第一章 区块链：信任的机器
一、为什么会出现区块链
区块链是比特币的一个重要概念，其初始使命是为了支持比特币的形 成和流通。在比特币涎生之前，互联网的TCP/IP (传输控制协议/因特网互联协议）协议，基本实现r全球信息传递高速低成本的传输，而有一类 特殊的信息——货币则无法在上面进行高速传输。本质原因在于，传统互联网是信息互联网，而不是价值互联网。
互联网诞生之初，最先解决的核心问题是信息制造和传输。1992年， 时任美国副总统阿尔•戈尔（Albert Arnold Gore Jr.)提出美国信息高速公路的想法。1993年9月，美国政府宣布实施一项新的高科技计划——国家信息基础设施（National Information Infrastructure, Nil)，旨在以当时简单互联网为雏形，建设信息时代的高速公路——信息高速公路，使所有的美 国人可以方便地共享海量的信息资源。
随着该项计划的发展，我们现在所熟悉的网络世界逐渐形成。在这个 “高速公路”上，我们能够将信息快速生成并且复制到全世界每一个有网络的角落，这也是我们现在的互联网网络最擅长的事情，所以也可以将其 称为“信息互联网”。在这个“信息互联网”上，所有传递的信息都是可以高效传播和复制的，从而构成互联网的基础协议——TCP/ IP。在容许一定错误率的情况下，以最快的速度把信息传递或者复制到目标地址。而当 时我们正处于一个非常“渴求”信息的时代，只要能将信息快速传播和复 制就实现了我们最基本的需求。从此，我们通过“信息互联网”进人到一 个“信息爆炸”的时代。整个互联网上的信息开始以几何式的速度增长， 信息的复制和分享成为这个时代的主流。
然而，随着互联网开始进入人类生活的各个层面，我们发现有些信息 是无法复制的，或者说复制是没有意义的。比如货币支付，我们不能把要 支付的钱直接复制到对方账户上，而是一定要在付款账户上减去若干资金，然后在收款账户上增加若干资金。只有这样，这个支付行为才是有意 义的，而不像新闻类信息，我们复制一份到新的网站上，就有了两份信息，可以让更多的人来进行分享。而这些不能分享，只能转移的信息，往 往具有更大的价值，在它的背后需要有信用作背书，从而产生价值。因此，可以发现，我们的“信息互联网”非常善于处理“信息分享”，而不 能解决“价值转移”或者说“信用”这件事情。
这里所谓的“价值转移”是指，在网络中以每个人都能够认可和确认的方式，将某一部分价值精确地从某一个地址转移到另一个地址，而且必须确保当价值转移后，原来的地址减少了被转移的部分，而新的地址增加 了所转移的价值。这个“价值”可以是货币资产，也可以是某种实体资产 或者虚拟资产（包括有价证券、金融衍生品等）。而这种操作的结果必须 获得所有参与方的认可，且其结果不能受到任何某一方的操纵。
从以上的定义可以发现，H前互联网本身的协议并不支持这个“价值 转移”功能。互联网 TCPAPW议无法确认当信息发出去后本地的数据是 否会精确改变，而某单点的数据篡改在现有的互联网系统中是很难被全网 发现的。但是“价值转移”是金融系统的基础，而金融系统是人类生活的核心之一，因此下一代全球性互联网发展的核心问题就是要解决“价值转移”的问题。
二、价值的转移
在没有解决这个问题之前，我们必须使用中介系统来完成这样的“价 值转移”行为，于是我们看到了类似于支付宝、贝宝（Paypal)的第三方 支付工具开始崛起。而在跨国汇款领域，大家更多的是通过类似于SWIFT (环球同业银行金融电讯协会）这样的中介机构来完成跨国汇款结算和清算。
互联网中也有各种各样的金融体系，也有许多政府银行或者第三方提 供的支付系统，但是它还是依靠中心化的方案来解决。所谓中心化的方案，就是通过某个公司或者政府信用作为背书，将所有的价值转移计算放 在一个中心服务器（集群）中，尽管所有的计算也是由程序自动完成的，但是却必须信任这个中心化的人或者机构。事实上，通过中心化的信用背书来解决，也只能将倍用局限在一定的机构、地区或者国家的范围之内。 由此可以看出，要解决这个根本问题，就必须建立“信用”。所以价值转 移的核心问题其实就是跨国信用共识问题。
但根据历史经验来看，整个系统中往往最不可信任的就是人，或者由 人组成的机构或政府，历史往往最终被证明，那些违反原规则的人就是规则制定者，而从工业革命到互联网革命，技术发展的潮流也是通过取代人 这个最不可靠、最脆弱且效率最低的环节来实现生产力大发展的。所以， 归根结底，要真正完成以信用共识为基础的价值转移，需要一个能够取代第三方中介的方式，一个能够自动运行的方式，且具备去信任的机制（不 需要依靠相信环节中的任何人或机构）的机制来完成价值的转移。
在如此纷繁复杂的全球体系中，要凭空建立一个全球性的信用共识体 系是很困难的，由于每个国家的政治、经济和文化情况不同，两个国家的 企业和政府建立完全互信几乎是不可能做到的，这也就意味着无论是以个 人或以企业、政府的信用进行背书，对于跨国的价值交换即使可以完成， 但也需要很长的时间和高昂的经济成本。但是在漫长的人类历史中，无论 每个国家的宗教、政治和文化如何不同，唯一能取得共识的是数学（基础科学）。因此，可以毫不夸张地说，数学（算法）是全球文明的最大公约 数，也是全球人类获得最多共识的基础。如果以数学算法（程序）作为背书，让所有的规则都建立在一个公开透明的数学算法（程序）之上，那么 就能够让所有不同政治文化背景的人群获得共识。
三、什么是区块链
(―) 定义
区块链本质上是一个去中心化的数据库，是一连串使用密码学方法产 生相关联的数据块，每一个数据块中包含了一段时间内全网交易的信息， 用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块。所以说区块链是以 去中心化和去信任化的方式，来集体维护一个可靠数据库的技术方案。
通俗地说，其实区块链可以称为一种全民记账的技术，或者说可以理解为一种分布式总账技术。
数据库是大家都熟悉的概念，任何的网站或者系统背后都有一个数据库，我们可以把数据库想象为一个账本，例如支付宝数据库就像是一个巨大的账本，里面记录每个人账上有多少钱。当A发送给B—元钱，那么就要把 A账上的钱扣除一元，在B的账上增加一元，这个数据的变动就可以理解为一种记账行为。对一般中心化的结构来说，微信背后的数据库由腾 讯的团队来维护，淘宝背后的数据库由阿里的团队来维护，这是很典型的 中心化数据库管理方式，也是大家认为顺理成章的事情。
但是区块链完全颠覆了这种方式。一个区块链系统由许多节点构成， 这些节点一般就是一台计算机。在该系统中，每个参与的节点都有机会去 竞争记账，即更新数据库信息。系统会在一段时间内（可能是十分钟，也 可能是一秒钟），选出其中E账最快最好的一个节点，让它在这段时间里 记账。它会把这段时问内数据的变化记录在一个数据区块（block)中，我们可以把这个数据区块想象成一页纸。在记完账以后，该节点就会把这一 页的账本发给其他节点。其他节点会核实这一页账本是否无误，如果没有 问题就会放入自己的账本中。
在系统里面，这一页账本的数据表现形式，称为区块，该区块中就记 录了整个账本数据在这段时间里的改变。然后把这个更新结果发给系统里 的每一个节点。于是，整个系统的每个节点都有着完全一样的账本。 我们把这种记账方式称为区块链技术或者分布式总账技术。
(二）安全性
那么，为什么要采取这种方式？它有什么优势？因为通常大家的直觉 是，这种方式似乎会较为浪费带宽和存储空间，并不是一个可取的方案。 但是，区块链就是通过这种高冗余的方式来构建极高的安全性。
首先，每个节点的权利是一样的，任意节点被摧毁都不会影响整个系统的安全，也不会造成数据的丢失。每个节点在系统中的权重都是一致 的，系统每次都在链入这个系统的节点中选择记账者，于是，即使某个或者部分节点被摧毁、宕机都+会影响整个系统运作。
其次，每个节点的账本数据都是一模一样的，也就意味着单个节点的 数据篡改是没有任何意义的因为如果系统发现两个账本对不上，它就认为拥有相同账本数量较多节点的版本才是真实的账本数据。那些少部分不一致的节点账本不是真实的，而是被篡改的数据账本。系统会自动舍弃这部分认为被篡改过的账本，也就意味着如果你要篡改 K块链上的数据内容，除非能够控制整个系统中的大部分节点。这也就是常说的51%攻击，即必须要控制整个系统50%以上的节点，才能发动对数据账本的篡改。
但是，当整个系统中的作点数量高达成千上万个，甚至是数十万个时，那么篡改数据的可能性就会大大降低。因为，这些节点很可能分布在世界上每个角落，理论上说，除非你能控制世界上大多数电脑，否则你没有机会去篡改区块链上的数据。
此外，另一个51%攻击的方法就是构建出和原来系统一样多节点（算力）的方式来攻击这个区块链系统（尽管重要的是要构建足够大的算力，而不仅仅是节点数量，但考虑到算力概念理解更加复杂，这里就以节点数量来做比喻）。比如，该系统原来有10000个节点，那攻击者部署另外1000】个节点，然后加入到这个区块链系统中由于攻击者已经获得了超过50%的控制权，就能够发动攻击。显然，这种攻击所付出的成本也取决于系统原来的大小。原来系统节点越多，攻击者付出的成本也越大。由于 比特币是目前最庞大的区块链网络，据统计要构建出一个和现有比特币同 样大型的网络系统，所付出的成本会高达270亿美元。
但是攻击者还面临着另一个困境，一旦它成功发动攻击后，就会造成该系统的价值瞬间归零。也就是说，一旦攻击者成功篡改账本，由于全网 能够立刻识别出账本数据不-•致，导致所有人都意识到该系统账本已经是 不可靠的账本，那么就意味着该账本所记录的数据变得没有价值，该系统 中的代币也会变得毫无价值。也就是说，如果攻击者付出了超过270亿美 元的代价，成功发动了对比特币的攻击后，比特币价格瞬间归零，那么攻 击者也无利可图。而对于国家而言，似乎也没有必要通过这种方式来攻击 比特币这样的网络，国家完全可以通过直接宣布比特币违法来更简单地达 到禁止比特币这一目的。
(三）起源
大多数人都知道区块链和比特币关系密切，甚至有些人会把区块链等 同于比特币技术。事实上，区块链技术仅仅是比特币的底层技术，是在比特币运行很久之后，才把它从比特币中抽象地提炼出来。从某种角度来 看，也可以把比特币认为是区块链最早的应用。
比特币的创造者——中本聪（Satoshi Nakamoto)在其2008年发表的经典论文《比特币：一种点对点网络中的电子现金》中明确指出：传统的金融体系不可避免地要依赖“第三方”机构（传统银行），这种传统的中心化金融结构是很难让货币像其他信息那样免费地进行传输。正是为了解决这些问题，中本聪创造性地提出了通过区块链技术建立一个去中心化、 去第三方、集体协作的网络体系设想，而无须中心化平台做信任的桥梁，区块链通过全网的参与作为交易的监督者，交易双方可以在无须建立信任关系的前提下完成交易，实现价值的转移。如果说互联网TCP/ IP协议是信息的高速公路，那么区块链的诞生意味着货币的高速公路第一次建设已经初步形成。
就像核工程的研究最初是为了制造原子弹，而后人们才意识到其更大的社会价值是对于全球能源体系的改造。近年来，全球开发者、金融机构、企业乃至政府发现区块链的意义不仅局限于支持比特币交易，通过区块链技术所打造的成本极低的、去中心化、去第三方、集体协作的网络体系本身还具有巨大的社会价值。
《经济学人》把区块链技术形象地比喻为“信任的机器”，即可以在没有中央权威的情况下，对彼此的协作创造信任。区块链技术适用于一切缺乏信任的领域，也许在未来会成为全球人类文明信任的基石，并有可能彻底改变全球的社会结构。目前，随着区块链技术的成熟和演进，区块链的 应用场景不再局限于比特币，以“以太坊”为代表的新一代区块链技术正 在开始构建一个全新的去中心化互联网架构，试图彻底颠覆所有的互联网 中心化架构平台（如支付宝、银行、保险等）。
