块链也同样是技术创新的产物。 首先，互联网上信息爆炸，却难以辨别真伪，以至于人们有了对信息溯源的诉求。如何让信息能够不被篡改并且可以溯源？ 对于这一领域的技术探索从未停止过，区块链则让它成为现实。 其次，互联网上我们的信息很容易被一些平台收集、获取乃至贩卖，还有大量的网络黑客存在，可以说，人们对互联网安全 的忧虑从未停止过。因此，对密钥技术的探索，可以说从互联网诞生之初就开始了，而区块链，实际上也是密钥技术发展的产 物。
13、最后，最重要的，我们的一切商业活动都处在中心化的网络下。不仅需要消耗大量的中间成本，还会影响效率，最可怕的是 一旦中心本身不可靠，带来的后果将非常严重！商业社会一直都有去中心化的构想，互联网的出现对商业的一个最基本的颠覆就 是：中间环节越来越少，渠道越来越短，“消灭一切中介”的口号一直在喊，区块链通过技术的创新在“去中心化”的道路上又 前进了一大步，它是意义深远且具有颠覆性的。 区块链让“消灭一切中介”真正成为可能 我们当前的大部分商业活动都是中心化的，细数一下，几乎各行各业都有中介的存在。尤其是在各种金融活动中，如股权变 更。在类似房地产这样的大宗交易中，以及结婚、毕业登记等重要的事项中，一
14、个中间人（中介、监督人、证明人等）是不可缺 少的，这个中间人往往还承担着信用中介的职能，必须具备权威性。因此正如我们上文所讲，往往是大到不能倒，因为一旦中心 本身不可靠，带来的后果是极其严重的。 互联网在出现之初就提出了消灭一切中介的口号，但实际上，互联网只是信息共享，起到了缩短中间环节的作用，并且把一 部分中介搬到了互联网上，并没有真正“消灭中介”。传统的互联网技术也不可能真正做到消灭中介，因为互联网无法制造信 用，信用共识永远都是最大的障碍。 以近几年很火爆的“互联网金融”为例，互联网金融之所以问题频发，就是因为大部分的互联网金融平台只能起到“信息中 介”的作用，却在实际上承担了“信用中介
15、”的职能，而绝大多数平台的信用值和实力根本不足以担当此重任，因此出现问题是 必然的。为了解决这一问题，让互联网金融能够健康发展，行业和政府都想到了各种方法，但根本上，所有方法的出发点只有一 个：找到一个更可靠的“中心”来作为“信用中介”。资金托管也好，政府部门监督也好，都是为了让无序的互联网金融行业能 够“中心化”，其争议只是在于到底由谁来担当这个“中心”。 例如，我们在网上交易，两个陌生人之间如何达成互信？必须有一个强大的中心来承担“信用中介”的职能，否则交易无法 达成。支付宝就是这样一个中介：我们买A的物品，钱不是打到A的账户上，而是打到支付宝账户上，当我们确认收货后，支付 宝再把钱返给A
16、。这样就保证了交易的安全。但是这当中也存在一些问题：首先，中心太重要了，大到不能倒，哪怕是主机出现 一点故障都会导致交易无法正常进行；其次，钱需要隔很长一段时间才能打给A。 有没有更好的方法能够解决由“信任危机”所引发的一系列的麻烦？区块链技术为我们提供了另一种可能：由技术信任（智 能信任）取代人工信任，可以在不需要任何中心的前提下实现互信。 区块链最终不仅会颠覆传统的金融系统，还会颠覆人们记录股票、合同、产权证、专利和结婚证的方式。换句话说，基本上 就是所有需要一个值得信赖的中间人进行确认的事宜，因为区块链的参与，这个中间人将不再需要。 目前，关于区块链的融资项目越来越多。为什么风投这么看好
17、区块链领域的投资？一个重要的原因就是它的去中心化。科斯 拉创投的一位合伙人曾经这样说：“公司的投资是基于这样的信念区块链会改变社会对交易的观念，无论是金融，还是其 他交易。只要有经纪人的领域，只要是需要专家来证明某样东西有效性的地方，都有可能用区块链绕过去。” PeerNova公司首席执行官纳维德沙瓦尼说：“我们整个合同系统的基础是一个可信赖第三方。但是有了区块链，第三方就 没必要存在了。”1 以房地产交易为例： 传统上，一桩典型的居住地产买卖要涉及很多相关人士，交易非常复杂：土地登记处、买方和卖方、抵押贷款提供者（通常是银行）、抵押贷 款调查人员和房地产经纪人。在传统的交易中，这个过程中可能
18、出现不必要的拖延，因为不同的利益相关者需要知道，在每一个阶段，交易当 中的哪一方需要做些什么，才能继续推进。同时，无论是买方还是卖方，都严重依赖中介。 英国主管土地所有权登记的政府机构英国皇家土地登记处日前宣布，开始尝试利用区块链技术进行英国房产登记注册的项目。 一旦有了区块链的参与，这个过程就可以透明化，增加各方的信任，减少官僚作风。自动执行合同（或“智能合同”），区块链技术可以保证 已经完成所有必需的步骤之后，款项才开始转移或所有权才会转移。区块链的分布性使交易中任何一方不再依赖唯一的“真相来源”（中 介），增加各方的信任，降低成本，加速交易。 不难想象，如果买卖双方能够更清楚地看到和批准
19、对方的举动，中间商就不再是唯一的掌握关键信息的人，一些中介角色就 会减少甚至消失。 除了商业交易，区块链还可以应用于生活中的其他领域。举一个例子： 通常人们结婚要举行一个婚礼，在婚礼上双方说出誓言，亲朋好友都是证明人，婚礼上还有一个证婚人。 一对名为蒙德鲁斯戴和乔伊斯巴约的夫妇可能是第一对用比特币来纪念彼此结合的夫妇。他们当着大约50位客人的面，利用一台比特币自 动柜员机记录下了自己的书面婚誓。他们的誓言将会保存在区块链里，也就是一个可以永久存储信息的开放账簿里。 在这个案例里，区块链技术可以承担证婚人的角色，人们可以把结婚数据储存在区块链里，以一种只能回顾却无法修改的方 式储存起来。 尽管目
20、前关于区块链的相关应用还在探索之中，但是我们不难想象，一旦区块链的去中心化能在各个领域全面开花，其对整 个世界将会带来多么大的改变，“智能信任”将给人类生活带来怎样的便利。 1 最早出自纽约时报的一篇文章区块链有望消灭一切中间人（Data Security is Becoming the Sparkle in Bitcoin），方小华 译。http:/ 1 从零开始，认识区块链 我们可以把区块链看成是一个分布式的总账本，而每一个区块相当于这个总账本中的一页。它通过算法解决了“点对点传输”中的“共识机 制”问题，实现了“点对点数据传输”的去中心化。此外，它还具有开放性、自治性、数据不可篡改、可追
21、溯性、匿名性的优势。 区块链技术的发展分三个阶段或领域：区块链1.0、2.0和3.01。区块链1.0对应的是货币，区块链2.0对应的是智能合约，区块链3.0则延 伸到一切领域。 区块链是通过“共识机制”来达成共识的，比特币的共识机制为PoW，即“工作量证明”，区块链是比特币的底层技术。 1 区块链1.0、2.0、3.0的概念由美国区块链科学研究所创始人梅兰妮斯万在他的区块链：新经济蓝图及导读一书中首次提 出，后被业内广泛使用。 区块链的发展之路：从1.0到3.0 区块链1.0时代主要是指区块链诞生之初，其技术探索主要是货币和支付领域的去中心化，其主要应用就是比特币。因此， 也可以简单地认为，区
22、块链1.0就是指比特币系统。 如果说区块链1.0实现了比特币交易中的去中心化，那么区块链2.0就是将这种去中心化延伸到其他的资产领域。比特币是一 种资产，在比特币网络中，去中心化运转得很安全，那么能否把这项去中心化的技术应用到其他资产的交易和转换中呢？ 这就有了区块链2.0，伴随着区块链2.0的是智能合约的诞生。主要指通过智能合约的方式将去中心化技术应用于注册、确 认、转移各种不同类型的资产及合约。所有的金融交易都可以通过智能合约的方式在去中心化的情况下实现交易和转移，包括股 票、私募股权、众筹、债券、对冲基金和所有类型的金融衍生品（如期货、期权）等。 区块链2.0超越了货币范畴，延伸到所有的
23、资产，包括有形资产（股票、基金等），也包括无形资产（知识产权等）。 什么是智能合约呢？ 传统合约是指双方或者多方协议合作或者交易时，每一方必须信任彼此会履行义务，还需要第三方监督的参与（通常是法律 或者冲裁）。而智能合约无须彼此信任，因为智能合约不仅是由代码进行定义的，也是由代码强制执行的，完全自动且无法干 预。到了约定的时间，机器就自动执行。 在这个基础上衍生出了智能资产这个概念。 使用区块链编码的资产通过智能合约就成为智能资产。智能资产是指所有以区块链为基础的可交易的资产类型，包括有形资 产和无形资产。智能资产通过区块链控制所有权，并通过合约来符合现有法律。比如，预先建立的智能合约能够在某
24、人已经偿还 全部贷款后，自动将车辆所有权从财务公司转让到个人名下，这个过程是全自动的。 区块链2.0时代，人们对区块链应用的构想，除了智能资产，还包括无需信任的借贷。 让不认识的人在互联网上把钱借给你，而你可以将你的智能资产作为抵押，这必然大幅降低借贷成本，让借贷更具竞争力。 非人为干预的机制也让纠纷率大大降低。 以太坊也是区块链2.0的产物，它是一个开放的智能合约完整解决方案。1比特币是区块链1.0最重要的运用，很好地完成了 货币和支付交易。但是当我们需要记录和转移更多复杂的资产类型时，我们就需要第三步更强大的脚本系统最终实现 图灵完备（能够运行任何货币、协议和区块链）。以太坊就是一个区块链
25、为基础的项目，旨在提供一个图灵完备脚本语言和图灵 完备平台。 区块链1.0主要是指比特币，区块链2.0延伸到一切资产，而区块链3.0则超越了货币，超越了金融领域，甚至超越了商业领 域，延伸到一切领域，渗透到我们生活的方方面面，包括政治、社交、教育、医疗等。按照行内人士的预测和构想，区块链3.0 时代在未来5年将会得以实现，那时，区块链将变得和互联网一样被所有大众认知和接受，从而全面颠覆我们的生活。 麦肯锡公司向美国联邦保险咨询委员会提交了一份区块链技术报告，报告把2009年至2016年称为“黑暗时代”，认为此期 间所有区块链解决方案都基于比特币，而区块链的新时代将从2016年开始。届时，区块链
26、的应用将变得空前广泛。应用麦肯锡 报告中的一句原话：基于区块链目前的发展速度，我们认为区块链解决方案也许会在未来5年实现全部潜力。2 1 http:/ 2 http:/ 区块链的共识机制 区块链系统会选取记账最快、最好的那个节点，以这个节点的账目为准，并发送备份给所有节点。那么，系统是凭什么来认定最快、最好的节 点的？最快、最好的标准是什么？其他节点为什么会同意某个节点的记账？人人都参与记账，那么如何保证他们的账目都是正确的？会不会有 些节点出于私利伪造或者篡改信息，会不会有节点恶意搞破坏？靠什么来保证节点数据的一致性和正确性？换句话说，靠什么达成共识？这就 涉及区块链的共识机制。 去中心化的
27、共识难题 在一个中心化的系统里，因为有权威化的中心存在，要达成共识是很容易的。例如，A跟B借10万元钱，传统的操作方式是 双方去公证处公证，或者请一个颇具权威的中间人来进行担保。这样，想赖账就不可能了。 那么，在一个去中心化的系统里，没有权威中心的存在，没有公证人，没有担保公司，也没有中间人，A如果借了B的10万 元钱，最后不承认不还钱怎么办？ 为了方便大家对去中心化的理解，依然以刚才的借贷为例，我们来建一个最简单的去中心化模型。 如果A借了B 10万元钱，他们既不找公证，也不找中间人，其操作方法是：A在人群中喊一声，“我是A，我找B借了10万元钱！”B也公开承 认，“我是B，我借了10万元钱
28、给A！”此时整个系统里的人都听到了这个消息，大家各自在账本上记下“A找B借了10万元钱”。需要指出的是： 在这个系统中，所有人都能收到A的信息，却并不知道其他人的存在。 这就是一个去中心化的系统，我们会发现，在这个系统中不需要公证，不需要证明人，甚至连借贷协议都不需要，也不需要人与人长久的信任 关系。倘若A赖账，系统里的其他人就会翻出账本：时间，A找B借了10万元钱。 看起来是不是很简单？去中心化的记账是一个公开透明的系统，完全不需要第三方监督或者证明。但是，这当中存在两个致 命的问题： （1）由于是点对点的沟通，系统中有那么多人，他们都能接收到A的信息，但是所有节点之间却并不认识，也无法交流
29、， 如何能够保证所有人的记账都是同步的呢？ （2）假如有的人没有听清楚，把账记错了，或者包庇A，故意做假账，怎么办？ 一个账本中，假如出现时间和账目不一致的情况，那它就是无效的。例如，上述例子中，C记载的是“A找B借了10万元 钱”，D记载的是“A找B借了1万元钱”，后面记的账更是五花八门。那么这个账本就无效了，B完全可以赖账。 这就是去中心化系统所面临的两大难题：同步性问题和一致性问题。 同步和一致，在过去的技术下是做不到的。因为是点对点的通信，双方不可能在这种情况下达到信息的一致性。严谨一点， 就是“在分布式计算上，试图在异步系统和不可靠的通道上达到一致性是不可能的”。 PoW的缺陷以及其
30、他共识机制 工作量证明使得区块链系统在没有中心的情况下也能达成共识，但是对工作量证明也有一些批判，一个常见的指责就是“浪 费能源”，因为节点计算需要耗电，挖矿已成为能源密集型产业。 出于对消耗能源的担忧，也有科学家在探索和实践新的共识机制。 PoS（proof of stake）：权益证明机制 一个典型的共识机制就是权益证明机制，以节点持有币的数量和实践来选择记账权。 如果把PoW理解为“干得越多，收获越多”，那么PoS就是“持有越多，获得越多”。 它的优点是：相对于PoW，一定程度上减少了数学运算带来的资源消耗。同时，它根据每个节点所持有的数字货币的比例 和时间，等比例地降低挖矿难度，从而加
31、快了寻找随机数的速度，在一定程度上缩短了共识达成的时间。 它的缺点是：还是需要挖矿，且所有的确认都只是一个概率上的表达，而不是一个确定性的事情，理论上有可能存在其他攻 击影响。例如，以太坊的DAO攻击事件造成以太坊硬分叉。 DPoS：股份授权证明机制 它类似于董事会投票，持币者投出一定数量的节点，代理其进行验证和记账。它与PoS原理相同，只是选了一些“代表”。 与PoS的主要区别在于节点选举若干代理人，由代理人验证和记账。 该模式可以每30秒产生一个新区块，并且在正常的网络条件下区块链分叉的可能性极其小，即使发生也可以在几分钟内得 到解决。 其缺点是必须是在该区块链系统有一定影响力的人才有资格
32、获得记账的权利。 还有燃烧证明、沉淀证明等。 不过，这些并没有从本质上达到节省能源的目的，当前工作量证明仍然是最可靠和最有效的去中心化共识机制。 区块链的技术基础 区块链是一种“点对点”的数据传输和储存，它在最基础的数据层中，会用到哈希函数、密钥技术（主要是非对称加密）、Merkle树、时间 戳、数字签名等技术手段。在传输层中，会涉及P2P网络、传输机制、验证机制。在共识层面会运用到PoW、PoS等各种共识机制。传输层相 对容易理解，共识层前面已经讲过，因此在这里，我们仅介绍它在数据层所运用的相关技术。 哈希函数 哈希函数（Hash Function），也称为散列函数或杂凑函数。哈希函数是一个
33、公开函数，可以将任意长度的消息M映射成为 一个长度较短且长度固定的值H（M），称H（M）为哈希值、散列值、杂凑值或者消息摘要。 哈希函数满足三个特性： （1）消息M的任何改变都会导致哈希值H（M）发生改变。 （2）在给定某个哈希函数H和哈希值H（M）的情况下，得出M在计算上是不可行的。 所谓的“在计算上不可行”，依据计算复杂度理论的说法，是指对于该运算不存在一个多项式时间算法，例如大数分解和离 散对数问题。上述计算不可行是哈希函数安全性的基础。如果把一段消息比作一个人，这段消息的哈希值就是这个人的指纹，是 这个人独一无二的特征。 作为区块链技术基础的哈希函数，还需要具有以下特征。 免碰撞 其实
34、这个特点在理论上并不成立，比如，比特币使用的SHA256算法，会有2256种输出，如果我们进行2256+1次输 入，那么必然会产生一次碰撞；甚至从概率的角度看，进行2130次输入就会有99%的可能发生一次碰撞。不过我们可以计算 一下，假设一台计算机以每秒10000次的速度进行哈希运算，要经过1027年才能完成2128次哈希。因此，发生碰撞的几率 是极其小的。 隐匿性 也就是说，对于一个给定的输出结果H（M），想要逆推出输入M，在计算上是不可能的。以上特点是比特币的工作量证明 系统可以正常运行的基石。 难度值（difficulty）是矿工们挖矿时的重要参考指标，它决定了矿工大约需要经过多少次哈希
35、运算才能产生一个合法的区 块。比特币的区块大约每10分钟生成一个，为了让新区块的产生基本保持这个速率，难度值必须根据全网算力的变化进行调 整。 哈希函数通过调整难度值来确保每个区块挖出的时间都大约在10分钟，哈希函数计算的难度值对保证区块链系统的安全意 义重大。正如美国的几位计算机科学家在共同所著的书中所写的：“哈希密码是密码学中的瑞士军刀，它们在众多各具特色的应 用中找到了一席之地，为了保证安全，不同的应用会要求不同的哈希函数特点。事实已经证明，要确定一系列哈希函数以全面达 成可证安全极度困难。”1 工作量证明需要有一个目标值。比特币工作量证明的目标值（target）的计算公式如下： 目标值
36、最大目标值/难度值 其中，最大目标值为一个恒定值： 0x00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF 目标值的大小与难度值成反比。比特币工作量证明的达成就是矿工计算出来的区块哈希值必须小于目标值。 我们也可以简单理解成，比特币工作量证明的过程，就是通过不停地变换区块头（即尝试不同的随机值）作为输入进行 SHA256哈希运算，找出一个特定格式哈希值的过程（即要求有一定数量的前导0）。而要求的前导0的个数越多，代表难度越 大。 1 阿尔文德纳拉亚南，约什贝努，等. 区块链：技术驱动金融M. 林华，王勇，帅初，等译.
37、 北京，中信出版社，2016. 密码学基础 区块链采用密码学的方法来保证已有数据不可能被篡改。 这个部分的两个核心要点是：密码学哈希函数，非对称加密。两个都是密码学的基础概念。 可以说，区块链的诞生得益于密码技术的发展，数字货币正是在密钥技术的发展过程中产生的。 我们来看看密码朋克们对密钥技术的探索过程。 1976年，Whitfield Diffie与Martin Hellman在开创性论文密码学的新方向（New Directions in Cryptography） 中，提出公开钥匙密码学的概念。他们俩发明的Diffie-Hellman算法是一种秘钥交换方法，交换秘钥后还需要其他算法来进行加
38、 密和解密。这个算法是今天互联网安全的基础。他俩的成就在于，告诉世人非对称加密以及公钥加密是可行的。 Hellman在20世纪70年代险些被美国军方关进监狱，要知道加密技术一直就是政府和军方的重要武器。密码科学家们要么 为军方和政府工作，要么就要面对来自政府的威胁。密码学和区块链的很大一部分这种去中心化的理念常常被认为是无政府主义 和过度自由主义。中本聪至今还匿名，聪明且谨慎啊。 1982年，大卫乔姆提出不可追踪的密码学网络支付系统。他发明了乔姆盲签名，可以说他是密码货币的始祖，这个不可追 踪的密码学网络支付系统，就是今天比特币的老祖宗。1900年，大卫乔姆成立了数字现金公司，并试验了一个数字
39、化的货币系 统，名字为Ecash，这应该是世界上的第一种电子现金，当时风头很劲，包括微软、维萨等大公司都要收购Ecash。不过，中本 聪对Ecash不屑一顾，认为它依然是传统的中心化系统，必须依赖中心化的信用。大卫乔姆的数字现金公司于1998年宣告破 产。其失败的主要原因就是这个系统对个人之间的交易无法起到很好的支持作用，而银行和商家也不愿意使用。 1985年莱斯利兰伯特等人提出了拜占庭难题。这真是区块链、比特币最重要的核心问题，就是如何解决公开网络上的信任 问题。1982年，Leslie Lamport把军中各地军队彼此取得共识、决定是否出兵的过程，延伸至运算领域，设法建立具容错性的 分布式
40、系统，即使部分节点失效仍可确保系统正常运行，可让多个基于零信任基础的节点达成共识，并确保资讯传递的一致性。 1992年，蒂莫西梅成立了密码朋克1，这个组织里有一大批跟区块链技术的发明息息相关的大人物，包括大卫乔姆、Phil Zimmerman（PGP）、阿桑奇、亚当贝克、戴伟（名字是中文，不知道人是不是华裔，他在圈子中地位尊崇）、哈尔芬尼、 Tim-Berners Lee爵士（万维网发明者）、John Perry Barlow（赛博自由主义政治活动家）、尼克萨博（BitGold发明人，智能 合约的发明人），等等。 在互联网刚刚兴起的时候，很多天才都打起了电子货币的主意，如Beenz和Flooz
41、都是当年的电子货币，但是全都死翘翘 了。正如中本聪所说：中心化的电子货币都是垃圾，必死无疑。若是还依赖中心机构的信用来发行电子货币，那么与网银有何区 别？ 另一个对区块链技术贡献很大的人就是亚当贝克，他发明了哈希算法，其中用到了工作量证明系统。他的本意，是实现电 子邮件的可信。发送电子邮件之前，需要运算一个数学题，这样发送大量垃圾邮件就会成本巨大。这个思想，被哈尔芬尼借鉴 用来做可重复的工作量证明机制，随后，又被中本聪用到比特币中，完美地解决了拜占庭难题。 哈伯和斯托尼塔在1997年提出一个用时间戳的方法保证数字文件安全的协议。这个技术用简单直白的话语来解释就是：用 时间戳的方式记录文件创建的
42、先后顺序，协议要求在文件创建后其时间戳不能改动，这就使文件被篡改的可能性为零。这个协议 后来成为比特币区块链的原型。 1998年，另一名密码朋克戴伟提出了匿名的、分布式的电子加密货币系统B-money。B-money的设计在很多关键的技 术特质上与比特币非常相似，但是不能否认的是，B-money有些不切实际，其最大的现实困难在于货币的创造环节。 在B-money系统中，要求所有的账户持有者共同决定计算量的成本并就此达成一致意见。但计算技术发展是日新月异的， 而且有时并不公开，计算量的成本这类信息并不准确、及时，也难以获得，因而B-money很难成为现实。戴伟为此设计了复杂 的奖惩机制以防止节点
43、作弊，但是并没有从根本上解决问题。戴伟的很多设计被中本聪所借鉴，二人有很多邮件交流。 2004年，哈尔芬尼推出了自己的电子货币，在其中采用了可重复使用的工作量证明机制（RPoW）。同时，他也是第一笔 比特币转账的接收者。 此外，区块链的诞生，还要感谢肖恩范宁和肖恩帕克对点对点网络技术的开发。关于点对点技术，即P2P协议，一个大家 很熟悉的例子是我们所用的迅雷，我们的一切种子，都是一种点对点的传输。有了P2P协议，才有了后来的比特币。 1 密码朋克是1992年筹备成立的，但密码朋克这个术语于1993年在EricHughes 的A Cypherpunks Manifesto 中首次正式出现。 侧链
44、技术 侧链是一种特殊的区块链。它使用一种叫作“SPV楔入”的技术实现与其他区块链之间的资产转移。 本质上来说，一个SPV证据是由一系列演示证据的模块头和建立在其中的一个模块的输出组成的。这就允许检测者检查一些 委托输出的存在工作。这样的证据可能因为另一个以更多工作强调的链（不包括创建输出的模块）变得无效。 使用SPV证据去确定历史，假装相信最长的模块链也是最长的正确的模块链，是由比特币中所谓的SPV客户端决定的。只有 当不诚实的勾结拥有了超过50%的分散权利时，才可能欺骗SPV客户端。1 侧链协议是可以让比特币安全地从比特币主链转移到其他区块链，又可以从其他区块链安全地返回比特币主链的一种协议
45、。 实质上，侧链是一个类似于比特币的独立的、开放的分布式网络，它不是特指某个区块链，而是指遵守侧链协议的所有区块链， 该名词是相对于比特币主链来说的。除比特币主链外，所有现存的区块链，如以太坊、莱特币等区块链都属于侧链。 由于侧链是一个独立的、隔离的系统，侧链中出现的严重问题只会影响侧链本身，这极大地降低了比特币主链创新的风险和 成本。 它的原理是通过“双向瞄定”机制实现主链货币（也就是比特币）价值向侧链系统转移，由主链货币提供信用背书可以产生 和发行侧链货币。简单地讲，侧链技术就是由比特币做信用背书而创造出来的旁链，在这些链上发行的数字货币被称为“山寨 币”。 1 http:/ 区块链的几种
46、类型 区块链根据技术手段、开放程度的不同，可分为公有区块链、联盟（行业）区块链、私有区块链。公有区块链是所有人都参与记账的，被认为 是“完全去中心化”的，几乎所有的数字货币都是基于公有区块链。联盟区块链是由某个群体（联盟）参与记账的，被称为是“多中心化”的， 当前市面已有不少知名的联盟链。私有链是由某个团体、企业或者个人独享记账权限的，被认为是部分“去中心化”，私有链目前还处于尝试 和探索阶段。 公有区块链 公有区块链是指，世界上任何个体或者团体都可以发送交易，且交易能够获得该区块链的有效确认，任何人都可以参与它的 共识过程。公有区块链是最早的区块链，也是目前应用最广泛的区块链，几乎所有的数字
47、货币都是基于公有区块链，每一个币 种，世界上仅有一条与之对应的区块链，比特币区块链是公有区块链的始祖。 公有区块链的特点是： （1）公有区块链通常被认为是“完全去中心化”的。 （2）在公有区块链中程序开发者无权干预用户。 （3）进入门槛低，几乎只要有一台能联网的计算机就可以进入。 （4）链中的所有参与者都是隐藏身份的，但链上的所有数据则是公开的。 私有区块链 私有区块链指的是仅使用区块链的总账技术进行记账，可以是一个公司，也可以是个人，独享该区块链的写入权限。读取权 限是否对外开放，由该私有链的所有者决定。 私有链的特点是： （1）交易速度非常之快。 （2）给隐私更好的保护。 （3）交易成本大
48、幅度降低，理论上可以为零。 （4）如果说公有链是“完全去中心化”，联盟链是“多中心化”，那么私有链是“部分去中心化”。 关于私有区块链，当前也有一些争论，例如有些人认为区块链为企业所私有，用处不大，因为私有链让用户依赖管理区块链 的企业，实际上形成了“中心化”，因此也有很多人认为私有区块链不属于区块链。 目前，私链的应用产品还在摸索当中。 区块链在金融业的应用 信用是金融业的基础。为了解决信用问题，金融业的发展催生了大量的中介机构，包括托管机构、第三方支付平台、公证人、银行等。区块链 是一个制造信用的机制，它可以实现信用机制的“去中心化”，从而大大提升效率和降低成本。可以说，区块链和金融的结合度非常高，金融 也是区块链除数字货币以外最早的应用领域。这里，我们仅从数字资产管理、跨境支付与结算、证券发行交易及客户征信，以及反诈欺、反洗 钱、透明度等方面来讲述区块链在金融领域的应用。 区块链打造智能资产，将改变资产管理的方式 由于区块链把比特币管理得很好，很多人就想到，能否用类似的机制来管理其他的资产呢？这个想法，几乎是每个学习、研 究区块链的人都会想到的。按照理想化的设想，把区块链技术搬到其他资产管理领域，不需要中介，也不需要更多的技术创新， 就可以打造一个去中心化、更安全、防篡改、可追溯的智能资产管理平台，这个前景是多么诱人。 按照业内人士的构想：区块