瘋狂比特幣讓人們認識區(qū)塊鏈技術(shù)

2008年11月11日，中本聰發(fā)表了《比特幣白皮書——一種點對點的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》的文章，在文中描述了一個在線支付能夠從一方直接到另一方， 中間不需要經(jīng)過第三方機構(gòu)的電子交易方案，而這個方案正式建立在基于區(qū)塊鏈的技術(shù)上。

隨著比特幣7年近140萬倍的瘋狂過后， 比特幣背后的去中心化系統(tǒng)——區(qū)塊鏈技術(shù)表現(xiàn)出了顛覆行業(yè)的潛力， 并且?guī)砣蚍秶鷥?nèi)的關(guān)注。

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個去中心化的分布式賬本系統(tǒng)，通過將該賬本的數(shù)據(jù)儲存于整個參與的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中實現(xiàn)賬本系統(tǒng)的去中心化。

去中心化式系統(tǒng)示意圖

其中區(qū)塊按照時間順序先后生成且每一個區(qū)塊都記錄著生成時間段內(nèi)的信息， 而由整個區(qū)塊連接起來的鏈條代表了信息合集，在關(guān)于區(qū)塊之間的連接上， 每一個區(qū)塊分為區(qū)塊頭與區(qū)塊體， 區(qū)塊頭記錄前一區(qū)塊信息、 時間戳、 隨機數(shù)和目標哈希從而將前后區(qū)塊鏈連接在一起，區(qū)塊體則記錄交易信息， 形成一個完整的區(qū)塊結(jié)構(gòu)。

在有關(guān)于進行交易的機制與流程上， 參與者有一份公私鑰， 公鑰公開，私鑰視為密碼， 通過對交易對手的公鑰簽署一個數(shù)字簽名， 并將簽名附加到電子貨幣的末尾， 參與者的電子貨幣即發(fā)送給交易對手， 交易對手通過對數(shù)字簽名進行檢驗就能夠驗證所有者。

區(qū)塊鏈貨幣交易示意圖

新的交易將會向全網(wǎng)廣播， 每個節(jié)點都會將收到的交易納入?yún)^(qū)塊中但此時還沒有通過驗證，之后每一個參與者需要獨自去解出一個足夠難度的工作量證明來證明其合法性，一旦找到這樣一個工作量證明且該區(qū)塊中的所有交易都是有效且之前從未存在過的， 其他節(jié)點則會認同其有效性，此時新的區(qū)塊將會加在該區(qū)塊的末端以延長鏈條。

區(qū)塊鏈的四大特性

區(qū)塊鏈技術(shù)與傳統(tǒng)相比具備有去中心化、信息不可篡改、匿名性和開放性的特點，現(xiàn)實中的應(yīng)用都是圍繞其特性進行拓展：

1、去中心化：

傳統(tǒng)行業(yè)中數(shù)據(jù)往往存儲在一個集中的大型數(shù)據(jù)庫中，這不可避免帶來安全性與隱私性問題，而區(qū)塊鏈技術(shù)采用的分布式賬本結(jié)構(gòu)使得每個參與節(jié)點都能夠存儲所有的交易信息，避免了單一數(shù)據(jù)庫損壞丟失帶來的巨大代價。

2、信息不可篡改性：

在區(qū)塊鏈下一筆交易只有通過全網(wǎng)廣播認證才能夠?qū)懭胭~本并存儲于每個參與節(jié)點中，因此如果要篡改某類信息意味至少要控制 51%的節(jié)點才能完成，而在現(xiàn)實中幾乎是不可能的。

3、匿名性：

區(qū)塊鏈的匿名性主要表現(xiàn)在非實名上，鏈上的交易通過公鑰地址進行，而公私鑰完全可以與現(xiàn)實身份信息無關(guān)。

4、開放性：

在以比特幣為代表的公有鏈上，整個分布式賬本系統(tǒng)對任何人都是公開透明的，除了個人的私鑰信息以外，任何人都可以查詢區(qū)塊數(shù)據(jù)信息和開發(fā)相關(guān)應(yīng)用；而私有鏈則可以通過設(shè)定不同權(quán)級針對性的開發(fā)。

區(qū)塊鏈的架構(gòu)設(shè)計

從架構(gòu)設(shè)計上來說，區(qū)塊鏈可以簡單的分為三個層次，協(xié)議層、擴展層和應(yīng)用層。其中，協(xié)議層又可以分為存儲層和網(wǎng)絡(luò)層，它們相互獨立但又不可分割。

協(xié)議層

所謂的協(xié)議層，就是指代最底層的技術(shù)。這個層次通常是一個完整的區(qū)塊鏈產(chǎn)品，類似于我們電腦的操作系統(tǒng)，它維護著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，僅提供Api供調(diào)用。通常官方會提供簡單的客戶端（通稱為錢包），這個客戶端錢包功能也很簡單，只能建立地址、驗證簽名、轉(zhuǎn)賬支付、查看余額等。這個層次是一切的基礎(chǔ)，構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、搭建了交易通道、制定了節(jié)點獎勵規(guī)則，至于你要交易什么，想干什么，它一概不過問，也過問不了。典型的例子，自然是比特幣，還有各種二代幣，比如萊特幣等，本書介紹的億書幣也是。這個層次，是現(xiàn)階段開發(fā)者聚集的地方，這說明加密貨幣仍在起步當中。

從用到的技術(shù)來說，協(xié)議層主要包括網(wǎng)絡(luò)編程、分布式算法、加密簽名、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)等4個方面，其中網(wǎng)絡(luò)編程能力是大家選擇編程語言的主要考慮因素，因為分布式算法基本上屬于業(yè)務(wù)邏輯上的實現(xiàn)，什么語言都可以做到，加密簽名技術(shù)是直接簡單的使用（請看書中相關(guān)的加密解密文章，不建議自由發(fā)揮，沒有過多的編碼邏輯），數(shù)據(jù)庫技術(shù)也主要在使用層面，只有點對點網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)和并發(fā)處理才是開發(fā)的難點，所以對于那些網(wǎng)絡(luò)編程能力強，對并發(fā)處理簡單的語言，人們就特別偏愛。也因此，Nodejs開發(fā)區(qū)塊鏈應(yīng)用，逐漸變得更加流行，Go語言也在逐漸興起。

上面的架構(gòu)設(shè)計圖里，我把這個層面進一步分成了存儲層和網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)存儲可以相對獨立，選擇自由度大一些，可以單獨來討論。選擇的原則無非是性能和易用性。我們知道，系統(tǒng)的整體性能，主要取決于網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)存儲的I/O性能，網(wǎng)絡(luò)I/O優(yōu)化空間不大，但是本地數(shù)據(jù)存儲的I/O是可以優(yōu)化的。比如，比特幣選擇的是谷歌的LevelDB，據(jù)說這個數(shù)據(jù)庫讀寫性能很好，但是很多功能需要開發(fā)者自己實現(xiàn)。目前，困擾業(yè)界的一個重大問題是，加密貨幣交易處理量遠不如現(xiàn)在中心化的支付系統(tǒng)（銀行等），除了I/O，需要全方位的突破。

分布式算法、加密簽名等都要在實現(xiàn)點對點網(wǎng)絡(luò)的過程中加以使用，所以自然是網(wǎng)絡(luò)層的事情，也是編碼的重點和難點，《Nodejs開發(fā)加密貨幣》全書分享的基本上就是這部分的內(nèi)容。當然，也有把點對點網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)單獨分開的，把節(jié)點查找、數(shù)據(jù)傳輸和驗證等邏輯獨立出來，而把共識算法、加密簽名、數(shù)據(jù)存儲等操作放在一起組成核心層。無論怎么組合，這兩個部分都是最核心、最底層的部分，都是協(xié)議層的內(nèi)容。

擴展層

這個層面類似于電腦的驅(qū)動程序，是為了讓區(qū)塊鏈產(chǎn)品更加實用。目前有兩類，一是各類交易市場，是法幣兌換加密貨幣的重要渠道，實現(xiàn)簡單，來錢快，成本低，但風險也大。二是針對某個方向的擴展實現(xiàn)，比如基于億書側(cè)鏈，可為第三方出版機構(gòu)、論壇網(wǎng)站等內(nèi)容生產(chǎn)商提供定制服務(wù)等。特別值得一提的就是大家聽得最多的“智能合約”的概念，這是典型的擴展層面的應(yīng)用開發(fā)。所謂“智能合約”就是“可編程合約”，或者叫做“合約智能化”，其中的“智能”是執(zhí)行上的智能，也就是說達到某個條件，合約自動執(zhí)行，比如自動轉(zhuǎn)移證券、自動付款等，目前還沒有比較成型的產(chǎn)品，但不可否認，這將是區(qū)塊鏈技術(shù)重要的發(fā)展方向。

擴展層使用的技術(shù)就沒有什么限制了，可以包括很多，上面提到的分布式存儲、機器學(xué)習(xí)、VR、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等等，都可以使用。編程語言的選擇上，可以更加自由，因為可以與協(xié)議層完全分離，編程語言也可以與協(xié)議層使用的開發(fā)語言不相同。在開發(fā)上，除了在交易時與協(xié)議層進行交互之外，其他時候盡量不要與協(xié)議層的開發(fā)混在一起。這個層面與應(yīng)用層更加接近，也可以理解為B/S架構(gòu)的產(chǎn)品中的服務(wù)端（Server）。這樣不僅在架構(gòu)設(shè)計上更加科學(xué)，讓區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)更小，網(wǎng)絡(luò)更獨立，同時也可以保證擴展層開發(fā)不受約束。

從這個層面來看，區(qū)塊鏈可以架構(gòu)開發(fā)任何類型的產(chǎn)品，不僅僅是用在金融行業(yè)。在未來，隨著底層協(xié)議的更加完善，任何需要第三方支付的產(chǎn)品都可以方便的使用區(qū)塊鏈技術(shù)；任何需要確權(quán)、征信和追溯的信息，都可以借助區(qū)塊鏈來實現(xiàn)。我個人覺得，這個目標應(yīng)該很快就能實現(xiàn)。

應(yīng)用層

這個層面類似于電腦中的各種軟件程序，是普通人可以真正直接使用的產(chǎn)品，也可以理解為B/S架構(gòu)的產(chǎn)品中的瀏覽器端（Browser）。這個層面的應(yīng)用，目前幾乎是空白。市場亟待出現(xiàn)這樣的應(yīng)用，引爆市場，形成真正的擴張之勢，讓區(qū)塊鏈技術(shù)快速走進尋常百姓，服務(wù)于大眾。大家使用的各類輕錢包（客戶端），應(yīng)該算作應(yīng)用層最簡單、最典型的應(yīng)用。很快，億書將基于億書網(wǎng)絡(luò)推出文檔協(xié)作工具，這個就是典型的應(yīng)用層的產(chǎn)品。

限于當前區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展，億書只能從協(xié)議層出發(fā)，把目標指向應(yīng)用層，同時為第三方開發(fā)者提供擴展層的強大支持。這樣做既可以避免貪多，又可以避免無法落地，是真正理性的開發(fā)路線。因為純粹的開發(fā)協(xié)議層或擴展層，無法真正理解和驗證應(yīng)用層，會脫離實際，讓第三方開發(fā)者很難使用。如果僅僅考慮應(yīng)用層，市面上又找不到真正牢固、易用的協(xié)議層或擴展層的產(chǎn)品。所以，我們只好全面發(fā)力，采取完全開源開放的態(tài)度，通過社區(qū)的力量，共同去做一件有意義的事情，也算為中國區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展做點技術(shù)積累和微薄貢獻。

區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展階段

迄今為止，區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展過程大致經(jīng)歷了3個階段：

區(qū)塊鏈1.0——數(shù)字貨幣時代：

在比特幣提出初期，人們重點關(guān)注于所提出的貨幣去中心化和點對點支付的特點，隨后世界逐步開始重視比特幣的底層技術(shù)——區(qū)塊鏈，其背后隱藏的分布式賬本技術(shù)能夠巧妙的解決現(xiàn)實中的一些問題。

區(qū)塊鏈2.0——以智能合約代表：

隨后對區(qū)塊鏈技術(shù)的進一步認識，出現(xiàn)將合約代碼化，利用程序自動執(zhí)行的智能合約（以太坊），并隨后展開了以分布式為特點的分布式應(yīng)用（DAPP），開始將區(qū)塊鏈與現(xiàn)實環(huán)境結(jié)合展開探索。

區(qū)塊鏈3.0——未來區(qū)塊鏈的大規(guī)模應(yīng)用

在基于2.0的認識上，區(qū)塊鏈將進一步應(yīng)用于除貨幣和金融以外，包括不限于政府、能源、健康、文化和藝術(shù)上。

區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用

隨著對區(qū)塊鏈技術(shù)的學(xué)習(xí)與認識過程的不斷發(fā)展， 針對區(qū)塊鏈在現(xiàn)實中的應(yīng)用實質(zhì)上是圍繞區(qū)塊鏈特性與行業(yè)“痛點”結(jié)合來展開探索，在解決第三方信任、提高商業(yè)效率、 增強網(wǎng)絡(luò)安全、提高信息透明等方面有著十分廣泛的應(yīng)用空間，并由此提出了區(qū)塊鏈+的概念。

1、金融應(yīng)用不斷成熟，跨境支付與資產(chǎn)證券化最先受益

區(qū)塊鏈基于去中心化、點對點傳輸?shù)姆植际劫~本技術(shù)避免了記錄丟失問題， 以及有工作量證明機制和基于時間戳的回溯機制維護了數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性問題， 使得區(qū)塊鏈天然在第三方參與頻繁且信息安全性要求高的金融行業(yè)有著很強的適應(yīng)性， 能夠幫助貨幣金融行業(yè)簡化流程、降低成本、提高效率甚至于極大改變現(xiàn)有金融行業(yè)的交易模式。具體而言，區(qū)塊鏈技術(shù)可應(yīng)用于跨境支付、資產(chǎn)證券化和保險方面。

2、區(qū)塊鏈+版權(quán)&文娛——行業(yè)“痛點”與特性的絕配

在對知識版權(quán)日益尊重但互聯(lián)網(wǎng)版權(quán)難以受到保護的今天，如何方便快捷的注冊版權(quán)去維護自身權(quán)益成為這一行業(yè)的痛點，傳統(tǒng)的紙質(zhì)版權(quán)文件有花費時間長、紙質(zhì)保管難的問題，而利用區(qū)塊鏈技術(shù)進行在線申請，即時申請即時存證，難以偽造與篡改，還可通過賦予給注冊者唯一的數(shù)字ID可以隨時提取版權(quán)信息。

在文娛與金融的交叉應(yīng)用方面，由于文娛產(chǎn)業(yè)特殊性，個人或中小型制作團隊很難去對接投資機構(gòu)或資產(chǎn)交易方，而在法律許可的范圍下，利用區(qū)塊鏈技術(shù)通過資產(chǎn)上鏈整合進區(qū)塊鏈平臺，一方面可以在相關(guān)機構(gòu)監(jiān)管下發(fā)行數(shù)字貨幣進行融資；另一方面，通過分布式賬本技術(shù)完成在線的資產(chǎn)交易過程，公開透明的賬本能夠記錄每一次交易情況。

3、區(qū)塊鏈+供應(yīng)鏈——市場潛力巨大， 防偽溯源落地可期

對于現(xiàn)代企業(yè)而言，隨著供應(yīng)鏈條的不斷延伸，企業(yè)很難去掌握全部的供應(yīng)鏈信息以及自身所處的供應(yīng)鏈地位，大多數(shù)企業(yè)僅僅能夠了解自身上下游最近企業(yè)的情況。因此如何做到權(quán)責清晰，如何做到信息透明可追溯成為行業(yè)的“痛點”問題，而如果考慮區(qū)塊鏈公開透明和時間可追溯的分布式賬本技術(shù)，供應(yīng)鏈條上的任何一方都能夠了解產(chǎn)品狀況，那么能夠很方便的跟蹤和管理各個環(huán)節(jié)。

以復(fù)雜的全球食品供應(yīng)鏈為例，該供應(yīng)鏈上涉及到了原產(chǎn)地、倉儲、運輸、制造、分銷最終到商店， 供應(yīng)鏈長、不同環(huán)節(jié)往往屬于不同地區(qū)，其所用的記錄與系統(tǒng)也不盡相同， 因此一旦涉及食品安全很難追索到底是哪個環(huán)節(jié)出了問題， 也無法理清楚權(quán)責問題。

4、區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)——技術(shù)準備基本成熟，靜待物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展

“十三五”期間，工信部發(fā)布《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》并于2017年6月下發(fā)《全面推進移動物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)建設(shè)發(fā)展的通知》要求到2020年我國NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的基站規(guī)模要達到150萬個，NB-IoT連接總數(shù)超過6億，在國家政策的支持下，物聯(lián)網(wǎng)市場有望迎來爆發(fā)。有數(shù)據(jù)顯示，在2017年大約有84億臺接入了互聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備，麥肯錫預(yù)測這一數(shù)字在2025年將達到250億臺，經(jīng)濟規(guī)模高達6萬億，尤其是5G商用加速落地與車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛的火熱，物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展值得期待。

由于物聯(lián)網(wǎng)“物物互聯(lián)”的屬性天然與分布式網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起，尤其是物聯(lián)網(wǎng)的安全性日益凸顯的未來，區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化的特點為防止物聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)被篡改提供了一種內(nèi)部的解決方案。

區(qū)塊鏈的發(fā)展就是要能夠為人民生活帶來福祉，使得區(qū)塊鏈技術(shù)真正進入百姓家。“區(qū)塊鏈真正要落地應(yīng)該到下一個階段是可觸的，應(yīng)該像微信一樣讓老百姓每天用到，這才是區(qū)塊鏈進入每一個百姓家，讓每一個人接觸到真正階段，也是真正的落地階段。”

要推動區(qū)塊鏈技術(shù)落地，促進人民生活質(zhì)量的提升，促進實體經(jīng)濟更好發(fā)展。