長(zhǎng)期以來(lái)，區(qū)塊鏈一直在軟件行業(yè)的壁壘之外引起共鳴。每天都傳播著比特幣價(jià)格指數(shù)的發(fā)展相關(guān)的消息，同時(shí)初創(chuàng)企業(yè)也正在競(jìng)相以這項(xiàng)技術(shù)為基礎(chǔ)創(chuàng)建出令人震驚的業(yè)務(wù)模式。

但我們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)又真正知多少呢？

在2008年金融危機(jī)爆發(fā)的風(fēng)口浪尖，以假名中本聰（Satoshi Nakamoto）活動(dòng)的個(gè)人或一組人向一份郵寄名單發(fā)送了一篇題為“比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)（Bitcoin： A Peer-to-Peer Electronic Cash System）”的白皮書(shū)。這篇白皮書(shū)中對(duì)拜占庭將軍問(wèn)題——一個(gè)令虛擬貨幣理論家都會(huì)為之搖頭的問(wèn)題——提出了一個(gè)實(shí)用的解決方案。

在去中心化參與者中創(chuàng)建共識(shí)

拜占庭將軍的問(wèn)題起源于君士坦丁堡于1453年被奧斯曼帝國(guó)攻陷的歷史傳說(shuō)。當(dāng)時(shí)只有在各方面精心策劃的部隊(duì)移動(dòng)的幫助下，才能順利攻占這座設(shè)防鞏固的城池。而為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，奧斯曼帝國(guó)的將軍們就不得不依靠信使傳遞信息。

然而，關(guān)于攻擊時(shí)刻的決定受到一個(gè)關(guān)鍵細(xì)節(jié)的嚴(yán)重阻礙：由于一些將軍想要在蘇丹面前詆毀其他將軍，因此他們會(huì)故意提供虛假信息唆使其他人過(guò)早發(fā)動(dòng)攻擊。而自那時(shí)起，任何將軍都無(wú)法確定收到的信息是否可靠。

這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵就是共識(shí)的問(wèn)題，源自個(gè)別決策者無(wú)法相互信任這一事實(shí)。

貨幣與中間人的作用

價(jià)值的數(shù)字化交易也同樣適用這種情況。我們?nèi)绾芜_(dá)成共識(shí)，避免虛擬美元不會(huì)被支付兩次？到目前為止，這個(gè)答案已經(jīng)不能再簡(jiǎn)單了：讓第三方中間人監(jiān)督所有交易；換言之，就是銀行。

但這種模式也并不總是一帆風(fēng)順的。以SWIFT代碼形式傳輸?shù)膰?guó)際支付由于涉及各方過(guò)多，通常都需要幾天的時(shí)間進(jìn)行處理。這就增加了交易成本，使一次性小額付款也變得十分不方便。能夠取消交易這種選擇也會(huì)存在隱患；為了盡量減少欺詐行為，不可逆轉(zhuǎn)服務(wù)的提供商需要收集關(guān)于客戶(hù)的更多信息，但這通常都超出了必要信息的范疇。

然而對(duì)于實(shí)體價(jià)值交易，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)在很大程度上得到了解決。舉個(gè)例子說(shuō)明：如果Alice想要支付Bob一定數(shù)額的資金，那么她給他一個(gè)代表相應(yīng)價(jià)值的防偽貨幣就足夠了。Alice不可能使用相同的貨幣同時(shí)進(jìn)行兩次單獨(dú)的付款。

目前已經(jīng)有很多嘗試將實(shí)體貨幣的原則轉(zhuǎn)化到數(shù)字領(lǐng)域中，也都取得了不同程度的成功。而比特幣則是首個(gè)在很大程度上滿(mǎn)足這些要求的。

加密簽名和數(shù)字價(jià)值

為確保數(shù)字貨幣只能由其合法所有者使用，比特幣使用了公鑰加密技術(shù)。這涉及到由隨機(jī)生成的數(shù)字組成的私鑰，但相應(yīng)地又會(huì)導(dǎo)出一個(gè)公鑰。但反過(guò)來(lái)看，公鑰卻不能用于導(dǎo)出相應(yīng)的私鑰。從私鑰和一組數(shù)據(jù)中會(huì)生成數(shù)字簽名。公鑰使用戶(hù)能夠確定簽名是從相應(yīng)的私鑰中導(dǎo)出的，但卻不需要知道具體簽名是什么。

此外，比特幣還使用了加密的哈希函數(shù)，這會(huì)將大量數(shù)據(jù)字符串轉(zhuǎn)換為固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)值，或稱(chēng)為哈希。良好的哈希函數(shù)的特征在于高度的安全性，并且可以使用盡可能少的相同哈希來(lái)分配各種輸入量。

與加密相比，這一過(guò)程無(wú)法逆轉(zhuǎn)。當(dāng)應(yīng)用于相同的輸入量時(shí)，哈希函數(shù)總是產(chǎn)生相同的哈希，但相同的哈希卻不能被認(rèn)為是原始輸入量所有。每次對(duì)輸入數(shù)量的更改都會(huì)產(chǎn)生完全不同的哈希。因此，哈希也稱(chēng)為數(shù)字指紋。

比特幣系統(tǒng)中的貨幣最終就是數(shù)字簽名的組合。當(dāng)所有者（Alice）對(duì)此前交易的哈希和接收者（Bob）的公鑰進(jìn)行數(shù)字簽名時(shí)，貨幣就能夠轉(zhuǎn)移。而為使Bob確定Alice并未將其貨幣用于另一筆交易中，所有的交易都是公開(kāi)的。

達(dá)成共識(shí)的數(shù)學(xué)競(jìng)賽

比特幣通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將各種交易匯編到一個(gè)區(qū)塊中，并由此生成一個(gè)哈希，然后在通過(guò)時(shí)間戳來(lái)釋放哈希。每個(gè)區(qū)塊都包含來(lái)自前一區(qū)塊的哈希，從而形成一個(gè)鏈條：也就是區(qū)塊鏈。

這就讓我們回到了“拜占庭將軍問(wèn)題”：所有節(jié)點(diǎn)必須先對(duì)已經(jīng)發(fā)生的交易，以及是否應(yīng)該將另一個(gè)區(qū)塊添加到鏈中達(dá)成一致。這一過(guò)程的比特幣使用的是所謂的工作量證明機(jī)制。要向鏈中添加額外區(qū)塊，需要相應(yīng)的計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)來(lái)解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)難題。首先找到解決方案的節(jié)點(diǎn)隨后再與所有其他節(jié)點(diǎn)共享。一旦解決方案得到所有節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)將該區(qū)塊添加到其區(qū)塊鏈的副本中。然后，該過(guò)程將再次重新開(kāi)始。

為了順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中不斷變化的總算力，問(wèn)題的難度會(huì)不斷調(diào)整，這樣每隔約10分鐘就可以將新的區(qū)塊添加到鏈中。如果同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)區(qū)塊，那么就由發(fā)現(xiàn)的下一個(gè)區(qū)塊確定將保留那個(gè)子鏈。最長(zhǎng)的鏈會(huì)獲得勝利。

由于必須針對(duì)區(qū)塊的每個(gè)變化重新解決這些難題（對(duì)于所有后續(xù)區(qū)塊也是如此），因此鏈條越長(zhǎng)就越安全。若要對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行更改，攻擊者必須在將新區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈之前再次解決所有區(qū)塊的數(shù)學(xué)難題。因此，目前以銀行形式存在的信任要素也被包含在了區(qū)塊鏈的數(shù)學(xué)邏輯中。

價(jià)值網(wǎng)絡(luò)

區(qū)塊鏈起著分布式公共日志的作用，記錄不可逆的交易。用戶(hù)能夠快速且經(jīng)濟(jì)高效地驗(yàn)證并審計(jì)他們的交易，無(wú)需經(jīng)過(guò)中間人。

區(qū)塊鏈技術(shù)用例絕不會(huì)僅限于比特幣。區(qū)塊鏈遠(yuǎn)超價(jià)值傳輸——“價(jià)值網(wǎng)絡(luò)”。數(shù)據(jù)庫(kù)能夠最終確定所有權(quán)的歸屬。所有能夠轉(zhuǎn)化成數(shù)字孿生體（digital twins）的資產(chǎn)類(lèi)型都可以被包括在區(qū)塊鏈中：鉆石、建筑物、貨物交付——存在著無(wú)窮的可能性。

這種創(chuàng)新是顛覆性的還是遞增的取決于業(yè)務(wù)領(lǐng)域。在公司內(nèi)部或之間達(dá)成共識(shí)就意味著一種演變，而公有區(qū)塊鏈的用例有可能徹底轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的市場(chǎng)。

區(qū)塊鏈用例之一的Everledger是一家從事鉆石數(shù)字孿生的初創(chuàng)企業(yè)。這些數(shù)字孿生體將由40個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算得來(lái)，并存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈之上，從而實(shí)現(xiàn)從首次開(kāi)采到成為珠寶的整個(gè)過(guò)程中追蹤鉆石的所有權(quán)。而目前已有超過(guò)100萬(wàn)顆寶石實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化保護(hù)——這是一個(gè)真正的成功案例。