区块链:技术原理与应用实践
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1.1 区块链的史前时代

区块链的史前时代的主要内容包括:

■ 密码朋克组织

■ 经济危机与比特币诞生前夜

1.1.1 密码朋克组织

1.密码朋克与哈希算法

“知道历史就可以了解未来的发展,所以知史可以通今。”在理解区块链之前,梳理区块链的历史非常有必要。而说到区块链的历史,就一定要了解到一个关键的邮件组——密码朋克。

这个邮件组源自于三个极客——美国加州大学伯克利分校数学家埃里克·休斯、退休英特尔员工蒂姆·梅,以及计算机科学家约翰·吉尔摩组织的一次非常正式的会议。此后,为了吸引更多的密码天才加入到这个组织中探讨如何解决垃圾邮件泛滥的问题,密码朋克开放了自己的邮件组欢迎每个有想法的人进来讨论。

不久后,在这个邮件组里密码学家亚当·贝克提出了哈希算法(Hashcash)——它最初仅仅是用来防止垃圾邮件滥发的一个插件,用户和用户之间想要发送邮件必须要先用CPU简单地计算一个小的问题,回答对了问题之后才能顺利发送。这个概念就像如今的挖矿一样,因为题目难度非常低,对于用户来说不会影响他们的体验,但对于滥发邮件的人来说,一封邮件需要消耗几秒钟,一口气发送几千份邮件就会消耗数小时,这极大程度地增加了垃圾邮件发送方的成本。

哈希算法通过引入工作量证明成功地抵抗了分布式攻击(DDoS),这个理念后来成为了区块链发展的基石。在中本聪的《比特币白皮书》中,他提到了亚当·贝克,并说:“为了能够在点对点的基础上应用分布式时间戳服务器,我们必须使用像亚当·贝克的哈希算法那样的工作量证明(PoW)系统。”

2.B-money的诞生与推动作用

此后基于密码朋克中加密无主权理念的支持,华裔计算机工程师戴伟在1998年发布了B-money的两个协议。

在B-money的第一个协议中他设计了这样一个模型:假如艾丽斯向鲍勃转账,那么艾丽斯必须向全网广播,并且使用私钥来签名。这一理念和比特币的基础理念已经非常相似,但是这个协议最终并没有成功,因为他并没有考虑双重花费问题的存在——假如艾丽斯在极短的时间里从两个网络分别发起转账,那么艾丽斯就可以把1美元使用两次。

于是戴伟设计了第二个协议,引入了“服务器节点”的概念——只有服务器才能记账,普通用户不能记账,随后服务器之间再用网络链接起来。用户在发出B-money之后,有随机的服务器节点来验证是否出现了双重花费的行为。同时他还设计了抵押功能,到这里这些想法就很像现在的PoS(权益证明)或DPoS(委托权益证明)了。

尽管戴伟的B-money并不完善,他自己也没有付诸行动,但是依然有人在尝试他所说的这种方法。在中本聪的《比特币白皮书》里第一个引用的就是戴伟的B-money的论文,甚至有人认为比特币的名字(Bitcoin)都受到了B-money的影响。

B-money的出现也推动了密码朋克们在邮件组里的其他尝试,例如尼克·萨博,他提出的智能合约技术直接推动了以太坊的诞生。

作为学者,他非常具有理想主义精神,从他在1998—2005年发表出来的文章中可以看出,他认为传统纸质产权非常容易被滥用或者被伪造,完全依赖于第三方公证机构,因此他非常希望能有一种强制手段来帮助每个人保护自己的产权。

于是尼克开始了对数位黄金的构想。数位黄金引入了工作量证明,每台计算机需要解答出难题,计算结束后,按照时间戳进行排序,并通过拜占庭方式防止双重花费。

这个想法已经非常接近于今天的比特币了,但是他却依然没能成功,原因是其缺少了比特币中所提到的最长链原则。

数位黄金依赖于网络中的地址数量去进行拜占庭共识,而比特币依赖于算力大小。如果地址数量被恶意节点女巫攻击,那么攻击者可以迅速得到大量地址,原因是创造新地址的成本实在是太低了。

密码朋克的成员们一次次地突破就像是一个个高大的巨人,而中本聪就是那个站在巨人肩膀上的牛顿。

3.比特币诞生前的临门一脚

如果说,哈希算法、B-money,以及数位黄金距离真正的成功还有几步之遥,那么接下来登场的这位密码学家即将为比特币的诞生献上最后一脚。他就是PGP(Pretty Good Privacy,“很好的隐私”的缩写)加密的最初设计者之一、RPoW(可复用工作量证明)的创作者——哈尔·芬尼。

因为邮件组中诸多前辈的影响,2004年哈尔·芬尼设计了一种名为RPoW的Token(通证)。RPoW解决了过去电子货币的很多问题,其中最重要的就是它解决了过去电子货币中不能重复使用的问题。例如哈希算法,用户计算一次就是一次,无法再次计算,而RPoW认为,既然用户计算出了一个难题,那它应该获得相应的奖励,例如一个Token,于是可重复进行的挖矿就这样诞生了。这些技术加在一起,加上20世纪90年代提出的时间戳技术,区块链就将诞生了。

1.1.2 经济危机与比特币诞生前夜

1.美国金融危机的爆发

2008年9月15日,由于负债数千亿美元,美国顶级投资银行——雷曼兄弟正式对外宣布破产!这次破产将美国房价上涨引出的垃圾债务问题,像一颗颗定时炸弹一样,在世界的每个角落炸响。

金融危机从美国爆发,很快蔓延到全世界,英国作为美国的贸易伙伴当然损失极为惨重。英国几大银行的股价都经历了大跳水。其中苏格兰银行股价下跌40%,跌倒15年来的最低点,其他银行股价也全部急剧下跌,HBOS(一种基于多维度数据各个维度的独立性假设,对于单个数据维度,先进行数据直方图)下跌了41.54%,劳埃德TSB下跌12.93%……

时任英国财务大臣的阿利斯泰尔·达林宣布启动救市计划,由政府拿出500亿英镑来购买银行的绩优股,然后拿出2500亿英镑去承担这些银行的中长期债务。但是这个计划并没能起到实质性的作用,全球金融危机依然持续发酵。因为这完全是当时欧美国家传统银行内的体制问题,任何一个单一的国家妄想通过一己之力去改变它是根本就不可能的。

2.比特币与区块链诞生的关系

虽然传统银行的日子并不好过,但是在密码朋克的讨论组里却迎来了值得纪念的一天。

2008年10月31日,中本聪在密码朋克里发布了自己的论文——《比特币:一种点对点的电子现金系统》。和很多人幻想的场景不同,这份白皮书一开始根本就没人重视过,大家都认为这只是在之前哈尔·芬尼的基础上再一次尝试罢了。

但事实上中本聪确实做到了,在这个过程中哈尔·芬尼给了他很多建议,后来中本聪还专门给他转了10枚比特币,完成了比特币历史上的第一次转账。

相比于密码朋克里的欢欣雀跃,现实中的世界却没有那么乐观。由于第一次救助的效果非常乏力,财政大臣阿利斯泰尔·达林不得不开始考虑第二次财政救助,于是2009年1月3日的《泰晤士报》上刊登了另一篇文章,文章的开头这样写道:财政大臣正处于第二次救助银行的边缘。中本聪看到这则新闻之后,悠闲地把它记录到了比特币的第一块创世区块上。

现如今,随着比特币技术的发展,人们发现了比特币的几个技术特点:点对点的网络、时间戳、加密技术、工作量证明等。所有的这些技术不仅可以运用到数字货币中,还能运用到其他的领域中去,把这些进行综合提炼,一个可能颠覆传统金融的新技术——区块链,就这样诞生了。而它的出现,在短时间内迅速掀起一个席卷全球的滔天巨浪。