「創想群說」區塊鏈與數位貨幣技術
《金卡生活》雜誌
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作者系北京信陵神州科技有限公司合夥人、技術負責人。
區塊鏈技術作為近兩年來的熱門話題引起了社會廣泛的關注。在國際範圍內，超過45個國家具有區塊鏈項目的投資案例，已知的455家區塊鏈公司累計獲得融資約20億美元，更是在過去三年產生了超過2500個區塊鏈相關專利。我國於2016年12月出臺的《“十三五”國家資訊化規劃》明確指出：加強包括區塊鏈在內的新技術基礎研發和前沿佈局，
目前，國際範圍內已具備了一些相對成熟的區塊鏈組織，如國際的R3、HyperLedger（超級帳本）；國內的金聯盟、中國分散式總帳基礎協議聯盟（ChinaLedger）等。另外在金融行業，中國人民銀行成立了數位貨幣研究所進行數位貨幣研究，金融相關的區塊鏈應用占了區塊鏈應用總數量的50%以上。
關鍵技術與規則
區塊鏈技術可以簡單地分為三個關鍵的技術。
第一個是以區塊為單位的按時間順序記錄的線性資料庫。區塊鏈是一個去中心化的系統，因此需要有一個所有參與者共同認可的的規則，大家按照規則搶記帳權。第二個是共識機制。第三個是分散式記帳。通過記錄線性資料庫的每一個參與節點，
實現這三個關鍵技術的目的是為了維護共同的規則。
在理想狀態下，規則是公開透明，不受任何中心的影響，且對所有參與者是公平公正的。區塊鏈技術是維護規則的方法，規則與區塊鏈技術是“道”與“術”的關係。區塊鏈技術的顛覆性在於“通過技術實現了一個人人平等、公開透明的自治環境！”。
比特幣案例
以比特幣為例，比特幣系統維護了一個去中心化的貨幣發行和交易的規則。一般而言，國家貨幣是由中央銀行授權發行的，人民幣的發行機構是中國人民銀行，美元的發行機構是美聯儲，歐元是歐洲中央銀行。而數位貨幣它的發行是一個去中心化的系統，
實際上，在貴金屬作為貨幣的階段是沒有貨幣發行中心的，這些貴金屬通過挖礦而產生。數位貨幣的發行機制正是模仿了自然貨幣的挖礦機制，每挖礦成功一次，獎勵比特幣，在整個系統內，貨幣總量不斷增加，實現了貨幣發行的功能。
比特幣的貨幣發行規則如下：
大家共同去解一道數學難題，最先找到正確答案的人挖礦成功，系統給予比特幣的獎勵，獎勵比特幣的規則是最初四年每挖礦成功一次得到50比特幣，四年之後減半，再四年之後再減半，直到貨幣無法再分割，而其挖礦頻率是10分鐘挖礦成功一次。比特幣正是按照這個規則實現了貨幣發行。
另外，數位貨幣的交易也是去中心化的，也就是說現金交易的參與方只有兩方，買家和賣家，是一手交錢一手交貨的過程。比特幣的交易過程就是模仿了現金交易的過程。目前基於銀行卡的電子錢交易是以餘額體系來實現的，每次交易後的改變帳戶餘額。而比特幣交易是“前置交易的體系”，類似于現金交易中的找零機制。
重要的技術特徵和措施
區塊鏈技術最重要的特徵是防篡改機制。
以比特幣為例，上圖表示每一個比特幣區塊的資料結構，其交易記錄分為交易資訊和數位簽章兩部分，交易資訊包含轉帳雙方和轉帳金額，而數位簽章則是通過轉出方的私密金鑰對交易資訊做簽名得到的資料。
確保資料無法被篡改的措施
製圖/鐘立群
區塊鏈線性資料庫本身的個很複雜且巧妙的防篡改機制，如區塊鏈的資料庫生成了一千個區塊，若有人試圖修改第500個區塊，那麼這個行為就會被第501個區塊發現，因此他必須去修改第501個區塊才能掩飾之前的修改，以此類推如果有人想修改前面的區塊，那麼他必須修改當前區塊到最後一個區塊的所有區塊。
在這個基礎上還有針對參與系統的所有礦工採取分散式記帳的措施。
如比特幣系統中，若礦工超過了40萬個，那麼每一個礦工都會把這個區塊鏈的總帳全部記錄一遍，這樣一來就能防止其中某些礦工修改整個資料庫。分散式記帳中，當其節點數量增加到一定程度時，如果是想篡改資料並被整個系統承認，那麼就必須聯合一半以上的節點同時去篡改才行，而當節點數量增加到一定量級之後，這種篡改實際上是無法實現的。
數字貨幣的價值來源
以比特幣為例，比特幣本質上是區塊鏈程式師編成的一串數字，因此它是如何實現價值的呢?主要有以下兩方面的條件：第一是稀有性，第二是有用性。
以鑽石為例，鑽石本身是較為稀有，同時又被人賦予了很多跟愛情相關的概念，導致鑽石的價格遠遠超出其本身的工業價值。
基於區塊鏈技術的數位貨幣也被人為的戴上了這樣的光環。首先，在數位貨幣的挖礦規則中明確表示其總量是有限的且挖礦的數量也受到限制。其次，區塊鏈本身圍繞著眾多光環，如數字貨幣概念、智慧合約、分散式帳簿、去中心化何不可篡改等。甚至區塊鏈技術還被認為是核心2.0的金融技術。數位貨幣的挖礦規則人為造成了貨幣越來越少的稀缺性；圍繞區塊鏈技術的各種光環讓人認為其具有巨大的顛覆性，從而帶來很高的價值。至於區塊鏈光環的真實性，實際上大多數人是沒有能力去辨識的。
2013年10月，比特幣價值超過1240美元，但一周之後，人民銀行聯合五部委發佈了《中國人民銀行 工業和資訊化部 中國銀行業監督管理委員會 中國證券監督管理委員會 中國保險監督管理委員會關於防範比特幣風險的通知》（銀髮〔2013〕289號），隨後比特幣應聲下跌至最低點114美元。這說明了一些正面的消息可以拉高數位貨幣的價格，而一些負面的消息也可以降低它的價格，因此區塊鏈技術本身並不能讓數位貨幣產生價值，而是其規則對人們造成了物以稀為貴的印象，並且隨著其光環的越來越多，其價值不斷升高，同時，不同的資訊對參與者產生的影響會直接反應在數位貨幣的價值波動上。
技術的顛覆性
區塊鏈技術的顛覆性體現在代碼即規則上，通過代碼實現人人平等，公開透明的自製環境。
以比特幣為例，其挖礦和交易的規則是完全公開透明的，而且這個體系隨著參與的礦工的增多，規則越來越不可更改，當礦工達到一定數量之後，挖礦和交易的規則理論上是無法篡改的，另外按照規則生成的交易記錄也無法篡改，這也就實現了平等。而區塊鏈技術就通過這種去中心化來實現一個人人平等公開透明的自治環境。
在數位貨幣的顛覆性中，區塊鏈技術有可能在貨幣領域率先實現真正的平等。以美元為例，美元是世界貨幣，是一個中心化的貨幣。但是實質上除美國人之外，美元對其他非美國人有兩方面的不平等，一方面美元在收全世界的鑄幣稅，另一方面作為美元發行機構的美聯儲是美國的央行，它代表了美國的利益，所以基於美國利益的美元加息和降息實際上影響了全球經濟。從這一點上來說，美元的每一次政策都會影響到很多的國家，這是美國利己的體現，因此以區塊鏈為基礎的數位貨幣就有可能率先在貨幣領域實現真正的平等，它具備當前顛覆金融秩序的潛力。
技術的的特點與分類
區塊鏈技術的特點主要有以下幾類：
第一，為互不信任的參與者構建了去中心化的可信任環境。
第二，記錄公開透明。
第三，過往記錄不可更改。
第四，分散式記帳解決了單點故障。
區塊鏈按不同的方法可以分為公有鏈，私有鏈，聯盟鏈。
公有鏈是沒有一個單獨的控制方，實現絕對的公正和平等，而具備分中心的聯盟鏈和所有的節點都有一個共同的控制方的私有鏈是相對的平等，因為聯盟鏈存在至少二個等級體系：分中心和參與的節點，分中心的許可權在參與的節點之上。而私有鏈的所有節點有一個共同的控制方，它能夠影響整個鏈裡面的所有節點。
另外，按照區塊鏈的應用分類又可以將其分為數位貨幣（區塊鏈1.0）和智慧合約（區塊鏈2.0）。所謂智慧合約就是以數位形式定義的承諾，它的意義在於如果觸發了條件，那麼通過區塊鏈技術保證合約能夠自動的執行。
比特幣系統的安全性
比特幣系統安全性一般有兩個概念，一是匿名性，匿名性概念從個體的角度來說，它能帶給人一種安全感，但從全社會整體的角度來說，它為犯罪分子提供了更多有機可乘的契機。
二是加密貨幣，比特幣使用ECC演算法對交易資料進行簽名，這就是被稱為加密貨幣的原因。但是幾乎所有討論加密貨幣安全性的文章都規避了演算法私密金鑰保護的問題。實際上比特幣的私密金鑰保存在於參與者的PC或手機內，沒有任何額外的保護，一旦洩露，整個加密體系就崩潰了。錢包的私密金鑰等同於銀行的密碼，一旦私密金鑰丟失，那麼不法分子就能通過私密金鑰是找出錢包地址，也就是說銀行卡的卡號密碼都丟失了。這個不僅是理論的結果，現實中也已發生很多數位貨幣被盜的事件。最大的一次事件是Mt Gox平臺占發行總量7%的比特幣被盜。從這一點上來說加密貨幣所謂的加密性也是存在一定的隱患的。
區塊鏈的應用領域
區塊鏈的應用領域取決於其“知己知彼”的程度。一方面是區塊鏈技術本身的應用範圍，另一方面是區塊鏈技術的優勢。區塊鏈技術的特點決定了其並不適用於所有應用領域。同時，在去中心化方面尚且需要解決幾個問題。
第一，規則固定不變的問題。固定不變的規則其實是一把雙刃劍，用軟體代碼來確保規則不可篡改的同時，難以避免bug存在的，因此在維護上存在一定的困難。
第二，非數位貨幣的應用難以發展節點。非數字貨幣的應用沒有挖礦獎勵貨幣機制，因此難以吸引節點參與其中。
包括區塊鏈在內的任何技術在早期時都存在各種各樣的瓶頸，而逐漸解決這些瓶頸，就能發揮技術的價值。
技術的特點
首先，區塊鏈技術不適合記錄隨時需要更改的資料，而適合記錄按時間順序長期保存且需要防篡改的資料
其次，區塊鏈技術不適合記錄隱私資料，而適合記錄需要公開透明的資料。
第三，區塊鏈技術適合無信任基礎的場景，如投票、捐款和股權登記領域等。如果慈善捐款使用區塊鏈技術，那麼紅十字會收到的捐款以及捐款的使用都通過公有鏈來記錄，對全社會公開透明的，這樣也就大大增加大家對此的信任度。在股權登記領域，如果使用區塊鏈技術去記錄，利用其不可篡改屬性，那麼就會增強大家對記錄內容的信任度。
另外，如果我們利用並拓展區塊鏈的理念，那麼區塊鏈技術還能延伸至其他領域，如身份認證、資料的密文傳輸、電子合同的防篡改等。
區塊鏈技術和太空探索，人工智慧以及生物基因工程等其他前沿技術一樣具有改變世界的潛力。但是該技術目前還處在非常早期的階段，存在技術瓶頸，需要不斷努力去突破，這也是我們研究區塊鏈技術應該去努力的方向。
實習編輯：葛辛晶
比特幣的貨幣發行規則如下：
大家共同去解一道數學難題，最先找到正確答案的人挖礦成功，系統給予比特幣的獎勵，獎勵比特幣的規則是最初四年每挖礦成功一次得到50比特幣，四年之後減半，再四年之後再減半，直到貨幣無法再分割，而其挖礦頻率是10分鐘挖礦成功一次。比特幣正是按照這個規則實現了貨幣發行。
另外，數位貨幣的交易也是去中心化的，也就是說現金交易的參與方只有兩方，買家和賣家，是一手交錢一手交貨的過程。比特幣的交易過程就是模仿了現金交易的過程。目前基於銀行卡的電子錢交易是以餘額體系來實現的，每次交易後的改變帳戶餘額。而比特幣交易是“前置交易的體系”，類似于現金交易中的找零機制。
重要的技術特徵和措施
區塊鏈技術最重要的特徵是防篡改機制。
以比特幣為例，上圖表示每一個比特幣區塊的資料結構，其交易記錄分為交易資訊和數位簽章兩部分，交易資訊包含轉帳雙方和轉帳金額，而數位簽章則是通過轉出方的私密金鑰對交易資訊做簽名得到的資料。
確保資料無法被篡改的措施
製圖/鐘立群
區塊鏈線性資料庫本身的個很複雜且巧妙的防篡改機制，如區塊鏈的資料庫生成了一千個區塊，若有人試圖修改第500個區塊，那麼這個行為就會被第501個區塊發現，因此他必須去修改第501個區塊才能掩飾之前的修改，以此類推如果有人想修改前面的區塊，那麼他必須修改當前區塊到最後一個區塊的所有區塊。
在這個基礎上還有針對參與系統的所有礦工採取分散式記帳的措施。
如比特幣系統中，若礦工超過了40萬個，那麼每一個礦工都會把這個區塊鏈的總帳全部記錄一遍，這樣一來就能防止其中某些礦工修改整個資料庫。分散式記帳中，當其節點數量增加到一定程度時，如果是想篡改資料並被整個系統承認，那麼就必須聯合一半以上的節點同時去篡改才行，而當節點數量增加到一定量級之後，這種篡改實際上是無法實現的。
數字貨幣的價值來源
以比特幣為例，比特幣本質上是區塊鏈程式師編成的一串數字，因此它是如何實現價值的呢?主要有以下兩方面的條件：第一是稀有性，第二是有用性。
以鑽石為例，鑽石本身是較為稀有，同時又被人賦予了很多跟愛情相關的概念，導致鑽石的價格遠遠超出其本身的工業價值。
基於區塊鏈技術的數位貨幣也被人為的戴上了這樣的光環。首先，在數位貨幣的挖礦規則中明確表示其總量是有限的且挖礦的數量也受到限制。其次，區塊鏈本身圍繞著眾多光環，如數字貨幣概念、智慧合約、分散式帳簿、去中心化何不可篡改等。甚至區塊鏈技術還被認為是核心2.0的金融技術。數位貨幣的挖礦規則人為造成了貨幣越來越少的稀缺性；圍繞區塊鏈技術的各種光環讓人認為其具有巨大的顛覆性，從而帶來很高的價值。至於區塊鏈光環的真實性，實際上大多數人是沒有能力去辨識的。
2013年10月，比特幣價值超過1240美元，但一周之後，人民銀行聯合五部委發佈了《中國人民銀行 工業和資訊化部 中國銀行業監督管理委員會 中國證券監督管理委員會 中國保險監督管理委員會關於防範比特幣風險的通知》（銀髮〔2013〕289號），隨後比特幣應聲下跌至最低點114美元。這說明了一些正面的消息可以拉高數位貨幣的價格，而一些負面的消息也可以降低它的價格，因此區塊鏈技術本身並不能讓數位貨幣產生價值，而是其規則對人們造成了物以稀為貴的印象，並且隨著其光環的越來越多，其價值不斷升高，同時，不同的資訊對參與者產生的影響會直接反應在數位貨幣的價值波動上。
技術的顛覆性
區塊鏈技術的顛覆性體現在代碼即規則上，通過代碼實現人人平等，公開透明的自製環境。
以比特幣為例，其挖礦和交易的規則是完全公開透明的，而且這個體系隨著參與的礦工的增多，規則越來越不可更改，當礦工達到一定數量之後，挖礦和交易的規則理論上是無法篡改的，另外按照規則生成的交易記錄也無法篡改，這也就實現了平等。而區塊鏈技術就通過這種去中心化來實現一個人人平等公開透明的自治環境。
在數位貨幣的顛覆性中，區塊鏈技術有可能在貨幣領域率先實現真正的平等。以美元為例，美元是世界貨幣，是一個中心化的貨幣。但是實質上除美國人之外，美元對其他非美國人有兩方面的不平等，一方面美元在收全世界的鑄幣稅，另一方面作為美元發行機構的美聯儲是美國的央行，它代表了美國的利益，所以基於美國利益的美元加息和降息實際上影響了全球經濟。從這一點上來說，美元的每一次政策都會影響到很多的國家，這是美國利己的體現，因此以區塊鏈為基礎的數位貨幣就有可能率先在貨幣領域實現真正的平等，它具備當前顛覆金融秩序的潛力。
技術的的特點與分類
區塊鏈技術的特點主要有以下幾類：
第一，為互不信任的參與者構建了去中心化的可信任環境。
第二，記錄公開透明。
第三，過往記錄不可更改。
第四，分散式記帳解決了單點故障。
區塊鏈按不同的方法可以分為公有鏈，私有鏈，聯盟鏈。
公有鏈是沒有一個單獨的控制方，實現絕對的公正和平等，而具備分中心的聯盟鏈和所有的節點都有一個共同的控制方的私有鏈是相對的平等，因為聯盟鏈存在至少二個等級體系：分中心和參與的節點，分中心的許可權在參與的節點之上。而私有鏈的所有節點有一個共同的控制方，它能夠影響整個鏈裡面的所有節點。
另外，按照區塊鏈的應用分類又可以將其分為數位貨幣（區塊鏈1.0）和智慧合約（區塊鏈2.0）。所謂智慧合約就是以數位形式定義的承諾，它的意義在於如果觸發了條件，那麼通過區塊鏈技術保證合約能夠自動的執行。
比特幣系統的安全性
比特幣系統安全性一般有兩個概念，一是匿名性，匿名性概念從個體的角度來說，它能帶給人一種安全感，但從全社會整體的角度來說，它為犯罪分子提供了更多有機可乘的契機。
二是加密貨幣，比特幣使用ECC演算法對交易資料進行簽名，這就是被稱為加密貨幣的原因。但是幾乎所有討論加密貨幣安全性的文章都規避了演算法私密金鑰保護的問題。實際上比特幣的私密金鑰保存在於參與者的PC或手機內，沒有任何額外的保護，一旦洩露，整個加密體系就崩潰了。錢包的私密金鑰等同於銀行的密碼，一旦私密金鑰丟失，那麼不法分子就能通過私密金鑰是找出錢包地址，也就是說銀行卡的卡號密碼都丟失了。這個不僅是理論的結果，現實中也已發生很多數位貨幣被盜的事件。最大的一次事件是Mt Gox平臺占發行總量7%的比特幣被盜。從這一點上來說加密貨幣所謂的加密性也是存在一定的隱患的。
區塊鏈的應用領域
區塊鏈的應用領域取決於其“知己知彼”的程度。一方面是區塊鏈技術本身的應用範圍，另一方面是區塊鏈技術的優勢。區塊鏈技術的特點決定了其並不適用於所有應用領域。同時，在去中心化方面尚且需要解決幾個問題。
第一，規則固定不變的問題。固定不變的規則其實是一把雙刃劍，用軟體代碼來確保規則不可篡改的同時，難以避免bug存在的，因此在維護上存在一定的困難。
第二，非數位貨幣的應用難以發展節點。非數字貨幣的應用沒有挖礦獎勵貨幣機制，因此難以吸引節點參與其中。
包括區塊鏈在內的任何技術在早期時都存在各種各樣的瓶頸，而逐漸解決這些瓶頸，就能發揮技術的價值。
技術的特點
首先，區塊鏈技術不適合記錄隨時需要更改的資料，而適合記錄按時間順序長期保存且需要防篡改的資料
其次，區塊鏈技術不適合記錄隱私資料，而適合記錄需要公開透明的資料。
第三，區塊鏈技術適合無信任基礎的場景，如投票、捐款和股權登記領域等。如果慈善捐款使用區塊鏈技術，那麼紅十字會收到的捐款以及捐款的使用都通過公有鏈來記錄，對全社會公開透明的，這樣也就大大增加大家對此的信任度。在股權登記領域，如果使用區塊鏈技術去記錄，利用其不可篡改屬性，那麼就會增強大家對記錄內容的信任度。
另外，如果我們利用並拓展區塊鏈的理念，那麼區塊鏈技術還能延伸至其他領域，如身份認證、資料的密文傳輸、電子合同的防篡改等。
區塊鏈技術和太空探索，人工智慧以及生物基因工程等其他前沿技術一樣具有改變世界的潛力。但是該技術目前還處在非常早期的階段，存在技術瓶頸，需要不斷努力去突破，這也是我們研究區塊鏈技術應該去努力的方向。
實習編輯：葛辛晶