重塑世界的区块链技术

比特币背后的技术可让彼此互不认识的人建立可依赖的账簿，这远远超出了加密数字货币本身的意义。

Mariana Catalina Izaguirre女士在她简陋的房子已经居住了三十年，但洪都拉斯的警察在2009年突然要将她赶走。不同于她在特古西加尔巴的许多邻居（特古西加尔巴是洪都拉斯的首都），她其实拥有所居住房子的土地凭证。但国家产权局的记录显示，另一个人也登记了这个房子，于是那人说服法官申请驱逐令。虽然法院最后终于弄清楚房屋的真正所有者就是Izaguirre女士，但Izaguirre女士的房子已被拆毁了。

这种事情并不罕见，每天都在发生。因为土地登记处的信息记录随意、管理不善甚至腐败——可以说全世界许多地方都这样。财产权缺乏保障是不安全和不公平的来源。这也使得很难使用房子或一块土地作为抵押、投资和创业的资本。

比特币似乎能很好解决这些问题，比特币是基于巧妙加密算法的数字货币，它在大多数有钱人、反政府人士和偶尔犯罪的极客当中都拥有忠实的追随者。奠定比特币的加密技术被称为“区块链”，区块链的具体应用远远超出现金和货币的范畴。它提供一种途径让彼此并不认识的人来创建大家都能查看的资产记录。它是真理捍卫者。

这就是洪都拉斯的政府看上区块链技术的原因，那帮政客已寻求美国初创公司——Factom来提供基于区块链技术的土地登记原型。希腊也对这想法表达出兴趣，它没有合理的土地登记，全国只有7%的土地拥有正确的记录。

区块链的其它应用，从防范钻石窃贼到精简股票市场都有用武之地：纳斯达克交易所很快将开始启用基于区块链技术的股权交易平台，来记录私有公司的交易。英国银行向来保守，不爱接纳新兴科技，但这次似乎也有所触动：去年年底该银行的一份研究报告中指出，分布式账簿是对金融行业有着“深远影响”的“显著创新”。

有政治头脑的家伙看到了区块链更远的未来。今年巴黎OuiShare Fest会议上（OuiShare Fest是全球一年一度的经济合作会议），合作伙伴和左翼分子共聚一堂，他们谈到了基层组织会撼动像Facebook的巨大数据库，区块链话题贯穿了会议的全程。自由主义者梦想全世界会有越来越多的政府规定能被个体之间的私人合约所取代，基于区块链技术的合约能够自动执行规定。

区块链是在中本聪的头脑中酝酿出来的，他是天才，是至今不为人所知的比特币缔造者。他在2008年发表了一篇名为“纯粹的点对点电子货币”的论文。比特币要像现金运作起来，必须要做到不错发账户的同时，还可以杜绝双重支付问题。为达到中本聪去中心化系统的愿景，要避免对任意第三方的依赖比如支撑传统支付系统的银行。

取代可信的第三方正是区块链。区块链是包含每笔比特币交易历史的数据库。这种分布式账簿可在成千上万的计算机中复制——比特币“节点”，它不但对全世界所有人开放，也是值得信赖的。它通过精妙的数学算法和“共识机制”的强大算力得以运转——在此过程中节点会通过区块链更新比特币流向的每笔交易。

举个例子，Alice要支付Bob劳务费。两人都有比特币“钱包”——这是访问区块链的软件，并不是连接网页的浏览器，但它不识别系统的用户。随着Alice启动钱包，交易随之启动，被更改的区块链会显示Alice的钱包余额减少，而Bob的钱包余额增多。

网络会经过几个步骤来确认这种改变。随着这改变向全网广播，各个不同的节点会通过检测账簿确认Alice是否花费了这些比特币。如果这一切无误，负责维护比特币网络运转的矿工会将Alice和其它可信的交易打包写进区块链的新区块中。

这需要通过加密“哈希”函数将区块分解成给定长度的数字串，从而反复地馈入数据。像许多加密一样，这种散列计算是单向的。从数据推算对应的散列是很容易的，但从散列反过来推算数据是不可能的。虽然散列不包含数据内容，但每个散列都是独一无二的。可以以任意方式改变写进区块的内容——改变一个字节——对应的散列就随之不同。

散列和其它相应的数据会被写入已生成区块头（header）。区块头同时以自身为基础再次导出要使用散列函数计算的数学难题。这难题只有通过不断的试错才能被解出。全网的矿工要尝试上万亿的可能性来寻找答案。当一个矿工最终得到了答案，其它节点就会快速对它进行检查（这过程也是单向的：解题困难，检查容易），并且确认了难题答案的每个节点会相应地更新区块链。区块头的散列成为新区块的标识字符串，随之那区块也会成为账簿的一部分，Alice对Bob的支付和其它的交易会被区块收入并获得确认。

这解题阶段给比特币的安全性引进了三样东西。一是偶然性：你无法预测哪些矿工能解出难题，因此你不能预测谁能在任意特定时间更新区块链，只有苦苦运算的矿工才有可能做到，而不是随机的闯入者。这令作弊异常困难。

二是历史。每个新的区块会包含上一区块的散列，上一区块也会包含上上一区块的散列，以此类推，直至连接到创世块。正是这种相互连接把区块串起成为区块链。从区块链的创世块再次导出全部区块是易如反掌的事。但在任意地方对其做出改变——如回到最早期的某个区块——后续的区块也跟着改变。这意味着发生改动之后的一个区块，连同后续所有的都会完全不同。先前的账簿不再匹配最新的区块标识，从而被拒绝。

是否有办法扭转这局面？试想一下，Alice突然改变支付给Bob的主意，试图重写历史，使她的比特币仍然停留在钱包里。如果她是有能力的矿工，她要解决必要的难题和产生新版本的区块链。但她这样做的时候，其他节点仍会继续延长原来的区块链。节点总是选择信任最长的区块链。这条规则防止了两个矿工同时解答出难题的困境，同时避免造成区块链的短暂分叉，并且可杜绝作弊。所以如果Alice要想强制系统接受她的版本，那她需要创造出比原始区块链更长的区块链。短时间内控制一半以上的计算机——在行内这被称作“51%攻击”——应该是不可能的。

抛开试图颠覆网络的难题于一边，还有个更深层次的问题：为何要成为其中的一员呢？是因为解题过程可以获取奖励？挖出新区块，可获得新比特币，挖出者可以得到25个比特币，目前价值7,500美元。

上述的一切不会使比特币成为特别有吸引力的货币。它的价值是不稳定和不可预测的。（见图表），流通的总量也是被刻意限制。但是区块链机制运作得非常良好。根据追踪区块链动态的blackchain.info网站，平均每天有约7500万美元的120,000笔交易被写入到区块链。现在有380,000个区块，账簿占用接近45Gb的空间。

区块链的大部分数据是关于比特币的。中本聪已经建成被极客称为的“开放平台”——可开放测试的分布式系统。这种平台的典范就是互联网本身；包括操作系统在内的其它例子有Android和Windows。在不需征求任何人的允许和向任何人支付特权的情况下，依赖区块链基本功能的应用就可被开发出来。“互联网终于成为公开的数据库，”风险投资公司Andreessen Horowitz负责人Chris Dixon这样说到，他已经资助数家比特币初创企业，包括钱包提供商Coinbase和生产比特币挖矿硬件的21公司。

现在以区块链为基础的产品可向三个方向发展。一是，使用区块链转移各种类型的资产。一个把赌注押在这个想法的初创公司是Colu，它已开发出可“粘附”极其小量比特币交易（所谓的“比特币尘埃”）的“机制”，通过让“尘埃”绑定额外数据来使它们代表债券、股票或贵金属单元。

第二，是应用于保护土地所有权。使用区块链的应用可视为真理机器。比特币交易与其它信息片段结合在一起，再被嵌入到账簿中。因此就用作可细致追踪任何东西的登记表。Everledger使用区块链保护珍贵物品；举个例子，它会把一些显著特性“系在”区块链数据上，提供一种无可辩驳的身份证明。Onename以需要破解密码的方式存储个人信息；CoinSpark专门做“公证”等。注意，尽管这些应用不同于纯粹的比特币交易，但是还需要依赖对这些第三方服务公司的信任。你要坚信这些公司能很好地存储数据。

第三，是最雄心勃勃的应用：能在正常情况下自动执行的“智能合同”。比特币是“可被编程的”，因此在一定条件下它可大展身手。这种能力的一个应用是在超过99个区块被添加后才向矿工延期支付他们解出难题的奖励——解出难题获取奖励可维持区块链的良好运作。

比特币资深程序员Mike Hearn启动了一个名为“灯塔”的项目，它是分布式众筹服务。如果筹集到启动项目的足够资金，它就顺利开始；如果未达目标，就停止。Hearn说到他计划的费用要比非比特币的竞争者低，而且是更独立，因为政府无法插手他们不擅长的项目。

借用Albert Wenger的话语，分布式账簿的出现开启一片“未知的全新领域”，他的纽约风投公司已经投资了如OpenBazaar的初创公司，OpenBazaar是没有中间人的点对点市场。因为区块链是开放和令人振奋的，怀疑者认为它会存在安全错误和无法扩展程序。比特币和一些小型应用程序的开发工作或许不能支持提供给数千万用户的上千种服务。

虽然中本聪的巧妙设计迄今已证明是固若金汤，但学术研究者已想出法子，不让一些偷偷摸摸和有财力的矿工直接控制51%算力，从而让他们乖乖维护区块链。这样获得对相当部分网络资源的控制比以前的可能性更少了。比特币挖矿已被大型“矿池”占据，小矿工从中可获取各自的收益，这些挖矿巨头的运营商很多都分布在中国，例如电力廉价的内蒙古。

另一个是对环境影响的担忧。比特币架构迫使矿工进行大量艰苦的运算，这被称为“工作量证明机制”，矿工不挖矿，就没有奖励，从而确保与比特币有关的部分都会参与到这个游戏中。但是这过程浪费了许多毫无意义的计算。根据blockchain.info网站，全网矿工每秒正进行高达45万万亿次的计算，而且每次计算都消耗能源。

因为矿工他们苦守硬件秘密的细节，没人知道网络真正消耗了多少电力。如果每个人都使用最高效的硬件，其每年用电量约是两万亿瓦时——这比加利福尼亚硅谷的国王郡的150,000居民的用电量还多。若对矿工效率作最悲观的假设，你会算出高达40万亿瓦时的数字，这可是洛杉矶1,000万人每年用电量的三分之二。当然，问题也夸得有点大了，不过越多人使用比特币，相应的浪费也越少。

然而，比特币对电力的消耗也是有限的。因为中本聪把每区块的上限设定为1Mb，约可容纳1,400笔交易，平均每秒只能处理7笔左右，相比之下，美国Visa公司每秒可处理1,736笔。区块可以扩容，但更大的区块需要更多广播到网络的时间，这会加剧分叉的风险。

早期的平台也有类似的问题。在上世纪90年代网页浏览器被发明后，数以百万计的网站陆续上线，权威人士预测网络会限于瘫痪，但结果并不是这样。同样地，比特币系统并没坐以待毙。专门挖矿的计算机可做得很节能，而且替换工作量证明机制的节能方案已被提出。开发者正为比特币开发“闪电网络”，它能在区块链以外处理大量小额交易。更快捷的连接能让更大的区块像以往快速地广播。

“比特币完善过程”极其艰难。协议的变更获得需要社区的广泛同意，达成共识并不容易。回想一下区块的扩容之争吧。一方提倡快速提高区块上限，但会导致挖矿行业的进一步中心化，并使比特币向传统的支付商靠拢。另一方则认为继续维持花费数小时等待交易的现状，系统最早会在明年崩溃。

Hearn和另一比特币大伽Gavin Andresen是大区块阵营的领导者。他们呼吁矿机公司安装新版本的比特币客户端，它支持更大的区块。尽管一些矿工部署了新版本，但似乎仍遭受网络攻击，系统被大量细小交易推到了极限，显示有待升级的必要。

这一切赋予我们动力去想出可替代比特币区块链的可行方案，它不再是运行加密货币的系统，而是优化过的可存储数据的分布式账簿。另一初创公司Coin Sciences打造了可自主设计区块链的平台MutiChain，证明这个方向的思考是可行的。它除了能打造类似比特币的公开区块链，还能建立只允许审核用户访问的私有区块链。如果所有用户开始不认可挖矿，还有工作量证明机制可减少甚至消除，账簿的货币部分会变得可有可无。

最初启发中本聪灵感的是金融，那么第一代采用区块链的企业也许就是金融机构。在最近几个月，出现了热衷可防篡改私有区块链的现象。其中的原因是，这诞生自反政府自由主义者的技术可让银行知晓它们的客户与反洗钱规则后更好地符合政府需求，这点似乎很讽刺。但这还有更深层的吸引力。

工业历史学家指出，只有在新技术被很好开发之后，它们才会得到广泛使用。在电动机最初开发出来时，它们部署得像先于它们诞生的大型笨重蒸汽机。制造商花费了数十年才看到众多分散的电动机能重塑人们方方面面的生活。在这次数字货币报告中，英格兰银行在金融领域看到同样的曙光。这要感谢廉价的计算金融公司已将它们内部的工作数字化，但它们还没对组织作出相应的变化。大多数支付系统仍是传统的中心化：转账仍需要中心银行的结算。当金融公司彼此开展业务，同步它们内部账簿的沉重工作需要花费数天，这过程滞留资金和增加风险。

能解决这些问题和实现数字化银行的承诺，并在数秒或数分钟内完成交易的分布式账簿可能有很长的路要走。它们能为银行节省很多开支：根据桑坦德银行，直至2022年这样的账簿一年能减少这行业200亿美元的账单。供应商仍需要证明它们能应对远高于比特币价格的交易，大银行已经将这新兴技术标准化。其中之一的瑞银，提议创建标准的“结算货币”。瑞银联手高盛、摩根大通和其它22家银行投资了区块链初创公司R3 CEV，它的首要任务就是开发私有账簿的标准架构。

银行的问题并不是唯一的。各种各样公司和公共机构都难以维护，同时还有经常不兼容的数据库和相互交流的高成本难题。雄心勃勃的分布式账簿项目——以太坊（Ethereum）想要解决这些问题。21岁的加拿大编程神童Vitalik Buterin的以太坊杰作能处理比比特币更多的数据。它自带编程语言，允许用户编写更复杂的智能合同，在接收货物时能创建发票，或者在利润达到一定水平时，会自动向股票持有者自动发送分红。Buterin希望能实现“去中心化自治组织”——基本是运行在以太坊区块链上的虚拟公司。

这类想法可能颠覆的领域是“物联网”——以前几十亿静态日常物品，例如由冰箱、门闩和草坪洒水器连接而成的网络。IBM最近的一份题为“设备民主”的报告，中心化地追踪和管理数十亿设备是不可能的，这样的尝试也不明智。这种尝试会使它们容易受到黑客攻击和政府监控。分布式记账似乎是可行的途径。

以太坊提供的可编程性不但可用来追踪和记录人们财产，还可以以其它新型方式被使用。以太坊区块链内置的汽车钥匙能遵循相应规则进行出售或出租，产生新型的P2P汽车租赁或共享。还有，有人提议利用这技术使自动驾驶汽车成为社会公共资源。根据事先设定的规则，这种汽车能使用自身存储私钥的数字资金来支付燃料、维修和停车费用。

不必惊讶，有些人认为这样的计划过于雄心勃勃。以太坊的创世块在8月才被挖出，并只有小量的初创公司聚集在其周围。Buterin在最近的博客承认，目前资金有点短缺。区块链的特别细节不会持续引起反响，但这股热情激励着初创公司和老牌巨头继续发掘分布式账簿的潜力。尽管社会总是嘲笑会计的能力，但账簿的重要性依然不言而喻。

今天的世界深深依赖于复式记账法。其记录借贷双方的标准化系统是了解公司财务状况的必然途径。现代资本主义为了发展是否绝对需要这样的记账，德国社会学家Werner Sombart声称这是值得商榷的。虽然复式记账始于文艺复兴时期的意大利，它刚好是个时间巧合，但它在全球的传播速度远慢于资本主义，知道19世纪末才被广泛使用。但毫无疑问，这技术不但对公司记录有深远影响，而且能定义公司的未来。

账簿不再需要公司、政府来维护，可及时推动公司和政府改变对当前运作、未来期望的思考。去中心化的记账系统一样值得信任，它们能带来根本性的变革。

这样的想法值得我们思考和期待——区块链仍是只适用于几个领域的新事物，能走多远仍值得怀疑。它们还面临一些未知的阻力。一些比特币批评者将其视为传播“加州意识形态”的最新尝试，加州意识形态是指那种以技术拯救世人的使命感，忽视和混淆现实动力，从而轻易将大量财富集中在精英手中。区块链使用编码实现信任，而并非民主政治、合法性和问责制，所以它很难吸引大众或者获得授权。

与此同时，数学化记账的世界会远离人为的操纵，这会带来很多好处。Izaguirre女士不会再遭受强行拆迁的灾祸；其它饱受不公正的地方会变得更好。如果说区块链有一个根本性的矛盾，那就是：它以加密方式存储无法更改的过去与现在而最终却使我们我们走向不一样的未来。

原文：http://www.economist.com/news/briefing/21677228-technology-behind-bitcoin-lets-people-who-do-not-know-or-trust-each-other-build-dependable
译者：ivanjianjian
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责编：printemps
稿源（译）：巴比特资讯

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