【行业分析】区块链的前世今生与应用前景
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区块链（Blockchain）的概念于2008 年在中本聪的论文《比特币：一种点对点的电子现金系统（Bitcoin： A Peer-to-Peer Electronic Cash System）》中首次提出，中本聪描述了一种完全基于点对点（Point to Point, P2P）的电子现金系统，该系统使得全部支付都可以由交易双方直接进行，完全摆脱了通过第三方中介（例如银行）的传统支付模式，从而创造了一种全新的货币体系。
2009年1月，第一个序号为0的比特币的区块——创世区块诞生。几天后出现序号为1的区块，并与序号为0的创世区块相连接形成了链，标志着比特币区块链诞生。
我们可以通过了解比特币的生成与交易等一系列过程，理解区块链技术。
比特币的产生需要依据特定的算法，通过大量复杂的运算才能生成。比特币的发行方式其实可以理解为解方程，方程有多重解，每当使用者解出了一组解，便可以获得一定数量的比特币，这种操作被形象地称为“挖矿”，比特币以这种被使用者挖掘的形式发行，当你找到了一个正确的解，你就好比挖到了一个金矿。这种发行方式使得每个解题人都可能成为比特币的发行方。在挖矿的过程中，当某人挖出一个未被发现的解时便向网络广播，网络中的节点验证其正确性，并在本地数据库进行查验，发现数据库中并无该解的记录，则确认该解的合法性并记录其持有人。
这一项复杂的数学问题是为寻找一个随机数散列值（也称为哈希值）。散列值由散列函数生成，其功能是将任意长度的不同信息（例如数字、文本或其他信息）转化为长度相等但内容不同的二进制数列（由0和1组成）。比特币采用的是散列算法中的SH256算法，任意长度的信息输入通过这个函数都可以转换成一组长度为256个的二进制数字，以便统一的存储和识别。256个0或1最多可以组合成2的256次方，这个庞大的集合能够满足与比特币相关的任何标记需要。
而且散列还有一个重要特征，若想要生成一个特殊的输出数字，只能通过随机尝试的办法逐个进行正向运算，而不能由输出结果逆向推出输入信息。这个特征是比特币能够顺利运行的重要基石。挖矿就是通过改变随机数来生成不同的散列值，直到符合要求。符合要求的散列值是指，必须随机生成到前十位数字是0 的“页码”，而随机数的前十位为0 是个极端罕见的事件，因此整个区块链网络也需要花10 分钟左右的时间，才可能由某台计算机找到一个这样的“页码”。随着全网算力提高，找到散列值的难度也会提升，从而维持10分钟找到一次的频率。
为了得到方程的解，网络里的计算机要争夺记账权，就必须一旦找到，这台计算机就夺得了记账权，它所生成的新账单（区块）就会更新到网络中的所有计算机。账单（区块）通过上页页码（父哈希）寻找父区块，自动链接成为账本（区块链）。
每个人的交易信息都对所有人公开，每当A 发生一笔交易，网络内的所有人都能看到并予以记录，只有当网络内一定数量的人对这笔交易认可时，交易才算合法。举例说明，当A 申请向B 发起交易时：
1) A 向周边节点广播：我要转账给B 一个比特币。
3) 周边节点确认A 持有该比特币的合法性。当一定数量的节点验证通过后，交易成立，周边节点记录下这笔交易并确认比特币的新主人是B。
4) 周边的节点再向网络中其它节点进行广播，直至所有节点记录下这笔交易为止。
在信息传递过程中，发送方通过一把密钥将信息加密，接收方在收到信息后，再通过配对的另一把密钥对信息进行解密，这就保证了信息传递过程的私密性与安全性。而且，比特币的交易并非简单的支付货币本身，A向B转比特币时，不仅要注明金额，而且要注明这100个比特币的来源。每笔交易单都记录了该笔资金的前一个拥有者、当前拥有者以及后一个拥有者，我们就可以依据交易单实现对资金的全程追溯。最后，当每一笔交易完成时，系统都会向全网进行广播，告诉所有用户这笔交易的实施。
区块+链。由于每笔交易是相对分散的，为了更好地统计交易，比特币系统创造了区块这一概念。每个区块均包含以下三种要素：一是本区块的ID（散列）；二是若干交易单；三是前一个区块的ID（散列）。比特币系统大约每十分钟创建一个区块，其中包含了这段时间里全球范围内发生的所有交易。每个区块中也包含了前一个区块的ID，这种设计使得每个区块都能找到其前一个节点，如此可一直倒推至起始节点，从而形成了一条完整的交易链条，因此，从比特币的诞生之日起，全网就形成一条唯一的主区块链，其中记录了从比特币诞生以来的所有交易记录，并以每十分钟新增一个节点的速度无限扩展。
比特币与区块链。区块链就是一串使用密码学方法相关联产生的数据块。在比特币的应用中，整个区块链就是比特币的公共账本。比特币是区块链的一个应用，区块链是比特币的底层技术，且作用绝不仅仅局限在比特币上。因此，尽管比特币与区块链经常被同时提及，但二者并不能画上等号。
尽管比特币本身受到质疑，然而人们开始从比特币的支付领域逐渐转移到了比特币底层协议区块链技术上，越来越多投资者及普通民众接受了比特币底层技术区块链的概念。
区块链可以理解为一种公共记账的机制（技术方案），一种类似于NoSQL（非关系型数据库）的技术解决方案统称，并不是某种特定技术，能够通过很多编程语言和架构来实现区块链技术，它并不是一款具体的产品。其基本思想是：通过建立一组互联网上的公共账本，由网络中所有的用户共同在账本上记账与核账，来保证信息的真实性和不可篡改性。
区块链就是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，之所以名字叫做区块链，顾名思义，是因为区块链存储数据的结构是由网络上一个个存储区块组成一根链条，每个区块中包含了一定时间内网络中全部的信息交流数据。随着时间推移，这条链会不断增长。
实现区块链的方式种类有很多，目前常见的除了运用于比特币的POW（Proof of Work，工作量证明）外，还有POS（Proof of Stake，权益证明），DPOS（Delegate Proof of Stake，股份授权证明机制）等。
区块链具有去中心化、去信任化、集体维护、可靠数据库等特点，并由这四个特征引申出另外两个特征：开源和匿名性。
去中心化（分布式记录+分布式储存）：由于区块链是靠各个节点共同实现系统的维护和保证信息传递的真实性，基于分布式存储数据，而没有某个中心进行集中管理，因此某一个节点受到攻击和篡改不会影响整个网络的健康运作。
去信任化（非对称加密数学+可靠数据库）：任意两个节点之间建立连接不需要信任彼此的身份，双方之间进行数据交换无需互相信任的基础。由于网络中的所有节点都可以扮演监督者的身份，因此不用担心欺诈的问题。
集体维护：系统中的数据块由整个系统中所有具有维护功能的节点来共同维护的，而这些具有维护功能的节点是任何人都可以参与的。
可靠数据库：整个系统将通过分数据库的形式，让每个参与节点都能获得一份完整数据库的拷贝。除非能够同时控制整个系统中超过51%的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，也无法影响其他节点上的数据内容。因此参与系统中的节点越多和计算能力越强，该系统中的数据安全性越高。
开源：由于整个系统的运作规则必须是公开透明的，所以对于程序而言，整个系统必定会是开源的。
匿名性：由于节点和节点之间是无需互相信任的，因此节点和节点之间无需公开身份，在系统中的每个参与的节点都是匿名的。
区块链的应用场景大致可分为数字货币、记录保存、智能合约和证券。具体包括跨境支付、电子商务、投票、公证、知识产权保护、证券发行交易、众筹、契约、担保等各类社会事务。无论是公证、医疗、房地产还是物联网领域，只有过多的中介参与，过高的中介成本或者是低追踪成本和高信息安全的需求，都会有区块链技术的用武之地。
通信领域是最早的区块链应用之一。传统的通信程序都是考虑如何用最短的时间和路径传送信息，如今，除了速度，安全性成了关注重点，基于区块链的比特信（Bitmessage）应运而生。区别与传统点对点传输方式，比特信不需要信任沟通协议，一份邮件会发送给网络系统中的所有人，只有真正拥有密钥的人才能打开信件，这也避免了被追踪收件方和发件方的风险。由于这种方式对网络带宽和运算能力要求很高，只有在如今具备软硬件基础的情况下，才能承担这种由快到安全的转变。
金融领域存在大量诸如银行、证券交易所等中介机构，对区块链技术的巨大需求也形成了目前区块链接入最多的领域，金融系统的去中心化将大大提高系统的运行效率。目前的货币发行由央行控制，以政府为中心，进行集中式货币管理控制，这样的状态下无法实现货币真正的自由交换，比特币的产生也是对这一问题的尝试性解决，为人们提供一种去中心化的数字货币。比特币的成功对传统金融机构产生了巨大影响，各巨头纷纷涉入区块链领域，试图用区块链技术取代传统金融底层协议。金融领域与社会发展密切相关，金融对区块链技术的探索对区块链发展起了明显推动作用，衍生出侧链、私有链等新概念，加速区块链技术成熟与应用。
互联网诞生最初，最早核心解决的问题是信息制造和传输，我们可以通过互联网将信息快速生成并且复制到全世界每一个有着网络的角落，但是它尚始终不能解决价值转移和信用转移。这里所谓的价值转移是指，在网络中每个人都能够认可和确认的方式，将某一部分价值精确的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。这里说的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。
依靠现有技术，建立一个全球性的信用共识体系是很难的，由于每个国家的政治、经济和文化情况不同，对于两个国家的企业和政府完全互信是几乎做不到的，这也就意味着无论是以个人抑或企业政府的信用进行背书，对于跨国之间的价值交换即使可以完成，也有着巨大的时间和经济成本。而区块链技术的信用由数学背书，所有的规则都建立一个公开透明的数学算法（程序）之上可以获得全球大部分国家的共识，从而实现跨国价值转移。
目前医疗领域是除了金融领域外的区块链第二大应用领域，包括病例在内的很多资料极富隐私性，需要很高的权限保护。尽管目前对与个人信息的管理能基本符合要求，未来技术的发展将获得大量特定基因数据，当前的中心化资料系统也会变得很吃力，容易出现大规模数据泄漏的问题。即便是重视安全、采用闭源系统的苹果，也出现过数次数据库泄漏问题，造成较恶劣的影响。在过去数据泄漏的案例中，往往是由于网络操作的问题引起，让所有的数据暴露在黑客的面前。而区块链技术可以通过多签名私钥和加密技术来防止这种情况的出现。当数据被哈希后放置在区块链上后，使用多签名技术，就能够让那些获得授权的人们才可以对数据进行访问。使用这种技术，将能够制定一定的规则来对数据进行访问，必须获得授权才能够进行，无论是医生、护士或者病人本身都需要获得许可；在某些情况下，可以设定需要3个人中2个人授权才可以进行。
由于传统物联网模式是由一个中心化的数据中心收集所有已联接设备的信息，但这样一来，在生命周期成本、收入方面有严重缺陷，如果设备的运行环境可以去中心化，彼此相连，形成分布式云网络，整个网络的生命周期就可以变得非常长，同时运行成本可以显著降低。
在传统的中心化系统中，信任机制比较容易建立，毕竟存在一个中央机构来管理所有设备和各个节点的身份，但对于潜在数量在百亿级的联网设备而言，这种做法难度极大。而区块链技术解决了闻名已久的拜占庭将军问题——它提供一种无需信任单个节点，还能创建共识网络的方法。比特币使用算法工程保证整个网络的安全，借助它，设备能在金融市场中完全独立于任何人工干预。一套算法会生成自己的比特币钱包，从而允许它与别的算法（别的钱包）进行交易。物联网中，所有日常家居物件都能自发、自动地与其它物件、或外界世界进行金融活动。
公证作为当前社会的重要需求，具有较高的成本并严重依赖政府机关和权威单位的信用，也造成了国内知识产权保护不够的问题。利用区块链去中心化的特点，使用数学信用背书完成全自动化公证。如果从重要信息到生活痕迹都能够证明所有权，且数据永久保存并随时可追溯源头，微信息和微知识产权将形成体量惊人的交易市场。
以比特币为例，区块链也存在着诸如网络容量、51%攻击的安全隐患、工作效率问题、资源消耗问题、区块间博弈和冲突等缺陷待解决。
首先，技术层面上，网络容量首当其冲，工作效率问题、资源损耗问题、区块间博弈和冲突等缺陷也有待解决。区块容量有限，网络每秒钟处理的交易数量不多，有关区块容量的争论也逐渐浮出水面；由于采用的分布式存储，区块链内的每个节点均需保存一份数据库，并且网络中发生的任何一笔交易其它节点均需进行认证并做记录，系统的工作效率较低；去中心化容易引入资源的浪费，区块链的运作较为依赖网络节点贡献的算力，这些算力主要用于解决SHA256 哈希和随机数搜索，除此之外并不产生实际社会价值，因而一般意义上认为这些算力资源是被浪费掉了，同时被浪费掉的还有大量的电力资源。
其次，安全层面上，存在51%攻击的安全隐患。由于区块链的监管依靠网络中所有的节点共同完成，因此理论上说，如果掌握全网超过51%的算力就有能力成功篡改和伪造区块链数据。而且区块链在比特币的应用上存在黑客攻击的事实，许多比特币交易平台或遭到黑客攻击或被迫关闭，使得数以百万计的比特币凭空消失。
最后，政策层面上，“去中心化”让中心化的政府疑虑重重，监管政策不乐观，而对于一个分散式网络来说，监管本身的难度也不小。而且，人们对区块链的理解程度和接受意愿不够，这导致新技术及新应用很难推广。
互联网TCP/IP协议让我们进入了信息自由传递的时代，区块链的创新将把我们带入信息的自由公证时代。区块链将会大幅提高全球市场交易效率并降低成本，同时也会缓解信用中心化的信息不对称和腐败空间问题。区块链通过全网记账，P2P协同建立“信用”，是人类信息进化史上继血亲信用、贵金属信用、央行纸币信用之后第四个里程碑，在全球市场汇通、知识产权保护、财产微公证、物联网金融、智能协议等诸多领域有广泛和深入的应用场景。
首先是数字货币。目前的货币发行由央行控制，以政府为中心，进行集中式货币管理控制，这样的状态下无法实现货币真正的自由交换，比特币的产生也是对这一问题的尝试性解决，为人们提供一种去中心化的数字货币。谁先抢占了数字货币的标准，谁就能获得规定其他国家货币置换的标准，这是一种控制经济命脉的权利。
数字货币只是区块链巨大应用空间的冰山一角。区块链技术将不仅仅能应用在货币体系中，还可以推演到各类社会服务、合约行为、交易行为中，诸如去中心化的微博、微信、搜索、租房，甚至是打车软件都有可能会出现。因为区块链将可以让人类无地域限制的、去信任的方式来进行大规模协作。区块链解决的核心问题不只是“数字货币”，而是在信息不对称、不确定的环境下，如何建立满足经济活动赖以发生、发展的“信任”生态体系。
纽约社会研究新学院哲学和经济理论家Melanie Swan 在新书《区块链-新经济的蓝图》中指出，区块链的应用可能有3 个阶段：
区块链 1.0：货币，即应用中与现金有关的加密数字货币，如货币、转账、汇款和数字支付系统等。可编程货币的出现让价值在互联网中直接流通交还成为可能，也刻画出一副理想的交易愿景——全球货币统一，使得货币发行流通不再依靠各国央行。
区块链 2.0：合约，如股票、债券、期货、贷款、智能资产和智能合约等更广泛的非货币应用。目前，包括商业银行在内的金融机构都开始研究区块链技术并尝试将其运用于现实，现在的传统金融体系正在被颠覆。
区块链 3.0：在政府、健康、科学、文化和艺术方面有所应用。基于此，人们尝试用区块链颠覆互联网底层协议，把人类的统一语言、经济行为、社会制度乃至生命都写就为一个基础软件协议，区块链3.0即是集成了统一语和时间货币的分布式人工智能操作系统，甚至最终实现去中心化自治社会的终极效果。
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