标题：区块链技术的核心、发展与未来
时间：2016年5月9日 (上午10:46)
分类：封面专题, 封面专题-总30期, 总30期, 清华金融评论杂志文章
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作者：清华金融评论

  [1] 文/火币网数字货币与区块链研究中心负责人 张健 本文编辑/陈旸 区块链伴随比特币而诞生，并可以用于承载股权、债权、产权、公证等协议。本文认为，区块链将成为互联网的基础协议之一，其最终影响的范围和深度也会远远超出大多数人的想象。| 区块链技术的核心是共识机制 互联网的发展日新月异，技术创新层出不穷。作为首个基于互联网的加密货币，比特币自诞生以来，已经在争议中走过了7年历程。而如今，比特币背后的区块链技术，受到了越来越多的关注，这其中不仅包括很多金融和信息技术（IT）行业的巨头，也包括多国的央行及金融监管部门。 区块链是伴随比特币诞生的，是比特币的基础架构。可以将区块链理解为一个基于互联网的去中心化记账系统——类似比特币这样的去中心化数字货币系统，要求在没有中心节点的情况下，保证各个节点记账的一致性——而区块链，完成的就是这项工作。这也是比特币最为重要的一个创新。 简而言之，区块链就是一个总账本，上面记录了比特币自诞生以来的每一笔交易，这个账本保存在全球成千上万个不同的节点上，不可伪造，也难以篡改与销毁。人类第一次实现了在没有中心控制的情况下，在互相没有信任基础的个体之间，就交易的合法性等达成共识。 在区块链技术中，共识机制是一个核心问题。比特币区块链采用的是工作量证明机制（POW），即节点间通过计算机运算能力的竞争，来公开决定一段时间内（约10分钟）记账权的归属，以此保证各节点记账的一致性；同时，赢得记账权的节点，将会获得一定量（新产生的）比特币，以及其所记录的所有交易的手续费作为奖励。这个过程就是俗称的“挖矿”。 目前，投入“挖矿”竞争的总算力已经接近1300P，“挖矿”也因此成了能源密集型的行业。由于存在对工作量证明机制消耗能源的担忧，一些人也在探索和实践新共识机制，比如，很多竞争币（Altcoin）就采用了权益证明机制（POS）来构建它们的区块链，还有一些竞争币采用工作量证明机制和权益证明机制的变种。不过目前这些探索本质上并没有改变“需要消耗资源”的实质，同时又引入了更多不确定性。因此，从目前的实践及市场发展看，工作量证明机制仍然是最为有效和可靠的去中心化共识机制。 区块链的潜力在于价值载体 共识机制使得一个完全去中心化的记账系统—区块链—成为可能，而其发展潜力，则体现在这个系统上所能承载的各种价值形式。显然，区块链作为一个记账系统，区块链上面不仅可以记录数字形式的货币，也可以记录能用数字定义的其他任何资产，甚至，由于区块链上的价值转移可以通过脚本语言来完成，这意味着区块链上还可以定义更为复杂的交易逻辑（如智能合约）。比特币的多重签名技术就是一个例子：简单来说，就是可以在系统里创建一个由多个人共同管理的账户，只有达到事先约定数量的人的同意，才能动用该账户的钱（比如5个人中的3个人同意并签名），并且这个过程是由系统本身保障执行的，不需要任何第三方介入。 也就是说，除了数字货币，区块链还可以承载股权、债权、产权、版权、公证、合约、投票等任何与价值存储及传输有关的东西。也正因为如此，区块链技术吸引了越来越多精英人士和顶级机构的关注。特别是最近一年，业界对于区块链技术的关注已经超过了对比特币的关注。这也很容易理解，正如《经济学人》的封面文章所谈到的，区块链是一台制造信任的机器。在任何需要信任的领域，区块链都可以有用武之地。 区块链的发展——私有链 近一两年来，全球各主流金融机构纷纷对区块链进行调研，甚至成立专门的创新实验室，探讨在各种金融场景中使用区块链技术的可能性。但是类似比特币区块链这样的公有链（即完全去中心化的、不受任何机构控制的区块链）不能满足金融机构的一些要求，比如了解你的客户、反洗钱等，于是产生了对私有链（即存在一定中心化控制的区块链）的一些探索。一个著名的例子就是R3公司牵头的区块链联盟，它已经吸引了全球范围42家大型银行的加入，其中不乏美国银行、摩根大通等巨头的身影。 相较于完全公开、不受控制、依靠加密技术来保证安全的公有链，私有链可以创造出权限控制更为严格的系统，其修改甚至是读取权限可以仅限于少数用户。正因为此，关于私有链和公有链的争论，一直没有中断过：一方认为私有链没有任何意义，和中心化数据库没有太大区别；另一方则认为，私有链仅仅是对参与者进行一定控制的区块链，只要有多方博弈存在，在一个可控的范围内，在不完全互信的环境下，私有链有存在的价值。 私有链确实有大量的场景可以对接现实世界的需求，有限的去中心化更容易达成共识，可以使交易速度更快，效率更高，并且可以提供更多受控的功能。比如，在特定场景下，交易回滚是必要的。去中心化与中心化并不是非此即彼，相反，它们之间更是一种共生共存、互相依赖与结合的关系。在去中心化协议的基础上，可以衍生出各种中心化的服务，以适应不同行业及领域的个性化需求。比如虚拟专用网络（Virtual Private Network），就是一个在共用网络上构建专用网络的例子，该技术可以让人们利用互联网现有的基础设施，构建有限的开放的专有网络，而无须投入大量硬件资源重新构建底层基础设施。更为广泛的例子存在于互联网的各种服务提供者中，无论是域名注册机构，还是电子邮件运营商，以及提供各种形式服务的网站，都在基于互联网这个去中心化的系统，构建各种类型的中心化的系统。 同时，去中心化是区块链技术的核心价值所在。如果私有链在实践中不能充分利用公有链所构造的去中心化的信任基础，其发展空间将是有限的。 区块链的发展——侧链技术 很多人说比特币是目前区块链最成功的应用，这么说有他的道理，但是，如果将目光放在比特币区块链上，你会发现它并不容易进行扩展：第一，比特币区块链的设计只考虑了比特币的交易，本身并不支持定义其他资产，或是定义复杂的交易逻辑，如果要添加新功能，就要对系统进行升级；第二，类似比特币这样的完全去中心化的系统，任何改变都需要获得社区的一致同意，以至于快速改变是不可能的。读者只要关注一下旷日持久的关于比特币扩容的争论就会知道改变的难度了；第三，大多数改变本身是不必要的甚至是无法达成的，更多的灵活性，往往意味着复杂度的上升及随之导致的稳定性下降。考虑到现实需求的多样性，甚至有些需求是相互冲突的，一条区块链注定无法同时满足所有的需求。 扩展性的问题直接导致了部分竞争币的诞生，这些竞争币采用了不同的区块链，有着各自的特点和创新。但是，由于缺乏广泛的共识与信任，这些基于新的区块链的竞争币，并不拥有类似比特币区块链这样在强大的算力保护下的稳定与安全，同时币值的稳定性也普遍较差。更重要的是，数字资产不能在不同的区块链间直接转移，这导致了价值的孤岛，正如同一个个不能互联互通的“局域网”一样。此外，由于不同的区块链都要从底层重新构建自己的共识机制并消耗资源，而这些资源消耗本身都是为了增加信任，这显然也造成了资源的浪费。 于是，为方便数字资产在不同区块链间互相转移，侧链（side chains）技术应运而生。简单来说，侧链就像是一条条通路，将不同的区块链互相连接在一起，以实现区块链的扩展。在侧链的研究中，Blockstream是较为领先的一家公司。该公司已经发布了自己的侧链白皮书并且发布了首个商业侧链。理论上，几乎所有竞争币的特点和功能都可以通过侧链的开发来实现。 侧链技术的发展，将会为区块链向分层结构演化奠定坚实的基础。 区块链技术的未来 区块链技术的未来会是怎样？没有人可以预言细节，但是对未来发展的大方向，笔者有三个判断： 第一，区块链将成为互联网的基础协议之一。本质上，互联网同区块链一样，也是个去中心化的网络，并没有一个“互联网的中心”存在。不同的是，互联网是一个高效的信息传输网络，并不关心信息的所有权，没有内生的、对有价值信息的保护机制；区块链作为一种可以传输所有权的协议，将会基于现有的互联网协议架构，构建出新的基础协议层。从这个角度看，区块链（协议）会和传输控制协议/因特网互联协议（TCP/IP协议）一样，成为未来互联网的基础协议，构建出一个高效的、去中心化的价值存储和转移网络。 第二，未来区块链的结构一定是分层的，不同的层级承载不同的功能。类似TCP/IP协议栈的分层结构，人们在统一的传输层协议之上，发展出了各种各样的应用层协议，最终构建出了今天丰富多彩的互联网。笔者认为，未来区块链结构也将在一个统一的、去中心化的底层协议基础上，发展出各种各样应用层协议。目前来看，由于比特币区块链在全球接受程度最高，相比其他区块链具有较大优势，比特币区块链因此最有可能成为未来的底层（协议）。当然也会有竞争对手，比如最近发展迅速的以智能合约为特色的以太坊（Ethereum）。不过，无论区块链间的竞争形势如何变化，未来区块链的结构一定是分层的。 第三，如同互联网的发展一样，区块链这种协议式的、需要大规模的协作和参与的颠覆式技术，其崛起的周期将比大多数人预想的要长，而最终影响的范围和深度也会远远超出大多数人的想象。区块链未来发展的过程不会一帆风顺，可能会经历过热甚至泡沫阶段，也可能会经历低谷。但笔者认为，区块链作为数字化浪潮下一个阶段的核心技术，最终将会构建出多样化生态的价值互联网，从而深刻改变未来商业社会的结构和每个人的生活。 [1] http://www.thfr.com.cn/wp-content/uploads/2016/05/CFP468160459_opt.jpeg
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