区块链技术在1991年就已出现,

比特币诞生于2009年1月3日,

so~比特币比区块链晚了将近18年。

区块链发展顺序:

时间戳—哈希树—比特币—公信与应用

时间戳

1991年Journal of Cryptology上发表这篇区块链技术的开创性论文——“如何给数字文档盖时间戳(How to Time-Stamp a Digital Document)”。两位作者是:哈伯(Stuart Haber)、斯托内塔(Scott Stornetta)。

所有电子文档会根据生成的先后顺序逐渐形成一条文档链,后面的文档可以通过追溯的方式验证前面所有文档的时间顺序。要防止恶意篡改行为,只要保证修改所有文档的成本足够大,以至于几乎不可能实现就可以了,这就是区块链“链接”部分思想的缘起

而实现上述想法需要数字签名哈希算法技术。

哈希算法的特点是可以把不同长度的电子文档映射成标准长度的数文摘要,而且稍微变动文档的任何部分,都会导致哈希摘要的显著变化。

基于公钥加密技术的数字签名在20世纪70年代被提出,到了90年代已非常完善。

配备了公钥加密系统的时间戳服务器可以通过数字签名的方式给用户提交的文档加盖时间戳,服务器把前面文档哈希摘要的已签名信息嵌入到后面文档中,然后给后面文档加盖时间戳并签名,就实现了文档链接。

哈希树

为了解决批量处理电子文档或者电子交易的时间戳问题,哈伯(Stuart Haber)、斯托内塔(Scott Stornetta)与哥伦比亚大学的数学教授戴夫拜耳(Dave Bayer)合作,在1993年通过哈希树方式对文档链接技术的效率进行了完善。

哈希树(又称Merkle树)是美国计算机专家默克(Ralph Merkle)在1979年提出并获得专利的一种计算机数据结构。

它的基本概念是以二叉树的形式把需要加密的电子文档的哈希摘要存放到树的叶节点,然后将叶节点以上的每一层节点均以其子节点的哈希摘要进行重复哈希,直到根部,这样形成的一棵哈希树。

无论有多少叶结点(对应电子文档的数量),只要任何一个结点被改动,那么哈希树的根节点也会发生变化,所以要验证该哈希树所包含的任何电子文档是否被篡改,只要验证包含该文档的哈希树的根节点,这就提高了验证效率。

利用哈希树的这一特点,哈伯(Stuart Haber)、斯托内塔(Scott Stornetta)把原来单个文档的直接链接方式转变为由一组文档形成哈希树的链接方式,这里的哈希树就是所谓的“区块”

并且在这种新的链接方式里,每个新文档需要记录的不再是前面文档的哈希摘要,而是所有与其相关,直到根节点的它所在哈希树的所有侧枝节点的哈希摘要。

更具有创新意义的是他们还提出了一种竞争机制,就是鼓励每个用户尽快计算出他们文档所在哈希树的根节点,最先算出根节点的用户通过向全网通告根节点来形成公共历史记录

后来的比特币显然受到此竞争机制的启发,用竞争计算方式(工作量证明POW)来产生新的比特币区块,即用奖励比特币的方式来鼓励生成新区块的机制。这便衍生出了一批专门从事创建区块的“挖矿”公司和与此相关的软硬件技术。

比特币

北京时间2008年11月1日(美国时间10月31日,万圣节),神秘人物中本聪(Satoshi Nakamoto)发表了比特币白皮书——《比特币:一种点对点的电子现金系统》

他声称开发了一款真正意义上的分布式加密虚拟货币。他为该虚拟币注册了网站(bitcoin.org),上载了虚拟币钱包和挖币软件,并用该软件在2009年1月3日挖掘创立了第一个比特币区块,于是比特币诞生在互联网上。

中本聪在挖掘了一百万枚比特币后销声匿迹,把比特币网站和管理任务留给了比特币程序开发员Gavin Andresen,后者同时接管了比特币协议的维护工作。

比特币使用区块链技术,既解决了双花问题,又提供了对稀缺性的要求。逐渐吸引了越来越多的用户和炒家。

最终比特币通过马太效应从众多虚拟币中脱颖而出,并在2017年12月由于炒家的过渡投机和投资人徐小平等喊单炒作,造成金融史上出现超过“荷兰郁金香泡沫”的最大金融泡沫。

不过区块链技术却借此契机引起世人的瞩目。

公信与应用

信息技术尤其是互联网技术的普及为突破传统公信形式提供了重要的契机。哈伯等学者发明时间戳和用哈希树打包交易的初衷是解决传统公信形式的系统风险,而中本聪则试图用比特币和区块链解决政府所发行的法定纸币所带来的道德风险,这也是哈耶克的初衷。

显然区块链在取代传统公信方面有现实意义。比如法律文档,合同,财务交易记录等等,通过区块链技术来降低风险和提高透明度。

发展局限

首先区块链的参与者必须将所有入链的数据加密和签名才能保证真实性,不具备技术中性要求;其次,区块链的数据组织方式是固定的链表(Linked List)数据结构,这使得需要使用其他数据结构的应用程序无法利用区块链做为平台。

区块链还有一个根本的局限性:它所提供的公信的维护成本要高于传统公信的维护成本。

从实际应用中可以看出,区块链不是一种能够完全去中心化的技术,而是一种分布中心化(distributed centralization)技术

虽然它不依赖于唯一中心服务器存在,却要通过多个服务器的不断竞争与合作,来为参与到链里的成员提供相应的区块产生和维系服务。

这种高成本合作关系的维系是区块链存在的必要条件,所以维护区块链所需要的最低经济成本门槛,限制了更多传统公信领域转化到区块链应用的可能性。

所以至少目前的区块链无法成为一种普遍意义上的平台技术。

最后,奉劝广大区块链从业者,比特币是目前最好的加密货币,任何试图创建更优的加密货币的行为都毫无意义!

善良不作恶,是区块链行业的底线,抬头看看,苍天饶过谁?

参考文献

[1] Haber S, Stornetta W S. How to time-stamp a digital document[J]. Journal of Cryptol. 1991:3(2): 99-111.

[2] Bayer D, Haber S, Stornetta W S. Improving the efficiency and reliability of digital time-stamping[J]. Sequences II: Methods in Communication, Security, and Computer Science, 1993:329-334.

[3] Furness W H. Yap of the Carolines. JB Lippincott Company, 1910.

[4] Yu-Pin L, Joy P , Johnathen A , et al. Blockchain: The evolutionary next step for ICT e-agriculture[J]. Environments, 2017,4(3):50.

[5] Buterin V. A next-generation smart contract and decentralized application platform[J]. white Pap., 2014.

[6] Song J. The truth about smart contracts[OL]. https://medium.com/@jimmysong/the-truth-about-smart-contracts-ae825271811f, 2018.

来源:万赟,美国休斯敦大学维多利亚校区教授。主要研究方向为电子商务和互联网应用。著有《电商进化史》一书(机械工业出版社2015年出版)。中国计算机学会。

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