乾貨|破解區塊鏈的密碼——技術進化之路（分享實錄）
在正式分享之前，我先說說我是怎麼接觸區塊鏈的。我接觸區塊鏈是在2016年春天，一個很偶然的機會，當時以太坊在深圳搞了一個線下活動，我覺得很好奇，“區塊鏈”到底是個什麼東西呢？我需要了解一下，於是去參加了這次活動。自從那次會議以後，我樹立了對區塊鏈的基本認識，並經過不斷的思考和實踐有了一些新的看法。我希望今天的這個分享，能夠幫助大家。
今年1月份區塊鏈忽然間就火爆起來了，這種火爆跟很多因素有關。但是不可否認，很多言必稱區塊鏈的人並不是真正地理解區塊鏈，包括現在很多很火的社群、所謂的專家教授等，很多所謂接觸區塊鏈的人時間都很短。
由於熱度很高，每天我們都能聽到各種各樣的關於區塊鏈的觀點和聲音，那要怎樣形成真正的認識這些東西呢？區塊鏈技術本身也在不斷的發展中，本次分享基於我對區塊鏈的研究和理解，從概念的角度給大家做一個簡單的介紹。
1
基本認識：三句話理解區塊鏈，不再被各種似是而非的文章所誤導
現在出了很多關於區塊鏈的書，還有百度百科、維基百科等，它們把區塊鏈定義為一個公共的資料庫，或者一個公共賬本。我們知道區塊鏈是一個數據儲存系統，不可篡改；它是去中心化的；它是基於信任共識的……至於什麼是公共賬本？什麼是公共資料庫？這些概念並沒有一個清楚的解釋。
1）首先它確實是一個數據儲存系統，區塊鏈本身就是一個存資料的地方；
2）第二它本身是一個數據計算系統，不僅儲存資料，還進行計算；
3）第三它是分散式的，有很多節點組成。它跟企業中雲計算分散式的區別是：區塊鏈是基於一個網際網路的分散式。
也就是說，區塊鏈是在網際網路分散式下的資料計算和儲存系統
這個概念是我提出的，具有獨創性，但怎麼去理解呢？看下圖，其實這個過程沒有多複雜。就是說有一個區塊鏈網路，有客戶端，你加入到這個網路中，你可能會同步這個區塊資料，把資料從網路上下載下來，所以第一步就是下載。當然我講的是挖礦節點的模式，如果是輕錢包其實可以不用下載。
在正常的儲存中，第一步是搜尋節點，第二步是同步賬本資料，這個類似於迅雷下載，比如我有個種子，就能從網路上下載一個電影，這是大家都知道的最普遍的應用，種子技術。
搜尋節點、同步賬本資料到本地，這一步來看它就是一個公共賬本，人人可以下載，每個人可以持有一塊。我有了這個賬本之後就結束了嗎？沒有。區塊鏈更復雜更神祕的地方在挖礦。
為什麼要挖礦？進行到第三步，我有一個數據，比如轉賬，那麼，我要發起一個轉賬的請求，由網路上的節點進行計算，而之前提到區塊鏈是一個網際網路分散式系統，那麼多節點，讓誰來計算呢？它要選擇一個節點，這個被選中的節點就叫“礦工”，被選中的礦工做計算的過程被稱為“挖礦”，所以我們說的礦工、礦池其實是計算資料的。礦工要接收、計算資料，存入記憶體，並將資料打包成一個區塊，打包完之後向其他節點廣播，至此這個資料計算才算完成，其他節點驗證後，就可以正式接收這個資料了。
區塊鏈是一個匿名的網際網路網路，加入多少節點都是不受限制的，它是一個網際網路的分散式，與企業中雲計算下的分散式有本質區別。因此從本質上，區塊鏈解決了網際網路分散式計算的難題。
網際網路上這麼多節點，它們去負責計算，而在整個自組織的系統中，各節點彼此互不相識互不信任，充滿了欺詐行為。這裡就有了幾個問題：
第一個問題：怎麼鼓勵大家貢獻自己的計算資源，比如CPU、顯示卡、硬碟，參與到這個計算的過程中。就是說作為一個普通使用者，我憑什麼買機器去幫你做這個計算？
第二個問題：可信的問題，如何避免惡意的攻擊、作弊、竊取身份、修改數字等？這是最重要的。節點是匿名的，憑什麼相信他？以前有一句經典的話：你都不知道對方是不是一條狗，你怎麼會相信它的計算結果？
怎麼來解決這些問題呢？通過挖礦。這是一個通俗的叫法。挖礦的過程是用一系列技術來完成的，包括：共識演算法、加密技術、P2P技術、挖礦獎勵、公共賬本等。
很多人說你可以談共識演算法、可以談加密演算法、但是你不能談挖礦，不能談代幣，不能談token，我感覺這種說法很可笑，我認為談區塊鏈不談挖礦，就等於是沒有抓住本質的盲人摸象。
2
技術解析：古已有之的幾個關鍵技術，創新只是在於組合
1、共識
共識是什麼意思？為什麼叫共識演算法？我覺得這個共識演算法的名字起得非常好，但是不太好理解。演算法怎麼能共識呢？我證明你算出來的資料是準確的、是可信的，我們大家才容易達成共識。它解決了一個拜占庭將軍的問題，大家可以百度一下拜占庭將軍問題，當然可能你查半天也沒辦法理解到底說的是什麼，研究數學問題、和計算機演算法的人對它可能會有更深刻的認識。
拜占庭問題到底是什麼呢？就是在一個分佈的互不信任的網路上如何保持事務的一致性。相信如果你不是做IT的，也一樣很難理解什麼是保持事務的一致性，這裡先假設你是程式設計師，可以理解。那麼怎麼保持一致性？回到前文提到的區塊鏈網路，我們要保證事務的一致性或資料的一致性，就必須只能有一個節點來計算出的結果是最終有效的。
那到底選擇誰來計算呢？就是選擇礦工的過程。這個方法跟中心化伺服器是不一樣的，比如支付寶、電商網站，這些應用都是使用中心化伺服器，有伺服器在那裡，上面部署了相應的程式，負責排程資源進行計算，不會出現多臺計算器同時計算同一個資料的問題。但在網際網路環境下，有很多個節點、很多臺計算器，可能同時計算。所以我們要有一個演算法或規則，在一段時間內，只能選擇其中的一個有效計算節點。
還要防止這個演算法或規則被人控制，計算節點的選擇要高度隨機，不可預測。假如我控制了這個規則，就可以作弊，選擇我的節點來計算。
還要保證計算正常進行，多個節點同時執行，只有一個數據最有效。
通俗地來說，共識演算法就是：在網際網路上，我憑什麼相信和接受你算出來的東西，共識演算法就是為解決這個問題而存在的。
具體是怎麼解決的呢？常見的有幾種演算法：
POW 工作量證明
工作量證明的基本原理是：通過暴力計算的方式來求得一個計算難度極高的數學解，其目的是為了增加作弊的成本。就是說這個節點必須不停地計算，然後求得一個解，如果算對了，這個節點就是礦工，這個計算的過程很難，有一定的計算成本，保證礦工選擇的高度隨機性，如果過程很簡單的話，就很容易作弊，也很容易被控制。在這個計算過程中，最終的結果可能只是做了很多無用功，浪費了大量的計算。
我們來看其程式碼實現，最終是要計算出小於這樣的一個值。當然區塊鏈有不同的計算方法，大概的意思都差不多，就是經過一系列複雜運算，計算得出一個比它給出的值還要小的結果，那你就是礦工。這個給出的值本來就很小，它前面有14個空格，你算出來的值要在前面14個空格，才是有效的。這個數是算雜湊值，當時我算了一下，好像是幾萬億分之一的概率。如果你想要挖礦的話就只能不停的算，一個節點做了大量計算，偶然像中彩票一樣，被選為礦工，就可以去負責在全網做一個計算。將來誰的計算能力越高，被選中為礦工的機率就越大。
為什麼說古已有之？
區塊鏈技術確實是一項偉大的創新，但它是一種應用式創新、整合式的創新，而非顛覆式的發明。工作量證明在很早以前就有了，上圖是我從維基百科擷取的，1999年的時候就提出過這樣的方法，當然它不是用於比特幣，而是用於判斷垃圾郵件或可信身份方面，原理是一樣的。
很多人提出異議：工作量證明會耗費大量的計算和資源。我個人覺得：無用即是有用，這是一種合理的浪費，信任的代價。信任是有成本的，可能就是通過工作量證明而來，在去中心化的場景下，必須要付出這些代價。當然了，現在社會還是中心化的組織，為什麼相信他可以代表一個公司、一個企業，甚至代表政府？因為他是有信任力的，我們對這個中心化的組織是有信任的。而網際網路上，我憑什麼相信你呢？POW是一種解決方案。
POS系列
當然也有很多人質疑，除了浪費資源以外，還因為誰的計算能力強，誰就獲得記賬的權利，那如果有人投很多錢建立一個礦池，買很多礦機，擁有強大的算力，就可以壟斷記賬，這就不公平。
因此後來衍生出POS系列，不用工作量的方式來實現，它的方式非常簡單，和銀行存款一樣，按照節點的持幣數量和持有天數，計算某一時間內，參與計算的各個節點優先順序順序。
這個方式在理論上實現了人人平等，實際上還是有錢人說了算。持幣太少的話，在一個記賬區間內其實是沒有機會獲得記賬許可權的。普通人在這個節點上沒有獲得記賬許可權，沒辦法獲得收益，怎麼辦？因此衍生了DPOS：選舉代理計算節點，由計算節點進行計算，投票節點分享收益。
DPOS的優點是：計算任務由少數人承擔，計算速度快。
缺點是：存在中心化的傾向。
2、加密技術
非對稱加密
非對稱加密技術不是區塊鏈或比特幣獨有的，而是在以前就存在，它解決了匿名身份的認證和資料安全的問題。
為什麼叫非對稱？在網路傳送資料的時候，用公鑰來加密，用私鑰來解密。一般來說公鑰是接收方的賬戶地址，比如我要把這個幣轉給你，我事先肯定要知道你的地址，那麼我就把你這個地址的這串字元作為一個公鑰來加密，私鑰是根據公鑰產生的，不能逆推，如果有人知道了公鑰，其實是解密不了的，必須用私鑰才能開啟。
非對稱加密技術解決了身份認證和資料安全的問題，就是說如果有人截留你了，甚至知道你的公鑰都沒有用，因為只有私鑰才能開啟這個資料。
3、P2P網路
點對點的傳輸技術，是區塊鏈脫離中心化伺服器控制，形成公共賬本存在的基礎。公共賬本為什麼會存在？你去連結到一個區塊鏈網路，就可以把整個網路下下來，只有P2P點對點傳輸技術才能把這些資料下下來。
當然點對點傳輸也不是所有人都是普通的伺服器，節點上也有一些大型的伺服器來支撐整個網路的運轉。
4、公共賬本-區塊鏈資料
為什麼叫區塊鏈？
1）它是由很多個區塊首尾相連形成的，包括創世區塊、區塊鏈0001、區塊0002……它跟傳統資料庫是有區別的。
2）整個資料（賬本）可以存在於每個計算節點上，當然這個電腦硬碟要足夠大，因為節點資料很多。
3）歷史資料不可能篡改。這個是存在一定爭議的，理論上通過分叉等其他控制也是可以改的，只是實際操作難度比較大而已。資料是首尾相連的，想在中間加一個數據，或改一個數據，是改不掉的，它是通過校驗的方式去實現的。
4）存在容量瓶頸。為什麼呢？公共賬本的資料如果太大，大家就很難儲存了，所以，目前的技術還不適合儲存大量資料（如圖片、視訊）。
5）具有先天的效能和統計缺陷。沒辦法做一些複雜的統計。
3
發展前景：去中心化的信仰，複雜問題需要複雜的技術
我認為目前還處於前區塊鏈時代，還沒有正式進入區塊鏈時代，只是一些概念被炒得很火熱。我們設想的區塊鏈世界是一個理想的社會：
1）沒有邊界的社會，人人都可以協作。
2）可程式設計的社會。技術在改變我們的社會，但是我們能不能做到一些更加智慧化、定製化的東西？現在還很難，比如空調，升高降低溫度還需要靠遙控器來控制，將來某一天我們能不能對空調進行程式設計？讓技術深入到生活和社會的方方面面，這些未來都可以在區塊鏈上完成。
3）契約化的和民主自治的社會。
我們認為目前區塊鏈技術還處於一個比較低階的階段，還承擔不了這樣一個職能，但相信未來一定是這樣一個社會。網際網路還有一個匿名的特徵，同時還是分散式的，還要有工具和技術來實現，要可程式設計要自動執行，不能輕易更改，這些都是區塊鏈提供給我們的，有了這些區塊鏈世界才能達成。
去中心化
很多人都在說去中心化，那麼這個潛在的需求是什麼？是去中心化的需求，有些東西就是要去中心化。我們簡單地從一人世界、二人世界和多人世界這個角度來理解，這也是一個專家學者提出來的社會學的概念。
在一人世界中，比如一個家庭裡面，或者你跟你的親屬之間就是一人世界，就是圍著某個人轉，這個世界比較簡單，這肯定是一箇中心化的場景。到了公司可能也是，為這家企業工作，圍著股東董事會或者公司總經理，也是一人化的世界。
再往前一點就稍微複雜一點，比如供一個產業鏈，這時可能不是一個公司說了算的，上下游會互相博弈。到了國家層面就更復雜了，比如國家選舉、執行一項重大決策等。到全球貿易，全球市場就更復雜了，可能會變成一個多邊協作的關係。
多元世界就是人人之間的協作，比如我現在想從某一個國家買一個東西，假如有人出售，我就可以去買。現在的很多交易都會依賴一箇中介，比如淘寶或者其他的網站，這個中介就是中心化的組織，其實很多去中心化的場景是依託於中心化的方式來實現的。如果有一個去中心化的東西，我和他之間的商品交換能夠通過這個去中心化的東西更順利進行，交易成本更低。
所以我想，未來我們怎麼通過這種去中心化的技術來滿足去中心化的場景，而不是像現在很多人說的那樣，去中心化的東西要顛覆中心化。
什麼是真正的去中心化？
當前網際網路、共享經濟宣稱的“去中心化”是偽去中心化，因為點對點交易仍然依賴於商業組織提供的中心化服務，並被監控和剝削。
舉個簡單的例子，比如現在某些打車軟體，還是依賴於這個公司的伺服器，它承擔了一箇中介的職能，在整個過程中會監控資料、利用資料，甚至竊取資料，這就必然產生剝削行為，軟體會向司機收錢，比如你支付20元，實際司機只能拿到15元。
真正的區塊鏈是這樣的，不需要通過哪個公司，直接查詢車主。車主向區塊鏈釋出資料，我的車現在閒著，誰願意用，位置在哪裡，打車的人可以直接在區塊鏈上下單，司機接單跑完這個服務。這個時候誰來支撐網路執行呢？誰負責這個交易的撮合呢？礦工，他要支撐這個網路運轉，必然也會收取一定的費用，但他收取的費用肯定遠遠低於中心化組織。大家可以沿著這個思路去擴充套件。
複雜的地方需要複雜的技術，那些場景是比較複雜的？人類社會最複雜。
區塊鏈技術不能亂用，有些東西比較簡單沒必要非得用區塊鏈技術來解決。有人說你這個企業資料量太大，使用者量一大就宕機了，區塊鏈執行比較安全、穩定、可靠，可以解決你的宕機問題。我覺得這完全是胡說八道，宕機的問題通過區塊鏈來解決是不現實的。
複雜場景的複雜問題以及其對應的複雜技術，包括：
1）沒有負責人，這個可以通過共識演算法解決。
2）各主體互不信任，甚至有利益衝突，可以通過分散式計算、可程式設計合約、強制執行解決。
3）場景多變、不確定性強，存在惡意參與者，還有一些精確計量和沒有規則的，可以通過自定義合約，一次性合約、資料公開或有限透明、資料分散式儲存不可篡改、業務代幣化、量子化等解決。
比如電子合同的簽訂，現在籤合同大多是線下的紙質合同，還得蓋騎縫章，如果兩個公司之間通過區塊鏈或一個類似平臺，互相發電子合同就可以了。
區塊鏈技術是一個複雜的東西，適合應用在複雜的場景中。
我覺得區塊鏈技術最偉大的地方不是前面說的共識演算法，而是它有一個自我進化的生命力——經濟體系。
它是去中心化的，那它怎麼運營、怎麼推廣、技術怎麼迭代？中心化組織有一個開發團隊，受盈利或KPI驅動，會推動它向前發展。而去中心的怎麼推廣？它有一套經濟體系在執行。
首先是眾籌資金，拿到資金後做產品開發，上線之後發行token，然後上線挖礦，挖礦獎勵可以去交易所變現，有了錢之後就可以運營推廣，之後產品又有了新的生命力，進行更新迭代。每一個環節組成一個命運共同體，共同進化。
這是一個技術與商業的完美結合，它是自我迴圈的；技術歸屬於全人類，依託於區塊鏈而不是某個組織。避免技術反噬或反惡人類。AI火爆的時候大家都擔心一個問題，機器人越智慧對人類的威脅越大，如果某一個很高深的技術被某個組織控制了，而這個組織有作惡傾向，利用它來對抗人類是可怕的。如果這項技術是屬於區塊鏈的，那麼，就是公開、透明的，本質上這個技術是屬於全人類的，大大降低了作惡的可能。
4
誤區澄清：token不是洪水猛獸，點對點價值交換的媒介
1、token是貨幣
我認為token不是貨幣，它是虛擬商品，充當價值交換媒介，並未增加貨幣。挖礦獲得的token才是真token，以太坊上發行的代幣根本就不是真token。Token是支撐網路執行的獎勵，前面說過，礦工挖礦、負責這個網路的計算、儲存資料，要給他獎勵驅使他工作，特別是支撐全球的網路運轉，靠義務奉獻是不現實的。
Token避免不了炒作、投機等市場自由買賣引起的問題，沒必要汙名化。Token可以實現線下資產數字化、價值網際網路化，不依託於中介和中心化組織。還可以自由進行線上流通，擺脫積分、郵卡等資金盤套路。
舉個例子，我有一套房子，這個房子值100萬，假如我想把它部分變現，其實很難，除非去銀行抵押貸款，但是我只想抵押一部分可以嗎？抵押10%，我拿10萬塊錢回來，90%的產權還歸我所有，這在銀行做不到。房產證只能抵押一次，不能說我只抵押10%，但是對銀行來說，你的房產證必須拿出來，全部抵押，沒辦法拿出一部分，因為產權不是數字化的，不可以分割。
如果把它變成token就可以了，我發行100萬個token，如果我想變現10萬，就賣出10萬個token，剩下90萬個token還在我手裡，相當於還有這套房子90%的控制權。當然這也是對未來的暢想，短期內實現比較難。
Token和資金盤有什麼區別呢？我們經常看到積分商城等資金盤套路，它們只能在規定的網站內使用，脫離開這個區域就沒辦法流通，token則不一樣。比如我有一個比特幣，全世界範圍內都可以流動，交易所之間可以互相轉賬，人與人之間都可以去轉移，不存在盤內流動的問題。
2、挖礦浪費資源
舉個例子就很好理解了，有一些國家的國會開會，參眾兩院天天吵架，不停投票，互相舉證等，週期很長，這是在浪費資源嗎？他們並不覺得，這是達成新共識的一種成本，人與人之間要進行協作要達成共識，本來就很難。
挖礦是分散化、去中心的方法，也是規則公開、自治的選擇。網路需要有礦工來支撐，如果只有一個礦工那他說了算，這怎麼叫去中心化？
挖礦是支撐網路執行的基礎設施。不挖礦的話，網路誰來執行？誰來計算？
挖礦是區塊鏈的根基，不能動搖。
3、區塊鏈效能不佳
不是所有的交易都是越快越好，不是所有的服務都是吞吐量越大越好，也不是所有的計算都需要極致的使用者體驗，防止上當受騙才是重點。
區塊鏈解決的問題場景不同，效能好的中心化伺服器和效能“不好”的區塊鏈服務是不可互相取代的。
4、區塊鏈顛覆中心化組織
這個完全不可能，我認為中心化組織有它的優勢：
1）資源優勢、集中；
2）組織力強，定目標行動快；
3）功利性強，其目的是為了盈利或實現某個目標；
4）外部難以監控。
中心化組織適用於：公司、政府、司法等。
去中心化組織也有它的好處：資源少，比較分散；公益性強；公開透明，你的資料是公開的，每人有一份，匿名性也不是很強。不好的地方在於：它是一盤散沙，很難達成共識。
去中心化適用於：公益、輿論、點對點交易、眾籌等。
這兩者分別有其適用的場景，不能走極端說誰取代誰。
5
學習知識圖譜
最近區塊鏈技術很火，行業工資也很高，很多朋友說想學不知道從哪學起，上圖提供給大家參考。
我們還處於前區塊鏈社會時代，未來很美好，前途也很光明，只是我們仍然要認清當前現實，技術仍然比較原始，盲目樂觀需要澆一瓢涼水，但正因為技術在起步階段，才給了我們每個人學習和成長的機會，抓住一波浪潮，獲得更廣闊的發展空間。
（內容來源：HiBlock區塊鏈課堂001期 林海龍老師的線上分享《破解區塊鏈的密碼——技術進化之路》
本文編輯：Cynthia）
以下是我們的社群介紹，歡迎各種合作、交流、學習：）