區塊鏈的誕生

　　從這期開始我將帶領大家逐步瞭解區塊鏈背後的世界，那麼就從區塊鏈的起源講起吧。公認的最早關於區塊鏈的描述見於中本聰所撰寫的比特幣白皮書，但在白皮書中並沒有明確提出區塊鏈的定義和概念(主要是在討論比特幣系統)，“區塊鏈”這個名詞實際上是後來人們總結歸納後提出的。中本聰雖然沒有直接提出區塊鏈的概念，但比特幣確實是第一個應用區塊鏈技術的專案，可以說區塊鏈是隨著比特幣的出現而誕生的。因此要講區塊鏈的誕生，就不得不從比特幣的歷史說起。

　　大家都知道比特幣是中本聰在2008年提出的，但對其更早期的歷史可能就不太清楚了。實際上比特幣的誕生過程中，一個神祕團體起到了很大的作用，中本聰在設計比特幣時大量借鑑了該社群的研究成果。這就是“密碼朋克”(Cypherpunk)，一個由密碼學和計算機天才組成的交流小組。“密碼朋克”的成員裡可謂大咖雲集，囊括了阿桑奇(維基解密創始人)、科恩(BT下載發明者)、伯納斯·李(全球資訊網發明者)等一眾牛人，當然還有比特幣發明者中本聰。

　　“密碼朋克”提倡使用加密演算法來保護個人隱私，反對政府和公司濫用個人資料，信仰自由主義。同時也是數字貨幣最早的傳播者，在其電子郵件組中，常見關於數字貨幣的討論，並有一些想法付諸實踐。比如大衛·喬姆、亞當·貝克、戴偉、哈爾·芬尼等人在早期數字貨幣領域做出了大量的探索。比特幣並不是數字貨幣的首次嘗試。據統計，比特幣誕生之前，失敗的數字貨幣或支付系統多達數十個。正是這些探索為比特幣的誕生提供了大量可借鑑的經驗。

　　近三十年來，加密數字貨幣發展迅速，經歷了多次演進，包括 e-Cash、HashCash、B-money 等。1983年，David Chaum最早提出e-Cash，並於1989年建立了Digicash公司。e-Cash是首個匿名化的數字加密貨幣。1997年，Adam Back發明了HashCash，以解決郵件系統中DoS 攻擊問題。HashCash首次提出工作量證明機制(Proof of Work，PoW)，該機制在日後的區塊鏈專案中被廣泛採用。1998年，Wei Dai提出了B-money，將PoW引入數字貨幣生成過程中。B-money可以算作去中心化數字貨幣的先驅，但是很遺憾的是，其最終未能設計落地。上面這些數字貨幣都或多或少的依賴於一個第三方系統的信用擔保，很大程度上影響到了專案的成敗。直到2008年比特幣橫空出世，將PoW與分散式儲存、密碼學、博弈論等結合在一起，首次從實踐意義上實現了一套去中心化的數字貨幣系統。

　　比特幣專案落地之後，吸引來了大量的挑戰者和改進者。包括大量的競爭貨幣(山寨幣)和底層技術平臺(公鏈)，這些在後面的文章會講到。隨著採用比特幣底層技術的專案越來越多，慢慢就把“區塊”和“鏈”這兩個詞合併起來變成一個詞：“區塊鏈”(BlockChain)。所以現在大家都用區塊鏈來指代分散式儲存、鏈式資料結構、非對稱加密、共識演算法、P2P網路等一系列技術的組合。

　　區塊鏈的定義

　　那麼區塊鏈的準確定義是什麼呢，Wikipedia上給出的說明比較冗長，簡單歸納下：區塊鏈是一種分散式資料庫技術，通過維護資料塊的鏈式結構，可以維持持續增長的，不可篡改的資料記錄。當然筆者覺得維基百科這個釋義是有些問題的，因為它更多的是強調區塊鏈作為資料庫的屬性，而沒有點明其核心價值，即以去中心化的方式解決多方互信和價值轉移的問題。個人認為更好的定義應該是這樣：區塊鏈是一種去中心化的價值傳輸協議，通過共識來驗證並記錄資料，具有資訊透明、可溯源和不可修改的特點。它由一系列技術組合而來，是製造信任、轉移價值的底層基礎設施。

　　區塊鏈的核心技術

　　在第2期文章中，為大家簡單介紹過比特幣的技術原理，實際上也就是區塊鏈的技術原理。區塊鏈的核心技術包括：塊鏈資料結構、分散式儲存、非對稱加密、共識演算法、P2P網路、智慧合約等。可以簡化並抽象成五層技術架構。今天先簡單解釋下這些核心技術，後面的文章會深入挖掘技術背後的緣由和價值。

　　塊鏈資料結構：將資料儲存在一定容量的區塊中，每個區塊分為區塊頭和區塊體(含交易資料)兩個部分。區塊頭中包括前一區塊的雜湊值(PrevHash)和用於計算挖礦難度的隨機數(Nonce);區塊體則包含經過加密的具體交易資訊。通過頭雜湊和時間戳將區塊首尾連線起來，形成鏈條式的結構。分散式儲存：網路中的每個節點都可以(不是一定)選擇儲存完整的資料，並依據出塊情況對節點本地資料進行實時更新。

　　避免了中心化儲存帶來的安全和單點崩潰問題，同時結合共識機制來保證資料的一致性。非對稱加密：包含兩個金鑰：公鑰(publickey)和私鑰(privatekey)。它們是成對存在的。公鑰用來對資料進行加密和驗籤，私鑰用來對資料進行解密和簽名;一般公鑰是公開的，私鑰是自己儲存，相對了傳統的對稱加密而言更具有安全性，是一種高階加密方式，常見的有RSA、ECDSA等。P2P網路：負責交易資料的網路傳輸和廣播、節點發現和維護。網路中沒有客戶端或服務端的概念，只有平等的同級節點，每個節點既是客戶端也是服務端。

　　資訊會由發起節點開始向臨近節點進行廣播，收到資訊的節點又會進行轉發，從而實現指數級傳播到全部網路節點。共識演算法：也叫共識機制，主要用來解決各節點資料一致性和有效性問題。通過一套大家認可的驗證方式對網路中的交易進行驗證，驗證通過後交易方可生效。同時也普遍作為發行Token的一種機制，常見的有POW、POS、DPOS、PBFT等演算法。 智慧合約：指的是一段寫在區塊鏈上的程式碼，一旦某個事件觸發合約中的條款，程式碼即自動執行。其保證在沒有第三方的情況下讓參與方履行承諾(交易)，履約過程是完全自動且不可逆轉的。

　　區塊鏈的分類

　　目前區塊鏈主要可以分為三類，即公有鏈、聯盟鏈和私有鏈。這是根據其開放(去中心化)程度來進行劃分的，也是被大多數人認可的。

　　公有鏈：對所有人開放，任何人都可以參與的區塊鏈，完全去中心化不受任何機構控制。其應用場景十分廣泛，目前比較成熟的落地專案就是數字貨幣。 聯盟鏈：被多個組織或個人構成的聯盟控制，由指定節點進行共識驗證的區塊鏈，屬於多中心化模式。主要應用於行業內多個機構之間的業務流轉，例如供應鏈金融、商品溯源等。私有鏈：完全被單獨的個人或某個組織控制記賬許可權的區塊鏈，屬於完全中心化模式。主要應用於企業內部的審計和資料管理等場景。

　　為什麼會演變出上述的三種鏈，這裡就不得不提到區塊鏈領域的三元悖論(類似於蒙代爾三角)，即區塊鏈不可能同時滿足去中心化、安全、高效這三個特性。必須弱化一者才能滿足其它兩點特性，而安全又是必須得到滿足，於是人們只能在去中心化和高效當中進行取捨，逐步分化出了這三種類型的區塊鏈。公有鏈實現了完全的去中心化和安全，所以效能上就比較差;聯盟鏈為了商業應用，在安全的前提下要大幅提高效能，就不得不通過一個多中心授權的方式來管理節點，以提高共識效率，實現了多中心化;私有鏈考慮到內部使用的特點，把安全和效率做到了極致，所以必然依賴單箇中心進行處理，實現了完全中心化。當然隨著區塊鏈技術的不斷髮展，三元悖論或許有被打破的可能，值得期待。

　　區塊鏈的應用場景

　　現在區塊鏈技術還處於早期階段，大量專案並未真正落地，但這波浪潮似乎已經不可阻擋。那麼我們就來看看當前和未來可能落地區塊鏈技術的應用場景吧。下面為大家總結了包括金融、物流、徵信確權、物聯網、資源共享、公益慈善、投票競猜這七大典型應用領域。

　　金融領域：除了目前火熱的數字貨幣之外，區塊鏈在金融行業還有很多應用場景。比如證券交易結算、資產數字化、跨境支付、眾籌投資和互助保險等，這些場景大多都是通過採用區塊鏈技術來取締中介方，以達到降低費用成本和提高處理效率的核心目的。物流領域：主要應用於供應鏈方面，基於區塊鏈資料在交易各方之間的公開透明，供應鏈條可形成一個完整且流暢的資訊流，幫助參與各方及時發現流程中存在的問題，進而提升供應鏈運轉的整體效率。同時，利用區塊鏈可追溯的特點，可以進行商品防偽和質量溯源，打擊商品流通過程中假冒偽劣的問題。

　　徵信確權：在徵信領域採用區塊鏈技術，既能提高徵信的公信力(徵信資訊無法被篡改)，還能顯著降低徵信成本，提供多維度的精準大資料。另外區塊鏈技術還可以用於產權、版權等所有權的管理和追蹤。利用資料不可篡改和不可偽造的特性， 可以在區塊鏈網路上自由進行所有權的轉移和交易。

　　物聯網：當前的物聯網環境中，所有的裝置都需要通過雲伺服器連線，對中心化的網路管理架構依賴性較強，維護成本也隨著物聯網網路規模的擴大而顯著增加。 採用區塊鏈技術的話，可以使物聯網體系中每個裝置都作為一個獨立節點執行，將計算和儲存需求分散到全網各個節點中，有效防止網路中的任何單一節點故障或被攻擊，所帶來的整個網路崩潰和資訊洩露的風險。 另外在工業物聯網種，還可以動態掌握網路中各種生產製造裝置的狀態，提高裝置的利用率和維護效率。

　　資源共享：相比於依然中間方的資源共享模式(Airbnb、Uber等)，基於區塊鏈的模式可以更直接地連線資源的供給方和需求方，其安全、透明、不可篡改的特性有助於減小摩擦。當然其效率在某些高頻共享場景下會降低使用者體驗，但是對低頻的場景確實非常適用，比如互助社群這種模式。