比特币突破 20,000 美元及其背后的区块链技术

像比特币这样的虚拟货币大多不受监管，绕过了传统的银行系统。它的激增让世界各地的监管机构感到担忧。2017 年 9 月，中国禁止推出新的虚拟货币并关闭虚拟货币交易所。中国官方消息人士称，这是为了防止比特币二级市场交易造成“不可控的市场风险、金融风险和社会风险”，因为中国当局发现虚拟货币“已成为传销和非法集资工具”。前后，比特币的国际交易也陷入了剧烈的震荡。但此后，比特币的价格逆风飙升，越来越势不可挡。

本文将从比特币开始，详细讲解比特币及其背后的区块链技术。

比特币大底

随着信息技术的发展，人们的生活逐渐网络化、数字化。因此，人类社会发生了深刻的变化。数字货币的探索就是在这样的背景下应运而生。事实上，相关研究始于 1980 年代和 1990 年代。

在数字货币的探索和实践中，比特币是目前表现最好的一种。说到比特币的由来，不得不说一个略显神秘的群体：CypherPunk。这个团体是密码学天才的松散联盟。在比特币的创新中，大量借用了密码朋克成员的贡献。

密码朋克本身就是数字货币最早的传播者。在他们的邮件群里，关于数字货币的讨论很普遍，一些想法被付诸实践。在比特币之前，有很多失败的尝试。这里我们简要列出一些以前的探路者。

Adam Back 是一位英国密码学家，他于 1997 年发明了使用工作量证明的 hashcash。该机制的原型用于解决互联网垃圾邮件问题[ii]。工作量证明机制后来成为比特币的核心要素之一。

Haber 和 Stornetta（Haber 和 Stornetta）在 1997 年提出了一种通过时间戳来保护数字文件的协议 [iii]，这成为比特币区块链协议的原型。

戴伟（W Dai）是一位兴趣广泛的密码学专家，他于1998年发明了B-money，B-money强调点对点交易和不可变的交易记录。但是，在 B-money 中，每台计算机单独写入交易记录，这很容易导致系统与账本不一致。戴伟设计了复杂的奖惩机制来防止作弊，但并没有从根本上解决问题。中本聪发明比特币的时候，借鉴了很多戴维的设计，和戴维有很多邮件往来。

Hal Finney 是 PGP Corporation 的顶级开发人员，也是密码朋克运动的早期重要成员。2004 年，芬尼推出了自己的电子货币版本，采用可重复使用的工作量证明 (RPOW) 机制。Hal Finney 是第一笔比特币转账的收款人，在比特币发展初期与中本聪有过很多互动和交流。Hal Finney 于 2014 年因绝症去世。

比特币的诞生

2008年9月，以雷曼兄弟倒闭为开端，金融危机在美国爆发并波及全球。为应对危机，世界各国政府纷纷采取量化宽松等措施，救助因自身失误而陷入危机的大型金融机构。这些措施引起了广泛的质疑，并一度引发了“占领华尔街”运动。

2008 年 10 月 31 日，纽约时间下午 2:10比特币两万美元，一个普通密码学邮件列表的数百名成员收到了一封来自自称是中本聪的人的电子邮件，“我一直在研究一个新的电子现金系统，它完全是点对点的，没有任何受信任的第三方，”他将他们引导到一份描述新货币体系的九页白皮书。同年 11 月 16 日，中本聪发布了比特币代码的高级版本。

2009 年 1 月 3 日，中本聪在芬兰赫尔辛基的一台小型服务器上挖出第一个比特币区块，创世区块，并获得了“第一个矿井”奖励——50 个比特币。在创世区块中，中本聪写下了这句话：

“泰晤士报 03/Jan/2009 财政大臣濒临第二次银行救助”

“董事长濒临第二次救助银行”

那句话是当天《泰晤士报》头版的头条新闻。中本聪将其写入创世区块，不仅清晰地显示了比特币的诞生时间，还表达了对旧系统的嘲讽。

如今，比特币已成为数字货币领域的佼佼者，市值数十亿美元，但中本聪在 2010 年却选择了退休。谁是中本聪是每个开始了解比特币的人都感兴趣的话题。从《纽约客》到《新闻周刊》，媒体找到了几个自称是中本聪的人，或者被认为是中本聪。但无一例外，这些发现因为缺乏可信度而遭到读者甚至中本聪本人的拒绝。中本聪是谁？也许我们永远不会知道。有趣的是，绰号“硅谷钢铁侠”的埃隆马斯克本人也被怀疑是中本聪，但这一说法已被马斯克本人否认。

比特币和区块链

比特币陷入争议已超过 7 年。历史上很少有人对某件事如此明确的态度，以至于支持者认为它会改变世界，而反对者则认为它毫无价值。很容易得出后一个结论。虽然“币”这个词准确地描述了它的金融属性，但它过于形象化，让大多数人不解，它如何与完全虚拟的“比特”联系起来。

事实上，在比特币系统中，最重要的不是“币”的概念，而是没有中央存储机构的“账本”的概念。“硬币”只是此分类帐上使用的记账单位。可以说，比特币本质上是一个基于互联网的去中心化账本，而区块链就是这个账本的名称。在这里我们可以做一个图像类比。如果区块链是一个物理账本，那么一个区块就相当于账本中的一个页面，区块中承载的信息就是这个页面上记录的交易内容。

区块链是去中心化账本系统比特币的核心和基础设施。

既然区块链是一个账本，那么这个账本和我们传统的账本有什么不同呢？我们知道账本上的内容必须是唯一的，这就导致了记账的自然中心化行为。在通讯手段不发达的时代如此，在当今信息时代也是如此。但是，中心化记账存在一些明显的弱点：一旦这个中心出现问题，比如被篡改或损坏，整个系统就会面临危机甚至崩溃。

所以问题是——我们能否建立一个不依赖任何第三方的去中心化但可信的会计系统？去中心化记账可以克服中心化账本的弱点，但要实现这样的账本系统并不容易。

在数字时代，计算机自然负责记账。在这里，我们将连接到记帐系统的每台计算机称为“节点”。去中心化意味着没有中心，也就是说参与系统的每个节点都是一个中心。从设计账本系统的角度来看，每个节点都需要保存一份完整的账本。但是由于一致性要求，每个节点不能同时记账。因为节点所在的环境不同，接收到的信息自然也不同。如果同时记账，必然会导致账本不一致，造成混乱。

由于节点不能同时记账，我们必须选择哪个节点有权记账。但是，如果指定一些特殊节点拥有记账权，势必违背我们去中心化的初衷。

这似乎是一个不可能的问题。

竞争性簿记和激励措施

中本聪设计的比特币区块链通过竞争性记账解决了去中心化记账系统的一致性问题。

如前所述，节点可以理解为接入系统中的一台计算机，所谓竞争记账，就是根据每个节点的算力，即“算力”来竞争记账权的机制。在比特币系统中比特币两万美元，大约每十分钟举行一轮算力竞赛（算力大小将决定赢得一轮比赛的概率，算力高的节点赢得算力的概率更大）权力竞争）。获得一次预定图书的权利，这样在一定时间内，只有比赛的获胜者才能同步预定图书信息，并将图书信息添加到其他节点。

那么，在一个去中心化的系统中，谁有权决定竞争的结果呢？比特币系统是通过一种称为“工作量证明”（POW）的机制来完成的。举个简单的例子，假设你想生产一些玩具，早上起来我会给你一些零件，晚上回来看看桌子上你需要的玩具，虽然我不看你从早到晚制作玩具，我也可以肯定你真的做了这么多的工作。这是对工作量证明的简单理解——有一个特定的结果（每个人都可以验证）确认（竞争的）参与者已经完成了相应的工作量。

计算能力的竞争是有代价的。没有激励，节点就没有竞争的动力。在中本聪的设计中，每轮比赛获胜并完成记账的节点将获得系统给予的一定数量的比特币奖励[vii]。而这个奖励过程也是比特币的发行过程。这个设计相当巧妙——将竞争的激励机制与货币发行完美结合，在引入竞争的同时解决了去中心化货币体系中的发行问题。

在这个系统中，每个节点只需要根据自己的利益行事。出于“自私”目的的竞争，最终形成了庞大的算力基础，以保护系统的安全。在这样一个微妙的安排下，比特币获得了越来越多的信任和更高的价值，进而吸引了更多的资源投入其中，成为一个积极的循环经济体系。

正是因为比特币通过区块链的机制创造了这样一个积极的循环经济体系，它自然会在没有强大的中心化组织的推动下发展壮大。

看完本文我们会明显发现，虽然区块链脱胎于比特币，但无论是作为系统还是作为技术，区块链的应用领域和发展潜力都将远不止货币。

关于作者

张健，原火币科技副总裁，中国第一个区块链查询网站“Block”创始人，中国第一个基于多重签名技术的比特币钱包“快钱包”创始人。火币网是全球领先的数字货币交易平台和服务商。Block（趣快网）是中国最大的区块链查询和数据服务平台。

原文来自：InfoQ