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　　卿蘇德，中國信息通信研究院區(qū)塊鏈研究團(tuán)隊研究員，主要研究方向為區(qū)塊鏈和人工智能等。

 

 

 

　　01| 區(qū)塊鏈——一種分布式記賬方法

 

 

　　從技術(shù)上來講，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式的記賬方法。說到記賬，我們經(jīng)歷了從實物記賬向電子記賬的演變。實物記賬分別經(jīng)過泥板標(biāo)記、甲骨刻字、竹板刻書、紙質(zhì)賬本5個階段，在20世紀(jì)60年代半導(dǎo)體微處理器的誕生，打孔計算機(jī)的出現(xiàn)，代表著記賬進(jìn)入了電子化時代。隨著20世紀(jì)70年代，IBM引領(lǐng)的大型計算機(jī)深入滲透至金融行業(yè)，7*24小時的批處理替代了朝九晚五的人工記賬。20世紀(jì)80年代至90年代的個人PC和局域網(wǎng)的發(fā)展，實現(xiàn)了內(nèi)部協(xié)同和遠(yuǎn)程服務(wù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)在21世紀(jì)初的興起，無國界的跨境業(yè)務(wù)開始繁榮，隨著夢網(wǎng)、3G、4G的代際躍遷，我們進(jìn)入移動金融時代，開始用智能手機(jī)管理自己的電子銀行。

 

　　與此同時，加密安全技術(shù)在20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初，也得到了廣泛發(fā)展，其中的哈希加密、橢圓曲線密碼學(xué)、HashCash工作量證明機(jī)制，以及P2P網(wǎng)絡(luò)后來的發(fā)展，為區(qū)塊鏈，也叫分布式總賬技術(shù)，典型了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)在金融科技（Fintech）領(lǐng)域里非?；鸨?，在CFA進(jìn)行的調(diào)研中，區(qū)塊鏈僅次于機(jī)器人顧問，排名第二。

 

　　02| 區(qū)塊鏈的特點

 

 

　　區(qū)塊鏈的定義是一種分布式數(shù)據(jù)庫，通過去中心化、去信任的方式，集體維護(hù)一個可靠數(shù)據(jù)庫。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的四種操作可以簡寫為CURD，C代表創(chuàng)建，U代表更新，R代表讀取，D代表刪除。分布式數(shù)據(jù)庫相當(dāng)于是放棄了UD操作，也就是放棄更新和刪除，換來“無法篡改”和“不可抵賴”兩個重要特點，依托P2P網(wǎng)絡(luò)提供的分布式端對端網(wǎng)絡(luò)的特點，我將之歸結(jié)為CROSS原則。其中，R代表可追溯，依托區(qū)塊彼此相連的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，用戶可以追溯至最初交易來查看整個交易過程。O代表開放，任何一個人都可以通過接入P2P網(wǎng)絡(luò)來記賬；第一個S代表安全，基于密碼學(xué)的安全通信，以及工作量證明機(jī)制，無人可以篡改數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；第二個S代表穩(wěn)定。系統(tǒng)中任何節(jié)點的退出，都不會影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不會遇到中心化節(jié)點經(jīng)常遇到的“單點故障”問題。

 

　　因此，依托區(qū)塊鏈技術(shù)，改變了現(xiàn)有的交易模式。在傳統(tǒng)交易中，商家和消費者彼此不信任，因此需要國家信用背書或企業(yè)背書的第三方機(jī)構(gòu)?；趨^(qū)塊鏈，逐步實現(xiàn)去中心化、去中介的過程，實現(xiàn)消費者和商家之間直接支付，極大地提升了交易效率，降低了交易成本。

 

 

　　區(qū)塊鏈的特點包括去中心化、公開透明、安全可靠和開放共識。其中，去中心化是指區(qū)塊鏈由眾多節(jié)點共同組成一個端到端的網(wǎng)絡(luò)，不存在中心化的設(shè)備和管理機(jī)構(gòu)。公開透明是指區(qū)塊鏈的所有數(shù)據(jù)信息也是公開的，每一筆交易都會通過廣播的方式，讓所有節(jié)點可見。安全可靠是指單個甚至多個節(jié)點對數(shù)據(jù)庫的修改無法影響其他節(jié)點的數(shù)據(jù)庫，除非能控制超過51%的節(jié)點同時修改。開放共識是指任何人都可以參與到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點都能獲得一份完整的數(shù)據(jù)庫拷貝。節(jié)點間基于一套共識機(jī)制，通過競爭計算共同維護(hù)整個區(qū)塊鏈。

 

　　03| 區(qū)塊鏈的技術(shù)原語

 

 

　　區(qū)塊鏈?zhǔn)侵饕\(yùn)用了四個基礎(chǔ)技術(shù)，分別是哈希運(yùn)算（SHA256）、數(shù)字簽名、P2P網(wǎng)絡(luò)和工作量證明（PoW）。

 

　　哈希加密算法，SHA256，是由美國國家安全局研發(fā)，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）在2001年發(fā)布，屬于SHA-2分支。將任何一串?dāng)?shù)據(jù)輸入到SHA256將得到一個256位的Hash值（散列值）。其特點：相同的數(shù)據(jù)輸入將得到相同的結(jié)果。輸入數(shù)據(jù)只要稍有變化（比如一個1變成了0）則將得到一個千差萬別的結(jié)果，且結(jié)果無法事先預(yù)知。

 

　　數(shù)字簽名，是基于橢圓曲線加密技術(shù)的公私鑰來實現(xiàn)。有這么兩個概念很重要，第一，公私鑰是非對稱加密技術(shù)，公鑰和私鑰不同，但是可以基于私鑰生成公鑰。第二是相關(guān)性，公鑰加密的，對應(yīng)的私鑰才能解密。私鑰加密的內(nèi)容，對應(yīng)的公鑰才能解密。數(shù)字簽名技術(shù)就是，我對傳輸文本進(jìn)行摘要操作，也就是從“我愛北京天安門”這個字符串，使用哈希算法，抽取出例如“天”這個字作為文章摘要，我把“天”字用私鑰加密，作為數(shù)字簽名附在文本傳輸給對方。對方收到文件后，也對文本進(jìn)行同樣的哈希操作，得到“天”字，再用公鑰對我的簽名進(jìn)行解密，如果也得出“天”字，那么說明，整個傳輸是可信的，如果不是，則傳輸過程有可能受到了篡改。

 

　　P2P網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)比特幣協(xié)議，區(qū)塊鏈采用一種無結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)。P2P網(wǎng)絡(luò)分為有結(jié)構(gòu)和無結(jié)構(gòu)兩種，區(qū)別在于路由規(guī)則的制定方面。有結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)，例如Chord，利用一致性哈希表（DHT）構(gòu)建每個節(jié)點的路由表。無結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)代表是努特拉（Gnutella），節(jié)點之間的路由靠廣播的方式，也就是說，一個節(jié)點想查找一個文件，他就問他的鄰居有沒有這個文件，他的鄰居再問各自的鄰居有沒有，如此迭代。這樣容易形成廣播風(fēng)暴，因此，一般設(shè)置一個網(wǎng)絡(luò)TTL，來限制廣播傳播的范圍。

 

　　工作量證明機(jī)制（PoW），簡單理解就是一份證明，用來確認(rèn)你做過一定量的工作。工作量是信任產(chǎn)生的基礎(chǔ)。在區(qū)塊鏈中，通過解決一個數(shù)學(xué)難題來證明自己的工作量。這個數(shù)據(jù)難題就是，對一個數(shù)字串進(jìn)行兩次SHA256運(yùn)算，如果得到的數(shù)，小于一個指定的值，就算是成功。否則，要通過不斷的嘗試試錯（學(xué)術(shù)上叫暴力破解），來求解這個數(shù)。一般來說，指定的結(jié)果值，前面都是多個零開頭，例如圖中，對于固定的上下文，隨機(jī)數(shù)選擇123456，得到的值小于指定值，算是解決了該數(shù)學(xué)難題。這是充分利用了SHA256加密算法的偽隨機(jī)性。

 

　　04| 區(qū)塊鏈的分類

 

 

　　從區(qū)塊鏈的發(fā)展來看，區(qū)塊鏈經(jīng)歷了3個階段，首先是記錄價值信息，例如記錄比特幣的歷史交易信息，記錄山寨幣的虛擬資產(chǎn)信息，其次是記錄商品服務(wù)的交易和位置信息，例如為管理產(chǎn)品交易和服務(wù)開發(fā)應(yīng)用程序，為共享經(jīng)濟(jì)的物權(quán)交易開發(fā)應(yīng)用程序。第三是制定未來的規(guī)則，這個是智能合約的階段。從智能合約以后，稱之為區(qū)塊鏈2.0時代，以前的稱之為區(qū)塊鏈1.0時代。

 

　　從發(fā)展分類來看，一類是證明機(jī)制，例如，豎軸將證明機(jī)制從工作量證明機(jī)制，改為其他證明機(jī)制，例如，PoS股權(quán)證明機(jī)制，PBFT拜占庭容錯機(jī)制等。一類是我們剛剛說的，記錄對象的不同。還有一類是入網(wǎng)許可的變動，以前的區(qū)塊鏈?zhǔn)枪灿墟?，允許所有人接入?，F(xiàn)在發(fā)展成聯(lián)盟鏈和私有鏈，只有加入聯(lián)盟的，才能鏈入?yún)^(qū)塊鏈，或者直接在一個公司內(nèi)部，部署區(qū)塊鏈，叫做私有鏈。最后，還有一種是混合鏈，即可以公有接入，也能夠支持企業(yè)私有化。

 

　　05| 演化趨勢

 

 

　　區(qū)塊鏈的演化方向，我們認(rèn)為有兩個重點方向。一個是側(cè)鏈，通過SPV簡單交易認(rèn)證機(jī)制，讓比特幣和其他賬簿資產(chǎn)在多個區(qū)塊鏈之間轉(zhuǎn)移。還有一個是智能合約。其實，以前區(qū)塊鏈1.0也能使用腳本來實現(xiàn)一些邏輯，但是，這些腳本不是圖靈完備的，不能進(jìn)行循環(huán)和條件判斷，所以，智能合約彌補(bǔ)了這個缺陷，是圖靈完備的編程語言，開啟了區(qū)塊鏈的另一個浪潮。

 

　　區(qū)塊鏈的意義可從三個方面來看。

 

 

　　一是學(xué)術(shù)意義，在無信任的環(huán)境下，在整個網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點建立起共識機(jī)制，而無需擔(dān)心數(shù)據(jù)被篡改。

 

　　二是應(yīng)用意義，隨著數(shù)據(jù)庫從集中式縱向擴(kuò)展，向分布式橫向擴(kuò)展發(fā)展，縱向擴(kuò)展就是通過添加內(nèi)存、存儲和CPU，增強(qiáng)單臺機(jī)器的性能。這種縱向擴(kuò)展會遇到吞吐量瓶頸等問題。分布式數(shù)據(jù)庫通過橫向擴(kuò)展，提升了吞吐量和計算效率，也開啟了大數(shù)據(jù)時代。分布式數(shù)據(jù)庫主要分為以Storm為代表的流數(shù)據(jù)庫，Hadoop為代表的批處理數(shù)據(jù)庫，以Spark為代表的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和以Neo4j為代表的圖形數(shù)據(jù)庫。區(qū)塊鏈的意義在于，增加了一個分支，基于時間軸的分布式數(shù)據(jù)庫。

 

　　三是戰(zhàn)略意義，基于創(chuàng)建信任的機(jī)器，促進(jìn)價值的全球流動。左圖是區(qū)塊鏈目前的節(jié)點分布圖。如果說基于TCP/IP的第一代互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了信息的全球流動，像WWW和HTTP協(xié)議，區(qū)塊鏈就是把各個機(jī)構(gòu)和個人，映射到虛擬世界，基于數(shù)學(xué)這種人類文明的最大公約數(shù)，匯集世界上不同人群、不同權(quán)利群體的共識，實現(xiàn)了價值，或者說資產(chǎn)的全球?qū)崟r流動。

 

　　二、區(qū)塊鏈的產(chǎn)業(yè)生態(tài)現(xiàn)狀

 

 

　　全球已經(jīng)有24多個國家正在投資區(qū)塊鏈技術(shù)，80%的銀行將在2017年前啟動區(qū)塊鏈項目，90多個中央銀行加入了區(qū)塊鏈討論，90多個公司加入了區(qū)塊鏈聯(lián)盟。在過去三年里，區(qū)塊鏈的風(fēng)險投資超過了14億美元，產(chǎn)生了2500+的區(qū)塊鏈相關(guān)專利。

 

 

　　截至2016年9月26日，一共有682種加密貨幣，總市值為$11,962,051,199美元。其中，比特幣占79%，以太坊占9%，Ripple和萊特幣分別占2%，并列前三。區(qū)塊鏈的風(fēng)險投資在2015年第四季度出現(xiàn)了一個明顯低谷，在2016年第一季度出現(xiàn)回升。在谷歌趨勢里，區(qū)塊鏈搜索熱度區(qū)域排名為印度第一，依次是澳洲、印尼、加拿大、英國和美國。這里特別需要注意的是，谷歌目前沒有中國的數(shù)據(jù)，暫時不知道中國和其他國家的搜索熱度對比。

 

　　因此，我們基于百度指數(shù)做了分析，發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈的熱度從2015年8月開始，一直呈上升趨勢，與2015年10月首屆全球區(qū)塊鏈峰會的宣傳不無關(guān)聯(lián)。到2016年1月，央行宣布推出數(shù)字貨幣，雖然央行早就對數(shù)字貨幣有專門團(tuán)隊研究，但仍然促使熱詞指數(shù)顯著拉升。直至2016年6月，全球聞名的、也是最大的眾籌項目DAO被黑客攻擊，最后通過硬分叉解決。區(qū)塊鏈的價值受到了大眾質(zhì)疑，熱詞指數(shù)明顯下滑。2016年8月，工信部發(fā)布區(qū)塊鏈的兩年規(guī)劃，指數(shù)又開始反彈。

 

 

　　聯(lián)合國社會發(fā)展部（UNRISD）在2016年初發(fā)布《加密貨幣以及區(qū)塊鏈技術(shù)在建立穩(wěn)定金融體系中的作用》報告，提出了關(guān)于利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建一個更加穩(wěn)固的金融體系的想法，并認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)在改善國際匯兌、國際結(jié)算、國際經(jīng)濟(jì)合作等領(lǐng)域有著很大的應(yīng)用發(fā)展空間；國際貨幣基金組織也針對各國關(guān)注的數(shù)字貨幣問題發(fā)布《關(guān)于加密貨幣的探討》報告，對基于區(qū)塊鏈技術(shù)的加密貨幣的未來發(fā)展進(jìn)行了具體的分析和闡述。

 

 

　　目前，我國的區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)主要圍繞算力基礎(chǔ)設(shè)施，輻射數(shù)字貨幣，衍生至區(qū)塊鏈應(yīng)用這樣一個滲透過程?；A(chǔ)設(shè)施包括芯片礦機(jī)、礦池和云算力，數(shù)字貨幣、錢包和交易所構(gòu)成貨幣體系，資產(chǎn)鑒證、金融服務(wù)、慈善等形成了豐富的應(yīng)用生態(tài)。從發(fā)展趨勢來說，礦機(jī)經(jīng)歷了CPU、GPU、FPGA，直至現(xiàn)在通過ASIC芯片來定制挖礦，可以從礦機(jī)算力曲線圖看出，礦機(jī)的算力一直處在飆升的趨勢。數(shù)字貨幣中，美籍華人李啟威是萊特幣的創(chuàng)始人。我國還有其他7余種國產(chǎn)數(shù)字貨幣，但都不太普及。應(yīng)用生態(tài)中，我國正從區(qū)塊鏈1.0時代逐步跨入?yún)^(qū)塊鏈2.0時代，智能合約將得到廣泛地應(yīng)用。

 

 

　　三、存在問題

 

 

　　區(qū)塊鏈也會遇到分布式系統(tǒng)中的CAP原理，也就是，在可分區(qū)、一致性、可及性三者間只能滿足其二。中國人民銀行的陳一希這篇文章提出了，區(qū)塊鏈在高效率低能耗、去中心化和安全三個方面，也能只選其二，存在“不可能三角”悖論。

 

　　面對“代碼即標(biāo)準(zhǔn)”的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實，我們對比特幣區(qū)塊鏈的開源貢獻(xiàn)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在貢獻(xiàn)代碼最多的7個人中，沒有一個是中國人。在Others門類里，200多位開源貢獻(xiàn)者中，也沒找到一個中國人。比特幣區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)運(yùn)行時“去中心”的同時，也強(qiáng)化了設(shè)計時的“中心化”。一旦代碼形成了規(guī)模，控制權(quán)將掌握在少數(shù)程序員手中，到時候就該擔(dān)憂我國在該領(lǐng)域是否具有話語權(quán)了。

 

　　此外，當(dāng)比特幣區(qū)塊鏈的挖礦成為一種產(chǎn)業(yè)，或者當(dāng)有國家力量參與時，其網(wǎng)絡(luò)中“每個礦工機(jī)會均等”的假設(shè)不再成立，例如目前比特幣的“礦池”和“礦場”掌握了絕大部分的算力，一臺普通PC 機(jī)的算力從概率上來說要200 年才能挖到一次礦，已經(jīng)有向中心化發(fā)展的趨勢。

 

 

　　區(qū)塊鏈?zhǔn)嵌喾N已有技術(shù)（例如私鑰加密算法、P2P網(wǎng)絡(luò)、工作量證明機(jī)制PoW等）集成創(chuàng)新的結(jié)果，這些技術(shù)從誕生至今已經(jīng)十余年，雖然發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)了不少弊端，但仍存在很多難以解決的問題，需要謹(jǐn)防這些弊端綜合起來產(chǎn)生的嚴(yán)重后果。

 

　　尚未成熟的區(qū)塊鏈技術(shù)，也面臨著平臺安全、應(yīng)用安全的嚴(yán)峻形勢。2011年6月，Allinvain被盜走了25000個比特幣，成為比特幣歷史上第一個因為黑客攻擊而遭受重大損失的玩家。2012年9月，比特幣平臺Bitfloor被一個黑客成功攻破，損失24000個比特幣，Bitfloor平臺也于2013年4月被迫關(guān)閉。2016年6月，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的全球最大眾籌項目The Dao被黑客攻擊，導(dǎo)致價值6000萬美元的360多萬以太幣被劫持，引起業(yè)內(nèi)震動和高度關(guān)注。

 

　　除此之外，依托區(qū)塊鏈技術(shù)的比特幣，由于其匿名特性，曾被廣泛用于洗錢、恐怖活動、毒品交易等非法活動，例如“絲綢之路”網(wǎng)站，不僅僅允許用戶使用比特幣匿名交易，還采用“洋蔥路由”（Tor）讓追蹤更加困難。這種超級安全性滋生了諸如黑槍、毒品、信用卡資料、色情服務(wù)和黑客服務(wù)等眾多非法交易，最終被美國聯(lián)邦調(diào)查局于2013年2月?lián)v毀。

 

　　四、政策建議