比特币突破2万美元及其背后的区块链技术

像比特币这样的虚拟货币在很大程度上不受监管，并且绕过了传统的银行系统。 它的急剧上涨令各国监管机构感到担忧。 2017 年 9 月，中国禁止发行新的虚拟货币并关闭虚拟货币交易所。 中国官方消息称，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，比特币国际交易也陷入剧烈震荡。 但从那以后，比特币的价格就逆风飙升，越来越势不可挡。

本文将从比特币入手，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的。 事实上，相关研究早在 20 世纪 80 年代和 90 年代就开始了。

在数字货币的探索实践中，比特币是目前最好的一种。 说到比特币的起源，就不得不说到一个略显神秘的团体：CypherPunk。 这个团体是密码学天才的松散联盟。 在比特币的创新中，大量借鉴了密码朋克成员的贡献。

密码朋克本身就是最早的数字货币传播者。 在它的邮件群里，关于数字货币的讨论很常见，一些想法已经付诸实践。 在比特币之前，有很多失败的尝试。 这里我们简单罗列一下之前的一些探路者。

Adam Back 是一位英国密码学家，他于 1997 年发明了 hashcash，它使用工作量证明。 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。

哈伯和斯托内塔（Haber and Stornetta）在 1997 年提出了一种用时间戳确保数字文件安全的协议[iii]，成为比特币区块链协议的雏形。

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强调点对点的交易和不可更改的交易记录。 但是在B-money中，每台电脑都是独立写入交易记录，很容易造成系统账本不一致。 戴威设计了一套复杂的奖惩机制来防止作弊，但并没有从根本上解决问题。 中本聪在发明比特币时，大量借鉴了戴维的设计，并与戴维有过多次邮件往来。

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，Finney 使用可重复使用的工作量证明 (RPOW) 推出了他自己的电子货币版本。 Hal Finney 是第一笔比特币转账的接受者，在比特币发展初期与中本聪有过很多互动和交流。 哈尔·芬尼 (Hal Finney) 于 2014 年因绝症去世。

比特币的诞生

以2008年9月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，各国政府纷纷采取量化宽松等措施，对因自身原因陷入危机的大型金融机构进行救助。 这些举措引起了广泛质疑，一度引发“占领华尔街”运动。

纽约时间 2008 年 10 月 31 日下午 2 点 10 分，一个普通密码学邮件列表的数百名成员收到了一封自称是中本聪的人发来的电子邮件，“我一直在研究一种新的电子现金系统，它是完全点对点，没有任何可信的第三方，”然后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，中本聪发布了第一版比特币代码。

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了比特币的第一个区块——创世区块，并获得了“第一矿”奖励——50 个比特币。 在创世区块中，中本聪写下了这样一句话：

“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on through the second bailout for banks”

“财政大臣站在第二次银行救助的边缘”

这句话是当天《泰晤士报》头版的头条新闻。 中本聪将其写进了创世区块，不仅清楚地显示了比特币的诞生时间，同时也表达了对旧系统的嘲讽。

如今，比特币已经成为数字货币领域的佼佼者，市值达数十亿美元，但中本聪却在2010年选择了退休。中本聪是谁，是每一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》，媒体追踪到了数名自称或被认为是中本聪的人。 但无一例外，这些发现都因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·马斯克也被怀疑是中本聪本人，但这一说法遭到了马斯克本人的否认。

比特币和区块链

比特币在争议中已经有 7 年多的历史。 在历史上很少有这样的二分法对待某件事，支持者认为它会改变世界，而反对者认为它毫无价值。 顾名思义，很容易得出后一种结论。 虽然“币”这个词准确地描述了它的金融属性，但由于其过于形象的形象，大多数人对它如何与完全虚拟的“比特”联系起来感到困惑。

事实上，在比特币体系中，最重要的不是“币”的概念，而是没有中央存储机构的“账本”概念。 “硬币”只是这个分类账上使用的记账单位。 可以说，比特币本质上是一种基于互联网的去中心化账本，而区块链就是这种账本的名称。 这里我们可以做一个直观的类比。 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页，区块中携带的信息就是记录在这一页上的交易内容。

区块链是比特币的核心和基础设施，是一种去中心化的账本系统。

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区别呢？ 我们知道账本上的内容一定是唯一的，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，在当今的信息时代更是如此。 然而，中心化记账有一些明显的弱点：一旦中心出现问题，如被篡改或损坏，整个系统将面临危机甚至崩溃。

那么问题来了——我们能否建立一个去中心化但可信的不依赖任何第三方的记账系统？ 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，负责记账的自然是电脑。 在这里，我们将每台连接到会计系统的计算机称为“节点”。 去中心化就是没有中心，也就是说每一个参与系统的节点都是中心。 从设计账本系统的角度来看，每个节点都需要保存一个完整的账本。 但由于一致性要求，每个节点不能同时记账。 因为节点所处的环境不同，接收到的信息自然也不同。 如果账目同时记账，难免会造成账目不一致，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记账权。 但是，如果指定一些特殊节点具有记账权，势必会违背我们去中心化的初衷。

这似乎是一个不可能的问题。

竞争性记账及激励机制

中本聪设计的比特币区块链通过竞争记账的方式解决了去中心化记账系统的一致性问题。

前面提到，节点可以理解为连接到系统中的一台计算机，所谓竞争记账，就是通过各个节点的计算能力，即“算力”来竞争记账权的机制。 在比特币系统中，大约每十分钟进行一轮算力竞赛（算力将决定一轮竞赛获胜的概率，算力大的节点赢得算力竞赛的概率更高），而比赛的获胜者是获得一次记账的权力，这样在一定时间内，只有比赛的获胜者才能记账并将新的账本信息同步到其他节点。

那么，在去中心化的系统中，谁有权利决定竞争的结果呢？ 比特币系统是通过一种称为“工作证明”（POW）的机制来实现的。 让我给你一个简单的例子。 比如你要生产一些玩具，我早上给你一些零件。 晚上回来，会看到桌上放着自己需要的玩具。 虽然我没有看着你从早到晚做玩具，但我也想确定你真的付出了这么多。 这就是工作量证明的简单理解——通过一个特定的结果（每个人都可以验证），可以确认（竞争的）参与者完成了相应的工作量。

计算能力的竞争需要付出成本。 没有激励安卓比特币钱包，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作为奖励[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“私心”目的的竞争，最终造就了庞大的算力基础，为系统的安全保驾护航。 在如此精巧的安排下，比特币获得了越来越多的信任和更高的价值安卓比特币钱包，进而吸引了更多的资源投入其中，成为一个正向的循环经济体系。

正是因为比特币通过区块链机制创造了这样一个正向的循环经济体系，它才会在没有强大的中心化组织推动的情况下自然而然地发展壮大。

读到这里，我们会明显发现，虽然区块链脱胎于比特币，但无论是系统还是技术，其应用领域和发展潜力都将远远超出货币。

关于作者

张健，原火币网技术副总裁，国内首家区块链查询网站“区块”创始人，国内首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。 区块（Qukuai.com）是中国最大的区块链查询和数据服务平台。

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