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金融探索之区块链:从比特币谈区块链的含义与特性

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毕友一言:

  求木之长者,必固其根本;欲流之远者,必浚其泉源。——魏征

金融探索之区块链:从比特币谈区块链的含义与特性

  在炙手可热Fintech领域中,扮演关键角色、含金量最大的“区块链(Blockchain)”技术,更是大型银行、科技公司、金融大腕们看好的金矿宝山。俄罗斯联邦储蓄银行(Sberbank)副总裁Andrey Sharov日前就警告,区块链崛起可能造成银行在10年后全面消失。

  区块链何以有如此大的威力?到底会对金融乃至其他行业带来怎样的影响?在对前期Fintech的探索及研讨基础之上,接下来小毕将聚焦Fintech中的细分领域——区块链来深入探索。

  从比特币的诞生说起

  区块链本质上就是交易各方信任机制建设的一个完美的数学解决方案,而比特币就是区块链技术的第一个伟大的应用。下文中,国内首家区块链查询网站“区块”创始人张健详解了比特币产生的背景以及其背后的核心——区块链。

  2008年9月,以雷曼兄弟的倒闭为开端,金融危机在美国爆发并向全世界蔓延。为应对危机,各国政府采取量化宽松等措施,救助由于自身过失、陷入危机的大型金融机构。这些措施带来了广泛的质疑,并一度引发了“占领华尔街”运动。

  2008年10月31日纽约时间下午2点10分,在一个普通的密码学邮件列表中,几百个成员均收到了自称是中本聪的人的电子邮件,“我一直在研究一个新的电子现金系统,这完全是点对点的,无需任何可信的第三方”,然后他将他们引向一个九页的白皮书,其中描述了一个新的货币体系。同年11月16日,中本聪放出了比特币代码的先行版本。

  2009年1月3日,中本聪在位于芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上挖出了比特币的第一个区块——创世区块(Genesis Block),并获得了首矿”奖励——50个比特币。在创世区块中,中本聪写下这样一句话:

  “The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks"。“财政大臣站在第二次救助银行的边缘”。这句话是当天泰晤士报头版的标题。中本聪将它写进创世区块,不但清晰地展示着比特币的诞生时间,还表达着对旧体系的嘲讽。

  如今,比特币已经成为数字货币领域的翘楚,拥有数十亿美元的市值。

  比特币与区块链

  比特币已经在争议中走过了7年多的历程。在历史上,很少有这样一种东西,人们对待它的态度如此泾渭分明,支持者认为它将改变世界,反对者认为它毫无价值。望文生义,很容易得出后一个结论。“币”这个词虽然准确的描述了其金融属性,但由于过于形象,使得大多数人对于它如何能与完全虚拟的“比特”关联起来而大惑不解。 

  其实,在比特币的系统中,最重要的并不是“币”的概念,而是一个没有中心存储机构的“账本”的概念。“币”只是在这个账本上使用的记账单位。可以这么说,比特币本质就是一个基于互联网的去中心化账本,而区块链就是这个账本的名字。这里我们可以做一个形象的类比,假如区块链是一个实物账本,一个区块就相当于账本中的一页,区块中承载的信息,就是这一页上记载的交易内容。

  区块链是比特币的核心与基础架构,是一个去中心化的账本系统。

  既然区块链是个账本,这个账本和我们传统的账本有什么不同?我们知道,账本上的内容必须是唯一的,这导致记账天然是中心化的行为。在通讯手段不发达的时代如此,在现今的信息时代也是如此。然而,中心化的记账却有一些显而易见的弱点:一旦这个中心出现问题,如被篡改、被损坏,整个系统就会面临危机乃至崩溃。

  那么问题来了——我们能不能构建一个去中心化的不依赖任何第三方的但却可信的记账系统呢?去中心记账可以克服中心化账本的弱点,但是想实现这样的账本系统绝非易事。

  在数字时代,负责记账的自然是计算机。这里,我们把记账系统中接入的每一台计算机称为“节点”。去中心化就是没有中心,也就是说参与到这个系统中的每个节点都是中心。从设计账本系统的角度,就是需要每个节点都保存一份完整的账本。然而,由于一致性的要求,每个节点却不能同时记账。因为节点所处的环境不同,接收到的信息自然不同,如果同时记账的话,必然会导致账本的不一致,造成混乱。

  既然节点不能同时记账,那我们就不得不选择哪个节点拥有记账的权力。但是,如果指定某些特殊节点拥有记账的权力,势必又会与我们去中心化的初衷相违背。这似乎成了不可能解决的问题。

  区块链的竞争记账和激励机制

  中本聪设计的比特币区块链通过竞争记账的方式解决了去中心化的记账系统的一致性问题。

  前面提到,节点可以理解为接入系统中的计算机,而所谓的竞争记账,就是以每个节点的计算能力即“算力”来竞争记账权的一种机制。在比特币系统中,大约每十分钟进行一轮算力竞赛(算力大小会决定赢得一轮竞争的概率,算力高的节点赢得算力竞争的概率更大),竞赛的胜利者,就获得一次记账的权力,这样,一定时间内,只有竞争的胜利者才能记账并向其他节点同步新增账本信息。

  那么,在一个去中心化的系统中,谁有权判定竞争的结果呢?比特币系统是通过一个称为“工作量证明”(proof of work, POW)的机制完成的。举个简单的例子,比如说要生产一些玩具,早上起来我给你一些零件,晚上回来,看到需要的玩具摆在桌上,虽然我没有从早到晚盯着你做玩具的过程,我也能确定你确实做了这么多工作。这就是工作量证明简单的理解——通过一个(人人都可以验证的)特定的结果就能确认(竞争的)参与者完成了相应的工作量。

  算力竞争是要付出成本的,没有激励,节点就没有进行竞争的动力。在中本聪的设计里,每轮竞争胜出并完成记账的节点,将可以获得系统给予的一定数量的比特币奖励[vii]。而这个奖励的过程,同时也是比特币的发行过程。这种设计相当巧妙 —— 它将竞争的激励机制与货币的发行完美结合到一起,在引入竞争的同时,解决了去中心化货币系统中发行的难题。

  在这个系统中,每一个节点只需要根据自身利益行事。出于“自私”的目的进行的竞争,最终造就了保护系统安全的庞大算力基础。在这样精巧的安排下,比特币获得了越来越多的信任,和越来越高的价值,进而又吸引了更多的资源投入其中,成为一个正向循环的经济系统。

  正因为比特币通过区块链的机制造就了这样一个正向循环的经济系统,才会在没有强大的中心化机构推动的情况下,自然的生长出来并发展壮大。

  因此,虽然区块链脱胎于比特币,但区块链无论作为一个系统还是作为一项技术,它的应用领域及发展潜力,将远不止货币

  区块链的要素

  具有如下四点要素才能被称为公开区块链技术,如果只具有前3点要素,则将其称为私有区块链技术(私有链)。

  1、点对点的对等网络(权力对等、物理点对点连接)

  2、可验证的数据结构(可验证的PKC体系,不可篡改数据库)

  3、分布式的共识机制(解决拜占庭将军问题,解决双重支付)

  4、纳什均衡的博弈设计(合作是演化稳定的策略)

  区块链的特性

  区块链有四个主要的特性:去中心化(Decentralized)、去信任(Trustless)、集体维护(Collectively maintain)、可靠数据库(Reliable Database)。并且由四个特征会引申出另外2个特征:开源(Open Source)、隐私保护(Anonymity)。如果一个系统不具备这些特征,将不能视其为基于区块链技术的应用。

  去中心化(Decentralized):整个网络没有中心化的硬件或者管理机构,任意节点之间的权利和义务都是均等的,且任一节点的损坏或者失去都会不影响整个系统的运作。因此也可以认为区块链系统具有极好的健壮性。

  去信任(Trustless):参与整个系统中的每个节点之间进行数据交换是无需互相信任的,整个系统的运作规则是公开透明的,所有的数据内容也是公开的,因此在系统指定的规则范围和时间范围内,节点之间是不能也无法欺骗其它节点。

  集体维护(Collectively maintain):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(Reliable Database):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(Open Source):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。

  隐私保护(Anonymity):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的隐私都是受到保护。

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