萬物互“鏈”：區(qū)塊鏈重塑世界

萬物互“鏈”：區(qū)塊鏈重塑世界

段守平著

2018-12

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作者簡(jiǎn)介

段守平

華人之星策劃總監(jiān)，杭州溯博鏈鑫區(qū)塊鏈科技有限公司股東。研究、開發(fā)區(qū)塊鏈技

術(shù)多年，對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)原理及應(yīng)用場(chǎng)景有深刻的認(rèn)識(shí)。

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萬物互“鏈”區(qū)塊鏈重塑世界

段守平◎著

企業(yè)管理出版社

ENTERPRISEMANAGEMENTPUBLISHINGHOUSE

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圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

萬物互“鏈”：區(qū)塊鏈重塑世界/段守平著.--北京：企業(yè)管理出版社，2018.12

ISBN978-7-5164-1835-2

Ⅰ.①萬…Ⅱ.①段…Ⅲ.①電子商務(wù)-支付方式-研究Ⅳ.①F713.361.3

中國(guó)版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字（2018）第265877號(hào)

書名：萬物互“鏈”：區(qū)塊鏈重塑世界

作者：段守平

責(zé)任編輯：侯春霞

書號(hào)：ISBN978-7-5164-1835-2

出版發(fā)行：企業(yè)管理出版社

地址：北京市海淀區(qū)紫竹院南路17號(hào)郵編：100048

網(wǎng)址：http：//

電話：發(fā)行部（010）68701816編輯部（010）68420309

電子信箱：zhaoxq13@163.com

印刷：三河市聚河金源印刷有限公司

經(jīng)銷：新華書店

規(guī)格：720毫米×1000毫米16開本11.25印張150千字

版次：2018年12月第1版2018年12月第1次印刷

定價(jià)：68.00元

版權(quán)所有翻印必究印裝有誤負(fù)責(zé)調(diào)換

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序

如果要評(píng)選近幾年來熱詞榜單的話，“區(qū)塊鏈”這個(gè)詞一定位居榜單的前列。

什么是“區(qū)塊鏈”？“區(qū)塊鏈”從何而來？“區(qū)塊鏈”技術(shù)又將如何改變我們的世界？這

些問題一直是從大眾到媒體，乃至社會(huì)各界爭(zhēng)相討論的焦點(diǎn)所在。

也許，區(qū)塊鏈技術(shù)在大多數(shù)人看來依然是一個(gè)神秘而不可觸摸的東西。非專業(yè)人士

很難對(duì)分布式賬本、P2P網(wǎng)絡(luò)、去中心化這些學(xué)術(shù)性的概念有一個(gè)清晰的理解。但

這并不妨礙那些有長(zhǎng)遠(yuǎn)目光之士對(duì)這一顛覆性技術(shù)的認(rèn)同。

早在2015年，《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志就將區(qū)塊鏈技術(shù)視為“即將顛覆經(jīng)濟(jì)、互聯(lián)網(wǎng)乃至

世界的底層技術(shù)”，而《福布斯》雜志更是毫不避諱地宣稱這一技術(shù)將會(huì)極大地改

變當(dāng)時(shí)世界的經(jīng)濟(jì)生態(tài)。華爾街各大銀行的金融巨頭們更是暗自布局區(qū)塊鏈項(xiàng)目，

希望能在并不久遠(yuǎn)的未來?yè)屨枷葯C(jī)。

僅僅是從2014年到2015年期間，就有超過十億美元的資本投資涌入?yún)^(qū)塊鏈生態(tài)系

統(tǒng)，而且正以每年增加一倍的速度增長(zhǎng)。資本市場(chǎng)對(duì)這一未來趨勢(shì)所展示出的強(qiáng)大

信心與投資力度，已然能與20世紀(jì)90年代的互聯(lián)網(wǎng)投資熱潮相媲美。

區(qū)塊鏈技術(shù)第一次成功的應(yīng)用就是我們所熟知的數(shù)字加密貨幣——

比特幣。憑借區(qū)塊鏈技術(shù)賦予的去中心化、安全共識(shí)的特性，比特幣掀起了人們瘋

狂投資的風(fēng)潮。而比特幣的價(jià)值更是從剛開始時(shí)的一文不值，到單個(gè)幣值達(dá)到五位

數(shù)美元，造就了一個(gè)又一個(gè)億萬富翁。區(qū)塊鏈作為開源的底層架構(gòu)技術(shù)，更在之后

催生了無數(shù)的數(shù)字虛擬加密貨幣。

然而，直到2015年，作為底層技術(shù)的區(qū)塊鏈技術(shù)才開始漸漸走入人們的視野當(dāng)中

，并展示出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。

從數(shù)字貨幣到智能合約，從互聯(lián)網(wǎng)金融到分布式賬本，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用就如同打

開了一個(gè)神秘的魔盒，關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的場(chǎng)景更是廣泛地深入社會(huì)經(jīng)濟(jì)的方方

面面：金融業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、信用憑證、數(shù)字貨幣、智能電網(wǎng)、信用契約……

這些依然只是區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的冰山一角，我們目前依然不知道它到底有多深的潛

力。

沒有技術(shù)與應(yīng)用落地的項(xiàng)目是空中樓閣式的“龐氏騙局”，而區(qū)塊鏈并不是。在過去

短短幾年的實(shí)踐里，區(qū)塊鏈技術(shù)作為一個(gè)分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用的渠道超乎想象。

在這里，我們且將比特幣等數(shù)字貨幣是否具有價(jià)值等無意義的爭(zhēng)論放到一邊，以務(wù)

實(shí)的態(tài)度來探討區(qū)塊鏈技術(shù)在貿(mào)易、金融、互聯(lián)網(wǎng)等方面的應(yīng)用。而從這些方面來

看，區(qū)塊鏈技術(shù)意味著無限的可能。

對(duì)于金融行業(yè)而言，區(qū)塊鏈將極大地降低記錄、轉(zhuǎn)賬成本，改變信息儲(chǔ)存和交易發(fā)

生的方式，給全球銀行和金融機(jī)構(gòu)減少數(shù)以千億計(jì)的記賬成本。

從企業(yè)來看，21世紀(jì)的公司將在區(qū)塊鏈技術(shù)的幫助下重建商業(yè)組織的深層架構(gòu)，

通過其新型自主經(jīng)濟(jì)代理媒介建立起分布式自主企業(yè)。

對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)而言，區(qū)塊鏈技術(shù)將顛覆傳統(tǒng)的中心互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，重建去中心式的價(jià)值

互聯(lián)網(wǎng)。

區(qū)塊鏈對(duì)于人類社會(huì)的意義可能更為深遠(yuǎn)。它標(biāo)志著現(xiàn)代人類社會(huì)共識(shí)機(jī)制由機(jī)構(gòu)

信任向算法信任的轉(zhuǎn)變，數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代已經(jīng)來臨。在計(jì)算機(jī)興起并普及的幾十年間

，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的融合帶來了第一代數(shù)字經(jīng)濟(jì)的雛形。而融合了計(jì)算機(jī)工程、數(shù)

學(xué)、密碼學(xué)及行為經(jīng)濟(jì)學(xué)理念的區(qū)塊鏈技術(shù)和思維方式則為未來數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重新洗

牌昭示了方向。

在20世紀(jì)60年代的美國(guó)，互聯(lián)網(wǎng)建立的最初想法只是兩個(gè)同事之間互發(fā)問候，是

作為一個(gè)局域的交流系統(tǒng)而存在的。沒有人知道，這個(gè)起源于幾個(gè)人之間的小型局

域網(wǎng)絡(luò)最后連接起了幾十億的人群，將溝通的范圍擴(kuò)大到了這個(gè)星球的每一個(gè)角落

。

在人類歷史的進(jìn)程中，每一種新式的媒體都讓人們跨越時(shí)間、空間乃至軀體的限制

，打造新的身份認(rèn)知。在今天，區(qū)塊鏈技術(shù)就意味著一次新的互聯(lián)網(wǎng)重建。在萬物

互“鏈”的世界里，關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用必將延伸到人類社會(huì)的各個(gè)角落。它將引

起全新的變革，顛覆我們以往的認(rèn)知。我們的軀體和意識(shí)將得到極大的延伸，更深

地觸摸到這個(gè)世界。

數(shù)字加密貨幣是否是真實(shí)貨幣的終結(jié)？區(qū)塊鏈技術(shù)的未來究竟在哪里？萬物互“鏈”

的世界究竟是什么樣子？這些問題有待區(qū)塊鏈給出答案。

段守平

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目錄

作者簡(jiǎn)介

序

1區(qū)塊鏈1.0：數(shù)字貨幣

1.1技術(shù)的演進(jìn)史

1.1.1拜占庭將軍問題

1.1.2密碼學(xué)隱私安全技術(shù)

1.1.3工作量證明演算法

1.1.4時(shí)間戳服務(wù)器

1.2比特幣的誕生

1.2.1難以解決的“雙重支付”問題

1.2.2加密貨幣

1.3區(qū)塊鏈的基本概念

1.3.1區(qū)塊+鏈

1.3.2創(chuàng)世區(qū)塊

1.4比特幣的三大環(huán)節(jié)

1.4.1挖礦

1.4.2獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制

1.4.3分叉機(jī)制

1.4.4存儲(chǔ)

1.4.5比特幣的交易與歸屬證明

1.5共識(shí)機(jī)制：工作量與權(quán)益證明

1.5.1工作量證明機(jī)制

1.5.2股權(quán)證明機(jī)制

1.5.3股份授權(quán)證明機(jī)制

1.5.4Pool驗(yàn)證池

2區(qū)塊鏈2.0：顛覆式創(chuàng)新技術(shù)

2.1中心化與去中心化

2.1.1中心化

2.1.2去中心化的意義

2.1.3去中心化不等于去監(jiān)管

2.2共識(shí)機(jī)制：信用的重新構(gòu)建

2.2.1互聯(lián)網(wǎng)之得失

2.2.2可信的協(xié)議與機(jī)器信任

2.2.3重建信用之后

重塑信用社會(huì)，重造共識(shí)數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象的瓦解

大數(shù)據(jù)的掌控者——用戶

2.3區(qū)塊鏈的三種鏈條

2.3.1公有鏈

2.3.2聯(lián)盟鏈

2.3.3私有鏈

2.4分布式賬本：信息的絕對(duì)透明與公開

2.4.1現(xiàn)實(shí)中的賬本

2.4.2數(shù)字賬本存在的問題

成本與效率難題

安全性問題

權(quán)限爭(zhēng)端

2.4.3分布式賬本

3區(qū)塊鏈：在數(shù)字金融上的應(yīng)用

3.1區(qū)塊鏈在銀行業(yè)的應(yīng)用

3.1.1區(qū)塊鏈在銀行業(yè)的應(yīng)用前景

3.1.2區(qū)塊鏈目前在商業(yè)銀行的應(yīng)用業(yè)務(wù)

結(jié)算與支付

數(shù)字資產(chǎn)化

智能證券

供應(yīng)鏈金融

3.2區(qū)塊鏈在證券及投資市場(chǎng)的實(shí)踐

3.2.1區(qū)塊鏈給資產(chǎn)證券化帶來的變化

防范系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，提高證券監(jiān)管效率

提高效率，降低成本

信息不對(duì)稱問題的解決

控制信用風(fēng)險(xiǎn)

3.2.2區(qū)塊鏈在資產(chǎn)證券化領(lǐng)域的應(yīng)用前景

3.2.3區(qū)塊鏈應(yīng)用于資產(chǎn)證券化面臨的挑戰(zhàn)

區(qū)塊鏈管理的法律基礎(chǔ)空白

空前巨大的監(jiān)管難度

潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)不可忽視

區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)步的瓶頸

3.2.4區(qū)塊鏈應(yīng)用于資產(chǎn)證券化的建議

吸納其他技術(shù)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

加強(qiáng)監(jiān)管體制機(jī)制建設(shè)

完善監(jiān)管手段，健全區(qū)塊鏈治理體系和監(jiān)管體系

3.2.5區(qū)塊鏈在供應(yīng)鏈金融領(lǐng)域的應(yīng)用前景

3.3區(qū)塊鏈和新型電子商務(wù)

3.3.1交易速度加快，交易環(huán)境透明

3.3.2全新的交易方式

3.3.3付款環(huán)節(jié)安全性更高

3.3.4訂單履行狀況改善

3.3.5加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全

3.4共享經(jīng)濟(jì)

3.4.1區(qū)塊鏈共享經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)協(xié)議

3.4.2區(qū)塊鏈共享經(jīng)濟(jì)的落地探索

智能氣象終端

帶寬共享

電力共享

共享儲(chǔ)存

實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)共享

4改變世界的未來：顛覆式創(chuàng)新技術(shù)

4.1區(qū)塊鏈：建立價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)

4.1.1確權(quán)+交換

交換的安全可靠：價(jià)值是在供需中體現(xiàn)出來的，沒有交換，就沒有價(jià)值

真實(shí)唯一的確權(quán)：價(jià)值的首要前提是確定資產(chǎn)的所有者

4.1.2價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的未來

4.2區(qū)塊鏈與大數(shù)據(jù)時(shí)代的邂逅

4.2.1在區(qū)塊鏈中使用大數(shù)據(jù)技術(shù)的可能

4.2.2大數(shù)據(jù)+區(qū)塊鏈意味著什么

4.2.3大數(shù)據(jù)+區(qū)塊鏈的商業(yè)前景

4.3區(qū)塊鏈+人工智能

5“區(qū)塊鏈+”：不可抵擋的新浪潮

5.1智能合約，信用的初始

5.1.1智能合約

5.1.2智能合約的工作原理

5.1.3智能合約的應(yīng)用場(chǎng)景

5.2支付進(jìn)階與數(shù)字貨幣的崛起

5.2.1支付

5.2.2數(shù)字貨幣

5.3加入?yún)^(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)

5.3.1挑戰(zhàn)

5.3.2數(shù)據(jù)安全隱私保護(hù)

5.3.3數(shù)據(jù)交易結(jié)算

5.4讓保險(xiǎn)更加保險(xiǎn)

5.5區(qū)塊鏈+IP

5.5.1區(qū)塊鏈+IP前景分析

5.5.2區(qū)塊鏈對(duì)文化傳播的重要性

搭建文化藝術(shù)公鏈，搭載文化藝術(shù)領(lǐng)域所有數(shù)據(jù)和服務(wù)，構(gòu)建文化藝術(shù)完整生態(tài)

藝術(shù)品信息管理，方便分析文化作品大數(shù)據(jù)，多場(chǎng)景可以直接應(yīng)用

區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)加密和儲(chǔ)存屬性，保證文化信息上鏈之后依舊歸屬于個(gè)人管理，真實(shí)

有效

價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)體系助力文化產(chǎn)出，輕化傳播方式

5.5.3華人之星：文化市場(chǎng)需求與解決方案

關(guān)于華人之星

華人之星的文化傳播生態(tài)背景

使命與定位

技術(shù)說明：華人之星文化鏈

華人之星的執(zhí)行方案

華人之星主鏈項(xiàng)目

華人之星側(cè)鏈項(xiàng)目

5.6區(qū)塊鏈+政務(wù)公鏈

5.6.1政務(wù)鏈

5.6.2政務(wù)公鏈的落地

發(fā)展政務(wù)公鏈項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)

“鏈上地區(qū)”項(xiàng)目落地的前景與價(jià)值探究

5.7區(qū)塊鏈+醫(yī)療

5.7.1區(qū)塊鏈+醫(yī)療前景分析

DNA錢包

健康數(shù)據(jù)上鏈更方便個(gè)體掌控?cái)?shù)據(jù)

解決個(gè)體差異性問題

5.7.2溯博LeChain——個(gè)人醫(yī)療解決案例

LeChain的使命

LeChain的執(zhí)行方案

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

發(fā)展規(guī)劃

6路在何方：區(qū)塊鏈未來之思

6.1區(qū)塊鏈?zhǔn)翘魬?zhàn)，更是機(jī)遇

6.1.1區(qū)塊鏈的機(jī)遇之思

基礎(chǔ)設(shè)施反轉(zhuǎn)

區(qū)塊鏈——下一個(gè)技術(shù)反轉(zhuǎn)

6.1.2區(qū)塊鏈面對(duì)的質(zhì)疑

6.2區(qū)塊鏈面臨的問題

6.2.1計(jì)算機(jī)算力與電力的嚴(yán)重浪費(fèi)

6.2.2去中心化網(wǎng)絡(luò)的消亡

6.2.3數(shù)據(jù)體積的擴(kuò)大與交易緩慢

6.2.4現(xiàn)行監(jiān)管與政策的制約

6.3普通人如何參與區(qū)塊鏈浪潮

6.3.1找一份與區(qū)塊鏈相關(guān)的工作

6.3.2實(shí)體企業(yè)“鏈改”升級(jí)

6.3.3區(qū)塊鏈服務(wù)商以頂層設(shè)計(jì)入股傳統(tǒng)實(shí)體企業(yè)

附錄：聯(lián)合發(fā)起人星系圖

內(nèi)容簡(jiǎn)介

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1區(qū)塊鏈1.0：數(shù)字貨幣

1.1技術(shù)的演進(jìn)史

眾所周知，區(qū)塊鏈源自比特幣，是構(gòu)成比特幣的底層技術(shù)基礎(chǔ)。要追溯區(qū)塊鏈技術(shù)

的發(fā)展和演進(jìn)，始終繞不開比特幣這個(gè)話題。可以說，比特幣作為第一個(gè)運(yùn)用區(qū)塊

鏈技術(shù)而打造出的P2P（對(duì)等網(wǎng)絡(luò)）電子貨幣系統(tǒng)應(yīng)用，能在相當(dāng)程度上反映去中

心化的思維理念。

但是比特幣區(qū)塊鏈并不能完全代表區(qū)塊鏈技術(shù)，真正的區(qū)塊鏈技術(shù)并不是比特幣的

獨(dú)創(chuàng)，而是長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年間計(jì)算機(jī)工程、數(shù)學(xué)問題、密碼學(xué)、行為經(jīng)濟(jì)學(xué)等諸多學(xué)科

研究成果的積累總結(jié)。要真正理解區(qū)塊鏈去中心化的分布式系統(tǒng)理念，還要從“拜

占庭將軍問題”開始講起。

1.1.1拜占庭將軍問題

拜占庭位于現(xiàn)在土耳其的伊斯坦布爾，是東羅馬帝國(guó)的首都。當(dāng)時(shí)拜占庭羅馬帝國(guó)

國(guó)土遼闊，為了防御敵人，每個(gè)軍隊(duì)都分隔很遠(yuǎn)，軍隊(duì)首領(lǐng)之間只能靠信差傳消息

。

圖1-1古老的拜占庭騎士

我們知道，在信息溝通并不發(fā)達(dá)的古代，如何確保軍隊(duì)之間的協(xié)同作戰(zhàn)一直是一件

困難的事情。在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，拜占庭軍隊(duì)內(nèi)所有將軍必須達(dá)成一致共識(shí)，才能指揮作

戰(zhàn)。但是，軍隊(duì)可能有叛徒和敵軍間諜，從而左右將軍們的決定，影響命令的向下

傳達(dá)，干擾軍隊(duì)整體的秩序。

在達(dá)成共同指揮行動(dòng)的時(shí)候，有些信息或意見往往并不代表大多數(shù)人的意見。

這時(shí)候，在已知有叛徒的情況下，其余忠誠(chéng)的將軍如何不受叛徒的影響達(dá)成一致的

協(xié)議，就是“拜占庭將軍問題”。通俗來講，“拜占庭將軍問題”就是系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)

如何取得共同認(rèn)識(shí)的問題。

圖1-2兩軍問題

1982年，計(jì)算機(jī)科學(xué)家萊斯利·蘭伯特把各地軍隊(duì)彼此之間取得共識(shí)，決定是否出

兵的軍隊(duì)調(diào)度問題，延伸到了運(yùn)算領(lǐng)域，設(shè)法建立具備容錯(cuò)性的分散式系統(tǒng)。

在這個(gè)分散式系統(tǒng)中，即使部分節(jié)點(diǎn)失效，系統(tǒng)仍然可以確保正常運(yùn)行。并且，多

個(gè)基于零信任基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn)能夠同步達(dá)成共識(shí)，確保資訊傳遞的一致性。

除了是一個(gè)歷史問題外，“拜占庭將軍問題”更像一個(gè)計(jì)算機(jī)問題。這個(gè)問題的實(shí)質(zhì)

就在于容錯(cuò)理論。

我們知道，即使是在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，無處不在的運(yùn)算錯(cuò)誤也是根本無法完全消除的。

這些錯(cuò)誤會(huì)生成人們俗稱的BUG（程序漏洞），進(jìn)而影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如何

建立一套嚴(yán)密的機(jī)制不讓BUG影響系統(tǒng)的運(yùn)行，就如同古代的將軍如何在規(guī)避臥底

干擾的情況下完成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽?zhàn)爭(zhēng)指揮配合。

在歷史領(lǐng)域，要解決“拜占庭將軍問題”，無疑要保障情報(bào)和意見的公開透明化，同

時(shí)還要防止情報(bào)被竊取，也就是命令的絕對(duì)安全性。

而解決運(yùn)算領(lǐng)域的“拜占庭將軍問題”——

分布式網(wǎng)絡(luò)一致性問題，所要仰仗的就是共識(shí)算法。針對(duì)這些問題，區(qū)塊鏈技術(shù)提

出了自己的解決方案。

1.1.2密碼學(xué)隱私安全技術(shù)

1982年，注重隱私保護(hù)的密碼學(xué)網(wǎng)絡(luò)支付系統(tǒng)首先被David

Chaum提出。該系統(tǒng)不可追蹤的特性形成了比特幣區(qū)塊鏈在隱私安全方面的雛形。

在這之后，基于這個(gè)理論打造出的不可追蹤的密碼學(xué)網(wǎng)絡(luò)支付系統(tǒng)數(shù)字現(xiàn)金（Ecas

h）也是這一理念的進(jìn)一步發(fā)展。

到了1985年，VictorMiller和NealKoblitz一起提出橢圓曲線密碼學(xué)（EllipticCurve

Cryptography，ECC）。這個(gè)設(shè)想首次將橢圓曲線用于密碼學(xué)，建立公開金鑰加密

的演算法。相較于RSA演算法的非對(duì)稱加密算法，采用ECC的好處在于可以利用數(shù)

據(jù)量較小的金鑰，達(dá)到相同的安全強(qiáng)度。

公開金鑰加密技術(shù)也被稱為雙金鑰密碼安全系統(tǒng)，首先被發(fā)明于19世紀(jì)70年代。

在公開金鑰加密技術(shù)的管控下，每個(gè)系統(tǒng)的使用者同時(shí)擁有私密金鑰（Private

Key）與公開金鑰（Public

Key）兩把鑰匙。使用者可以將私密金鑰作為銀行卡的私人網(wǎng)銀U盾，只有使用者

自己知道并使用。

公開金鑰可以讓其他人知道，而且在傳遞信息或者交易時(shí)，必須使用公開金鑰來進(jìn)

行交易加密，并通過私密金鑰來解開。

這個(gè)過程的保密性十分復(fù)雜，想要由私密金鑰推演出公開金鑰很容易，但想通過公

開金鑰回推私密金鑰，進(jìn)行信息盜竊活動(dòng)卻很難。

1.1.3工作量證明演算法

1991年，W.ScottStornetta和Stuart

Haber提出通過時(shí)間戳確保數(shù)位文件安全的協(xié)議。這個(gè)概念后來成為比特幣區(qū)塊鏈

系統(tǒng)在這一方面的濫觴。

到了1997年，程序員Adam

Back發(fā)明了Hashcash（哈?，F(xiàn)金）。Hashcash是一種很容易被驗(yàn)證，但很難被破

解的工作量證明（Proofof

Work，POW）演算法。這個(gè)演算法根據(jù)成本函數(shù)的不可逆特性，在進(jìn)行信息過濾

與篩選方面具有極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。即使是最早將其發(fā)明出來的Adam

Back也沒想到，這些他隨手創(chuàng)造出來的用于篩選垃圾郵件的幾段代碼，在最后成

了區(qū)塊鏈系統(tǒng)中所采用的關(guān)鍵技術(shù)之一。

1998年，一名網(wǎng)絡(luò)黑客WeiDai在局域網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布了一款名為B-

money的分散式電子現(xiàn)金系統(tǒng)程序。在程序中，他同樣引入工作量證明機(jī)制，通過

強(qiáng)調(diào)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易和不可篡改特性，打造自己的電子現(xiàn)金系統(tǒng)。Wei

Dai并未采用Adam

Back提出的Hashcash演算法，在這點(diǎn)上可以說獨(dú)具開創(chuàng)性。在這之后，Wei

Dai的許多設(shè)計(jì)應(yīng)用于比特幣，成為構(gòu)建這一代碼大廈的基石之一。

2005年，程序員HalFinney結(jié)合B-money程序與Adam

Back提出的Hashcash演算法，創(chuàng)造性地提出可重復(fù)使用的工作量證明機(jī)制（Reusa

bleProofsofWork，RPOW），比特幣采用Hashcash演算法來進(jìn)行工作量證明。

Hashcash之所以可將資料通過Hash函數(shù)轉(zhuǎn)換為一組固定長(zhǎng)度的代碼，原理是基于

一種密碼學(xué)上的單向雜湊函數(shù)（OneWayHashFunction）。

單向雜湊函數(shù)的驗(yàn)證程序十分簡(jiǎn)單，但破解的難度卻很高。一般來說，通過Hashc

ash演算法加密出來的代碼是無法被回推的，這也就保證了資料信息的不可篡改性

。我們?cè)谇懊嬉仓v過，Hashcash演算法在應(yīng)用之初一直是作為過濾垃圾郵件的代

碼程序而存在的。

工作量證明機(jī)制的建立，使每一個(gè)分布式的節(jié)點(diǎn)共同參與到交易的過程中，讓多方

維護(hù)和同步驗(yàn)證成為可能。

交易記錄是共享的，但共享的信任成本幾乎等于零。這就是去中心化的分布式網(wǎng)絡(luò)

系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)。

1.1.4時(shí)間戳服務(wù)器

在時(shí)間戳服務(wù)器（Timestamp

Server）機(jī)制下，每個(gè)區(qū)塊在創(chuàng)造之初都會(huì)在數(shù)據(jù)中添加一個(gè)時(shí)間戳（Timestamp

）。

這個(gè)時(shí)間戳就是特定時(shí)間和特定交易的證明。時(shí)間戳是通過Hash運(yùn)算得出來的，

每一個(gè)時(shí)間戳與前一個(gè)戳一起進(jìn)行Hash運(yùn)算，這個(gè)Hash值再與下一個(gè)時(shí)間戳進(jìn)行H

ash運(yùn)算，因此形成一個(gè)用來確保區(qū)塊序列的鏈條。

橢圓曲線數(shù)位簽章演算法、Hashcash演算法、時(shí)間戳服務(wù)器、工作量證明機(jī)制，

這幾項(xiàng)技術(shù)正是構(gòu)建整個(gè)區(qū)塊鏈技術(shù)的基石，它們?cè)跀?shù)學(xué)的基礎(chǔ)上解決了俗稱的信

任問題，使全部整體成為一個(gè)不需基于彼此信任，也不需仰賴單一中心化機(jī)構(gòu)就能

夠運(yùn)作的分散式系統(tǒng)。

這些技術(shù)解決的不僅僅是算法上的問題，更賦予了一種理念和思維的基因。我們?cè)?/p>

后面就可看到，技術(shù)賦予的區(qū)塊鏈去中心化、透明公開的特性，是如何恰好為第一

個(gè)去中心化的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)——比特幣的誕生埋下了伏筆的。

1.2比特幣的誕生

1.2.1難以解決的“雙重支付”問題

在比特幣的歷史上，我們永遠(yuǎn)都繞不開“中本聰”這個(gè)神秘的名字。他天才般提出了

一個(gè)使用“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”的協(xié)議概念，并一手創(chuàng)造了比特幣，可謂真正的“比特

幣之父”。

也正是在他之后，數(shù)字加密貨幣的概念真正為人們所認(rèn)識(shí)。然而，在這之外，我們

忍不住要提出這樣一個(gè)問題：為什么是“中本聰”創(chuàng)造出比特幣？

事實(shí)上，數(shù)字加密貨幣的概念早已經(jīng)被提出。伴隨工作量證明機(jī)制和密碼學(xué)加密等

計(jì)算機(jī)技術(shù)的日漸成熟，無數(shù)科學(xué)家們也一直在進(jìn)行測(cè)試，希望能用這些技術(shù)來創(chuàng)

造出數(shù)字貨幣。

在2008年，這種愿望變得尤為強(qiáng)烈。美聯(lián)儲(chǔ)量化寬松的貨幣政策造成了歐洲國(guó)家

的債權(quán)危機(jī)，席卷全世界的次債危機(jī)引發(fā)了全球經(jīng)濟(jì)的大衰退。

在這樣的背景下，人們對(duì)于政府貨幣的信心開始產(chǎn)生動(dòng)搖。人們迫切希望著一種去

中心化的、不被大型機(jī)構(gòu)操縱發(fā)行的、全球通用的數(shù)字化貨幣。然而，在舊有的關(guān)

于數(shù)字貨幣的嘗試中，一直沒能解決“雙重支付”的問題。數(shù)字貨幣本身是以虛擬信

息的形式存在的，并不像實(shí)體貨幣一樣具有真實(shí)的貨幣實(shí)體，其數(shù)據(jù)檔案信息存在

著被復(fù)制的可能。

我們假設(shè)有一筆交易，同時(shí)存在著“付錢”與“接收”兩方。在交易達(dá)成之后，“付錢”

一方明明已經(jīng)付給別人但這些錢依然存在于“付錢”一方的賬戶，并沒有被扣除。而

收款者已經(jīng)接收到的這一筆錢，就屬于憑空多出來的一組數(shù)據(jù)，猶如偽鈔一樣。同

一筆錢被重復(fù)消費(fèi)兩次，這就是“雙重支付”的問題。這種情況的出現(xiàn)會(huì)造成數(shù)字貨

幣的通貨膨脹而導(dǎo)致貨幣貶值，從而不再讓人信任并愿意持有及流通。

圖1-3雙重支付問題

解決這個(gè)問題就相當(dāng)于開發(fā)數(shù)字貨幣的防偽技術(shù)，解決交易信息的不對(duì)稱。

對(duì)傳統(tǒng)貨幣而言，由于傳統(tǒng)貨幣由國(guó)家或者金融機(jī)構(gòu)發(fā)行，本身設(shè)計(jì)有復(fù)雜的防偽

技術(shù)，而且有法律作為保護(hù)，其安全性得到了很大的保障。在虛擬的世界中如何防

范“偽鈔”，更好地監(jiān)控貨幣的交易流動(dòng)，始終是橫亙?cè)跀?shù)字貨幣面前一道不可逾越

的溝坎。

1.2.2加密貨幣

在2008年的萬圣節(jié)，有一個(gè)網(wǎng)名為“中本聰”的ID在一個(gè)十分隱秘的信息加密討論組

中發(fā)帖。在這篇帖子中，他設(shè)想了一種用于互聯(lián)網(wǎng)的新型支付系統(tǒng)，也就是比特幣

的創(chuàng)造原理和大體框架。在相關(guān)的白皮書中，他描述了一個(gè)使用“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”

的協(xié)議，試圖在不具信任的基礎(chǔ)上，建立一套去中心化的電子交易體系。

他的想法是依據(jù)一系列的運(yùn)算法則創(chuàng)造出一種去中心化的虛擬貨幣。這種貨幣的價(jià)

值不能被中心化的機(jī)構(gòu)操縱，而是存在于分布式的公共網(wǎng)絡(luò)之中。他將這個(gè)虛擬貨

幣命名為“比特幣”。

圖1-4比特幣

中本聰?shù)摹氨忍貛拧币氤晒?，就必須解決一直困擾著虛擬貨幣的包含“雙重支付”在

內(nèi)的交易問題。也就是分布式的系統(tǒng)在沒有第三方中心的情況下如何對(duì)交易做出監(jiān)

控。面對(duì)這些問題，中本聰給出了自己的解決方案。

第一，交易過程公開機(jī)制。

在比特幣系統(tǒng)中，所有的交易對(duì)于任意節(jié)點(diǎn)都是公開的。哪些比特幣是通過挖礦系

統(tǒng)發(fā)放的，哪些又是通過交易獲取的，這些會(huì)作為資料被儲(chǔ)存在區(qū)塊中。也就是說

，賬戶里面的資產(chǎn)數(shù)量是通過以往的交易記錄得出的，而非單個(gè)數(shù)據(jù)。

第二，時(shí)間戳驗(yàn)證機(jī)制。

在系統(tǒng)中，所有的交易都是有時(shí)間順序的。只有前面的一筆交易通過了整個(gè)鏈條的

公認(rèn)驗(yàn)證之后，與之相關(guān)的下一筆交易才有發(fā)生的可能。在印上了時(shí)間戳之后，交

易過程中就不會(huì)出現(xiàn)雙重支付問題。

第三，交易需要通過算力確認(rèn)。

要確認(rèn)一項(xiàng)交易，必須投入一定量的算力資源。如果想更改某個(gè)區(qū)塊上的信息，就

必須對(duì)鏈條上的所有區(qū)塊進(jìn)行回爐計(jì)算。就現(xiàn)實(shí)情況來講，先不提是否能擁有如此

龐大的算力，就算擁有如此龐大的算力，相比較于收益，進(jìn)行這樣一項(xiàng)活動(dòng)也是費(fèi)

力不討好的。

比特幣工作量證明機(jī)制的理念是：只有在犯罪的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于收益的成本時(shí)，系統(tǒng)

交易的安全性才能得到保證。

在中本聰個(gè)人的想法中，通過整個(gè)比特幣系統(tǒng)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能獲取任意一筆交

易的相關(guān)信息。每一筆交易都是按照產(chǎn)生的時(shí)間順序排列在公認(rèn)的交易序列當(dāng)中。

只有當(dāng)新的交易獲得系統(tǒng)中大部分的節(jié)點(diǎn)認(rèn)同的時(shí)候，這筆交易才能被通過。

在這些設(shè)想中，中本聰別出心裁地運(yùn)用P2P技術(shù)和密碼學(xué)加密技術(shù)支撐著自己的比

特幣技術(shù)與理論基石。這個(gè)想法賦予了比特幣的四個(gè)特性：

（1）分散式去中心化儲(chǔ)存。任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能獨(dú)立保存全部的記錄。

（2）記錄權(quán)利競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。交易的認(rèn)證不受中心控制，而是通過競(jìng)爭(zhēng)的措施共同記

錄。

（3）零信任共識(shí)。已經(jīng)通過的交易記錄能夠得到節(jié)點(diǎn)參與者的無條件認(rèn)同。

（4）透明公開、可回溯、不可篡改性。

這個(gè)名叫“中本聰”的神秘人石破天驚般的暢想引起了所有虛擬貨幣愛好者的狂熱討

論。

2009年，中本聰為該系統(tǒng)建立了一個(gè)開放源代碼項(xiàng)目，正式宣告了比特幣的誕生

。而中本聰本人則率先通過挖礦的形式獲取了這個(gè)系統(tǒng)的首批50個(gè)比特幣，首次

比特幣網(wǎng)絡(luò)交易也隨之正式完成。

圖1-5存在于人們想象中的中本聰

與普通人所想象的并不相同，中本聰本人盡管因比特幣的發(fā)明而聲名鵲起，但他的

真實(shí)身份卻始終撲朔迷離，用“神龍見首不見尾”來形容再恰當(dāng)不過。沒有人知道他

到底是誰，甚至不能確定他到底是一個(gè)人還是一個(gè)機(jī)構(gòu)。而在比特幣網(wǎng)絡(luò)逐漸成形

之后，他便悄然隱匿在茫茫的互聯(lián)網(wǎng)之中，不見蹤跡。從此之后，更是沒有人能揭

露出他的真實(shí)面目。

當(dāng)然，中本聰是誰并不重要，重要的是他創(chuàng)造出的比特幣網(wǎng)絡(luò)協(xié)議本身。技術(shù)的成

果往往比一個(gè)人更有生命力，也更值得我們?nèi)ヌ剿鳌１忍貛诺恼Q生與中本聰其人息

息相關(guān)，但完成后的比特幣網(wǎng)絡(luò)卻早已逃脫了個(gè)體的控制，成為屬于所有人的舞臺(tái)

。每一個(gè)顛覆性技術(shù)的產(chǎn)生往往都是從問題的解決開始的。

伴隨著技術(shù)的發(fā)展和中本聰對(duì)于比特幣協(xié)議框架的提出，比特幣誕生了。在本章接

下來的內(nèi)容中，我們將從中本聰?shù)脑O(shè)想出發(fā)，探討比特幣協(xié)議的運(yùn)行原理和整體架

構(gòu)。

1.3區(qū)塊鏈的基本概念

作為一個(gè)完成的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，比特幣協(xié)議包含很多的技術(shù)概念，其中有我們所講到

的工作量證明機(jī)制、匿名交易機(jī)制、數(shù)字簽名、時(shí)間戳等技術(shù)。

正是這些技術(shù)保證了區(qū)塊鏈在去中心化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中保持永不停息的運(yùn)行。即由一

個(gè)點(diǎn)出發(fā)，形成了無限延續(xù)的鏈條。這也就形成了區(qū)塊鏈運(yùn)行的基本概念：區(qū)塊和

鏈條。

1.3.1區(qū)塊+鏈

區(qū)塊鏈的英文名稱是blockchain，顧名思義，就是由一個(gè)個(gè)區(qū)塊組成的鏈。嚴(yán)格來

講，區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆植际綌?shù)據(jù)庫(kù)。

通過對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新排列組合，區(qū)塊鏈將大大小小的數(shù)據(jù)分成一個(gè)個(gè)

區(qū)塊，區(qū)塊之間通過特定的信息鏈接，最終組合成為一套完整的數(shù)據(jù)。區(qū)塊+鏈，

就是“區(qū)塊鏈”這三個(gè)字的來源。

在比特幣系統(tǒng)中，大約每15分鐘就會(huì)有一個(gè)新的區(qū)塊被創(chuàng)造出來。所有的交易記

錄都會(huì)通過代碼編譯后儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)區(qū)塊中，而每一個(gè)區(qū)塊上都記錄著在創(chuàng)建它時(shí)發(fā)

生的一系列價(jià)值交換活動(dòng)。這些交換活動(dòng)的數(shù)據(jù)匯總起來就是區(qū)塊。

區(qū)塊記錄的是本區(qū)塊創(chuàng)造過程內(nèi)的交易數(shù)據(jù)和過程，它的主體是交易雙方的信息和

相關(guān)內(nèi)容。

盡管每一種區(qū)塊鏈系統(tǒng)內(nèi)部的區(qū)塊結(jié)構(gòu)不盡相同，但大致上依然以區(qū)塊頭和區(qū)塊主

體為主。就像人體的DNA序列一樣，區(qū)塊頭通過與前一個(gè)區(qū)塊鏈接保證整個(gè)系統(tǒng)數(shù)

據(jù)庫(kù)的完整性，區(qū)塊主體里面則儲(chǔ)存了整個(gè)區(qū)塊創(chuàng)建過程中的交易記錄。

圖1-6區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)示意圖

在區(qū)塊鏈中，區(qū)塊主體負(fù)責(zé)記錄交易過程中的具體信息，一般來說包括交易雙方的

信息、交易內(nèi)容和數(shù)量、二次證明簽名驗(yàn)證等。每一個(gè)區(qū)塊頭的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)基本上

是固定的。例如，在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)區(qū)塊頭的數(shù)據(jù)大小始終維持在80字節(jié)

左右。

圖1-7Merkle樹示例

通過區(qū)塊的散列值，可以唯一地標(biāo)識(shí)出區(qū)塊鏈中的區(qū)塊。每一個(gè)區(qū)塊通過對(duì)前一區(qū)

塊散列值字段的使用，指向前一區(qū)塊。通過時(shí)間戳+散列引用的方式，構(gòu)建了一條

可以按照交易時(shí)間先后順序追蹤交易記錄的鏈條，從而確保了區(qū)塊鏈所記錄的交易

次序是按照時(shí)間依次發(fā)生的。而引入隨機(jī)數(shù)+Merkle樹根+前一區(qū)塊的散列值的當(dāng)

前區(qū)塊散列值的計(jì)算方式，則保證了交易信息的真實(shí)、可靠。

表1-1比特幣數(shù)據(jù)區(qū)塊結(jié)構(gòu)

如果將區(qū)塊鏈比作一條鎖鏈的話，那么“區(qū)塊”就是其中的鐵環(huán)，而前后的鐵環(huán)首尾

相接，便形成了“鏈”狀結(jié)構(gòu)。

區(qū)塊頭包括用來實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈接的前一區(qū)塊的哈希值（又稱散列值）和用于計(jì)算挖礦

難度的隨機(jī)數(shù)（Nonce）。前一區(qū)塊的哈希值又是上一個(gè)區(qū)塊頭部的哈希值。

在區(qū)塊鏈中，每個(gè)區(qū)塊都會(huì)對(duì)前一個(gè)區(qū)塊進(jìn)行引用，這種引用不是像數(shù)字1、2、3

、4式的簡(jiǎn)單排列，而是對(duì)前面區(qū)塊的哈希值進(jìn)行重復(fù)哈希運(yùn)算。就像每個(gè)人的DN

A是獨(dú)一無二的，只要根據(jù)DNA就能分辨一樣，區(qū)塊頭鑲嵌的哈希值就是暴露在系

統(tǒng)眼中的身份憑證。哈希值是無法篡改的，這也讓每一個(gè)區(qū)塊都獨(dú)一無二。

表1-2區(qū)塊信息

在前面我們?cè)?jīng)簡(jiǎn)單地介紹過區(qū)塊鏈的技術(shù)基礎(chǔ)，其中一項(xiàng)就是密碼學(xué)上的加密技

術(shù)——

哈希算法。在區(qū)塊鏈的世界中，每一個(gè)區(qū)塊的哈希值就是相應(yīng)區(qū)塊儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的“指

紋”。儲(chǔ)存在區(qū)塊中的信息通過哈希算法的運(yùn)算，輸出一段固定長(zhǎng)度的密文。這段

密文為區(qū)塊中的數(shù)據(jù)提供了保密性。

在這里，我們不用像程序員科普一樣堆出大量的區(qū)塊代碼，因?yàn)槟菢硬o必要。我

們只需要記住，這些哈希值看起來像是一串毫無規(guī)律的亂碼，但其實(shí)它們都遵循以

下特征：

（1）相似性下的可比較性。通過哈希值，我們可以判斷數(shù)據(jù)值是否相同。

（2）不可逆推。即使獲取到了哈希值，也無法通過逆推得到前面交易的具體數(shù)據(jù)

和內(nèi)容，這一點(diǎn)給數(shù)據(jù)安全上了一把鎖。

（3）長(zhǎng)度固定。哈希值都是64個(gè)字符。

（4）單一對(duì)應(yīng)。任何數(shù)據(jù)值都有相對(duì)應(yīng)且不同的哈希值。

有人會(huì)問，哈希算法真的安全嗎？如果算法被破解怎么辦？

目前來看，當(dāng)前的計(jì)算能力遠(yuǎn)達(dá)不到破解該算法所需的技術(shù)水平。僅破解第一代哈

希算法，就需要9兆億次計(jì)算，即普通電腦CPU運(yùn)行6500年。而區(qū)塊鏈?zhǔn)褂玫牡诙?/p>

代哈希算法需要的算力是第一代的296倍。即使不考慮時(shí)間，其經(jīng)濟(jì)成本也是天文

數(shù)字。

經(jīng)過哈希算法加密之后的區(qū)塊被賦予了以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）有序性。區(qū)塊按照區(qū)塊編號(hào)排列，不可更改。

（2）規(guī)則性。一條鏈中的所有區(qū)塊都滿足特定規(guī)則。

（3）聯(lián)結(jié)性。每個(gè)區(qū)塊都存有上個(gè)區(qū)塊的哈希值，后一區(qū)塊緊跟著前一區(qū)塊，無

法拆裂。

（4）永久性。區(qū)塊產(chǎn)生后，區(qū)塊中的內(nèi)容永久性保存，任何人都無法篡改。

1.3.2創(chuàng)世區(qū)塊

2009年，中本聰創(chuàng)建了比特幣的第一個(gè)區(qū)塊，這個(gè)區(qū)塊也被稱為創(chuàng)世區(qū)塊。創(chuàng)世

區(qū)塊是區(qū)塊鏈系統(tǒng)中所有區(qū)塊的源頭，如果從系統(tǒng)中的任意一個(gè)區(qū)塊往回倒推的話

，最后都將回到創(chuàng)世區(qū)塊。

在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，創(chuàng)世區(qū)塊的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部信息（包括被創(chuàng)建的時(shí)間和各種內(nèi)容）就

像基因一樣存在于系統(tǒng)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)之中。創(chuàng)世區(qū)塊是每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的首區(qū)塊，為系

統(tǒng)構(gòu)建了一個(gè)可信并且安全的根。

比特幣區(qū)塊鏈有兩個(gè)非常重要的特點(diǎn)：

（1）數(shù)據(jù)完整。每一個(gè)區(qū)塊上記錄的交易都是上一個(gè)區(qū)塊形成之后，本區(qū)塊被創(chuàng)

建前發(fā)生的所有價(jià)值交換活動(dòng)，這種時(shí)間限定保證了數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性。

（2）無法被篡改。新區(qū)塊完成后被加入?yún)^(qū)塊鏈，然后就會(huì)上傳到公鏈，這是公開

透明的，且得到其他交易節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)。要?jiǎng)h改區(qū)塊，除非刪改掉公鏈51%的區(qū)塊，

而這是無法辦到的事情。這個(gè)特點(diǎn)保證了數(shù)據(jù)庫(kù)的嚴(yán)謹(jǐn)性，即無法被篡改。

區(qū)塊鏈就是區(qū)塊以鏈的方式組合在一起，從而形成數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)里的所有節(jié)

點(diǎn)都基于價(jià)值交換協(xié)議參與到區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)中，共享網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)和交易。

如何共享網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)和交易呢？

首先，除了創(chuàng)世區(qū)塊之外，每一個(gè)區(qū)塊的塊頭都包含了前一個(gè)區(qū)塊的交易信息和數(shù)

據(jù)。無論哪一個(gè)區(qū)塊的塊頭所包含的交易信息和數(shù)據(jù)，都可以回溯到創(chuàng)世區(qū)塊，共

享創(chuàng)世區(qū)塊的信息。所有的區(qū)塊連接起來，就形成了一條長(zhǎng)鏈。

其次，若不知道前一區(qū)塊的交易信息和數(shù)據(jù)，就無法生成當(dāng)前的區(qū)塊。因此，區(qū)塊

的形成必須有時(shí)間的先后順序，并按照順序依次形成一個(gè)一個(gè)區(qū)塊，每一個(gè)區(qū)塊包

含前一個(gè)區(qū)塊引用的結(jié)構(gòu)，讓現(xiàn)存的區(qū)塊集合形成了一條數(shù)據(jù)長(zhǎng)鏈。

可以說，一個(gè)區(qū)塊就是一段歷史，它以“區(qū)塊+鏈”的方式為我們?cè)V說了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)

的完整歷史。從創(chuàng)世區(qū)塊開始，到當(dāng)前區(qū)塊為止，區(qū)塊鏈上存儲(chǔ)了系統(tǒng)全部的歷史

數(shù)據(jù)。

正因?yàn)橐粋€(gè)區(qū)塊是之前所有區(qū)塊數(shù)據(jù)的濃縮，所以每一個(gè)區(qū)塊都擁有數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)每一

筆數(shù)據(jù)的查找功能，都可以回溯數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)一筆筆地進(jìn)行驗(yàn)證。

區(qū)塊鏈形成了一個(gè)等式結(jié)構(gòu)：區(qū)塊（完整歷史）+鏈（完全驗(yàn)證）=時(shí)間戳。

區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)讓全網(wǎng)的記錄者在每一個(gè)區(qū)塊中都蓋上一個(gè)時(shí)間戳來記賬，表示這個(gè)

信息是這個(gè)時(shí)間寫入的，從而形成了一個(gè)不可篡改、不可偽造的數(shù)據(jù)庫(kù)。

這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的形成，一言以蔽之，就是將一段時(shí)間內(nèi)生成的數(shù)據(jù)打包成一個(gè)區(qū)塊，

蓋上時(shí)間戳，與上一個(gè)區(qū)塊銜接在一起，而下一個(gè)區(qū)塊的頁(yè)首包含了上一個(gè)區(qū)塊的

索引數(shù)據(jù)，然后再在本頁(yè)中寫入新的信息，從而形成新的區(qū)塊，最終首尾相連，形

成區(qū)塊鏈。

1.4比特幣的三大環(huán)節(jié)

1.4.1挖礦

我們知道，比特幣區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)完全去中心化的分布式記賬系統(tǒng)。既然沒有中

心，那么是誰將比特幣的交易信息記錄到區(qū)塊鏈當(dāng)中的呢？也就是說，誰來維持比

特幣網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的運(yùn)行呢？

在這里，我們一直稱呼為礦工的比特幣網(wǎng)絡(luò)組成部分就出現(xiàn)了。

在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，我們將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)稱為礦工。礦工的主要工作是接收發(fā)送到公

共網(wǎng)絡(luò)上的交易記錄，按照要求逐個(gè)檢查比特幣交易記錄，如檢查對(duì)應(yīng)交易的數(shù)字

簽名、每條交易的輸入輸出值是否正確等。

礦工需要將合格的交易記錄收集起來，添加進(jìn)自己正在制作的新區(qū)塊中，按照固定

的結(jié)構(gòu)組成新的區(qū)塊。

當(dāng)?shù)V工的新區(qū)塊被制造出來后，首先會(huì)被發(fā)送到公共網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)中。其他（礦

工）節(jié)點(diǎn)將按照上述的流程檢查這個(gè)新創(chuàng)造的區(qū)塊是否符合要求。如果這個(gè)區(qū)塊獲

得了大部分節(jié)點(diǎn)的認(rèn)同，就會(huì)被添加到該節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的區(qū)塊鏈的末尾，成為鏈上新的

一環(huán)。我們將礦工們生成新區(qū)塊的過程，稱為挖礦。

圖1-8挖礦

在挖礦的過程中，也存在著一個(gè)問題。在比特幣網(wǎng)絡(luò)上有許許多多的礦工，每個(gè)礦

工都能生成新的區(qū)塊，所以在同一時(shí)間內(nèi)可以生成許多新區(qū)塊。假設(shè)這些新區(qū)塊都

不相同，但又都是符合要求的，又該如何選擇呢？

比特幣網(wǎng)絡(luò)如果像一棵樹一樣往四面八方延伸的話，這無疑違背了它的創(chuàng)造理念，

只會(huì)變得越來越笨重、遲緩。所以，基于建立之初的規(guī)則，比特幣網(wǎng)絡(luò)只能支持一

條區(qū)塊鏈延續(xù)，即使有幾百上千個(gè)同時(shí)產(chǎn)生的新區(qū)塊，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)也

只能選擇同一個(gè)區(qū)塊作為這個(gè)鏈條的一部分。

既然要選擇，那么選擇的標(biāo)準(zhǔn)是什么？

我們第一要考慮的當(dāng)然是時(shí)間，但是再快的局域網(wǎng)絡(luò)都存在著延遲的現(xiàn)象，更不要

說分布于世界各地相距萬里的眾多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)了。在大多數(shù)情況下，基本每個(gè)節(jié)點(diǎn)接

收到的新區(qū)塊都是不相同的，這樣一來，光是要考慮選哪個(gè)就成了一個(gè)大問題。

在這里，比特幣網(wǎng)絡(luò)采用了一個(gè)巧妙的方法，那就是限制單位時(shí)間內(nèi)生成的新區(qū)塊

的數(shù)量。在系統(tǒng)之中，每十分鐘只有一個(gè)礦工能夠?qū)⒆约褐谱鞯男聟^(qū)塊發(fā)送到公有

網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。

既然只有一個(gè)，那選擇的問題在無形之中也就解決了。網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)都只要將

這個(gè)十分鐘內(nèi)唯一的新區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上就行了，這也就確保了網(wǎng)絡(luò)上所有

節(jié)點(diǎn)礦工工作的一致性。

工作量證明機(jī)制還需要每個(gè)礦工在制作新的區(qū)塊的同時(shí)完成一個(gè)額外的工作。只有

在完成額外的工作之后，新的區(qū)塊才能被發(fā)送到公共網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。

這個(gè)額外的工作包含兩部分：

第一，通過運(yùn)算，將新區(qū)塊內(nèi)包含的所有交易記錄和區(qū)塊內(nèi)部的基本信息重新組合

成為一個(gè)新的字符串，每一個(gè)區(qū)塊的SHA256函數(shù)值與其一一對(duì)應(yīng)。區(qū)塊的SHA256

函數(shù)值就代表這個(gè)區(qū)塊，如果第Y個(gè)區(qū)塊包含第X個(gè)區(qū)塊的SHA256函數(shù)值，則表示

第Y個(gè)區(qū)塊的前一個(gè)區(qū)塊是第X個(gè)區(qū)塊……區(qū)塊鏈中，每一個(gè)區(qū)塊都包含前一個(gè)區(qū)塊

所有內(nèi)容的SHA256函數(shù)值，區(qū)塊鏈就是靠各個(gè)區(qū)塊的SHA256函數(shù)值將這些區(qū)塊有

序地串聯(lián)而成。

第二，在第一部分得到的字符串末尾添加一個(gè)隨機(jī)數(shù)，組合成一個(gè)新字符串。將這

個(gè)新字符串輸入SHA256函數(shù)，得到一個(gè)包含256位的二進(jìn)制數(shù)。假如這個(gè)二進(jìn)制

數(shù)的前73位全是0，才算成功完成了這個(gè)額外的工作。當(dāng)某個(gè)礦工找到這個(gè)隨機(jī)數(shù)

后，就將隨機(jī)數(shù)添加到新區(qū)塊中，并把新區(qū)塊發(fā)布到比特幣網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)絡(luò)上的所有

節(jié)點(diǎn)收到這個(gè)區(qū)塊后，就將這個(gè)區(qū)塊按照前面的規(guī)則組成新字符串，并將這個(gè)新字

符串輸入SHA256函數(shù)，檢查二進(jìn)制數(shù)是否符合要求。如果符合要求后，再檢查這

個(gè)區(qū)塊是否符合要求，交易記錄是否符合要求等。如果一切都沒有問題后，就將這

個(gè)區(qū)塊添加到該節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的區(qū)塊鏈的末尾，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)新區(qū)塊，所以避免了從很

多區(qū)塊中選擇一個(gè)。

當(dāng)某個(gè)礦工發(fā)現(xiàn)了一個(gè)區(qū)塊，而這個(gè)區(qū)塊符合銜接到區(qū)塊鏈的資格，就向周圍的節(jié)

點(diǎn)發(fā)送這個(gè)區(qū)塊，并告訴它們這個(gè)區(qū)塊可以銜接到區(qū)塊鏈。接收到消息的節(jié)點(diǎn)檢查

這個(gè)區(qū)塊后，發(fā)現(xiàn)符合要求，就將這個(gè)區(qū)塊銜接到自己電腦的區(qū)塊鏈上，并給這個(gè)

區(qū)塊打上標(biāo)記，標(biāo)記這個(gè)區(qū)塊是哪個(gè)礦工發(fā)現(xiàn)的，并標(biāo)記上相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)數(shù)量。然后

，這個(gè)節(jié)點(diǎn)向自己周圍的節(jié)點(diǎn)發(fā)送同樣的內(nèi)容，收到消息的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行同樣的過程，

這樣一傳十、十傳百，這個(gè)新的區(qū)塊很快就能得到全網(wǎng)在線比特幣節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)，從

而添加到區(qū)塊鏈上。與此同時(shí)，給發(fā)現(xiàn)這個(gè)區(qū)塊的礦工的獎(jiǎng)勵(lì)也得到了確認(rèn)。

找到這個(gè)隨機(jī)數(shù)純粹靠運(yùn)氣，但礦工的運(yùn)算能力越強(qiáng)，則運(yùn)氣越好。也就是說，進(jìn)

行SHA256函數(shù)計(jì)算的速度越快，單位時(shí)間能夠試算的隨機(jī)數(shù)越多，就越可能最快

地找到這個(gè)隨機(jī)數(shù)，這個(gè)過程就是挖礦。

1.4.2獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制

作為一個(gè)公有的網(wǎng)絡(luò)，到底是什么激勵(lì)著礦工不辭辛勞地維持著比特幣區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)

的運(yùn)行呢？答案就是比特幣協(xié)議特有的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。

礦工每制作一個(gè)新區(qū)塊并發(fā)布到比特幣網(wǎng)絡(luò)上，就會(huì)得到來自比特幣網(wǎng)絡(luò)的代幣獎(jiǎng)

勵(lì)，也就是比特幣。

除此之外，這個(gè)區(qū)塊的所有交易記錄的所有交易費(fèi)用也歸這個(gè)礦工所有。2017年

每個(gè)區(qū)塊的交易費(fèi)用大約為2BTC，而每成功制作一個(gè)新區(qū)塊將獲得12.5BTC的獎(jiǎng)勵(lì)

，所以礦工將獲得14.5BTC。

比特幣是比特幣網(wǎng)絡(luò)自行發(fā)行的一種虛擬貨幣。傳統(tǒng)的貨幣是印刷出來的，比特幣

則是通過礦工挖礦制造區(qū)塊創(chuàng)造出來的。

在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，比特幣的數(shù)量被永遠(yuǎn)地限定在了2100萬個(gè)。發(fā)現(xiàn)每個(gè)區(qū)塊而增

加的比特幣數(shù)量每四年減半，2017年比特幣的總數(shù)應(yīng)該是1700萬個(gè)左右，而每將

一個(gè)區(qū)塊加入?yún)^(qū)塊鏈就獎(jiǎng)勵(lì)12.5個(gè)，所以截至2140年所有的比特幣將被挖光，比

特幣將不會(huì)再發(fā)行。正是因?yàn)楸忍貛虐l(fā)行數(shù)量的固定數(shù)量，才保證了它不會(huì)像傳統(tǒng)

的貨幣一樣有通貨膨脹的危險(xiǎn)。

2009年比特幣剛問世的時(shí)候，往區(qū)塊鏈上添加一個(gè)區(qū)塊會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)50個(gè)比特幣，這個(gè)

獎(jiǎng)勵(lì)每四年減半，到2013年的時(shí)候，獎(jiǎng)勵(lì)變?yōu)?5個(gè)比特幣。目前2017年的獎(jiǎng)勵(lì)是

12.5個(gè)比特幣，這就是比特幣的發(fā)行方式。

神奇的是，這個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)并不是某個(gè)權(quán)威機(jī)構(gòu)或者某個(gè)人發(fā)放的，它是得到所有運(yùn)行比

特幣軟件的電腦共同確認(rèn)后產(chǎn)生的，沒有誰可以拍板，一定要大家都承認(rèn)才行。因

此，比特幣的數(shù)量和交易是被嚴(yán)格記錄在案的，也就不存在被偽造的可能。

比特幣發(fā)展到了現(xiàn)在，伴隨著獎(jiǎng)勵(lì)的降低和挖礦人數(shù)的不斷增多，比特幣挖礦的難

度也呈幾何倍數(shù)增加。有人在2015年做過統(tǒng)計(jì)，在當(dāng)時(shí)，一臺(tái)普通的個(gè)人電腦進(jìn)

行挖礦運(yùn)算，足足需要幾十萬年才有可能挖礦成功。

伴隨著極高的運(yùn)算成本，挖礦成功的獎(jiǎng)勵(lì)同樣很豐厚。以現(xiàn)在來講，比特幣的價(jià)格

達(dá)到每個(gè)15000美元，挖礦成功一次獎(jiǎng)勵(lì)12.5個(gè)比特幣，也就是200000美元上下，

如此豐厚的回報(bào)的確可以成為人們瘋狂挖礦的動(dòng)機(jī)。

圖1-92009—2016年比特幣每年價(jià)格變化

在比特幣網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中，挖礦作為一種有償?shù)木S持比特幣生態(tài)的方式，是比特幣這

一分布式賬本能夠運(yùn)行下去的最大助力。它不是現(xiàn)實(shí)意義上的挖礦，而是將用戶交

易比特幣的數(shù)據(jù)加入?yún)^(qū)塊鏈，由此獲得相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)。

1.4.3分叉機(jī)制

那么有沒有可能兩個(gè)礦工同時(shí)找到一個(gè)符合要求的隨機(jī)數(shù)并且制作了一個(gè)新區(qū)塊？

可能，而且經(jīng)常發(fā)生。

圖1-10分叉機(jī)制運(yùn)行原理

對(duì)于這種情況，比特幣網(wǎng)絡(luò)是這樣處理的：對(duì)于這兩個(gè)區(qū)塊，比特幣網(wǎng)絡(luò)選擇將這

兩個(gè)區(qū)塊都保留下來，并將這兩個(gè)區(qū)塊都添加到區(qū)塊鏈的末尾，從而區(qū)塊鏈出現(xiàn)了

分叉，形成了兩個(gè)支鏈，礦工也會(huì)保存這兩個(gè)新區(qū)塊。但是，礦工都是在自己先接

收到的區(qū)塊基礎(chǔ)上創(chuàng)建新區(qū)塊，由于有的礦工先接收到區(qū)塊1，有的礦工先接收到

區(qū)塊2，所以有的礦工就在區(qū)塊1的基礎(chǔ)上制作新區(qū)塊，有的礦工就在區(qū)塊2的基礎(chǔ)

上制作新區(qū)塊。如果新區(qū)塊基于區(qū)塊1制作，接收到新區(qū)塊的節(jié)點(diǎn)將會(huì)放棄區(qū)塊2

，也就是說，區(qū)塊鏈出現(xiàn)支鏈的話，網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)只認(rèn)可最長(zhǎng)的那條支鏈，從

而保證了區(qū)塊鏈的唯一性。如果支鏈的基礎(chǔ)上又同時(shí)出現(xiàn)分叉，那么較短的支鏈將

被放棄。被放棄的支鏈中區(qū)塊上的所有交易記錄如果沒有添加到主鏈上，則會(huì)被重

新認(rèn)定為未確認(rèn)交易，等待重新加入新區(qū)塊中。

針對(duì)這種情況，在儲(chǔ)存交易記錄的區(qū)塊后方添加上數(shù)量不等的區(qū)塊之后，交易記錄

才能被比特幣網(wǎng)絡(luò)真正認(rèn)可。一般來說，添加的區(qū)塊數(shù)量按照交易規(guī)模的大小從一

個(gè)到六個(gè)不等。

1.4.4存儲(chǔ)

一個(gè)現(xiàn)金賬戶系統(tǒng)要想正常運(yùn)行，第一個(gè)要解決的問題就是記賬問題。記賬采用什

么方式，賬戶的儲(chǔ)存載體是什么，怎樣記賬，這些都是在實(shí)際操作中面臨的問題。

在金融機(jī)構(gòu)開立賬戶的時(shí)候，賬戶信息往往是以客戶的身份儲(chǔ)存進(jìn)該機(jī)構(gòu)的中心服

務(wù)器，成為它們的保密信息。

越是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕鹑跈C(jī)構(gòu)，對(duì)于資金的轉(zhuǎn)移和結(jié)算審核就越嚴(yán)格。一筆數(shù)額不大的資金

從一個(gè)賬戶轉(zhuǎn)移到另一個(gè)賬戶，不知道要在內(nèi)部進(jìn)行多少?gòu)?fù)雜的審核程序，這些程

序的復(fù)雜程度往往是一個(gè)普通的用戶感受不到的。

在今天，憑借超級(jí)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力，跨行乃至異地轉(zhuǎn)賬變得十分簡(jiǎn)單，但跨

國(guó)之間的經(jīng)濟(jì)交易依然十分煩瑣。

因?yàn)椴煌鹑跈C(jī)構(gòu)內(nèi)部的記賬系統(tǒng)是獨(dú)立專用的，互不相同。它們往往由自己的機(jī)

構(gòu)創(chuàng)建與維護(hù)，而我們也樂得由這個(gè)中心化的機(jī)構(gòu)來守護(hù)自己的財(cái)產(chǎn)。

在中心化記賬系統(tǒng)成為常態(tài)的時(shí)候，比特幣作為一個(gè)去中心化的分布式網(wǎng)絡(luò)記賬系

統(tǒng)，又是怎樣記賬的呢？實(shí)際上，比特幣是利用分布的區(qū)塊來儲(chǔ)存賬目信息，通過

鏈條來達(dá)成信息共享的。

我們前面講過，區(qū)塊鏈?zhǔn)怯蔁o數(shù)個(gè)區(qū)塊構(gòu)成的，而每個(gè)區(qū)塊的結(jié)構(gòu)又包括區(qū)塊頭和

區(qū)塊主體。區(qū)塊頭的大小基本恒定，里面包含著相同的原始信息，同時(shí)通過與前面

區(qū)塊相聯(lián)系的哈希值組成鏈條。

長(zhǎng)達(dá)64位的哈希值獨(dú)一無二，確保了每個(gè)區(qū)塊身份的獨(dú)特性。同時(shí)，無法通過哈

希值倒推前面的區(qū)塊，這也防止了區(qū)塊鏈信息被篡改的可能。

表1-3比特幣交易過程

儲(chǔ)存在區(qū)塊主體內(nèi)部的交易信息有兩種：第一種是系統(tǒng)發(fā)放給挖礦節(jié)點(diǎn)的報(bào)酬，在

比特幣網(wǎng)絡(luò)中就是我們所說的比特幣。比特幣只能通過挖礦這樣一種特殊的方式產(chǎn)

生。比特幣的產(chǎn)生是有特定時(shí)間和數(shù)量限制的，所以第一種交易信息偏少，大部分

都是第二種交易信息。

第二種交易信息就是轉(zhuǎn)賬交易，一個(gè)節(jié)點(diǎn)將自己節(jié)點(diǎn)所擁有的比特幣支付給另一個(gè)

節(jié)點(diǎn)，比特幣內(nèi)部的價(jià)值轉(zhuǎn)移只能通過這樣一種途徑進(jìn)行。

不管是新產(chǎn)生的比特幣還是原有的比特幣，它們的數(shù)量都是處于系統(tǒng)嚴(yán)格的監(jiān)控之

中，既不會(huì)憑空增加，也不會(huì)憑空減少，始終維持系統(tǒng)歷史發(fā)放的數(shù)量。比特幣發(fā)

行的總量是2100萬個(gè)，比特幣的交易也只有發(fā)行和轉(zhuǎn)賬兩種形式。

1.4.5比特幣的交易與歸屬證明

比特幣賬本記錄的其實(shí)就是關(guān)于比特幣交易的過程和信息。記錄的內(nèi)容以電子的形

式通過互聯(lián)網(wǎng)保存在世界上大大小小的節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)分布式鏡像儲(chǔ)存。

當(dāng)交易的信息被記錄和儲(chǔ)存之后，比特幣的所有者可以通過正確的地址和密鑰來證

明自己對(duì)于一定數(shù)目比特幣的所有權(quán)。就像客戶在銀行辦了一張銀行卡一樣，當(dāng)客

戶想取款的時(shí)候，為了證明自己是該賬戶資金的所有者，往往要同時(shí)出示自己的銀

行卡和密碼。

在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中的地址就相當(dāng)于公開的身份證明，而系統(tǒng)發(fā)放

的密鑰則是賬戶的密碼。

在比特幣交易的過程中，密鑰的存在至關(guān)重要。假如小偷偷走了銀行卡，只要及時(shí)

凍結(jié)賬戶，財(cái)產(chǎn)將會(huì)安然無虞。在比特幣系統(tǒng)內(nèi)，密鑰就像銀行卡密碼一樣只匹配

唯一對(duì)應(yīng)的比特幣，并且作為私鑰的密鑰的存在完全匿名，遺失或被偷的可能性微

乎其微。

為了明確虛擬網(wǎng)絡(luò)貨幣的歸屬，比特幣采用了加密技術(shù)。加密技術(shù)的發(fā)展十分復(fù)雜

，經(jīng)歷了好幾個(gè)階段。

表1-4加解密算法的類型

在一般情況下，加密邏輯被包含在一個(gè)邏輯嚴(yán)密的代碼之中，防止被破譯。但即使

是最為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜嗽齑a，也難免存在漏洞，總有被破譯的時(shí)候。針對(duì)這種情況，比

特幣采用了對(duì)稱密鑰加密技術(shù)。對(duì)稱密鑰加密通過一個(gè)對(duì)稱的密鑰進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，

然后傳輸或者保存，需要的時(shí)候再通過同一個(gè)密鑰進(jìn)行解密還原原來的數(shù)據(jù)，從而

杜絕了被破譯的風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)然，對(duì)稱密鑰加密技術(shù)也有一個(gè)極大的缺點(diǎn)，那就是密鑰信息是共享的，在跨組

織的場(chǎng)景下，密鑰無法得到足夠安全的保存。

后來，非對(duì)稱加密算法被網(wǎng)絡(luò)安全專家們發(fā)明出來。舉例來說，RSA就是非常具有

代表性的非對(duì)稱加密算法。在這種算法下，每個(gè)用戶都擁有兩個(gè)密鑰，一個(gè)是公鑰

，另一個(gè)是私鑰。公鑰可以被私鑰推導(dǎo)出來，但是反過來卻不行。

圖1-11加解密的基本過程

假定甲向乙傳遞數(shù)據(jù)，那么甲使用公鑰進(jìn)行加密，乙使用私鑰進(jìn)行解密，因此，乙

需要小心地保存好私鑰，而公鑰是公開的。這種典型的非對(duì)稱加密場(chǎng)景，能夠有效

地防止數(shù)據(jù)被偷窺、篡改。

非對(duì)稱加密還能應(yīng)用在簽名驗(yàn)證領(lǐng)域，簽名是加密技術(shù)的逆向應(yīng)用。例如，客戶乙

可以通過公鑰解密客戶甲利用私鑰加密傳遞過來的數(shù)據(jù)，而且只有當(dāng)解密成功的時(shí)

候，才能證明數(shù)據(jù)來源的真實(shí)性。這樣的規(guī)則將有效地防止數(shù)據(jù)被篡改。

從這兩個(gè)場(chǎng)景中我們看到，公鑰是公開的，可以發(fā)給任何人，而私鑰是私密的，用

來解密或者簽名。

在實(shí)際生活場(chǎng)景中，各種各樣的密碼被我們用在對(duì)各種私人賬戶的保護(hù)上。在經(jīng)濟(jì)

活動(dòng)中，通過個(gè)人獨(dú)有的信用憑證來進(jìn)行交易更是稀松平常。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，我

們是通過密鑰來實(shí)現(xiàn)虛擬貨幣的價(jià)值轉(zhuǎn)移的。

交易的過程充滿無數(shù)的細(xì)節(jié)。比特幣在交易正式完成之后會(huì)被鎖定在新的地址上，

擁有這個(gè)節(jié)點(diǎn)地址的個(gè)人或機(jī)構(gòu)憑借密鑰簽名認(rèn)證實(shí)現(xiàn)自己對(duì)這個(gè)地址上比特幣的

所有權(quán)歸屬。即使在其將賬戶中的比特幣交易之后，這些比特幣依然不會(huì)消失，會(huì)

繼續(xù)被鎖定在合法交易者的地址上。任何在規(guī)定狀況下進(jìn)行的交易都是被允許的。

圖1-12比特幣系統(tǒng)中交易的輸入輸出過程

交易的過程以兩大行為為主，一個(gè)是地址鎖定，另一個(gè)是解鎖過程。地址鎖定就是

加密，類似于關(guān)鎖。腳本的鎖定和解鎖認(rèn)證構(gòu)成了交易輸入和輸出的過程。

兩個(gè)腳本中的一個(gè)將比特幣關(guān)聯(lián)在節(jié)點(diǎn)地址上，證明比特幣的所有權(quán)歸屬，另一個(gè)

則為解鎖提供證明，證明地址的所有權(quán)與比特幣的交易權(quán)限。讓我們?cè)購(gòu)膶?shí)際的交

易場(chǎng)景中解鎖這兩種機(jī)制：

即使是幣圈的外圍觀望者，也應(yīng)該聽說過那個(gè)用10000枚比特幣買了兩個(gè)比薩的程

序員的故事。

2010年，美國(guó)佛羅里達(dá)州一位名為L(zhǎng)aszlo

Hanyecz的程序員，用10000枚比特幣買了兩個(gè)“約翰爸爸”（Papa

John）的比薩?，F(xiàn)如今，這10000個(gè)比特幣的價(jià)值達(dá)2.7億元人民幣。

先不去探討這位程序員后來究竟有多后悔，我們先來看看這筆交易是如何完成的。

在交易之前，LaszloHanyecz擁有的10000個(gè)比特幣用私鑰加密鎖定在Laszlo

Hanyecz的比特幣地址A上，其來源是挖礦所得。當(dāng)他擁有這些比特幣時(shí)，鎖定腳

本就已經(jīng)運(yùn)行了。

表1-5鎖定腳本的邏輯格式

表1-6解鎖腳本的邏輯格式

具體的解鎖過程可以分為以下幾個(gè)步驟：

第一步，系統(tǒng)會(huì)通過已知的公鑰將地址推導(dǎo)出來，驗(yàn)證是否一致，只有通過了系統(tǒng)

的檢驗(yàn)，才能進(jìn)行下一步。

第二步，根據(jù)公鑰解鎖簽名認(rèn)證，解鎖成功的前提是運(yùn)算出來的值與上一個(gè)區(qū)塊的

哈希值一致。只有這兩步都滿足了要求，才算完成了解鎖過程。

比特幣的歸屬權(quán)和交易證明利用的是密碼學(xué)加密的原理，首先保證的就是數(shù)據(jù)的安

全性和不可篡改性。

1.5共識(shí)機(jī)制：工作量與權(quán)益證明

從實(shí)際來講，比特幣這一數(shù)字虛擬貨幣的核心在于它是由去中心化的網(wǎng)絡(luò)發(fā)行的，

不依靠特定的中心機(jī)構(gòu)來維持，是分布式存在的。要達(dá)成分布式儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)

點(diǎn)協(xié)同工作，就必須完成名為“工作量證明”的共識(shí)重建過程。

達(dá)成共識(shí)的過程就是我們所說的“挖礦”。挖礦實(shí)際上是利用系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資

源來解決競(jìng)爭(zhēng)問題的一個(gè)方案。網(wǎng)絡(luò)記錄權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)是激烈的，難度也是動(dòng)態(tài)可調(diào)整

的。首先解決數(shù)學(xué)問題的礦工將優(yōu)先獲得記錄區(qū)塊的權(quán)力，同時(shí)新產(chǎn)生的區(qū)塊也會(huì)

被按照時(shí)間順序接在主鏈的后面，成為鏈條延續(xù)的一環(huán)。

區(qū)塊鏈?zhǔn)潜忍貛畔到y(tǒng)的底層技術(shù)架構(gòu)，是一個(gè)分散的數(shù)據(jù)賬本，將決策的權(quán)力分配

給系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)大大小小的節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)共同參與決策，依據(jù)的規(guī)則就是共識(shí)機(jī)制

。

取得共識(shí)就是決定哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得記賬的權(quán)力，共識(shí)機(jī)制是確保交易完成的技術(shù)和

制度手段。共識(shí)的取得與安全限度有很大的關(guān)系，越是安保程度高的系統(tǒng)，它處理

問題的速度就越慢。比特幣要保持高度的安全性，就必須以犧牲一定程度的效率為

代價(jià)。

共識(shí)機(jī)制的建立不是單項(xiàng)技術(shù)能夠達(dá)成的，至少?gòu)哪壳皝碇v，區(qū)塊共識(shí)機(jī)制的建立

要依靠以下四種技術(shù)的支持。

圖1-13四種技術(shù)基礎(chǔ)

1.5.1工作量證明機(jī)制

工作量證明機(jī)制要做的就是對(duì)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果進(jìn)行判定。在挖礦環(huán)節(jié)中，每個(gè)用戶得到的

比特幣數(shù)量與貢獻(xiàn)的算力有直接關(guān)系。用戶能夠控制的算力資源越多，挖到比特幣

的概率就越大。如果要類比的話，可以用按勞分配來解釋。

根據(jù)工作量分配貨幣歸屬權(quán)，就是工作量證明機(jī)制的實(shí)質(zhì)。

通過運(yùn)算，整個(gè)比特幣系統(tǒng)將會(huì)按照規(guī)則得出一個(gè)隨機(jī)數(shù)，獲取這個(gè)隨機(jī)數(shù)是全看

運(yùn)氣的。只有獲取了這個(gè)隨機(jī)數(shù)，才能獲得記賬權(quán)力。區(qū)塊建立之后，該區(qū)塊的信

息會(huì)被全網(wǎng)公布并記錄，并被全網(wǎng)其他節(jié)點(diǎn)一起保存。

通過發(fā)行虛擬貨幣來獲得維持系統(tǒng)運(yùn)行所需要的算力，借此來保障整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成長(zhǎng)

，這就是工作量證明機(jī)制的作用。在系統(tǒng)的鼓勵(lì)下，用戶會(huì)積極地投入到挖礦的過

程中，不斷增強(qiáng)對(duì)算力資源的投入。事實(shí)上，現(xiàn)在市面上的所有虛擬貨幣，都是按

照POW模式來進(jìn)行工作量證明的。計(jì)算機(jī)的性能越好，貢獻(xiàn)的算力越多，能夠得

到的系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)也就越多。

通過計(jì)算出來的符合標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)塊頭部的哈希散列值，我們就能夠衡量工作量的大小

。每一個(gè)參與記賬權(quán)爭(zhēng)奪的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)都是挖礦節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)會(huì)按照既定的規(guī)則對(duì)

從其他節(jié)點(diǎn)獲取的交易信息進(jìn)行驗(yàn)證，并在驗(yàn)證通過后存入緩存區(qū)。這樣就形成了

一定的交易儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)——Merkle樹。

根據(jù)區(qū)塊的基本信息，區(qū)塊頭首先被制造出來。區(qū)塊頭的大小一定，通常由前一個(gè)

區(qū)塊的哈希散列值、時(shí)間戳證明、難度認(rèn)證，以及一段完全隨機(jī)的數(shù)值組成。這一

段完全隨機(jī)的數(shù)值是在挖礦的時(shí)候產(chǎn)生的，它能夠讓區(qū)塊頭的哈希散列值符合某一

個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。例如某段哈希散列值的前某些位為0，難度目標(biāo)就是用來表達(dá)哈希散列值

標(biāo)準(zhǔn)的難度系數(shù)，可以通過概率算法計(jì)算出難度值與挖礦成功的可能性。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的礦工接收并驗(yàn)證了交易之后，就開始進(jìn)行挖礦工作了。礦工要做的就是

通過計(jì)算得出滿足某一個(gè)難度值的區(qū)塊頭的哈希散列值。如果計(jì)算成功，那么該礦

點(diǎn)就算挖礦成功，可以向全網(wǎng)廣播挖礦所得。全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證后，就會(huì)把這個(gè)區(qū)塊連

接到區(qū)塊的最上端，并且在全網(wǎng)達(dá)成一致。

要使挖礦成功，礦工必須經(jīng)過無數(shù)次的隨機(jī)值填充實(shí)驗(yàn)，不斷嘗試將產(chǎn)生出來的隨

機(jī)數(shù)填充到區(qū)塊頭部，計(jì)算匹配的哈希值。

工作量證明機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)完全的去中心化，各個(gè)節(jié)點(diǎn)自由進(jìn)出，最適合應(yīng)

用在需要大量算力投入的航天研究乃至基礎(chǔ)科學(xué)研究方面，但它的缺點(diǎn)依然不小。

首先，消耗在無意義的挖礦活動(dòng)中的大量計(jì)算機(jī)資源觸目驚心，浪費(fèi)情況嚴(yán)重。其

次，比特幣的火熱已經(jīng)吸引了太多的算力，沒有給其他采用工作量證明機(jī)制的區(qū)塊

鏈技術(shù)留下太多算力資源。

盡管在商業(yè)途徑上缺乏進(jìn)展，但我們依然看好POW工作量證明機(jī)制在科學(xué)探索領(lǐng)

域的前景。

1.5.2股權(quán)證明機(jī)制

股權(quán)證明機(jī)制（Proofof

Stake，POS）又稱為權(quán)益證明機(jī)制，它會(huì)根據(jù)用戶持有貨幣的數(shù)量和時(shí)間派發(fā)利

息，類似于股息。

POS股權(quán)證明機(jī)制是工作量證明機(jī)制的升級(jí)共識(shí)機(jī)制。在POS模式下，產(chǎn)生了一個(gè)

名為“幣齡”的概念，每個(gè)比特幣每天產(chǎn)生1幣齡。

根據(jù)用戶持有的虛擬貨幣的數(shù)量和擁有的時(shí)長(zhǎng)，用戶將會(huì)有一定的概率獲取記賬權(quán)

益。越是持有代幣越多的用戶，獲取的記賬權(quán)益就越大。

假如用戶發(fā)現(xiàn)了一個(gè)POS區(qū)塊，則其幣齡就會(huì)被清空，用戶每被清空365幣齡，將

會(huì)從區(qū)塊中獲得0.05個(gè)幣的利息（可理解為年利率5%）。

隨后，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行一個(gè)SHA256的哈希運(yùn)算，基于交易輸入和其他一些固定數(shù)據(jù)，

以及當(dāng)前時(shí)間得出哈希值。該哈希運(yùn)算類似于比特幣的工作量證明，其難度與交易

輸入的幣齡成反比。由于幣齡清空為零，所以每發(fā)現(xiàn)一個(gè)新區(qū)塊，礦工的算力也歸

為零。

與POW相比，POS是一種升級(jí)的共識(shí)機(jī)制，根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)代幣數(shù)量和時(shí)間的比例降

低挖礦的難度，加快隨機(jī)數(shù)的尋找速度。

在實(shí)際運(yùn)作中，POS在一定程度上縮短了共識(shí)達(dá)成的時(shí)間，提高了交易的效率，而

安全也更有保障。對(duì)于金融交易領(lǐng)域來講，擁有這樣的記賬系統(tǒng)，意義非常巨大。

在區(qū)塊鏈技術(shù)前沿應(yīng)用領(lǐng)域，POS技術(shù)有著非常高效的運(yùn)用。

1.5.3股份授權(quán)證明機(jī)制

作為一種新的加強(qiáng)貨幣網(wǎng)絡(luò)安全的共識(shí)算法，股份授權(quán)證明機(jī)制（DPOS）引入“第

三者”參與到共識(shí)機(jī)制的建立過程之中。

針對(duì)傳統(tǒng)的工作量證明機(jī)制的運(yùn)行缺點(diǎn)，股份授權(quán)證明機(jī)制寄希望于通過更廣泛的

民主來對(duì)中心化的負(fù)面影響進(jìn)行最大限度的限制。

DPOS的工作原理是最大化持幣人的盈利，同時(shí)將維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的費(fèi)用維持在最小

的水平。類似于董事會(huì)按照股東所持有的股份賦予表決的權(quán)力，這樣的規(guī)則能夠最

大化網(wǎng)絡(luò)的效能。

與其他兩種證明機(jī)制相比，DPOS不管是參與的節(jié)點(diǎn)數(shù)量還是驗(yàn)證的安全程度，都

有極大的提升。相比于比特幣數(shù)分鐘共識(shí)驗(yàn)證的頻率，以秒為單位參與的共識(shí)驗(yàn)證

無疑要高效得多。節(jié)點(diǎn)的縮減打通了交易認(rèn)證的各個(gè)環(huán)節(jié)，讓達(dá)成認(rèn)同的速度更快

。

相較于傳統(tǒng)的P0W和POS系統(tǒng)，DPOS能夠在單一區(qū)塊內(nèi)容納更多筆交易，將加密

貨幣技術(shù)帶到一個(gè)新的層次，使其能夠與中心化的結(jié)算系統(tǒng)相媲美。

1.5.4Pool驗(yàn)證池

Pool是一種基于傳統(tǒng)的分布式一致性技術(shù)建立的，并輔之以數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制的共識(shí)機(jī)

制。在目前的區(qū)塊鏈行業(yè)運(yùn)用當(dāng)中，這一項(xiàng)共識(shí)機(jī)制應(yīng)用最為廣泛，也最能得到認(rèn)

同。

Pool不需要發(fā)行虛擬數(shù)字貨幣就能工作，也是Pool驗(yàn)證池的特點(diǎn)。為了提升驗(yàn)證的

速度和安全性，Pool建立在成熟的分布式一致性算法的基礎(chǔ)上。

作為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的核心，共識(shí)價(jià)值是通過工作量凝聚的。將系統(tǒng)的權(quán)限下放到參與

的無數(shù)個(gè)小節(jié)點(diǎn)上，聯(lián)合起來的分布式節(jié)點(diǎn)極大地弱化了中心的權(quán)力。

盡管在去中心化的程度上與比特幣相比稍顯不足，但Pool更適合多方參與的多中心

商業(yè)模式。

共識(shí)機(jī)制造就了整個(gè)比特幣協(xié)議的去信任性質(zhì)。區(qū)塊鏈提出的“去信任”不是不需要

信任，而是指信任由基礎(chǔ)數(shù)學(xué)算法保證，所以天然是有信任的，信任來源于整個(gè)區(qū)

塊鏈數(shù)學(xué)系統(tǒng)，無須額外建立信任中介。區(qū)塊鏈構(gòu)建去信任機(jī)制后，整個(gè)系統(tǒng)中的

每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作規(guī)則是公開透明的，所有的數(shù)據(jù)

內(nèi)容也是公開的。

之所以要把比特幣區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制單獨(dú)提出來講，是因?yàn)樗鼘?shí)在是太重要了。它

重建了信任，并且將一個(gè)分散的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接起來，而并不單單以一種技術(shù)而存在

。它賦予了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)諸多特性，我們也將在下一章從技術(shù)之外談?wù)搮^(qū)塊鏈技術(shù)的

這些特性在認(rèn)知上的意義。

?

2區(qū)塊鏈2.0：顛覆式創(chuàng)新技術(shù)

2.1中心化與去中心化

2.1.1中心化

中心的本質(zhì)是控制。

從人類有記載的時(shí)候開始，人們就知道將資源和信息集中在一個(gè)地方。尤其是在工

業(yè)時(shí)代，中心是一個(gè)集中所有資源和數(shù)據(jù)的地方，是所有路徑的交錯(cuò)點(diǎn)。人們將生

產(chǎn)和工作都集中在一起，從而達(dá)到完全控制的目的。中心能夠控制所有的過程，保

證準(zhǔn)確和無誤，其重要性不言而喻。

對(duì)于封建國(guó)家，我們將“中心化”形象地稱為“中央集權(quán)”。

中央集權(quán)有弊有利。在政治昌明、經(jīng)濟(jì)繁榮的朝代，大權(quán)獨(dú)攬的英明國(guó)王可以盡情

地發(fā)揮自己的才能，下達(dá)指令，很好地管理好自己治下的國(guó)家。而如果這個(gè)國(guó)家遇

到的是一個(gè)昏庸無能的君主，那這個(gè)國(guó)家就時(shí)刻面臨著從上到下的各種矛盾。

圖2-1中心化網(wǎng)絡(luò)形式

歷史給出的結(jié)論是，將所有的決策都交給一個(gè)人是不可靠的。

計(jì)算機(jī)也一樣。計(jì)算指令從中心傳達(dá)到底層再到執(zhí)行要經(jīng)歷無數(shù)的環(huán)節(jié)，最初的指

令在經(jīng)過一層層的傳遞到達(dá)最后的執(zhí)行環(huán)節(jié)時(shí)已經(jīng)面目全非，造成最后的執(zhí)行結(jié)果

與最初的預(yù)期完全不同。并且信息在傳遞的過程中需要時(shí)間，有可能信息從中心點(diǎn)

發(fā)出后在到達(dá)執(zhí)行點(diǎn)的時(shí)候已經(jīng)錯(cuò)過了最好的執(zhí)行時(shí)機(jī)，導(dǎo)致結(jié)果大打折扣。

在互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)過程中，互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)造者們?cè)脒^設(shè)立一個(gè)中心來交換數(shù)據(jù)，但這

個(gè)方案很快就被否定了。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)有巨大的數(shù)據(jù)需要處理，設(shè)立一個(gè)中心雖然達(dá)

到了絕對(duì)控制的目的，但將引出更多的問題。

圖2-2去中心化與中心化的對(duì)比

由一個(gè)中心來處理整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，將使這個(gè)中心非常容易發(fā)生錯(cuò)誤和故障，而

一旦這個(gè)中心出現(xiàn)問題，便會(huì)導(dǎo)致整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)崩潰，造成極大的損失。

通過去中心化的形式，可以大大提高互聯(lián)網(wǎng)的效率。雖然采用去中心化的形式后，

整個(gè)系統(tǒng)看似處于“失控”的混亂狀態(tài)，會(huì)頻繁出現(xiàn)許多小錯(cuò)誤，但這樣的形式卻可

以避免互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)大的錯(cuò)誤，這便是去中心化的意義。

雖然在設(shè)計(jì)之初互聯(lián)網(wǎng)還沒有明顯的中心概念，但伴隨著互聯(lián)網(wǎng)與人們的生活越來

越緊密，類中心化的機(jī)構(gòu)還是出現(xiàn)了。

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，提到互聯(lián)網(wǎng)的中心，無疑就是各種大型的機(jī)構(gòu)和公司。這種中心化

的模式是目前最主流的商業(yè)模式，各種已經(jīng)存在的商業(yè)中心服務(wù)器掌握著與人們生

活息息相關(guān)的各種數(shù)據(jù)，涉及衣食住行的各個(gè)層面。

在現(xiàn)代社會(huì)，想要生活下去，就必須求助于那些信息的掌控者，也就是大型的商業(yè)

公司或者機(jī)構(gòu)。久而久之，人們不得不依賴這些掌控者，因而這些掌控者就變成了

權(quán)威。

中心化的問題很多，如發(fā)行貨幣的銀行可以不需要客戶的同意，就可以無限制地印

刷鈔票，使客戶的財(cái)富貶值?？蛻舸嬖阢y行里面的錢，其實(shí)并不歸客戶所有。等到

銀行面臨危機(jī)的時(shí)候，銀行還能夠?qū)蛻粝拗泼刻斓娜】铑~。這樣一來，銀行里面

的存款究竟還是不是客戶的呢？

傳統(tǒng)集權(quán)式的企業(yè)面對(duì)的中心化問題更加嚴(yán)重?，F(xiàn)代企業(yè)的所有權(quán)模式不是以股份

制就是以私有制的形式注冊(cè)在案。公司上上下下圍繞幾個(gè)董事會(huì)成員，等待他們發(fā)

號(hào)施令，宣讀公司發(fā)展的方向。

現(xiàn)代公司的結(jié)構(gòu)就如同古老的王朝統(tǒng)治一般，其組織結(jié)構(gòu)是自上而下的，等級(jí)分工

明確。CEO（首席執(zhí)行官）幾乎左右著公司發(fā)展上的所有決策。

中心化導(dǎo)致的問題包括下層執(zhí)行積極性的下降和管理層腐敗問題的出現(xiàn)。越是在大

公司，信息傳遞越容易出現(xiàn)滯后以及不準(zhǔn)確性。這種滯后性雖然能夠通過更加緊密

的分工加以緩解，卻帶來更加嚴(yán)重的機(jī)構(gòu)臃腫問題，從而不斷陷入新的死循環(huán)之中

。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，新的問題還在不斷地出現(xiàn)，即使是最精明的商人和最優(yōu)秀的

管理者也對(duì)此束手無策。以一個(gè)正常人類的身體和精神強(qiáng)度來講，成為一個(gè)大型公

司的決策中心是不可靠的。

最近數(shù)十年的研究數(shù)據(jù)表明，基于中心化的平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)最后將以失敗告終。另外，用

戶放棄對(duì)私人數(shù)據(jù)的控制權(quán)換取生活便利的行為也更容易受到來自安全漏洞的攻擊

。在未來，中心化平臺(tái)的這些問題將更加明顯。

從本質(zhì)上來講，中心機(jī)構(gòu)做的就是買賣客戶信息的生意，供需是它的兩面。中心化

的機(jī)構(gòu)類似于一個(gè)信息中轉(zhuǎn)站，假如供需信息能夠隨時(shí)共通，那中心化的機(jī)構(gòu)就沒

有了存在的價(jià)值。到那個(gè)時(shí)候，中心化機(jī)構(gòu)必然走進(jìn)博物館，供后人瞻仰。

2.1.2去中心化的意義

去中心化是指在一個(gè)密布各種節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜系統(tǒng)之中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有高度自治的

特征，而這些節(jié)點(diǎn)彼此之間能夠自由連接，形成一個(gè)個(gè)單元。在去中心化系統(tǒng)中，

任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都不可能成為完全的中心，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系是扁平和開放的。

例如，在商業(yè)公司里，老板不再高高在上發(fā)號(hào)施令，而是成為普通的一員，和員工

一起參與經(jīng)營(yíng)。在公司的運(yùn)行上，員工不必聽從以幾人為首的董事會(huì)的意見，因?yàn)?/p>

董事會(huì)就是全體人員。

區(qū)塊鏈的賬本是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共享的，從表面上來看是中心化的。然而從結(jié)構(gòu)來看

，區(qū)塊鏈?zhǔn)窃赑2P的理念上建立的，因此結(jié)構(gòu)是去中心化的。從系統(tǒng)的所有權(quán)來看

，共識(shí)算法的存在讓少數(shù)人難以完全控制整個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)，所以在治理層面上是反

權(quán)威和去中心化的。

結(jié)構(gòu)和控制權(quán)上的去中心化給區(qū)塊鏈帶來了三點(diǎn)好處，分別是容錯(cuò)性、抗攻擊力和

防合謀。單個(gè)節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤并不會(huì)禍及整個(gè)系統(tǒng)，甚至大片節(jié)點(diǎn)的消失都不會(huì)給整個(gè)

系統(tǒng)帶來毀滅性的影響。除非操控了整個(gè)系統(tǒng)51%的算力，別有用心的機(jī)構(gòu)才能掌

控這張網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)特性無疑增強(qiáng)了公用鏈條的抗攻擊力。

在區(qū)塊鏈中，“私有財(cái)產(chǎn)神圣不可侵犯”這句話真正成了現(xiàn)實(shí)。區(qū)塊鏈完全脫離了銀

行，只依靠互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。即使是政府執(zhí)法部門，也無法查封或

沒收區(qū)塊鏈。除非徹底關(guān)?；ヂ?lián)網(wǎng)，否則無法封殺比特幣網(wǎng)絡(luò)。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)里，

人們能真正掌握自己的錢，而不是通過銀行間接掌握自己的錢。因此，比特幣在人

類歷史上第一次用技術(shù)手段保證了私有財(cái)產(chǎn)神圣不可侵犯。

此外，過去幾十年間大企業(yè)通過對(duì)數(shù)據(jù)的壟斷獲取暴利，而用戶卻絲毫沒有享受到

任何的收益。廣告業(yè)務(wù)為一批互聯(lián)網(wǎng)巨頭公司帶去了極為豐厚的收益，他們收集用

戶數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘，優(yōu)化廣告投放的策略，以最大限度地攫取收益。用戶在不

知不覺中貢獻(xiàn)出了珍貴的個(gè)人數(shù)據(jù)，卻未曾享受到應(yīng)有的待遇。雖然人們受夠了隱

私被肆意侵犯，受夠了未經(jīng)允許就被征用數(shù)據(jù)，受夠了信息被隨意倒賣，但卻無能

為力。

在這一場(chǎng)變革中，去中心化試圖將原本屬于我們每一個(gè)人的隱私權(quán)利，交還給我們

自己。

借助區(qū)塊鏈，我們個(gè)人的數(shù)據(jù)將通過個(gè)人專有的私鑰儲(chǔ)存在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之中。除非我

們授權(quán)，沒有人能夠越過我們進(jìn)行數(shù)據(jù)授權(quán)交易、追蹤個(gè)人的日常數(shù)據(jù)。信息的管

理權(quán)第一次從中心機(jī)構(gòu)的服務(wù)器里回到個(gè)人用戶的手中。

2.1.3去中心化不等于去監(jiān)管

在區(qū)塊鏈技術(shù)出現(xiàn)之初，很多人對(duì)區(qū)塊鏈抱著一種消極的觀點(diǎn)。人們總是認(rèn)為去中

心化就是去監(jiān)管，就是不加管制地盲目發(fā)展。

事實(shí)真的是這樣嗎？并非如此。監(jiān)管與去中心化并不沖突，去中心化去的是中央控

制方和中介方，而不是監(jiān)管方。

從總體上來說，區(qū)塊鏈技術(shù)是歡迎監(jiān)管的。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，監(jiān)管節(jié)點(diǎn)可以隨意介

入任何一個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。另外，