区块链总览

区块链目前(2017年3月)是一个在投资界和金融界比较火的概念,作为一个没有相关经验的人,如何入门呢?这里有笔者的一些经验,分享给本文读者。

区块链的概念源于比特币,是比特币的底层技术,简单来说是一种去中心化的、只能追加的、不可篡改的公共账本,通过技术、社会契约、经济刺激、经济惩罚等手段,让作弊成本最大化。

区块链的核心特性:

  1. 去中心化。目前互联网主要的技术和服务都是中心化的,例如淘宝、支付宝、百度、QQ、微信、Facebook、Google这些,背后都是商业公司,商业公司为用户提供服务,同时存储和使用用户的数据。这里面存在几个问题:1用户必须相信中心化服务提供者;2中心化服务提供者可以通过大数据来赚钱,用户却要承担隐私泄露的风险;3一旦这些服务提供者的中央数据库被黑客入侵,数据就可以被篡改。区块链则是一种分布式的数据库,这个数据库的内容向参与的所有节点公开,并且受到多数节点的验证,这种机制本身可以有效的解决上面的问1,用户不必相信中心化服务提供者,而只要相信区块链技术本身;也可以解决问题3,由于没有中央数据库,黑客必须有足够的力量去攻击足够多的节点才能篡改数据。

  2. 只能追加。区块链数据库的另一个特征是没有改写行为,所有的数据都是随着时间追加上去的,这是要实现不可篡改的一个必要条件。换句话说,区块链本身对所有参与者来说,记录了一个不可篡改的、统一的历史。随着时间的推移,区块链上的数据越来越大。例如,当前部署一个比特币核心节点,需要同步100G的历史数据,这个特性要求区块链的上的数据具有某种价值,又不能太大。转账交易显然具有这种特点,因此区块链首先被应用于加密货币领域,实在有历史的必然性。

  3. 经济内生。区块链不仅仅是技术,同时包含经济学和博弈学的理论,但这些理论本身还不成熟,区块链的发展可以说是缺乏这些成熟理论的大规模的社会实验。经济内生性也是众多炒家(尤其是中国炒家)在炒币的一个基本原因,正如2000年之后的炒房。

详细了解区块链可以看如下几个参考文献:

  1. 2016年10月,由ChinaLedger发布的《中国资本市场分布式总账技术和应用白皮书》。这个白皮书作为ChinaLedger的一个行动纲领,言简意赅的描述了联盟企业打算如何在中国的资本市场部署区块链技术,这本书很有意思,包含中国特色的创新,金融和资本领域区块链从业者必读。

  2. 同样在2016年10月,由工信部指导,中国区块链技术和产业发展论坛发布的《中国区块链技术和应用发展白皮书》。这个白皮书偏向技术层面,可以总览区块链技术的发展状况。

  3. 2015年底,由普林斯顿教授 Arvind Naryanam 主编的《区块链–技术驱动金融》,2016年由中信出版社引进,翻译成中文发行。这本书稍稍有点过时,但其对区块链产业和技术结合的理解是相当独到的,既有大局,技术和商业细节也讲得非常透彻,无论是技术人员还是市场人员或者是创业者,本书绝对值得一读。

  4. 2016年,龚鸣(网名“暴走恭亲王”)编写的《区块链社会–解码区块链全球应用与投资案例》,从应用和投资的层面给出了区块链个各种应用案例,非常适合投资人和创业者阅读。

以下笔者列出区块链相关的国内网站列表:

  1. 巴比特论坛

  2. 比特股门户网站

  3. 区块链铅笔 ,是上述《区块链社会》作者龚鸣做的一个教学和咨询站点。其中有一个 动画课程 系列,是极佳的区块链入门材料。

读这些书,参考以上网站上的文献,我的脑子里慢慢形成了一个概念:区块链不仅仅是技术,更重要的是商业内生、经济内生的。

比特币采用了工作量证明(PoW, Proof Of Work)的共识机制,这个机制具有商业属性:当足够多的挖矿计算机进行挖矿比赛时,除非单一实体能够控制超过51%的算力,否则比特币的交易就不可伪造,不可欺诈。挖矿需要专门的硬件,还需要耗电。如果一个人或者组织足够有钱,那么可以尝试控制51%的算力, 去攻击比特币网络,但结果就是:虽然比特币网络被攻陷,但没有人从中受益。这种经济导向的设计,无法仅仅通过技术本身来解释。

工作量证明机制能够有效的避免伪造和欺诈,但没有准入机制的挖矿和竞争,导致成本居高不下。为了让加密货币技术更加实用,替代的共识机制以及竞争币被发明出来,同样也是基于商业考虑。最有名的替代共识机制是股权证明(POS, Proof of Stake)和代理股权证明(DPOS, Delegated Proof of Stake),这两种方法要比工作量证明经济得多。

公有链(区块链根据参与者的准入机制,可分为公有链、私有链和联盟链。具体定义本文不再重复。)以及其社区的发展是螺旋式上升的。例如比特币:从2009年创世区块开始,到2010年有一个程序员花掉10000比特币买2个披萨,这段时间,比特币仅限于极客圈和研究领域;那时如果要制造51%算力攻击要容易得多。由于比特币开始没什么价值,也就没什么人有动力参与进来,也没有人去攻击它;慢慢的,随着比特币被广泛认知,比特币能够被现实世界定价, 越来越多的人参与到挖矿的过程中去,导致了比特币网络的更加稳定,攻击的成本越高;由于比特币网络越稳定,人们就越相信它,比特币就越值钱。这就形成了一个正反馈的三角循环。

这种螺旋上升的发展特点,会导致新建一个公有链需要一个启动(bootstrap)过程,并且这个启动过程伴随被攻击的风险。这同样也是商业导向的。例如以比特币的哈希算力和现有的矿池分布,某个矿池可以比较容易的去分配算力,攻击与比特币采用相同挖矿算法的竞争币,其目的可以仅仅是保持比特币的核心优势地位。这样的攻击情确实发生过。这就是为什么竞争币在国内还有一个名字:山寨币。

与此同时,不同的竞争币和公有区块链还是大量涌现,这其实是因为比特币本身和社区机制还不足以解决一些问题。上文提到的不同的共识算法就是一个例子,比特币太耗电了。比特币的另一个弱点是支持的每秒钟交易量(Transaction Per Second, TPS)很低,为7。这个问题导致比特币的使用成本在逐渐增高,社区为如何扩容而争论不休,多次面临硬分叉的危险:本文撰写的时候,恰逢比特币无限和比特币核心两个团队互相指责, 比特币有可能在数月后分裂成两种币。比特币本身的匿名性还不够。 比特币仅仅对转账交易友好,很难发展出智能合约。下面列举一下几个有代表意义的竞争币和其他的公有链,以及它们尝试解决的问题。

域名币(Namecoin)是分布式的域名系统(DNS),是竞争币早期最成功的一个,目前还在运营,实现了去中心化的域名解析。

崛起币(Emercoin)是去中心化的键值对存储,可以看成是域名币的泛化。在崛起币的基础上可以做很多有意思的应用,包括ssh身份验证,ssl客户端验证,数字身份证明,产品防伪等等。

达世币(Dashcoin)尝试解决的是比特币的吞吐量和匿名性问题,他们的市场推广做得相当成功。

以太坊(Etherum)是一个雄心勃勃的项目,是分布式应用和智能合约的平台,提供了图灵完备的合约编程语言,克服了比特币单一为加密货币设定的限制。

比特股(bitshares)是采用DPOS共识机制的分布式自治组织(Decentralized Autonomous Orgnazation, 简称DAO),其特点是设计吞吐量能达到 200000TPS,实际由于目前的网络带宽限制,可以达到1000TPS,但可以看出,它的吞吐量要大得多,与比特币不在一个数量级上。比特股之上建立了去中心化的加密货币交易所,是未来的交易所形式。

与竞争币不同,有些问题不能在区块链内部解决,需要配套方案。我意识到有两个主要问题:1是身份识别,2是大规模存储。

身份识别要解决的是”谁在用我的服务“的问题。中心化互联网时代,身份识别主要有两种手段:服务提供者要求客户注册,或者依附于大的服务商(Google、Facebook、Github、新浪微博、QQ、微信)。这两种方法无法解决以下两个问题:身份被盗用,用户反感到处注册。身份识别的目前尝试包括blockstack和崛起币,后者上文介绍过, 而blockstack本身是以区块链(目前是比特币区块链)之上的虚拟链为基础构造的、分层的、去中心化的身份认证系统。

由于区块链只能追加不可更新,大规模存储必须是链外的,而去中心化的区块链如果配套中心化的存储,显然不是完整的去中心化方案。因此去中心化的存储技术出现了。 星际文件系统 (Inter Planet File System, 简称为IPFS),是著名的开源项目,尝试解决分布式存储问题。Storj 则是商业的去中心化存储系统。