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導(dǎo)讀：近幾年來(lái)“區(qū)塊鏈”似乎橫空出世，引起廣泛的關(guān)注。區(qū)塊鏈從何而來(lái)？它到底是一種什么樣的技術(shù)？它是否意味著新一波的技術(shù)浪潮？它將如何改變這個(gè)世界？懷著這些問(wèn)題，我們一同來(lái)探究區(qū)塊鏈技術(shù)的前世今生。

作者：周兵方云山

來(lái)源：大數(shù)據(jù)DT（ID：hzdashuju）

01 初識(shí)區(qū)塊鏈

2010年5月的一天，美國(guó)一個(gè)名叫Laszlo的年輕程序員，用10 000枚比特幣購(gòu)買了兩個(gè)比薩餅的優(yōu)惠券。按照2017年12月17日比特幣的最高價(jià)格約20 000美元一枚估算，當(dāng)時(shí)每個(gè)比薩餅大約花費(fèi)了1億美元，這應(yīng)該是有史以來(lái)最昂貴的比薩了。

從2010年到2017年的短短8年中，比特幣的價(jià)格從幾美分上漲到超過(guò)20 000美元，最高漲幅達(dá)到了數(shù)萬(wàn)倍。

根據(jù)CoinMarketCap網(wǎng)站的數(shù)據(jù)顯示，2018年1月7日，數(shù)字貨幣整體市值曾達(dá)到8357億美元的峰值。這個(gè)數(shù)據(jù)非常驚人，因?yàn)楦鶕?jù)國(guó)際貨幣基金組織（IMF）的數(shù)據(jù)顯示，2017年全球也只有十多個(gè)國(guó)家的GDP超過(guò)8000億美元。虛擬貨幣價(jià)格的大幅波動(dòng)，引起了全世界范圍內(nèi)的關(guān)注。圖1-1展示了比特幣的漲幅曲線。

▲圖1-1 比特幣價(jià)格曾經(jīng)快速上漲

隱藏在虛擬貨幣背后的是一種叫作“區(qū)塊鏈”的神秘技術(shù)。它究竟是何物？又從何而來(lái)？

區(qū)塊鏈從何而來(lái)？“區(qū)塊鏈”源自英文BlockChain。普遍的觀點(diǎn)是，區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)源的標(biāo)志性事件是2008年中本聰（Satoshi Nakamoto）提出了比特幣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

在中本聰最初發(fā)布的《比特幣白皮書(shū)》中，Block和Chain這兩個(gè)詞是單獨(dú)出現(xiàn)的，而在后來(lái)的討論中，人們逐漸將這兩個(gè)詞連接起來(lái)，以BlockChain來(lái)稱呼這種技術(shù)。BlockChain（區(qū)塊鏈）這種提法后來(lái)流傳開(kāi)來(lái)。

中本聰所提出的比特幣系統(tǒng)是一個(gè)電子貨幣系統(tǒng)，在不需要第三方信用背書(shū)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)完全點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子貨幣轉(zhuǎn)賬。雖然許多人主要是將比特幣作為一種虛擬的“幣”，但從技術(shù)的角度來(lái)看，比特幣系統(tǒng)中最重要的其實(shí)是分布式賬本。

在中本聰?shù)脑O(shè)計(jì)理念中，遍布全球的分布式節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)這個(gè)不斷延伸的鏈?zhǔn)劫~本，而所有關(guān)于“幣”的權(quán)屬的數(shù)據(jù)都完整地留存在分布式賬本中，不會(huì)被篡改或刪除。

到目前為止，比特幣系統(tǒng)仍然是區(qū)塊鏈技術(shù)最具代表性的應(yīng)用案例。但時(shí)至今日，區(qū)塊鏈技術(shù)的范疇早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)虛擬貨幣賬本本身，而逐步發(fā)展成為能應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的綜合化信息技術(shù)。

什么是區(qū)塊鏈？從信息的組織形式來(lái)看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)鏈表，該數(shù)據(jù)鏈表的基本組成單位是一系列的“賬本”（通常也稱為“區(qū)塊”），這些賬本是通過(guò)密碼學(xué)技術(shù)連接起來(lái)的。

從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)看，區(qū)塊鏈上所有的數(shù)據(jù)由一系列分布式、相互獨(dú)立的“節(jié)點(diǎn)”共同維護(hù)。以上這些數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的特殊規(guī)則保障了區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)無(wú)法被隨意篡改，也不會(huì)失序、丟失。

區(qū)塊鏈?zhǔn)侨舾蓪W(xué)科的交叉綜合，它涵蓋了分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、密碼學(xué)，乃至商業(yè)和經(jīng)濟(jì)等課題。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中包含網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、密碼學(xué)算法和分布式系統(tǒng)的一致性算法（即區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制）等技術(shù)問(wèn)題。

在本文后續(xù)部分中，我們將繼續(xù)了解區(qū)塊鏈技術(shù)的演進(jìn)歷程，以及區(qū)塊鏈技術(shù)的意義。

02 區(qū)塊鏈技術(shù)的演進(jìn)

首先，區(qū)塊鏈技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中衍生出了多種類別。最常見(jiàn)的是根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的組織形式和決策機(jī)制將區(qū)塊鏈系統(tǒng)分為公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈三類，具體如表1-1所示。

▼表1-1 區(qū)塊鏈系統(tǒng)的分類

公有鏈也簡(jiǎn)稱為“公鏈”，它對(duì)分布式節(jié)點(diǎn)沒(méi)有特定要求，完全以算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)共識(shí)機(jī)制來(lái)組織。在這類系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)之間是沒(méi)有任何信任約束的。
私有鏈一般適用于企業(yè)或組織內(nèi)部，由內(nèi)部管理者進(jìn)行授權(quán)和管理。這類系統(tǒng)中，由于節(jié)點(diǎn)是由系統(tǒng)的發(fā)起者充分控制的，所以節(jié)點(diǎn)間是強(qiáng)信任的。
聯(lián)盟鏈中，一般由若干相互獨(dú)立的主體共同形成聯(lián)盟，并由這些主體各自運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)，只有被信任的聯(lián)盟成員才能加入節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。這種系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)面對(duì)著一定的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入和監(jiān)督機(jī)制。在實(shí)踐中，聯(lián)盟鏈常由行業(yè)內(nèi)的企業(yè)及監(jiān)管機(jī)構(gòu)共同發(fā)起和維護(hù)。

區(qū)塊鏈技術(shù)的演進(jìn)過(guò)程大致可劃分為三個(gè)階段，如圖1-2所示。

▲圖1-2 區(qū)塊鏈技術(shù)的演進(jìn)過(guò)程

第一階段以中本聰在2008年提出的比特幣區(qū)塊鏈為代表。比特幣區(qū)塊鏈的實(shí)質(zhì)是利用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)一種分布式的記賬機(jī)制，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)比特幣虛擬貨幣的交易，其核心技術(shù)點(diǎn)包含UTXO交易模型、鏈?zhǔn)劫~本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、加密技術(shù)，以及基于“工作量證明”的共識(shí)機(jī)制等。

比特幣區(qū)塊鏈?zhǔn)枪墟湥扇虻姆植际焦?jié)點(diǎn)共同維護(hù)。同時(shí)代的區(qū)塊鏈應(yīng)用還有Namecoin、Colored Coins，以及Metacoins等。

比特幣區(qū)塊鏈有一些局限性。例如，UTXO模型缺少對(duì)狀態(tài)的支持，只適合簡(jiǎn)單、一次性的交易合約。這些限制使得它很難應(yīng)對(duì)金融領(lǐng)域中各種較復(fù)雜的場(chǎng)景。還有一些專家認(rèn)為比特幣區(qū)塊鏈中的“工作量證明”共識(shí)機(jī)制過(guò)于消耗計(jì)算量，平均10分鐘出一個(gè)區(qū)塊，效率很低。

區(qū)塊鏈技術(shù)第二階段的主要特點(diǎn)是引入了“智能合約”理念，成為可編程的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，進(jìn)而支持簡(jiǎn)單的金融合約業(yè)務(wù)場(chǎng)景。和第一階段的區(qū)塊鏈技術(shù)相比，這個(gè)階段的區(qū)塊鏈技術(shù)通過(guò)圖靈完備的編程語(yǔ)言，讓開(kāi)發(fā)者們能夠創(chuàng)建合約，實(shí)現(xiàn)去中心化應(yīng)用，以太坊和Fabric是這個(gè)階段的主要代表。

其中，以太坊是繼比特幣之后一個(gè)很具影響力的公有鏈協(xié)議，它采用了合約賬戶的概念，能夠通過(guò)執(zhí)行智能合約實(shí)現(xiàn)兩個(gè)賬戶之間價(jià)值和狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。Fabric是由IBM主導(dǎo)開(kāi)發(fā)的一個(gè)聯(lián)盟鏈，支持用容器技術(shù)運(yùn)行智能合約代碼，對(duì)高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)有良好的開(kāi)放性。該階段的區(qū)塊鏈技術(shù)在共識(shí)算法方面也有很多創(chuàng)新。

第三個(gè)階段是區(qū)塊鏈在應(yīng)用領(lǐng)域、效率，以及安全性方面的擴(kuò)展，即目前的發(fā)展階段。

可能的技術(shù)發(fā)展方向包含：

利用分片、跨鏈等技術(shù)提升區(qū)塊鏈的記錄效率，接近高并發(fā)場(chǎng)景下的需求；
利用新型的密碼技術(shù)提升區(qū)塊鏈系統(tǒng)的安全性，例如密鑰管理技術(shù)、抗量子攻擊密碼等；
提升智能合約的開(kāi)放性，增加適用的行業(yè)場(chǎng)景等。

據(jù)筆者觀察，這個(gè)階段目前尚處于探索階段，還未有標(biāo)志性的、被大規(guī)模運(yùn)用的系統(tǒng)出現(xiàn)。

03 區(qū)塊鏈能否“改變世界”

加拿大學(xué)者、數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的知名專家Don Tapscott曾將區(qū)塊鏈稱為一場(chǎng)“革命”，并認(rèn)為區(qū)塊鏈的底層技術(shù)可以改變貨幣、商業(yè)和世界。

事實(shí)真是如此嗎？區(qū)塊鏈真能像工業(yè)化、互聯(lián)網(wǎng)化一樣改變世界，從而成為新一波技術(shù)浪潮嗎？如圖1-3所示，我們需要從多個(gè)維度來(lái)尋找這些問(wèn)題的答案。

▲圖1-3 從多個(gè)維度看區(qū)塊鏈的價(jià)值

首先，談?wù)搮^(qū)塊鏈的影響時(shí)無(wú)法回避的是數(shù)字貨幣的話題。前文提到，整個(gè)虛擬貨幣市場(chǎng)的市值在2018年年初曾達(dá)到過(guò)峰值，隨后卻一路下跌。例如，比特幣的總市值較之前峰值回落了八成多。

另外，由于比特幣等虛擬貨幣的價(jià)格波動(dòng)較大、結(jié)算便利性較差，在世界范圍內(nèi)一直未大規(guī)模地應(yīng)用于結(jié)算和支付等場(chǎng)景，我國(guó)的法定數(shù)字貨幣DCEP也尚在研究過(guò)程中。

其次，從區(qū)塊鏈技術(shù)的商業(yè)模式看，較為受關(guān)注的有ICO、STO等。在這些模式中，區(qū)塊鏈技術(shù)主要被用于產(chǎn)生并記錄某種虛擬的權(quán)益憑證，有時(shí)也被稱為Token。而投資人可以投資這些權(quán)益憑證，并通過(guò)區(qū)塊鏈系統(tǒng)進(jìn)行查詢、交易等。

目前，上述模式并未得到有效推廣，主要原因在于各個(gè)國(guó)家和地區(qū)對(duì)它們的監(jiān)管和規(guī)范方法還未完備。例如，2017年美國(guó)的證券監(jiān)管部門曾發(fā)布公告，宣布要根據(jù)每個(gè)ICO項(xiàng)目的實(shí)際情況，考慮將其納入監(jiān)管范圍。在我國(guó)，2017年央行等多個(gè)部委也明確將ICO這種模式定義為非法融資行為。

目前，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的商業(yè)模式創(chuàng)新還尚未有重大突破，人們還需要結(jié)合各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的法律法規(guī)，探索具有創(chuàng)新性的區(qū)塊鏈商業(yè)模式。

最后，從行業(yè)應(yīng)用的角度來(lái)看，由于區(qū)塊鏈技術(shù)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隱私保密、防篡改和溯源等基礎(chǔ)功能，無(wú)疑會(huì)在金融、物流、制造和消費(fèi)等行業(yè)領(lǐng)域落地應(yīng)用。

世界上許多國(guó)家和地區(qū)都在積極探索和支持區(qū)塊鏈技術(shù)的研究和行業(yè)落地。以我國(guó)為例，國(guó)務(wù)院、工信部等近年來(lái)頒布了一系列指導(dǎo)意見(jiàn)和發(fā)展建議，鼓勵(lì)區(qū)塊鏈技術(shù)的研究和發(fā)展。

2016年10月，工信部發(fā)布《中國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書(shū)（2016）》，介紹了我國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展及未來(lái)方向。同年，區(qū)塊鏈作為重要驅(qū)動(dòng)技術(shù)之一，被列入了國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》。
2017年8月，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步擴(kuò)大和升級(jí)信息消費(fèi)持續(xù)釋放內(nèi)需潛力的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出開(kāi)展基于區(qū)塊鏈、人工智能等新技術(shù)的試點(diǎn)應(yīng)用。

在銀行業(yè)，2015年成立的R3區(qū)塊鏈聯(lián)盟目前已經(jīng)擁有數(shù)十家來(lái)自全球的國(guó)際銀行組織，其致力于為銀行提供適用的探索區(qū)塊鏈的技術(shù)和產(chǎn)品。2016年，我國(guó)的一些金融企業(yè)、機(jī)構(gòu)在深圳聯(lián)合發(fā)起了“金融區(qū)塊鏈聯(lián)盟”，探索區(qū)塊鏈技術(shù)在金融領(lǐng)域的技術(shù)和應(yīng)用。

在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化方面，2018年年底，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）宣布成立了一個(gè)新的行業(yè)規(guī)范小組（ISG PDL），專門研究獲準(zhǔn)使用的分布式賬簿。我國(guó)的通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)CCSA在2017年也成立了物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈組。

在此背景下，區(qū)塊鏈技術(shù)的落地應(yīng)用日益豐富。2018年8月，我國(guó)深圳開(kāi)出了第一張區(qū)塊鏈電子發(fā)票，同年，在我國(guó)杭州誕生了第一個(gè)運(yùn)用區(qū)塊鏈存證判決互聯(lián)網(wǎng)信息傳播侵權(quán)的案例。

總之，斷言區(qū)塊鏈?zhǔn)欠駮?huì)帶來(lái)一個(gè)新的時(shí)代還為時(shí)過(guò)早，但毋庸置疑，區(qū)塊鏈已經(jīng)受到了極高的關(guān)注，社會(huì)各界的持續(xù)投入將促使其技術(shù)不斷完善、應(yīng)用不斷豐富，隨著時(shí)間的推移，它的影響將被更多人認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)。

關(guān)于作者：周兵，赫爾辛基理工大學(xué)計(jì)算機(jī)碩士，清華大學(xué)MBA，天智星鏈科技聯(lián)合創(chuàng)始人，曾就職于阿里巴巴、湯森路透、微軟、諾基亞和Symbian等公司，擔(dān)任高級(jí)工程師、產(chǎn)品研發(fā)總監(jiān)等職位。他也是區(qū)塊鏈技術(shù)布道者，在多個(gè)平臺(tái)擔(dān)任區(qū)塊鏈講師，有豐富的區(qū)塊鏈產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，熱衷于開(kāi)源項(xiàng)目，曾是LinuxHIPL開(kāi)源項(xiàng)目的早期貢獻(xiàn)者。

本文摘編自《深入理解企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈Q(jìng)uorum和IPFS》，經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。