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李中周思宇李杨编著区块链与证券市场的未来之路审慎变革本书封面贴有清华大学出版社防伪标签,无标签者不得销售.
版权所有,侵权必究.
侵权举报电话:010-6278298913701121933图书在版编目(CIP)数据审慎变革:区块链与证券市场的未来之路/李中,周思宇,李杨编著.
—北京:清华大学出版社,2018ISBN978-7-302-51041-3Ⅰ.
①审…Ⅱ.
①李…②周…③李…Ⅲ.
①证券市场-市场分析-中国Ⅳ.
①F832.
51中国版本图书馆CIP数据核字(2018)第191950号责任编辑:张立红封面设计:梁洁版式设计:方加青责任校对:郭煕凤责任印制:出版发行:清华大学出版社网址:http://www.
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wqbook.
com地址:北京清华大学学研大厦A座邮编:100084社总机:010-62770175邮购:010-62786544投稿与读者服务:010-62776969,c-service@tup.
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cn印装者:经销:全国新华书店开本:148mm*210mm印张:8.
75字数:209千字版次:2018年10月第1版印次:2018年10月第1次印刷定价:68.
00元产品编号:080705-01杨艳三河市春园印刷有限公司CMYCMMYCYCMYK审慎变革:区块链与证券市场的未来之路CTP0912.
pdf12018/9/1315:35:23我们生活在一个科技突变不断加速的时代,其动力来源于互联网使用率的稳步上升、数据功能的飞跃变化和全球经济前所未见的高度互联.
这些进步给企业和消费者带来了巨大的好处,但同时也在考验着全球市场和监管的界限.
没有什么地方的情况比中国的情况更为突出了.
区块链和广义的分布式账本技术(DLT)是最具颠覆性、最有希望影响资本市场的新兴技术.
区块链的分布式性质,连同密码学和网络协议,使其成为一个可以建立可信的金融交易平台的强大工具.
如果使用得当,区块链和分布式账本技术可以大大减少资本市场体系内的中介机构,也就意味着效率的提升和成本的降低.
它有可能提高透明度和可追踪性,增强安全性和隐私保护,并改善市场和融资渠道.
它将可能从根本上改变世界资本市场,使它变得更好.
理解这项技术及其影响对行业和政府部门都至关重要,《审慎变革:区块链与证券市场的未来之路》是可以协助各方达到此序一II目标的宝贵资源.
本书探讨了区块链的机遇和挑战、区块链技术能做什么和不能做什么、在资本市场领域中的近期发展状况,并分析了区块链在资本市场中的未来应用和长期潜力.
无论在资本市场还是在其他领域,要释放区块链的最大潜力,只有全部利益相关方——从政策制定者和监管机构,到行业、学术界和投资者——通力合作才能实现.
这本书将有助于汇集各方观点,促进讨论和辩论.
书中关于澳大利亚证券交易所(ASX)基于区块链的清算和结算平台案例尤其具有代表性.
该平台将在一个有安全许可的私有链上运行,提供更高效的清算、结算和其他交易后服务.
在我担任澳大利亚证券和投资委员会主席期间,该倡议得到了委员会的支持.
通过咨询各利益相关方,该系统共确认了50个新的业务需求,包括账户结构和信息、预结算、结算以及公司决议流程.
当然,在2020年上线之前,该系统需要在可用性、防御性、可恢复性、性能、可扩展性和安全性方面满足高要求.
但与之前相比,它已经取得了显著的进步,足以胜任新一代交易后处理系统的角色,这多亏各方的广泛合作与努力.
区块链和分布式账本技术并非没有自身的风险和挑战,特别是在金融领域.
区块链在金融领域的应用正在面临市场诚信、投资者保护、网络安全、隐私、税收、金融会计和反洗钱等方面的新问题.
作为一名全球政策制定者和前监管者,我认为至关重要的是各国政府对新技术采取积极和前瞻性的态度,与利益相关方合作,抓住机会,迎接挑战,并解决可能的滥用.
我们需要在制定政策III序一时找到一种平衡——规避风险的同时对创新和积极的颠覆持开放态度.
我们也需要加强国际合作.
资本市场是全球的、相互关联的,区块链和分布式账本技术所面临的问题也是如此.
各国政府、监管机构和行业必须协调配合,以避免监管碎片化,遏制监管套利的动力,推广最佳实践.
经济合作与发展组织(OECD)已经在考虑区块链和分布式账本技术对资本市场的影响.
我们在国际上率先发现和探讨上述的许多问题,特别是新兴的数字金融资产,如为筹集资金而发行的加密货币和通证.
重要的是,经济合作与发展组织正在利用其号召力来促进各国政府之间的合作,让行业、创业者和研究人员发声,并召集其他国际标准制定机构.
我相信,区块链将从一种新兴技术转变为一种革命性技术.
经济合作与发展组织将努力推动各方在这一过程中的协作.
GregMedcraft经济合作与发展组织(OECD)金融与企业事务局长国际证监会组织(IOSCO)前主席澳大利亚证券和投资委员会(ASIC)前主席IVWeliveinanageofacceleratingtechnologicaldisruption,spurredonbythesteadyriseininternetadoption,leapsindatacapabilitiesandaglobaleconomythathasneverbeensointerconnected.
Theseadvancesarebringinggreatbenettobusinessandconsumersalike,butarealsotestingtheboundariesofglobalmarketsandregulation.
NowhereisthismorethecasethanChina.
Blockchainanddistributedledgertechnology(DLT)morewidelyareperhapsthemostdisruptive—andpromising—emergingtechnologiestoimpactcapitalmarkets.
Blockchain'sdistributednature,combinedwithcryptologyandnetworkprotocols,makeitapowerfultooltobuildtrustedplatformstofacilitatenancialtransactions.
Ifusedwell,blockchainandDLTcoulddramaticallyreducethenumberofintermediarieswithinthecapitalmarketssystem,whichmeansincreasedefficiencyandreducedcosts.
Ithasthepotentialtoimprovetransparencyandtraceability,increasesecurityandprivacy,andimproveaccesstomarketsandnancing.
Itissettofundamentallychangetheworld'scapitalmarketsforthebetter.
Understandingthetechnologyanditsramificationswillbecriticalforindustryandgovernmentsalike.
Blockchain:CapitalMarketInfrastructure'sPrudentPathForwardisavaluableresourcetothisend.
Itexplorestheblockchain'sopportunitiesandchallenges,whatthetechnologycanandcan'tdo,recentdevelopmentsinthecapitalmarketsspace,andconsiderstheblockchain'sfutureapplicationsandlong-termpotentialincapitalmarkets.
Blockchain'sfullpotential—incapitalmarketsandelsewhere—willonlyberealizedthroughacollaborativeapproachbetweenallstakeholders,V序一frompolicymakersandregulators,toindustry,academicsandinvestors.
Thisbookwillassistinbringingtogetherperspectivesandinformingdiscussionanddebate.
Thecase-studyoftheAustralianSecuritiesExchange(ASX)blockchain-basedclearingandsettlementplatformcontainedinthesepagesisparticularlyillustrative.
Theplatformwilloperateonasecurepermissionedprivatenetworkandprovidemoreefficientclearing,settlementandotherpost-tradeservices.
TheinitiativewassupportedbytheAustralianSecuritiesandInvestmentsCommissionduringmytimeasitschair.
Stakeholderconsultationidentified50newbusinessrequirements,includingaccountstructuresandinformation;pre-settlement;settlement;andcorporateactionprocesses.
Ofcourse,thesystemwillneedtomeethighrequirementsinavailability,resilience,recoverability,performance,scalabilityandsecuritybeforeitlaunchesaround2020.
Butitisalreadymuchstrongerandwell-positionedtodosothankstoawide,collaborativeeffort.
BlockchainandDLTarenotwithouttheirownrisksandchallenges,particularinthenancialcontext.
Blockchainapplicationsinnancearepresentingnewissuesaroundmarketintegrityandinvestorprotection,cybersecurity,privacy,taxation,financialaccountingandanti-moneylaundering.
Asaglobalpolicymakerandformerregulator,Iseeitascrucialthatgovernmentstakeapro-activeandforwardlookingapproachtonewtechnologies,andworkwithstakeholderstoharnessopportunities,VImeetthechallengesandaddressthepotentialformisuse.
Weneedtofindabalanceinourpolicysettingsthatappropriatelymitigatesrisk,whilebeingopentoinnovationandpositivedisruption.
Wealsoneedtoworktogetherinternationally.
Justascapitalmarketsareglobalandinterconnected,sotooaretheissuespresentedbyblockchainandDLT.
Governments,regulatorsandindustrymustcoordinateandcooperatetoavoidregulatoryfragmentation,curbincentivesforregulatoryarbitrage,andspreadbestpracticeapproaches.
TheOECDisalreadyconsideringtheimpactofblockchainandDLToncapitalmarkets.
Wehaveledthewayinternationallyinidentifyingandexploringmanyoftheissuesmentionedabove,withparticularreferencetoemergingdigitalfinancialassetslikecryptocurrenciesandtokensissuedforcapitalraising.
Importantly,theOECDisusingitsconveningpowertohelpgovernmentsworktogether,bringinthevoicesofindustry,entrepreneursandresearchers,andbringtogetherotherinternationalstandardsettingbodies.
Ihavelittledoubtthatblockchainwillmovefromanemergingtoatransformativetechnology.
TheOECDisheretoensurethatthisprocessisacollaborativeone.
GregMedcraftDirectorforFinancialandEnterpriseAffairs,OECDFormerChairmanoftheBoard,IOSCOFormerChairmanofASIC比特币(Bitcoin)在2008年由中本聪通过论文《比特币:一种点对点的电子现金系统》提出,在互联网上实现了去中心化的价值传递.
2009年以来,比特币平台靠着一套写进的机器规则在没有中心机构的监护下运行了9年多,不可不谓神奇.
近年来,青出于蓝的区块链(Blockchain)逐渐进入公众视野.
区块链不仅仅是一个分布式数据库的升级,还可能是对整个人类经济产生深刻影响的社会实验,究其深层次的原因,有两个关键要素:一是去中心化,二是通证经济学(Tokenomics).
凯文·凯利早在1994年的《失控》一书就提到网络将给人类社会行为带来不可避免的去中心化——这些行为不是由某个中心主宰而是社区自运行的,换言之,这个去中心化不是简单地作为一种形式上的去中心化,而是一种社会商业治理的新范式,比如在没有传统的公司治理、股权激励的情况下,通过挖矿、博弈等激励合作机制,使得社会商业组织更有效、更完美地运行.
人类工业化形成的社会经济生活的中心化,在网络化时代或进化为去中心化的新经济模式.
鉴于区块链技术的重要特征之一是共享账本,业界有不少利序二VIII用区块链技术来提高业务系统运转效率的尝试,比如本书提到的澳大利亚证券交易所(ASX)通过分布式账本技术(DLT)改善结算效率,这是一种改良的路径.
同时区块链的核心是利用博弈论和激励设计把分散的和互相不存在信任的人们的经济活动相互结合一起,比如记载着身份、许可、行为历史以及授权的分布式账本,理论上可以让消费者自主掌控数据的前提下参与所有的商业活动,而不再依赖中心化的认证机构.
在这个意义上,区块链的去中心化同现有中心化机构的作用存在矛盾,因此,区块链去中心化的落地是一种变革路径,两条路径谁走得更远,只有时间能够给出答案.
30多年来,我国的资本市场依托于计算机和网络技术的进步,取得了长足发展,获得了骄人成绩:发展到今天每日可以容纳万亿交易量的覆盖证券期权和期货的庞大市场,在撮合技术、清算技术、市场监控技术等各方面都处于世界领先地位.
可以预期,将区块链的共享账本特性用于资本市场可以在清算、交割等方面提高市场效率和降低市场成本.
在去中心化的趋势和实践下,传统的成功的中心化商业模式是否会不断削弱,中介机构何去何从,是行业需要面对的问题.
举一个较为极端的例子:期货交易所的核心价格发现和风险管理两大功能,随着区块链技术高处理能力的突破,在一个完全去中心化的网络社区中应该也可以实现.
如果说区块链的到来翻开了新经济的一页,必将影响资本市场,那么从市场监管的角度来看,有一系列问题需要分析应对并加以必要的引导,这些在本书中给出了非常清晰的分析和建议.
资本市场需要在紧紧守住不发生系统性风险的前提下大胆探索,IX序二借鉴国际上和其他行业的金融科技创新经验,保持行业在金融科技领域的竞争力.
同时应该看到,分布式账本提供的不可篡改性给监管提供了一个崭新的工具.
区块链技术仍然处于早期,未来的路还有很多的不确定性,但是可以预期,国内外资本市场行业围绕区块链去中心化、共享账本和通证经济学的三大特性的实验一定会开展得更广泛和更深入.
左涛全球资本市场行业资深区块链咨询师原香港交易所董事总经理兼中国大陆技术公司总经理原大连商品交易所首席架构师原芝加哥商品交易所架构师2015年,一种名为"区块链"(Blockchain)的分布式数据库技术悄然爬上了媒体的头条.
它因比特币的爆红而进入人们的视野,以"去信任""去中心化"的理念抓住了人们的想象力,一跃成为令专家学者寄予厚望的"新经济蓝图"、令创投界人士摩拳擦掌的"新风口"、令广大人民群众不明觉厉的"黑科技".
从学位认证到房产登记,从资产交易到构建自治化的智能社会,各种各样的区块链应用项目如雨后春笋般蓬勃兴起——一场"将改变我们生活方方面面的革命"已经汹涌而至.
作为金融从业者,笔者一直密切关注着科技进步为金融业带来的新变化.
交易、登记、存管、清算、交收等资本市场基础设施领域已经被境内外公认为区块链技术最具潜力的应用场景之一,"颠覆"与"革命"一时间不绝于耳.
很多人预言区块链技术将彻底重塑资本市场的信任基础,颠覆传统金融基础设施的地位及传统的资产交易结算方式,极大地推动资本市场的现代化、智能化进程,资本市场的利益格局也将随之进行洗牌.
这让区块链技术一跃成为当今金融科技(Fintech)浪潮的宠儿.
导语XI导语笔者为不断涌现的区块链应用探索兴奋的同时,也为新旧交融过程中难以避免的各种不确定性感到担忧:以"去中心化"为根的区块链和以"中心化"为本的资本市场能否和谐共存区块链的处理能力是否可以满足资本市场的业务需要怎样的区块链设计更符合资本市场的实际情况境外的区块链棋局如何落子,我国资本市场的区块链道路又该怎么走区块链是不是资本市场基础设施必然的未来这一连串的疑问,正是我们这本小书的起点.
本书不是未来指南,也不是技术手册,而是聚焦于资本市场的务实探讨.
我们希望立足多年的资本市场从业经验,结合对当下境内外理论成果和应用实践的深入梳理和分析,为资本市场特别是我国市场应用区块链技术这一事关亿万参与者及亿万资产的重大课题提供一个初步思考.
由于笔者水平有限,文中难免有粗陋之处,望各界专家、同仁不吝赐教.
另外,在当今科技与金融加速融合的大势下,区块链和资本市场都处于不断发展演变当中,书中谈到的一些问题未来可能随着技术进步或者制度变革得到解决,笔者也会对此持续关注.
需要特别说明的是,我们坚决拥护国家关于防范违法代币发行融资、虚拟货币、区块链风险,打击非法金融活动的方针政策.
本书内容不代表作者所在单位观点,也不构成任何投资建议.
本书的问世离不开各位领导、同事的支持和帮助.
特别感谢国际证监会组织前主席GregMedcraft先生、中国证券登记结算有限责任公司总经理戴文华博士、中国社会科学院金融所所长助理XII杨涛教授、原香港交易所董事总经理左涛先生和世界经济论坛未来区块链理事会理事朱晋郦女士拨冗为本书撰写序跋并对初稿提出宝贵意见,特别感谢清华大学国家金融研究院院长、国际货币基金组织前副总裁朱民教授倾情推荐.
感谢JulieAnsidei女士、鲍伟先生、AntoineBargas先生、WernerBijkerk先生、陈莉女士、邓玥女士、AlpEroglu先生、OliverGarretJones先生、刘海涛先生、刘少君先生、JohanPretorius先生、CliffRichards先生、MatthewSaal先生、CharlieShin先生、PaulSymons先生、汪有为先生、吴青女士、姚耀先生、于智博先生、赵刚先生、张翀先生、张汉玉女士在笔者工作期间以及本书撰写过程中给予的帮助.
二〇一八年六月于北京金融街目录第1章去中心化区块链横空出世11.
1起源:比特币41.
比特币的诞生与发展·52.
比特币区块链·131.
2寻找比特币之父261.
尼克·萨博·272.
DorianNakamoto·293.
克雷格·莱特·311.
3照猫画虎:比特币之后的山寨币351.
莱特币·372.
域名币·383.
狗狗币·394.
其他·411.
4区块链崛起:瑞波与以太坊431.
瑞波·44XIV2.
以太坊·501.
5智能合约初探551.
智能合约是什么·562.
DAO亦有盗·593.
DAO影·63第2章资本市场交易结算机制的前世今生672.
1市场背后的管道:资本市场交易结算之谜691.
交易:金融活动的根本动机·702.
登记:证明我的股票属于我·713.
托管:受人之托,代人保管·734.
存管:飞越"纸面作业危机"745.
结算:风险防控的底线·772.
2资本市场交易结算机制的演进特征811.
经营专业化·812.
行业集中化·833.
资产无纸化·844.
处理高效化·855.
风险最小化·866.
运作法制化·87第3章区块链:未来的交易结算基础设施893.
1"安全却复杂"的资本市场911.
冗余的中间环节·92XV目录2.
自动化程度明显滞后·933.
数据黑箱·944.
单点失败风险·943.
2区块链的先进性951.
基于密码的信任·952.
效率的润滑剂·963.
降低系统性风险·974.
交易智能化的助推器·985.
便利跨境交易·996.
监管科技的有力武器·1017.
数据安全的防火墙·1023.
3新型基础设施1031.
市场公平有序·1042.
运作安全稳定·1053.
交易灵活智能·1064.
处理简洁高效·106第4章八仙过海:境外证券市场区块链应用案例1094.
1澳大利亚证券交易所CHESS系统替代项目·1111.
一次雄心勃勃的探索·1122.
一个脚踏实地的方案·1133.
一种朴素的智能合约·1164.
2股东大会投票业务应用1181.
德意志交易所区块链投票系统原型验证实验·122XVI2.
俄罗斯国家结算存管机构区块链代理投票原型系统·1233.
阿布扎比证券交易所区块链投票服务·1274.
3黄金交易结算系统1281.
伦敦黄金市场概况·1282.
记名账户与不记名账户·1303.
欧洲清算银行EuroclearBankchain·1324.
英国皇家铸币局RMG·1374.
4纳斯达克私有股权管理平台1391.
纳斯达克私有股权市场服务·1402.
Linq平台初探·1424.
5DTCC场外交易处理·1461.
基于区块链的回购清算服务·1482.
基于区块链和智能合约的CDS生命周期事件管理···1524.
6数字资产与公有链应用1561.
数字资产与ICO·1572.
OverstockT0·1613.
Nivaura公有链证券发行·168第5章理想与现实:区块链在资本市场发展的远虑近忧········1735.
1资本市场的独特性1751.
资本市场是个更为复杂的生态系统·1752.
理解传统中心化基础设施的重要意义·1765.
2业界对于区块链技术的态度181XVII目录1.
金融监管当局:谨慎的乐观·1812.
基础设施的区块链策略·1835.
3区块链的局限和不确定性1871.
业务适应性·1872.
技术安全性·1883.
网络安全性·1895.
4资本市场区块链设计的四个重点问题1901.
资本市场区块链的准入许可问题·1902.
资本市场区块链网络的范围·1953.
技术治理:区块链应用的标准化·2024.
理解智能合约的不确定性·204第6章中国机遇:走稳我国资本市场基础设施的变革之路····2076.
1区块链在我国资本市场的发展环境2091.
政策环境·2092.
市场环境·2116.
2我国资本市场发展区块链技术的需求分析2131.
我国资本市场监管及运营概况·2132.
交易结算体制的特点·2153.
需求分析和应用场景·2186.
3趋利避害:把握资本市场发展区块链技术的中国机遇2301.
加强研究推动区块链技术发展,助推现代化金融体系建设·230XVIII2.
以资本市场服务大国崛起为导向,建立符合国情的区块链技术应用场景·2323.
高点定位,瞄准智慧金融方向,以足金标准打造区块链应用的中国质量·2334.
坚持政府主导,构建良好创新环境,充分发挥市场在区块链技术发展中的主体作用·2345.
守住风险底线,确保改革创新蹄疾步稳,实现资本市场发展的审慎变革·235结束语·238跋一·241跋二·243跋三·252推荐阅读·256去中心化区块链横空出世第1章2没听说过区块链先看看下面这几则新闻:z2015年9月15日,区块链开发联盟R3正式成立,创始成员包括巴克莱、瑞士信贷、高盛、摩根大通、苏格兰皇家银行、道富银行、瑞银集团、澳大利亚联邦银行和西班牙毕尔巴鄂比斯开银行9家全球知名的金融机构.
z2015年10月27日,纳斯达克在美国拉斯维加斯发布了区块链平台NasdaqLinq,利用数字账本技术完成非上市公司股权的发行以及交易登记.
z2015年12月15日,著名科技杂志《连线》网站(Wired.
com)报道,美国证券交易委员会(SEC)批准美国线上零售商Overstock利用区块链技术在互联网上发行证券.
z2016年2月16日,日本交易所集团(JPX)在其官网宣布,正在与IBM(日本)公司合作进行区块链技术概念验证测试.
z2016年3月29日,美国商品期货交易委员会(CFTC)委员J.
ChristopherGiancarlo在一场区块链技术研讨会上发言表示,区块链技术原本可以挽救雷曼兄弟.
z2016年4月30日,基于区块链的去中心化自治组织TheDAO正式开始募资.
TheDAO是史上规模最大的众筹项目.
z2016年5月24日,中国平安保险(集团)股份有限公司宣布正式加入R3联盟,成为中国首家加入该联盟的金融机构.
z2017年12月7日,澳大利亚证券交易所(ASX)正式宣布将采用区块链技术开发新一代证券结算系统.
3第1章去中心化区块链横空出世让这么多金融巨头争先恐后入坑的区块链,到底是什么区块链本质上是一种分布式的数据库.
它的英文学名blockchain是由"block"和"chain"两个独立的单词组成,我们可以将其简单地理解为由许多"区块"(block)组成的一条"链"(chain).
它的功能就是将一定数量的数据打包并加盖时间戳成为"区块",然后利用加密算法在每一个区块中加入一个指向前一个区块的"链接",从而形成一条环环相扣的数据"链".

基于去信任(也就是"去掉信任")思路的分布式组织形式是区块链独树一帜的一大特征.
传统数据库主要采用集中式架构,基于中心节点对数据库集中管理维护.
相比之下,区块链网络中的各个节点既是数据的生产者,也是数据库的维护者;既是网络的使用者,也是网络的管理者.
这里不仅没有扮演权威角色的中央管理者,你甚至可以在这个网络中与匿名的陌生人安全地达成交易,这正是区块链的奇异之处!
区块链究竟是如何诞生的,又是怎样运行的关于区块链的故事,还要从它的起源——比特币——说起.
41.
1起源:比特币"比特币:一个创新的支付网络,一种全新的货币.
"a比特币b官网首页上的这句话很好地总结了比特币的性质.
作为一种虚拟货币,比特币与国内用户熟悉的Q币有很多共性:比如两者都不是由政府发行的法定货币;两者都完全以电子形式存在而没有实体;在一些国家两者都可以按照一定兑换比例用法定货币换取,并且也可以用作支付手段购买商品或者服务.
但是,比特币又具有与Q币等其他虚拟货币截然不同的特点,最主要的区别体现在,比特币是一种"去中心化""去信任化"的电子货币:其一,比特币不存在负责货币发行的中央机构,比特币的发行采取的是系统按照预设规则直接奖励给满足一定要求的用户的形式,并且比特币总量有预设的上限;其二,比特币网络的总账(即所有比特币用户的交易情况和持有比特币数量记录)a原文为"Bitcoinisaninnovativepaymentnetworkandanewkindofmoney",参见:https://bitcoin.
org/en/.
b根据习惯用法,Bitcoin是比特币作为一种货币的英文名称,而小写的bitcoin则指的是作为一种电子货币系统的比特币和其运行的网络.
5第1章去中心化区块链横空出世也不是由中央机构记录维护的,而是由全网用户按照一定规则通过竞争完成的,并且所有交易记录都是公开、可查询的.
相比于任何当代货币形式,比特币交易具有防伪、便捷等优良特性,这一切都要归功于其底层技术的里程碑式创新:区块链.
1.
比特币的诞生与发展2008年10月31日,一个名为"中本聪"(SatoshiNakamoto)的用户在密码学邮件组中发布了这样一条消息a.
比特币P2P电子现金报告最近我在尝试建立一个完全点对点、不存在可信第三方的全新电子现金系统.
报告参见:http://www.
bitcoin.
org/bitcoin.
pdf系统主要特征有:利用点对点网络避免双重支付不存在造币厂或者其他可信第三方参与者可以匿名通过与Hashcash类似的工作证明制造新币用于生产新币的工作量证明同时帮助网络防止双重支付比特币:一种点对点的电子现金系统摘要:纯粹的点对点电子现金系统可以使网上支付无须经过awww.
metzdowd.
com/pipermail/cryptography/2008-October/014810.
html.
6金融机构便可直接由一方发送给另一方.
虽然电子签名提供了部分解决方案,但是如果必须利用可信第三方才能避免双重支付,那么电子现金系统就失去了意义.
我们在此提出一种利用点对点网络应对双重支付问题的解决方案.
网络利用哈希算法给交易加盖时间戳,并记入不断延长的基于哈希值的工作量证明链,形成的记录除非重做工作量证明,否则无法改变.
最长的链不仅可以作为见证事件发生次序的证明,也表明它来自最大的CPU算力池.
只要诚实的节点控制网络中的多数CPU算力,它们就可以产生最长的链,使攻击者没有可乘之机.
网络本身的架构要求非常简单.
网络中的消息按照最大努力原则进行广播,节点可以自由选择离开和重新加入网络,并将最长的工作量证明链作为它们离开网络期间发生情况的证明.
——中本聪这条消息发布后引起了密码学邮件组成员的关注,很多群组成员对中本聪的想法进行了评论或者提出了自己的疑问.
群组邮件记录显示,中本聪从2008年11月2日到11月14日又发了14封邮件解答各种疑问.
不过除此之外,中本聪的白皮书没有引起太大反响,技术圈以外的普罗大众更是对仍在萌芽中的比特币一无所知.
几个月之后的2009年1月9日,中本聪再次现身密码学邮件组,宣布了比特币正式上线的消息a.
aSatoshiNakamoto,"Bitcoinv0.
1released",SatoshiNakamotoInstitute,http://satoshi.
nakamotoinstitute.
org/emails/cryptography/16/.
7第1章去中心化区块链横空出世比特币0.
1版本发布我在此宣布比特币——一种使用点对点网络避免双重支付的全新电子现金系统正式发布.
此系统完全去中心化,没有任何服务器或者中心化权威机构.
截图可登录bitcoin.
org查看.
下载链接:http://downloads.
sourceforge.
net/bitcoin/bitcoin-0.
1.
0.
rar目前仅提供Windows版本.
加入了开源C++代码.
解压文件到目录运行BITCOIN.
EXE软件软件自动连接到其他节点如果您可以保持节点运行并接受接入请求,对于网络来说将是很大的帮助.
防火墙8333端口需要打开以接收接入请求.
软件目前仍处于测试阶段.
虽然我已经尽力内嵌可扩展性和版本管理,但无法保证系统不会在必要时候必须重启.
您可以通过他人转送的方式获得比特币,或者打开"选项→生成比特币"运行节点并生成比特币.
我将系统初始阶段的工作量证明难度设定得十分简单,因此在未来一段时间内,一般的家用电脑在几个小时内就可以生成比特币.
当竞争导致系统自动调高难度之后,生成比特币将变得困难得多.
生成的比特币必须等待120个区块后才可以用于支付.
发送比特币有两种方式.
如果接收人在线,您可以输入对方8的IP地址,系统会自动连接,获取新的公钥,然后就可以发送比特币并附言.
如果接收人不在线,可以将比特币发送到对方的比特币地址,也就是对方给你的公钥的哈希值,对方将于下次连接系统并接收这笔交易所在的区块时收到这笔交易.
这种方式的缺点是无法附言,并且如果对方的地址使用了多次,可能造成一定程度上的隐私受损;但是如果双方无法同时在线或者接收人无法接收接入请求,那么第二种方法仍是十分有用的替代方案.
总发行量为21000000枚比特币.
它们将奖励给制造区块的网络节点,奖励比特币数量每四年减半一次.
第一个四年:10500000枚比特币接下来四年:5250000枚比特币接下来四年:2625000枚比特币接下来四年:1312500枚比特币依此类推……全部比特币以这种方式奖励完毕之后,系统可以支持必要的交易手续费.
系统基于公开市场竞争,因此应该总会有节点愿意收取一定手续费处理交易.
——中本聪这条消息发布的当天,中本聪完成了比特币的首次工作量证明任务并获得了系统奖励的50个比特币.
3天后的2009年1月12日,中本聪向比特币系统最早参与者之一HalFinney发送了10个比特9第1章去中心化区块链横空出世币a,完成了世界上首笔比特币交易.
图1-1比特币标志来源:"PromotionalGraphics",BitcoinWiki作为一种新生的虚拟货币,比特币在诞生之后很长一段时间一直是技术极客圈子里的小众玩意儿.
作为一种新型的货币,比特币的市场价值从2009年1月问世到2010年8月中旬一直是零b,比特币网络的交易数量也长期维持在很低的水平c.
但是有趣的是,目前有记录的首笔以比特币支付的商品购买行为也发生在这一时期:2010年5月18日,住在美国佛罗里达州的比特币用户LaszloHanyecz在比特币论坛上发帖询问是否有人愿意以1万枚比特币的价格卖给他两张大号比萨饼,并详细描述了自己的口味喜好.
5月22日,Laszlo在自己的帖子下面留言表示已经与另一位比特币用户Jercos达成交易,用1万枚比特币换得了两张棒约翰(PapaJohn's)的比萨饼d.
aAndreaPeterson,"HalFinneyreceivedtherstBitcointransaction.
Here'showhedescribesit.
",TheWashingtonPost,https://www.
washingtonpost.
com/news/the-switch/wp/2014/01/03/hal-nney-received-the-rst-bitcoin-transaction-heres-how-he-describes-it/.
bBlockchain.
info,"MarketPrice(USD)",https://blockchain.
info/en/charts/market-pricetimespan=all.
cBlockchain.
info,"ConrmedTransactionsPerDay",https://blockchain.
info/en/charts/n-transactionstimespan=all.
dLaszlo宣布交易成功之后的第一条留言恰如其分地总结了这笔交易的意义:"恭喜laszlo,一个伟大的里程碑达成了.
"BitcoinForum,"Pizzaforbitcoins",https://bitcointalk.
org/index.
phptopic=137.
msg1195#msg1195.
10"比特币之父"中本聪于2010年12月12日最后一次在比特币论坛中发言后便"人间蒸发"了,此后比特币网络的日常维护也转交志愿者团队负责,达成首笔实物购买支付里程碑的比特币这时进入了野蛮生长的阶段.
随着用户数量的增加和应用场景的扩展,比特币价格不断攀升,并于2013年4月9日站上每一枚比特币兑换238美元的新高点a.
但与此同时,比特币网络的扩展推动了比特币价格的上涨和应用范围的扩大,比特币的匿名性也使它遭受到"成长的烦恼".
笃信自由主义经济学的美国青年RossUlbricht被比特币的特性深深吸引,将其视为维护个人自由的绝佳工具,并最终于2011年2月推出了他亲手编程建立的线上交易网站"丝绸之路",网站上的全部交易支付都用比特币完成b.
皇天不负有心人,Ulbricht的努力在商业上取得了巨大的成功.
据统计,从2011年2月6日到2013年7月23日,丝绸之路全站销售总营业额和网站佣金总收入分别超过950万和60万个比特币,按照当时的市价分别约合12亿美元和8000万美元c.
但是这个实力和情怀兼具的励志创业故事有一个致命的问题:丝绸之路上出售的商品有70%是毒品,其他商品包括武器、枪支、儿童色情、失窃信用卡,更有人在丝绸之路上兜售"刺杀服务".
2013年aBlockchain.
info,"MarketPrice(USD)",https://blockchain.
info/en/charts/market-pricetimespan=all.
b关于RossUlbricht的故事,可以参见EricGeissinger,VirtualBillions:TheGenius,theDrugLord,andtheIvyLeagueTwinsbehindtheRiseofBitcoin,PrometheusBooks(2016).
cUnitedStatesDistrictCourtSouthernDistrictofNewYork,"SealedVerifiedComplaint:UnitedStatesofAmericav.
RossWilliamUlbricht",https://info.
publicintelligence.
net/SilkRoadForfeiture.
pdf.
11第1章去中心化区块链横空出世10月,Ulbricht被美国联邦调查局突袭逮捕,并被法院以洗钱、贩毒等多项罪名判处终身监禁,丝绸之路网站也随之被美国政府关闭.
祸不单行.
虽然随着市场对比特币需求的增加,比特币的市价在2013年10月开始迅速攀升,并于2013年12月4日达到1151美元的历史高点,但2014年初开始的比特币交易所Mt.
Gox的破产风波将比特币推入最艰难的时期.
比特币交易所是比特币与法定货币兑换的场所,用户可以向其在比特币交易所开立的账户中存入比特币或者法定货币,并进行比特币与法定货币的兑换交易.
比特币交易所本身不属于比特币网络的一部分,但它是将比特币与法定货币联系起来的重要渠道,极大地推动了比特币的发展和普及.
Mt.
Gox是由下载工具电驴的创作者JedMcCaleb在2006年创建的一个网上交易所,其最初目的是供《魔牌Online》(Magic:TheGatheringOnline)的玩家们交换卡牌,2010年7月经过McCaleb修改后作为一家比特币交易所重新上线.
到2013年4月,Mt.
Gox处理的比特币与法定货币的交易量已经占到全球比特币兑换的70%,成为世界上最大的比特币交易所.
随着比特币价格的飙升,Mt.
Gox掌握的比特币价值水涨船高,问题也随之而来.
2013年6月20日,Mt.
Gox宣布暂停美元取款.
虽然随后Mt.
Gox方面恢复了美元取款,但大量用户反馈美元取款速度十分缓慢.
2014年2月25日,Mt.
Gox官网宣布"暂时停止全部交易",并于2月28日在其注册地东京申请破产.
Mt.
Gox发布的新闻稿称,该交易所丢失了大约75万个属于用户的比特币以及大约1万个自有比特币,按照当时价格计算总价值约为4.
7亿美元,而比特币丢12失的原因"很有可能是黑客盗窃"a.
市场对于比特币安全性的信心经过此事后开始动摇,比特币的价格也随之开始了漫长的下跌,到2015年1月重回200美元以下b.
塞翁失马,焉知非福.
丝绸之路和Mt.
Gox的失败宣告了野蛮生长时代的结束,比特币非但没有被击倒,反而在有识之士的推动下逐步进入理性发展的"正轨".
支持比特币监管的人士中,最值得一提的便是曾与Facebook创始人扎克伯格对簿公堂的Winklevoss兄弟.
这对先后就读于哈佛大学和牛津大学的孪生兄弟在2010年开始接触比特币.
他们在阅读了中本聪的白皮书之后为比特币的广阔前景所吸引,不仅开始大量购买比特币,并在2012年成立了投资于比特币资产的信托基金.
2014年1月28日,Winklevoss兄弟在纽约州金融服务局举行的"虚拟货币"听证会上明确表示支持"比特执照"(BitLicense)的概念,即按照监管现有其他交易所的方式对比特币交易所进行监管.
2015年10月8日,Winklevoss兄弟创立的双子星交易所(Gemini)c在获得纽约州金融服务局的牌照之后正式开始营业,成为世界上第一家获得监管机构发牌的虚拟货币交易所d.
比特币逐渐迎来新的aCarterDougherty,GraceHuang,"Mt.
GoxSeeksBankruptcyAfter$480MillionBitcoinLoss",BloombergNews,https://www.
bloomberg.
com/news/articles/2014-02-28/mt-gox-exchange-les-for-bankruptcy.
bBlockchain.
info,"MarketPrice(USD)",https://blockchain.
info/en/charts/market-pricetimespan=al.
c官方网址:https://Gemini.
com.
dTabishFaraz,"WinklevossTwinsAnnounceLaunchofBitcoinExchangeGemini",CoinReport,https://coinreport.
net/winklevoss-twins-announce-launch-of-bitcoin-exchange-gemini/.
另见EricGeissinger,VirtualBillions:TheGenius,theDrugLord,andtheIvyLeagueTwinsbehindtheRiseofBitcoin,PrometheusBooks(2016).
13第1章去中心化区块链横空出世发展阶段,而随比特币一起诞生的区块链开始成为人们关注的焦点.
2.
比特币区块链比特币的伟大之处仅仅在于它创造了一种新的货币吗没那么简单!
一种货币诞生仅仅只是一个开始,真正赋予货币生命的是支撑其运行的制度设计和基础设施.
货币作为一种支付中介手段,从诞生的那天起就面临着各种运营方面的问题和挑战:金银自身价值最高,是"天生的货币",但使用不便;金属铸币使用起来较金银方便,但仍不适合异地大宗交易;银票和纸币便于携带,但防伪成本高企;网上银行电子转账方便快捷,但网络安全成为突出问题.
纵观古今,货币的形式随着技术的发展呈现出"脱实向虚"的趋势,但对运营和维护的要求也越来越高.
数字货币(digitalcurrency)不仅不能躲过前代货币的老问题,更面临着数字货币特有的新挑战.
正如AndreasAntonopoulos指出a的,任何数字货币都面临着两个基本的问题:一是防伪问题,也就是如何防止以代码形式存在、可以零成本简单复制的电子货币不会被别有用心的人伪造;二是双重支付问题(double-spend,又称双花问题),也就是如何防止同一笔电子货币被多次支付aAndreasAntonopoulos,MasteringBitcoin:UnlockingDigitalCryptocurrencies,O'Reilly(2014),p2.
14使用a.
实际上,比特币并非创建数字货币的首次尝试.
自从互联网兴起以来,曾有过多次创造"方便使用、可追踪、不受政府和银行审查"的数字货币的努力,但无论是20世纪90年代早期DavidChaum的Ecash,还是戴伟(WeiDai)和尼克·萨博(NickSzabo)先后提出的b-money和Bitgold,最终都以失败告终b.
为何比特币作为数字货币界的"后起之秀"得以脱颖而出它又是如何解决伪造和双花问题的呢这一切问题的答案都在于比特币的区块链.
(1)区块链是什么虽然中本聪的比特币白皮书以区块链为基础描述了比特币的运行机制,但全文中并未出现一处"blockchain"或者"blockchain"的字眼,因此我们无法得知中本聪本人对于区块链的定义.
区块链理论家MelanieSwan在《区块链:新经济蓝图》中将区块链定义为"记录历史上执行过的全部比特币交易的公共账本"c;而AndreasAntonopoulos将区块链简单描述为"一系列经过验证的a双花问题可这样通俗地理解:一封电子邮件可以同时发给两个人,两个人收到的电子邮件内容、时间完全相同,这就产生了"双花问题".
所谓防止双花,就是只允许同一封电子邮件在不同的人手中传递,而不能复制和留存.
Q币等无加密虚拟货币是存在双花问题的,因为理论上可通过修改程序代码能使一枚虚拟货币同时支付给多个用户而不会在账户上扣减.
bBenjaminWallace,"TheRiseandFallofBitcoin",Wired,https://www.
wired.
com/2011/11/mf_bitcoin/;另见长铗、韩锋等,《区块链:从数字货币到信用社会》,第3—8页,中信出版社(2016).
cMelanieSwan,Blockchain:BlueprintforANewEconomy,O'Reilly(2015),Preface,pX.
15第1章去中心化区块链横空出世区块,每个都与前一个相连,一直到创世区块"a.
这两个概念虽然不缺乏权威性,但毕竟还是不够明了.
于是,一连串问题来了.
区块是什么"区块"就是中本聪在白皮书里反复提到的"block".
按照AndreasAntonopoulos给出的定义,一个区块简单来说就是一组比特币交易的集合.
我们可以形象地将区块理解为一个方方正正的文件盒,里面装着许多份比特币交易的合同记录.
每个区块都主要由两个要素构成:一个是"交易"(transactions),相当于文件盒里装着的一份一份的比特币交易合同;另一个称为"标头"(header),记录着各种与这个区块性质有关的元数据b,相当于文件盒封面上贴着的索引目录标签.
虽然比特币网络中的一个"block"确实可以形象地理解为一个数据"块",那么为什么将"block"翻译为"区块"呢这大概只能用"先入为主、约定俗成"来解释了c——毕竟,主流线上翻译软件对于"block"这个词给出的前两个解释分别是"街区"和"块".
区块里记录的交易长什么样首先需要明确一个最基本的概念:比特币区块链记载的是交易记录,而不是余额状态.
什么意思呢我们熟悉的网上银行账户,登录后首先显示的是账户存款的"余额状态",我们单击"交aAndreasAntonopoulos,MasteringBitcoin:UnlockingDigitalCryptocurrencies,O'Reilly(2014),pxix.
b亦即"有关其他数据的数据".
参见Merriam-WebsterDictionary,https://www.
merriam-webster.
com/dictionary/metadata.
c巴比特论坛曾经举办过"blockchain"中文译名的投票活动,得票最高的仍然是目前通用的"区块链".
巴比特,"【首批翻译】BlockChain中文译名初选投票",8btc.
com/thread-27680-1-1.
html.
16易查询"按钮之后才能看到"历史交易记录".
相反,比特币区块链就是一大本"流水账":登录blockchain.
info之类的区块链查询网站之后只能看到比特币自创立至今的全部交易记录,而不能看到任何使用者持有的比特币余额.
另一个重要的概念叫作"UTXO",全称"unspenttransactionoutput",中文字面翻译即"未花费交易产出".
UTXO是比特币的一种转账支付手段,其"交易产出"实际上也就是转到另外一个比特币地址上的比特币,而"未花费交易产出"顾名思义也就是用户通过交易获得的并且还没有支付出去的比特币,相当于你银行账户中的部分可用资金.
UTXO是比特币交易的基本组成要素,用户持有的比特币基本上都是以散落在各个地址中的UTXO形式存在于比特币区块链中,通过比特币交易支付给其他用户的也都是其所持有的UTXOa.
既然区块只记交易不记状态,我怎么查看自己比特币账户的余额呢细心的读者可能已经发现,前面的介绍中并没有提到比特币aUTXO在比特币交易中的基础作用是通过"交易输入"(TransactionInputs,简称TxIn)和"交易产出"(TransactionOutputs,简称TxOut)体现的.
每个区块平均记录着500笔交易,而这些交易记录基本都是由TxIn和TxOut组成的.
TxIn就是一笔比特币交易消耗的付款方的UTXO,TxOut就是一笔比特币交易中收款方收到的新的UTXO.
另外,虽然UTXO可以是任意金额,但用户从比特币中获得的UTXO是不可以再次分割的;如果UTXO的金额大于需要支付的金额,只能由系统生成一个新的零钱UTXO返回到付款方账户的方式来解决.
假设老王只有一个10比特币的UTXO,如果他要向朋友老李支付1比特币(没有手续费),那么他也必须把整个10比特币的UTXO作为TxIn转出,然后由系统生成一个1比特币的TxOut付给老李,以及一个9比特币的TxOut(也就是一个新的价值9个)转回老王的账户.
17第1章去中心化区块链横空出世"账户"的字眼.
实际上,比特币是没有"账户"这个概念的.
比特币系统中与确定比特币权属相关的概念有三个:私钥(privatekey)、公钥(publickey)、地址(address).
私钥本质上是一个随机生成的字符串(通常是256位).
私钥是用户控制其所拥有比特币的保险,在功能上相当于银行账户的密码.
比特币交易中,付款用户必须用自己的私钥对交易签名.
由于比特币系统中没有银行这样控制和管理用户账户的中心化机构,一旦用户丢失或者忘记私钥,实际上就意味着用户永久丢失了私钥对应的比特币.
公钥与私钥对应,顾名思义是"可以公开的密钥".
公钥是以私钥为基础,利用椭圆曲线加密算法(ellipticcurvecryptography,简称ECC)计算得出的一个字符串.
ECC是一种基于椭圆曲线数学的加密算法.
ECC算法的具体原理我们在此不做过多介绍,唯一需要说明的是,这种算法是条"单行道".
换句话说,就是正向推算较为简单,逆向反推极其困难.
也就是说,在生成私钥之后,可以在较短时间内利用ECC生成公钥;但如果知道公钥想反推私钥,则几乎是"不可能完成的任务".
虽然公钥在功能上相当于银行账户号码,但实际比特币交易中使用的是用户的比特币地址.
比特币地址通常是以公钥为基础,利用哈希算法(hashalgorithm)计算以及进一步处理得出的.
哈希算法不仅难以逆推,而且不同源数据经过哈希算法运算后所得的结果(称为源数据的"哈希值")除了长度相等之外肯定不会相同——即便源数据仅差一字,哈希值也可能会有天壤之别.
举个例子:"Hello,world!
0"的哈希值是"1312af178c253f84028d48180a6adc1e25e81caa44c749ec81976192e2ec934c64",而仅改动一字之后的"Hello,world!
1"的哈希值就变成了"e9afc424b79e4f6ab42d99c81156d3a17228d6e1eef4139be78e948a9332a7d8".
图1-2私钥、公钥、比特币地址来源:AndreasM.
Antonopoulos(2015),O'Reilly比特币对于一个用户生成密钥对(公钥+私钥)的数量没有限制,因此一个普通比特币使用者理论上可以拥有无数组密钥对以及同等数量的比特币地址.
这时,比特币钱包就成为管理比特币的利器.
比特币钱包虽然名为"钱包",但装的不是比特币,而是比特币用户所拥有的密钥对.
比特币钱包存在手机应用、PC软件、硬件设备等多种形式,也可以直接在网页打开使用.
此外,有软件可以读取比特币地址并自动检索区块链,帮助比特币用户便捷地获取自己比特币钱包中的比特币余额.
区块是怎样产生的比特币网络中,大约每10分钟产生一个新的区块.
作为记录已确认交易的容器,区块产生的过程就是比特币交易记账并生效的过程.
既然比特币是一种分布式的点对点支付网络,并且不存在银行之类的中心化记账机构,那么比特币网络中发生的交易只能由网络的参与者自行完成记账.
但问题是采取怎样的记账机制,19第1章去中心化区块链横空出世才能既维持整个系统账本的统一性(避免同一个支付系统中出现若干不同版本账本的混乱),又能保证账本的准确性(避免账本被篡改)呢中本聪给出的答案是:大约每10分钟举行一场难度大、成本高的竞赛,选出新区块的生产者.
这种竞赛学名"工作量证明"(ProofofWork,简称PoW),俗称"挖矿"(mining),简单来说,就是所有参与记账权竞争的网络用户(这里称为"节点")一起计算一道做起来十分复杂但很容易判断对错的数学题,谁算得最快最准谁就可以获得记账权,争夺记账权的记账节点俗称"矿工".
比赛正式开始前,参与挖矿的节点需要首先完成以下准备工作.
收集交易:每一笔比特币交易发起后都会向全网进行广播,各节点对新发起的交易完成验证(主要是将付款方支付的TxIn与各节点本地存储的最新全网UTXO清单进行比对,确认付款方没有双重支付).
验证无误的交易随后被转入节点的"交易池"(transactionpool,亦称memorypool),等待着被加入区块.
制作区块:挖矿节点需要将本节点交易池中没有被纳入此前区块的交易装入新的区块.
这个区块还没有经过正式的确认和认证,因此被称为"候选块"(candidateblock).
制作标头:标头制作类似于填写文件盒封面的标签,最主要的包括两个环节.
第一个环节是加盖时间戳,这主要是为了在区块上留下区块生成时间的记录,证明区块中所包20含的交易在特定时间确确实实地存在a.
第二个环节就是生成本区块中所包含交易的摘要.
区块链系统中,每笔交易的摘要就是它的哈希值.
但是一个区块最多可以装入大约500笔交易,在标头中一口气列出500条哈希值也还是太过烦琐了.
因此中本聪借鉴此前的研究成果,采用了默克尔树(MerkleTree)的结构解决了这个问题:将全部交易的哈希值两两结合算出哈希值,如此层层递进,直到得出一个默克尔树的根(root),并以此作为全部交易的摘要.
图1-3默克尔树来源:AndreasM.
Antonopoulos(2015),O'Reilly准备工作完成之后,比赛就正式开始了.
参赛的各节点面临的是这样一个问题:区块标头中有一个随机数值(nonce)X,可a所谓"时间戳"实际上是表示区块生成时距离格林尼治时间1970年1月1日午夜的总秒数.
例如,格林尼治时间2013年12月27日晚上23:11:54生成的区块的时间戳就是"1388185914".
AndreasAntonopoulos,MasteringBitcoin:UnlockingDigitalCryptocurrencies,O'Reilly(2014),p188.
21第1章去中心化区块链横空出世以使标头的哈希值以常数A个数字0开头,求随机数值X.
由于哈希算法"神龙见首不见尾"的特性,此类逆推问题没有任何规律可循,也没有抄近路的简便算法,只能通过所谓"暴力破解"的方式,逐一尝试各种可能性,直到寻找到最终的答案.
具体到区块链的挖矿,挖矿节点必须反复计算标头哈希值,直到找到符合条件的随机数值.
这项工作需要节点完成大量的计算,并且比特币网络会定期调高PoW问题的难度.
当某个挖矿节点成功解出PoW问题的答案之后,其制作的区块会向全网发布,在进行简单的哈希计算并确认这个区块满足要求之后,其他节点的挖矿活动会停止,一个新的区块就这样诞生了.
有人可能会问:挖矿的工作如此费时费力,并且难度越来越大,挖矿节点为什么要还要参与呢为了调动挖矿节点的积极性,中本聪在进行比特币制度设计的时候提供了充足的激励:夺得记账权的节点不仅可以获得其生产的区块中所包含交易的手续费,并且还可以获得系统提供的新发的比特币奖励.
说好的区块链,"链"在哪里呢我们可以从两种意义上理解从"区块"到"区块链"的过程:第一重意义是时间上的.
每个区块的标头中都含有挖矿节点加盖的时间戳,各个区块按照时间先后顺序依次生成,形成时间记录上的链条.
第二重意义则是各区块之间切实的联系.
按照中本聪的设计,每个区块的标头中都包含此前一个区块的标头哈希值,这实际上形成了各区块之间环环相扣的有机联系.
22图1-4连块成链来源:AndreasM.
Antonopoulos(2015),O'Reilly所以,比特币网络中只存在一条区块链从区块链作为记录交易账本的意义上说,整个区块链网络中23第1章去中心化区块链横空出世只有一份至少为绝大多数网络参与者所认可的账本,亦即一条得到普遍认可的区块链.
但系统实际运行当中,可能出现两个挖矿节点同时生成新区块的可能,这时候就会出现一个较早生成的区块后面挂着两个新区块的情况,一般称为区块链的"分叉"(forking).
由于不存在纠正偏差的中心化管理机构,区块链的分叉也只能通过分布的方式来解决,直到网络多数节点认定其中一个分支为"正统"并继续制造新区块.