第一章 区块链技术的前世今生

第一节 区块链技术的诞生

区块链技术是随着比特币的出现而为人所知的，在20世纪80年代，数字货币（也称加密数字货币）和区块链技术的雏形就已经出现了，最早的数字货币因为没有运用区块链技术来摆脱中心化处理平台而失败。所以，要讲区块链技术的诞生，我们就得从比特币的历史说起，现在的区块链技术是“站在无数的巨人的肩膀上”发展而来的。

就像最早的极客团体的名称——密码朋克（Cypherpunk）一样，区块链技术这项组合技术的诞生源自无政府自由主义者的“畅想”。在比特币还未诞生的20世纪80年代，密码朋克作为小众的非官方团体，其诉求和朋克精神一致，即自由、无政府主义、数据加密和充分的隐私权保护。这个组织有众多密码界和黑客界的高手，如维基解密的创始人阿桑奇（Assange），比特流（BitTorrent）的创建者布拉姆·科恩（Bram Cohen），万维网的发明者蒂姆·伯纳斯·李（Tim Berners-Lee），智能合约（Smart Contract）概念提出者尼克·萨博（Nick Szabo），脸书（Facebook）创始人之一同时也是大名鼎鼎的少年黑客肖恩·帕克（Sean Parker）及比特币的发明者中本聪（Satoshi Nakamoto）等。他们讨论的焦点从数字货币一直延伸到对互联网发展的担忧，即实时的数据传输是否被监控，政府和商业组织是否对网络自由进行限制，每个人在互联网中的隐私是否被滥用，人们的财产是否神圣不可侵犯的，等等。显然，在互联网发展的早期阶段，那些属于先锋派的极客们已经意识到了问题的严重性。我们回过头来看看当今飞速发展的互联网，通过那些频频出现在新闻中的网络被黑事件，我们才知道这些“预言家”们拥有着多么敏锐的预见性。

密码朋克的重量级人物大卫·乔姆（David Chaum）在20世纪80年代发明了密码学匿名现金系统——eCash。乔姆认为，真正的数字现金系统应该为人们的隐私加密，而且是货币的发展趋势。eCash 的整个系统还是架构在中心化服务器平台之上的，并非采用去中心化的区块链技术架构，因此，eCash并没有引起太多关注。

亚当·贝克（Adam Back）在1997年发明了哈希现金（Hashcash），他首次提出工作量证明机制（Proof of Work, PoW）；密码学专家戴维在1998年发明了B-money。B-money强调点对点的交易和不可更改的交易记录，网络中的每一个交易者都能对交易进行追踪。1997年，哈伯（Haber）和斯托尼塔（Stornetta）提出了一个用时间戳的方法保证数字文件安全的协议，并通过时间戳来证明文件的唯一性和不可逆。这个协议也成为比特币区块链技术协议的原型之一。在2004年，PGP加密公司的资深开发人员哈尔·芬妮（Hal Finney）推出了电子货币“加密现金”，它采用了可重复使用的工作量证明机制（Reusable Proof of Work, RPoW）。

当时，计算机科学、密码学和围绕数字货币激励层的经济模型逐步成熟。密码朋克的上百个成员在2008年10月收到一个网名为中本聪的小组成员（尽管现在很多人还在为中本聪到底是一个真实的人还是某个组织争论不休，我们暂且把他理解为一个真实存在的个体）发来的邮件，他自称发明了一个新的完全点对点的电子现金系统，无需任何可信的第三方，邮件中还附有后来成为数字货币“祖师”的比特币白皮书——《比特币：一种点对点的电子货币系统》。中本聪发明的比特币系统的最大价值在于不需要第三方的机构背书，整个系统可以根据自己的生态进行正确的交易和记录。这个构想大大超越了eCash项目的局限性，真正将数字货币带入了一个崭新的应用阶段。

2009年1月4日，中本聪在位于芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上，亲手创建了第一个比特币区块——比特币的创世区块（GenesisBlock），并获得了第一笔50个比特币的“矿工”奖励。由于当时正处于2008年全球金融危机的浪潮中，为了纪念比特币的诞生，中本聪将当天的《泰晤士报》头版标题——“The Times 03/Jan/2009, Chancellor onbrink of second bailout for banks”写入了第一个区块。

那时，数字货币并不是全新的概念，曾有很多前人试图打造这样的系统，也实现了部分功能，但最终都失败了，人们有什么理由认为比特币会比之前的尝试更好呢？比特币白皮书在今天看来是非常简单的，很多细节并没有被展开描述。因此，在当时即便是朋克密码小组也并没有对比特币抱有太多的幻想。去中心化架构的数字货币真的会是未来的主流吗？

然而，事实上中本聪通过一个天才般的发明——区块链技术，扫清了创造可信数字货币的最后障碍。出乎大多数人的意料，比特币开始走上了一条不断成长与快速发展的道路。

第一个比特币被挖出迄今已经10年有余，比特币的整体市值和价格也经历了五次重大的波动。媒体曾无数次报道比特币已经死了，但在每次价格波动之后，比特币仍会出现一次更大的涨幅，超乎所有人的想象。中国区块链技术的“先驱”们基本都是在2017年比特币价格疯狂的上涨中实现了所谓的财务自由，但这些人并不都是真正的数字货币信仰者，大多数人只是投机成功的机会主义者。但不能否认的是，比特币确实带动了数字货币这个概念的再次崛起，轰动了世界。

比特币诞生后10年间的价格涨幅大事记：

➢ 2009年10月，出现了历史上的第一个比特币汇率，1美元相当于309.03个比特币。

➢ 2010年11月，比特币市值首次超过100万美元。

➢ 2011年2月，1个比特币的价格第一次达到1美元。

➢ 2011年6月，1个比特币的价格一路攀升到29.55美元，比特币市值达到2.06亿美元。

➢ 2013年3月，1个比特币的价格上涨至266美元。

➢ 2016年12月，1个比特币的价格突破1000美元。

➢ 2017年，这是比特币发展史中最重要的一年，比特币价格全年涨幅达到1700%。同年12月18日，1个比特币的价格约20000美元。

随着比特币的诞生和逐步为人所知，区块链技术也渐渐地被大众所了解。区块链技术架构的本质是一种去中心化的数据库，它由海量的终端数据构成一个大型数据库，这个数据库并非归任何机构所有。它包含一张被称为区块（Block）的列表，拥有连续并且排列整齐的记录链条，每个区块都包含一个时间戳和一个与前一个区块的链接信息。随着时间的推移，区块逐渐按照线性序列排序，形成一个链式结构（见图1-1）。区块链由各个区块组成，每个区块的关键信息都被保存在区块头中，具体的字段大小和描述如表1-1所示。区块链实现了两种记录：交易及区块。交易是指被存储在区块链上的基础数据，可以包括详尽的交易信息。区块的不断增加形成了区块链，每个区块都会记录并确认一笔交易是在何时及以何种顺序成为区块链数据库的一部分的。区块在区块链中是共享的。

在每一个区块头中有一个父区块（前一个区块）的哈希值（Hash）字段，专门用来记录父区块的哈希值，这个值唯一确定父区块的内容。如果父区块有细微的不同，这个值就会不同，哈希值是用来标定数字内容的特征值。依此类推，在每个新生成的区块中都记录了上一个区块的哈希值，这样就形成了一条逻辑完整的链条。

由于一个区块里包含了父区块的哈希值，计算本区块的哈希值的时候就包含了父区块的特征。同理，在建立子区块的时候也会包含本区块的哈希值。因此，如果有人恶意修改区块中的数据，后面所有的数据都会出错。这样可以很容易地校验账本是否被修改过。

通过哈希值的关联记录，牢牢地将每一个区块有序地连接起来。在点对点网络里存在网络延迟，各个节点所观察到的事项的先后顺序不可能完全一致。因此，区块链技术系统需要一种机制对在差不多时间里发生的事项的先后顺序达成共识。这种对一个时间窗口里的事项的先后顺序达成共识的算法被称为共识机制。区块链上的共识机制主要解决由谁来支撑区块链，记录账本及如何维护区块链内容统一的问题，其理论基础是为了更好地解决“拜占庭容错”（Byzantine Fault Tolerant, BFT），即在互相不信任的情况下，只要好人的数量大于坏人，就能保证系统的正确运转（符合大多数人的意愿），让系统具备一定的容错性而又科学可持续。

区块链技术世界的著名思想实验“拜占庭将军问题”是计算机科学家莱斯利·兰波特（Leslie Lamport）虚构的一个故事：

拜占庭帝国想要攻击一个强大的敌人，为此派出了10支军队去包围敌人。敌国也具有一定的实力，能同时抵御5支拜占庭军队的袭击，也就是说，拜占庭帝国至少要同时出动6支军队才能攻下敌国。在那个时代，没有先进的通信设备，将军们只能依靠通信兵骑马相互通信来协商进攻意向及进攻时间。将军们不确定通信兵中是否有叛徒，叛徒可能擅自变更进攻意向或进攻时间。将军们如何保证有多于6支军队在同一时间发起进攻，从而赢得战斗？解决这个问题的核心在于让将军们达成共识，建立绝对可靠的信任机制。这个问题虽看似简单，却困扰了计算机科学家数十年，直到比特币之父中本聪横空出世。

区块链技术的共识机制的设置也使得其具有如下几个特征：

➢ 可靠性和可用性。区块链网络中的每个节点都会附一个公共分类账的副本，弹性的设计使其可应对中断或被攻击，任何传统手段的黑客攻击都无法将系统击破，也不会出现单点故障。它不是中心化的架构，若网络中的任何一个节点中断，其余部分将会继续运行，从而保障了信息的可靠性和可用性。

➢ 数据透明。区块链上的交易情况在保护一定的个人隐私的前提下所有参与者可见，保证了数据的真实性。

➢ 不可更改性。区块链中经过确认的区块几乎不可更改，每个区块都拥有父区块的属性，这为其携带的信息增加了可信度并且降低了欺诈的可能性。

➢ 不可撤销性。区块链交易是不可撤销的，这也提高了交易记录的准确性。

➢ 数字化。在区块链上，几乎所有的文件或资产都可以用代码表示，并且通过分类条目封装或引用，这意味着区块链技术有着非常广泛的应用前景。

时至今日，区块链技术和数字货币已经成为全球大众热议的焦点。数字货币的价格在短期内暴涨，一夜之间便诞生了众多富豪，惊呆了众多看客。大众在看待区块链技术时将更多的注意力聚焦在数字货币的价格涨跌上，而忽略了其架构的现实意义。巴菲特曾经不止一次在媒体上公开评论数字货币，他认为数字货币终将会成为一堆毫无意义的数字。有人说，巴菲特老了，他已经无法感知新经济的理念了；也有人说，绝大多数数字货币的最终命运是归零。

但谁也不能否认，区块链技术作为一种新的经济与技术的组合模型，已经彻底引发了人们对于未来互联网的思考，在未来，不仅是在人和人之间进行连接，更是在机器与机器之间进行互联。在重复的模式创新和更便利的互联网浪潮中，越来越多的人通过互联网获取服务和产品，人们的网络交易隐私赤裸裸地被“暴露”在黑客和不良商家手中。当年朋克密码小组担忧的事情终于发生了，这些数据的传输需要进行加密和保护。人们如何防止一个看不见的人作恶？我们在这个真实世界中的行为和财产，为什么要依赖一个中心化的服务商？这些发人深思的问题是开启互联网未来的源动力。

2019年甚至往后几年，依旧是区块链技术发展的早期阶段，未来可期，但现实也许会很残酷。那些在短短十几年间诞生的互联网巨头，发展到今天成为新闻、社交、游戏、电商及娱乐等行业的“独角兽”，人们似乎有理由相信在互联网甚至物联网（Internet of Things, IoT）时代，区块链技术将是彻底改变这些巨头的垄断地位的“支点”。

然而，由于区块链技术的不成熟，让很多项目都在落地这个关口宣告失败。尤其在中国，众多的所谓公有链和区块链项目，证明了理想和现实之间的差距。有多少投资者一夜暴富，就有数百倍的投资者倾家荡产。究其原因，不外乎以下三点。第一，技术的水准远远达不到众多项目所描述的伟大愿景；第二，中国大部分投资者一直以来的急功近利，导致项目还未成熟就要求在短期内产生回报，大量的“空气”项目因此“匆匆上马”；第三，中国区块链项目参与者的低专业度和技术水平参差不齐，导致了项目的破产。

时至今日，区块链技术还没有融入主流的商业体系和实体经济中。这是一种悲哀，但也是一个巨大的机遇。如何尽快将区块链技术融入实体经济中，为传统企业带来新的生产力、竞争力，成为本书所探讨的最重要的部分。

综上所述，区块链技术并不是一个新生的事物，而是从20世纪80年代就开始的用密码学和计算机科学进行综合探索后，结合了经济学模型的一个技术架构，伴随比特币的诞生和发展而逐渐完善。在我们看待区块链技术的时候，应该取其精华、去其糟粕，才能将其充分地为我所用。在市场经济的调控下，区块链技术始终会往更合理、更科学的方向发展，而我们要做的就是抓住每一个区块链技术发展的机遇，把握住大势，成就自我。