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淺談比特幣和區塊鏈的關系

自從比特幣引起世人的關注之后,其背后的技術也引起了廣泛的重視,許多人通過新聞媒體的報道知道了比特幣,但對于區塊鏈技術卻十分的陌生。那么比特幣和區塊鏈的關系究竟如何呢? 其實,在比特幣的系統中,最重要的并不是幣的概念,而是一個沒有中心存儲機構的賬本的概念。幣只是在這個賬本上
淺談比特幣和區塊鏈的關系

自從比特幣引起世人的關注之后,其背后的技術也引起了廣泛的重視,許多人通過新聞媒體的報道知道了比特幣,但對于區塊鏈技術卻十分的陌生。那么比特幣和區塊鏈的關系究竟如何呢?

其實,在比特幣的系統中,最重要的并不是“幣”的概念,而是一個沒有中心存儲機構的“賬本”的概念。“幣”只是在這個賬本上使用的記賬單位。可以這么說,比特幣是在互聯網上基于區塊鏈的一個去中心化的分布式賬本。這里我們可以做一個形象的比喻,如果區塊鏈是一個實物的賬本,那么一個區塊就相當于賬本中的一頁,區塊中承載的信息,就是這一頁上記載的交易內容,區塊鏈也正是由這一個個區塊所組成。

區塊鏈是比特幣的核心與底層架構,并且是一個去中心化的分布式賬本。

既然區塊鏈是個賬本,那與傳統賬本又有何不同?對于賬本而言賬本上的內容必須是唯一的,不然賬本就沒有意義,就像微信的賬本就是騰訊在記,淘寶的賬本就是阿里在記,這使得記賬成為了中心化的行為。在通訊手段不發達的時代如此,在現今的信息時代也是如此。然而,中心化的記賬卻存在致命的缺陷:一旦這個中心出現問題,如被篡改、被損壞或者丟失,那么整個系統就會面臨危機乃至崩潰。

在數字時代,負責記賬的自然是計算機。這里,我們把記賬系統中接入的每一臺計算機稱為“節點”。去中心化就是沒有中心,也就是說參與到這個系統中的每個節點都是中心。從設計賬本系統的角度,就是需要每個節點都保存一份完整的賬本。然而,由于一致性的要求,每個節點卻不能同時記賬。因為節點所處的環境不同,接收到的信息自然不同,如果同時記賬的話,必然會導致賬本的不一致,造成混亂。

既然節點不能同時記賬,那我們就不得不選擇哪個節點擁有記賬的權力。但是,如果指定某些特殊節點擁有記賬的權力,勢必又會與我們去中心化的初衷相違背。但是中本聰設計的比特幣區塊鏈通過競爭記賬的方式解決了去中心化的記賬系統的一致性問題。

前面提到,節點可以理解為接入系統中的計算機,而所謂的競爭記賬,就是以每個節點的計算能力即“算力”來競爭記賬權的一種機制。在比特幣系統中,大約每十分鐘進行一輪算力競賽(算力大小會決定贏得一輪競爭的概率,算力高的節點贏得算力競爭的概率更大),競賽的勝利者,就獲得一次記賬的權力,這樣,一定時間內,只有競爭的勝利者才能記賬并向其他節點同步新增賬本信息。

那么,在一個去中心化的系統中,以什么為依據來作為判定競爭的結果呢?比特幣系統采用的是一個稱為“工作量證明”(proof of work, POW)的機制完成的。舉個簡單的例子,比如說工廠加工一樣配件,早上老板給了員工一些零件,晚上回來,看到需要的配件已經生產好放在那,雖然老板沒有從早到晚盯著員工生產的過程,但也能確定員工確實做了這么多工作。這就是工作量證明簡單的理解——通過一個(人人都可以驗證的)特定的結果就能確認(競爭的)參與者完成了相應的工作量。

算力競爭是要付出成本的,因為購買的礦機和礦機使用的電費都是其成本低投入。沒有激勵,節點就沒有進行競爭的動力。在中本聰的設計里,每輪競爭勝出并完成記賬的節點將可以獲得系統給予的一定數量的比特幣獎勵。而這個獎勵的過程,同時也是比特幣的發行過程。這種設計的巧妙之處就是它將競爭的激勵機制與貨幣的發行完美結合到一起,在引入競爭的同時,解決了去中心化貨幣系統中發行的難題。挖礦的過程既是算力競爭的過程,也是發行過程。由此使得整個比特幣系統能夠自發的運行下去,同時也造就了這樣一個正向循環的經濟系統。

在這個系統中,每一個節點只需要根據自身利益行事。出于“自私”的目的進行的競爭,最終造就了保護系統安全的龐大算力基礎。因為人人都有賬本,所以無法摧毀。每個節點都僅僅是系統的一部分,并且每個節點權利相等,都有著一模一樣的賬本。摧毀部分節點對系統一點都沒有影響。其次,無法作弊,因為除非你能控制系統內大多數人的電腦并且進行修改,否則系統會參照多數人的意見來決定什么才是真實結果,結果會發現修改自己的賬本完全沒有意義(因為別人不承認)。由于沒有中心化的機構存在,讓所有的東西都通過預先設定的程序自動運行,不僅能夠大大降低成本,也能提高效率。而由于每個人都有相同的賬本,能確保賬本記錄過程是公開透明的。在這樣精巧的安排下,比特幣獲得了越來越多的信任,和越來越高的價值,進而又吸引了更多的資源投入其中。

讀到這里,顯然我們會發現,區塊鏈因比特幣的出現引起了重視,因為區塊鏈無論作為一個系統還是作為一項技術,它的應用領域及發展潛力,將遠不止貨幣。之后的文章,我們再來深入探討區塊鏈的一些應用場景

在這還需要再提一點,那就是在中本聰的白皮書里,根本沒有區塊鏈(Blockchain)這個詞,只有chain。

中本聰的白皮書標題是:《比特幣:一種點對點的電子現金系統》(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)。你可以看出來,這個系統就叫比特幣,比特幣就是這個系統。chain只是系統的一部分,是系統的子集。

只不過后來出現了各種山寨系統,為了將所有系統抽象出一個總的概念。就約定俗成地造出了一個新單詞——blockchain。這樣,比特幣反而變成了blockchain的子集。

這過程就好像人們先發明了面條,然后人們發現其背后面粉不僅可以做面條還可以做饅頭、面包。

區塊鏈是面粉,比特幣是面條。

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