你們對區(qū)塊鏈了解嗎？

2009年，美籍日裔學者中本聰設(shè)計了一種

加密數(shù)字貨幣一一比特幣(BitCoin)u。。比特

幣概念一經(jīng)提出，就吸引了世界的關(guān)注，迅速掀

起了人們利用互聯(lián)網(wǎng)平臺投資和比特幣交易的熱

潮。盡管人們對比特幣褒貶不一，但對其背后的

創(chuàng)新技術(shù)一一區(qū)塊鏈(Block Chain)卻表現(xiàn)出

極大興趣。花旗銀行、瑞士銀行集團等國際金融

巨頭也開始嘗試使用區(qū)塊鏈技術(shù)處理繁雜的記賬

業(yè)務，IBM公司宣稱區(qū)塊鏈是解決物聯(lián)網(wǎng)信息安

全、數(shù)據(jù)存儲、交互處理的核心技術(shù)埋1。除了上

述應用外，區(qū)塊鏈技術(shù)在軍事領(lǐng)域也將帶來潛在

的應用價值。

一、區(qū)塊鏈技術(shù)基本概念與原理

比特幣是區(qū)塊鏈技術(shù)的典型應用，認識區(qū)塊

鏈技術(shù)的基本概念和原理，需從比特幣系統(tǒng)入手。

(一)比特幣系統(tǒng)

比特幣系統(tǒng)是一種支持比特幣自主發(fā)行和流

通，并將所有交易賬目都進行可信、安全和匿名

備案的分布式支付系統(tǒng)，是區(qū)塊鏈技術(shù)在電子貨

幣領(lǐng)域中的第一個成功應用。該系統(tǒng)具有以下特

征‘3|：

(1)構(gòu)建在對等網(wǎng)絡(Peer to Peer，

P2P)上，不依靠特定機構(gòu)發(fā)行貨幣，任何節(jié)點

都可以參與造幣，新幣的產(chǎn)生速度和總量被設(shè)定，

不受任何央行和金融機構(gòu)控制。

(2)比特幣可以全網(wǎng)流通，允許自由購買、

出售或贈予，交易過程受匿名保護，除交易雙方

外，其他人無法獲取用戶身份信息。

(3)具有包含全部交易記錄的分布式公共

賬簿，所有參與節(jié)點均可查看，交易一旦完成并

被記入賬簿，就無法被篡改。

在比特幣系統(tǒng)中，幣的產(chǎn)生和交易與區(qū)塊鏈

緊密相關(guān)。區(qū)塊鏈的動態(tài)變化過程其實就是新幣

生成和流轉(zhuǎn)過程，是支撐整個比特幣系統(tǒng)安全、

有序和可信運行的基礎(chǔ)。

(二)區(qū)塊鏈及區(qū)塊

區(qū)塊鏈又稱為塊鏈、賬鏈，其實就是一個

分布的、公共的、透明的、可信的賬簿，包含了

比特幣系統(tǒng)開始運行以來比特幣的完整交易記錄

(即賬目)。區(qū)塊鏈的分布性體現(xiàn)在，每個參與

節(jié)點都可以持有賬簿的副本，并與網(wǎng)絡保持同步

更新，一定數(shù)量的節(jié)點受損不會影響整個系統(tǒng)的

正常運行；其公共性體現(xiàn)在，整個網(wǎng)絡中僅有一

本帳，所有的交易都必須記錄在上面，并接受每

個參與節(jié)點的監(jiān)督；其透明性體現(xiàn)在，賬簿對所

有參與節(jié)點都是公開的，支持隨時查看賬簿的全

部賬目；其可信性體現(xiàn)在，交易一旦被記錄到賬

簿中，除非有超過大半的參與節(jié)點許可(比特幣

系統(tǒng)稱之為“51％攻擊”，巧妙的設(shè)計讓該攻擊

代價巨大，基本無法實現(xiàn))，否則賬目無法被篡

改或刪除。

區(qū)塊鏈由多個相連的區(qū)塊構(gòu)成，每個區(qū)塊記

錄了一段時間內(nèi)網(wǎng)絡中比特幣的交易情況，可以

將區(qū)塊視為賬簿中的帳頁。第一個被最早構(gòu)建的

區(qū)塊稱為創(chuàng)世塊，擁有一個唯一的ID標識號。

除創(chuàng)世塊外，每個后續(xù)建立的區(qū)塊均包含兩個

ID號，一個是該區(qū)塊自身的ID號，另一個是前

序區(qū)塊的ID號。通過ID號間的前后指向關(guān)系，

所有區(qū)塊按序相連就構(gòu)成了區(qū)塊鏈。

(三)區(qū)塊鏈技術(shù)原理

區(qū)塊鏈技術(shù)要解決的，是一個被稱為“拜占

庭將軍”的計算機科學問題。簡單來講，就是在

一個由相互缺乏信任的節(jié)點組成的對等網(wǎng)絡中，

各節(jié)點如何達成可信共識的問題。區(qū)塊鏈技術(shù)通

過引入“競爭一驗證一同步一競爭”動態(tài)循環(huán)解

決該問題。

為便于理解，首先介紹比特幣生成和區(qū)塊創(chuàng)

建的關(guān)系。比特幣系統(tǒng)設(shè)定的基本規(guī)則之一是，

創(chuàng)建新的區(qū)塊并加載到區(qū)塊鏈中會觸發(fā)新幣生

成，換言之，比特幣是作為對維護區(qū)塊鏈所付出

勞動(即解決系統(tǒng)設(shè)置難題耗費的算力)的獎勵。

維護區(qū)塊鏈并獲得獎勵的行為又被形象地比喻為

“挖礦”，所有的網(wǎng)絡節(jié)點均可成為“礦工”，

通過挖礦獲取比特幣(實際應用中，礦工通常加

入某個“礦場”，基于礦場中的“礦池”實現(xiàn)

穩(wěn)定收益)。比特幣系統(tǒng)限定了比特幣的總量

為2100萬枚，且按每4年發(fā)行余量一半的速度

產(chǎn)生新幣，例如系統(tǒng)開始運行的前4年，共發(fā)行

2100／2=1050萬枚，第二個4年發(fā)行1050／2=525

萬枚，以此類推，直至2140年基本發(fā)行完畢。

之后，為激勵礦工繼續(xù)維護區(qū)塊鏈，系統(tǒng)規(guī)定，

收取少量以比特幣計價的交易費作為其勞動報

酬。

在確定哪個礦工有權(quán)創(chuàng)建區(qū)塊這個關(guān)鍵問題

上，比特幣系統(tǒng)引入了競爭機制，即最先解決系

統(tǒng)設(shè)定的哈希難題的礦工有權(quán)創(chuàng)建新區(qū)塊。算力

和概率是成功解題的兩個關(guān)鍵因素，解題需要消

耗大量的電力和硬件資源，是礦工工作量的證明

(Proof Of Work，POW)。競爭和POW能有效消

除投機取巧現(xiàn)象，維護比特幣的價值體系。區(qū)塊

鏈技術(shù)引入的驗證機制是，當某個礦工成功找到

符合要求的解之后，就會立即向全網(wǎng)廣播自己的

結(jié)果，其它節(jié)點接收新解并檢驗其正確性。驗證

的過程是全網(wǎng)達成共識的過程，是對一段時間內(nèi)

需要入賬的交易記錄的認可，驗證通過后，新區(qū)

塊被加載到區(qū)塊鏈中。為了保證全網(wǎng)賬簿的一致

性，區(qū)塊鏈技術(shù)引入了同步機制，即將獲得認可

的新區(qū)塊向全網(wǎng)廣播，其它參與節(jié)點接收并更新

存儲在本地的區(qū)塊鏈。“競爭一驗證一同步一競

爭”是一個循環(huán)過程，當前的循環(huán)周期大約為8

分鐘，即每8分鐘產(chǎn)生一個新區(qū)塊，同時新生成

25個比特幣，作為對成功記賬者的獎勵。

區(qū)塊鏈的技術(shù)本質(zhì)是，允許個體不經(jīng)過權(quán)威

第三方的認證而開展有效可信的合作。其基本支

撐技術(shù)有P2P數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、文件共享技術(shù)、非

對稱加密技術(shù)、分布式存儲技術(shù)等。未來，區(qū)塊

鏈將向技術(shù)底層化和應用普及化方向發(fā)展。