瘋狂比特幣讓人們認(rèn)識(shí)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》的文章，在文中描述了一個(gè)在線支付能夠從一方直接到另一方， 中間不需要經(jīng)過(guò)第三方機(jī)構(gòu)的電子交易方案，而這個(gè)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(wàn)倍的瘋狂過(guò)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)?lái)全球范圍內(nèi)的關(guān)注。

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個(gè)去中心化的分布式賬本系統(tǒng)，通過(guò)將該賬本的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于整個(gè)參與的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中實(shí)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(shí)間順序先后生成且每一個(gè)區(qū)塊都記錄著生成時(shí)間段內(nèi)的信息， 而由整個(gè)區(qū)塊連接起來(lái)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(gè)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(shí)間戳、 隨機(jī)數(shù)和目標(biāo)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(gè)完整的區(qū)塊結(jié)構(gòu)。

在有關(guān)于進(jìn)行交易的機(jī)制與流程上， 參與者有一份公私鑰， 公鑰公開(kāi)，私鑰視為密碼， 通過(guò)對(duì)交易對(duì)手的公鑰簽署一個(gè)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(duì)手， 交易對(duì)手通過(guò)對(duì)數(shù)字簽名進(jìn)行檢驗(yàn)就能夠驗(yàn)證所有者。

區(qū)塊鏈貨幣交易示意圖

新的交易將會(huì)向全網(wǎng)廣播， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)將收到的交易納入?yún)^(qū)塊中但此時(shí)還沒(méi)有通過(guò)驗(yàn)證，之后每一個(gè)參與者需要獨(dú)自去解出一個(gè)足夠難度的工作量證明來(lái)證明其合法性，一旦找到這樣一個(gè)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(guò)的， 其他節(jié)點(diǎn)則會(huì)認(rèn)同其有效性，此時(shí)新的區(qū)塊將會(huì)加在該區(qū)塊的末端以延長(zhǎng)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(kāi)放性的特點(diǎn)，現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用都是圍繞其特性進(jìn)行拓展：

1、去中心化：

傳統(tǒng)行業(yè)中數(shù)據(jù)往往存儲(chǔ)在一個(gè)集中的大型數(shù)據(jù)庫(kù)中，這不可避免帶來(lái)安全性與隱私性問(wèn)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(gè)參與節(jié)點(diǎn)都能夠存儲(chǔ)所有的交易信息，避免了單一數(shù)據(jù)庫(kù)損壞丟失帶來(lái)的巨大代價(jià)。

2、信息不可篡改性：

在區(qū)塊鏈下一筆交易只有通過(guò)全網(wǎng)廣播認(rèn)證才能夠?qū)懭胭~本并存儲(chǔ)于每個(gè)參與節(jié)點(diǎn)中，因此如果要篡改某類信息意味至少要控制 51%的節(jié)點(diǎn)才能完成，而在現(xiàn)實(shí)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(shí)名上，鏈上的交易通過(guò)公鑰地址進(jìn)行，而公私鑰完全可以與現(xiàn)實(shí)身份信息無(wú)關(guān)。

4、開(kāi)放性：

在以比特幣為代表的公有鏈上，整個(gè)分布式賬本系統(tǒng)對(duì)任何人都是公開(kāi)透明的，除了個(gè)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(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用；而私有鏈則可以通過(guò)設(shè)定不同權(quán)級(jí)針對(duì)性的開(kāi)發(fā)。

區(qū)塊鏈的架構(gòu)設(shè)計(jì)

從架構(gòu)設(shè)計(jì)上來(lái)說(shuō)，區(qū)塊鏈可以簡(jiǎn)單的分為三個(gè)層次，協(xié)議層、擴(kuò)展層和應(yīng)用層。其中，協(xié)議層又可以分為存儲(chǔ)層和網(wǎng)絡(luò)層，它們相互獨(dú)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(gè)層次通常是一個(gè)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(hù)著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，僅提供Api供調(diào)用。通常官方會(huì)提供簡(jiǎn)單的客戶端（通稱為錢包），這個(gè)客戶端錢包功能也很簡(jiǎn)單，只能建立地址、驗(yàn)證簽名、轉(zhuǎn)賬支付、查看余額等。這個(gè)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(diǎn)獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)則，至于你要交易什么，想干什么，它一概不過(guò)問(wèn)，也過(guò)問(wèn)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(gè)層次，是現(xiàn)階段開(kāi)發(fā)者聚集的地方，這說(shuō)明加密貨幣仍在起步當(dāng)中。

從用到的技術(shù)來(lái)說(shuō)，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(chǔ)技術(shù)等4個(gè)方面，其中網(wǎng)絡(luò)編程能力是大家選擇編程語(yǔ)言的主要考慮因素，因?yàn)榉植际剿惴ɑ旧蠈儆跇I(yè)務(wù)邏輯上的實(shí)現(xiàn)，什么語(yǔ)言都可以做到，加密簽名技術(shù)是直接簡(jiǎn)單的使用（請(qǐng)看書中相關(guān)的加密解密文章，不建議自由發(fā)揮，沒(méi)有過(guò)多的編碼邏輯），數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)也主要在使用層面，只有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)和并發(fā)處理才是開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)，所以對(duì)于那些網(wǎng)絡(luò)編程能力強(qiáng)，對(duì)并發(fā)處理簡(jiǎn)單的語(yǔ)言，人們就特別偏愛(ài)。也因此，Nodejs開(kāi)發(fā)區(qū)塊鏈應(yīng)用，逐漸變得更加流行，Go語(yǔ)言也在逐漸興起。

上面的架構(gòu)設(shè)計(jì)圖里，我把這個(gè)層面進(jìn)一步分成了存儲(chǔ)層和網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以相對(duì)獨(dú)立，選擇自由度大一些，可以單獨(dú)來(lái)討論。選擇的原則無(wú)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(chǔ)的I/O性能，網(wǎng)絡(luò)I/O優(yōu)化空間不大，但是本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shuō)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫性能很好，但是很多功能需要開(kāi)發(fā)者自己實(shí)現(xiàn)。目前，困擾業(yè)界的一個(gè)重大問(wèn)題是，加密貨幣交易處理量遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)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(diǎn)和難點(diǎn)，《Nodejs開(kāi)發(fā)加密貨幣》全書分享的基本上就是這部分的內(nèi)容。當(dāng)然，也有把點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)單獨(dú)分開(kāi)的，把節(jié)點(diǎn)查找、數(shù)據(jù)傳輸和驗(yàn)證等邏輯獨(dú)立出來(lái)，而把共識(shí)算法、加密簽名、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等操作放在一起組成核心層。無(wú)論怎么組合，這兩個(gè)部分都是最核心、最底層的部分，都是協(xié)議層的內(nèi)容。

擴(kuò)展層

這個(gè)層面類似于電腦的驅(qū)動(dòng)程序，是為了讓區(qū)塊鏈產(chǎn)品更加實(shí)用。目前有兩類，一是各類交易市場(chǎng)，是法幣兌換加密貨幣的重要渠道，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，來(lái)錢快，成本低，但風(fēng)險(xiǎn)也大。二是針對(duì)某個(gè)方向的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，比如基于億書側(cè)鏈，可為第三方出版機(jī)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(tīng)得最多的“智能合約”的概念，這是典型的擴(kuò)展層面的應(yīng)用開(kāi)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(shuō)達(dá)到某個(gè)條件，合約自動(dòng)執(zhí)行，比如自動(dòng)轉(zhuǎn)移證券、自動(dòng)付款等，目前還沒(méi)有比較成型的產(chǎn)品，但不可否認(rèn)，這將是區(qū)塊鏈技術(shù)重要的發(fā)展方向。

擴(kuò)展層使用的技術(shù)就沒(méi)有什么限制了，可以包括很多，上面提到的分布式存儲(chǔ)、機(jī)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(yǔ)言的選擇上，可以更加自由，因?yàn)榭梢耘c協(xié)議層完全分離，編程語(yǔ)言也可以與協(xié)議層使用的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言不相同。在開(kāi)發(fā)上，除了在交易時(shí)與協(xié)議層進(jìn)行交互之外，其他時(shí)候盡量不要與協(xié)議層的開(kāi)發(fā)混在一起。這個(gè)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(jì)上更加科學(xué)，讓區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)更小，網(wǎng)絡(luò)更獨(dú)立，同時(shí)也可以保證擴(kuò)展層開(kāi)發(fā)不受約束。

從這個(gè)層面來(lái)看，區(qū)塊鏈可以架構(gòu)開(kāi)發(fā)任何類型的產(chǎn)品，不僅僅是用在金融行業(yè)。在未來(lái)，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(lái)實(shí)現(xiàn)。我個(gè)人覺(jué)得，這個(gè)目標(biāo)應(yīng)該很快就能實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用層

這個(gè)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(gè)層面的應(yīng)用，目前幾乎是空白。市場(chǎng)亟待出現(xiàn)這樣的應(yīng)用，引爆市場(chǎng)，形成真正的擴(kuò)張之勢(shì)，讓區(qū)塊鏈技術(shù)快速走進(jìn)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(jiǎn)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(gè)就是典型的應(yīng)用層的產(chǎn)品。

限于當(dāng)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(biāo)指向應(yīng)用層，同時(shí)為第三方開(kāi)發(fā)者提供擴(kuò)展層的強(qiáng)大支持。這樣做既可以避免貪多，又可以避免無(wú)法落地，是真正理性的開(kāi)發(fā)路線。因?yàn)榧兇獾拈_(kāi)發(fā)協(xié)議層或擴(kuò)展層，無(wú)法真正理解和驗(yàn)證應(yīng)用層，會(huì)脫離實(shí)際，讓第三方開(kāi)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(kuò)展層的產(chǎn)品。所以，我們只好全面發(fā)力，采取完全開(kāi)源開(kāi)放的態(tài)度，通過(guò)社區(qū)的力量，共同去做一件有意義的事情，也算為中國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展做點(diǎn)技術(shù)積累和微薄貢獻(xiàn)。

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(guò)程大致經(jīng)歷了3個(gè)階段：

區(qū)塊鏈1.0——數(shù)字貨幣時(shí)代：

在比特幣提出初期，人們重點(diǎn)關(guān)注于所提出的貨幣去中心化和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)支付的特點(diǎn)，隨后世界逐步開(kāi)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(shí)中的一些問(wèn)題。

區(qū)塊鏈2.0——以智能合約代表：

隨后對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)將合約代碼化，利用程序自動(dòng)執(zhí)行的智能合約（以太坊），并隨后展開(kāi)了以分布式為特點(diǎn)的分布式應(yīng)用（DAPP），開(kāi)始將區(qū)塊鏈與現(xiàn)實(shí)環(huán)境結(jié)合展開(kāi)探索。

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

在基于2.0的認(rèn)識(shí)上，區(qū)塊鏈將進(jìn)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(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的學(xué)習(xí)與認(rèn)識(shí)過(guò)程的不斷發(fā)展， 針對(duì)區(qū)塊鏈在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用實(shí)質(zhì)上是圍繞區(qū)塊鏈特性與行業(yè)“痛點(diǎn)”結(jié)合來(lái)展開(kāi)探索，在解決第三方信任、提高商業(yè)效率、 增強(qiáng)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)姆植际劫~本技術(shù)避免了記錄丟失問(wèn)題， 以及有工作量證明機(jī)制和基于時(shí)間戳的回溯機(jī)制維護(hù)了數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的安全性問(wèn)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(qiáng)的適應(yīng)性， 能夠幫助貨幣金融行業(yè)簡(jiǎn)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(xiǎn)方面。

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

在對(duì)知識(shí)版權(quán)日益尊重但互聯(lián)網(wǎng)版權(quán)難以受到保護(hù)的今天，如何方便快捷的注冊(cè)版權(quán)去維護(hù)自身權(quán)益成為這一行業(yè)的痛點(diǎn)，傳統(tǒng)的紙質(zhì)版權(quán)文件有花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、紙質(zhì)保管難的問(wèn)題，而利用區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行在線申請(qǐng)，即時(shí)申請(qǐng)即時(shí)存證，難以偽造與篡改，還可通過(guò)賦予給注冊(cè)者唯一的數(shù)字ID可以隨時(shí)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(gè)人或中小型制作團(tuán)隊(duì)很難去對(duì)接投資機(jī)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(guò)資產(chǎn)上鏈整合進(jìn)區(qū)塊鏈平臺(tái)，一方面可以在相關(guān)機(jī)構(gòu)監(jiān)管下發(fā)行數(shù)字貨幣進(jìn)行融資；另一方面，通過(guò)分布式賬本技術(shù)完成在線的資產(chǎn)交易過(guò)程，公開(kāi)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(chǎng)潛力巨大， 防偽溯源落地可期

對(duì)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(zé)清晰，如何做到信息透明可追溯成為行業(yè)的“痛點(diǎn)”問(wèn)題，而如果考慮區(qū)塊鏈公開(kāi)透明和時(shí)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(gè)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(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、制造、分銷最終到商店， 供應(yīng)鏈長(zhǎng)、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(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題， 也無(wú)法理清楚權(quán)責(zé)問(wèn)題。

4、區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)——技術(shù)準(zhǔn)備基本成熟，靜待物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)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(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)建設(shè)發(fā)展的通知》要求到2020年我國(guó)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的基站規(guī)模要達(dá)到150萬(wàn)個(gè)，NB-IoT連接總數(shù)超過(guò)6億，在國(guó)家政策的支持下，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)有望迎來(lái)爆發(fā)。有數(shù)據(jù)顯示，在2017年大約有84億臺(tái)接入了互聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備，麥肯錫預(yù)測(cè)這一數(shù)字在2025年將達(dá)到250億臺(tái)，經(jīng)濟(jì)規(guī)模高達(dá)6萬(wàn)億，尤其是5G商用加速落地與車聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛的火熱，物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)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(lái)，區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化的特點(diǎn)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?yàn)槿嗣裆顜?lái)福祉，使得區(qū)塊鏈技術(shù)真正進(jìn)入百姓家?！皡^(qū)塊鏈真正要落地應(yīng)該到下一個(gè)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(jìn)入每一個(gè)百姓家，讓每一個(gè)人接觸到真正階段，也是真正的落地階段。”

要推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)落地，促進(jìn)人民生活質(zhì)量的提升，促進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)更好發(fā)展。