1，區(qū)塊鏈的應(yīng)用。

首先先說(shuō)央行數(shù)字貨幣——央行數(shù)字貨幣的技術(shù)其實(shí)早就成熟了，都用不到區(qū)塊鏈，因?yàn)閰^(qū)塊鏈的目的是去中心化，而央行數(shù)字貨幣用不到這個(gè)。當(dāng)然，采用區(qū)塊鏈的央行數(shù)字貨幣技術(shù)也早就有了（參見(jiàn)RSCoin），這里面可能會(huì)在某些環(huán)節(jié)采用區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化——例如貨幣的發(fā)行仍舊是中心化的，但是流轉(zhuǎn)中的管理和驗(yàn)證可以通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化到其他銀行。同時(shí)，據(jù)我所知，官方早就有一個(gè)數(shù)字貨幣研究所在研究這個(gè)很久了。我在很早就寫(xiě)過(guò)，從大勢(shì)上，貨幣的數(shù)字化是必然的，但這和比特幣是兩碼事，看起來(lái)可能會(huì)更像支付寶。然后，現(xiàn)在facebook來(lái)了一出libra（請(qǐng)參見(jiàn)我關(guān)于libra的文章https://zhuanlan.zhihu.com/p/69941436），我覺(jué)得從很大程度上推動(dòng)了這次區(qū)塊鏈的新聞，也推動(dòng)了央行數(shù)字貨幣的推出。libra本身只代表facebook的野心，目前來(lái)看，他們的野心很有可能不會(huì)成功，但是也許是這種野心和指明的技術(shù)方向讓國(guó)家產(chǎn)生了緊迫感——因?yàn)榫退悻F(xiàn)在libra的所有成員都退出得差不多了，libra本身也前途未卜，但是萬(wàn)一類(lèi)似的框架被搭起來(lái)又吸引了其他的重量級(jí)成員加入，那么國(guó)家在這上面就失去了主導(dǎo)權(quán)。因此，根據(jù)最近的新聞，央行的數(shù)字貨幣應(yīng)該已經(jīng)非常接近了。

但這點(diǎn)，并不足以突然讓“區(qū)塊鏈”成為國(guó)家戰(zhàn)略，這里說(shuō)的區(qū)塊鏈，一定是包含數(shù)字貨幣之外的其他應(yīng)用的。

區(qū)塊鏈最引人遐想的應(yīng)用，無(wú)疑是以“以太坊”為代表的，用區(qū)塊鏈來(lái)做一個(gè)“全球計(jì)算機(jī)”，然后，用“智能合約”來(lái)編寫(xiě)在這臺(tái)全球計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件（又被稱(chēng)為Dapp，即去中心化應(yīng)用）。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)全球計(jì)算機(jī)的好處在于，你可以把一切想要“去掉中間商賺差價(jià)”的事情，全都搬到這上面來(lái)做，而不需要依賴(lài)于某個(gè)大企業(yè)作為可信中心，例如銀行或者互聯(lián)網(wǎng)巨頭。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，可參見(jiàn)這篇https://zhuanlan.zhihu.com/p/28930323

然而，這種全球計(jì)算機(jī)的設(shè)想在這兩年間暴露出了非常多的問(wèn)題，讓人看不到短期的解決希望。

于是，從這次區(qū)塊鏈的新聞中透露出來(lái)的應(yīng)用方向，“不可篡改”這個(gè)區(qū)塊鏈的特點(diǎn)，以及它在存證、溯源、防偽、征信等方面的作用。這個(gè)，是目前在落地上做的最成熟，也是能夠?qū)嵈驅(qū)嵉乜闯鰜?lái)區(qū)塊鏈對(duì)比于傳統(tǒng)中心化系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用。

2，區(qū)塊鏈技術(shù)

這次戰(zhàn)略中最主要提出的，是“要掌握區(qū)塊鏈核心技術(shù)”，那么區(qū)塊鏈的核心技術(shù)是什么呢？

區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)有很多方面，我可以把它大致分成4類(lèi)：1），共識(shí)算法；2），隱私保護(hù)技術(shù)和相應(yīng)密碼學(xué)技術(shù)；3），智能合約相關(guān)技術(shù)；4），面向應(yīng)用相關(guān)技術(shù)。其中，前三者可以認(rèn)為是底層，后兩者是上層。

1），其中，共識(shí)算法是區(qū)塊鏈最核心，也是整個(gè)技術(shù)發(fā)展和學(xué)術(shù)界最熱衷的領(lǐng)域：大量的公鏈項(xiàng)目都追求共識(shí)算法的創(chuàng)新，同時(shí)，大量的研究者也投身于這個(gè)領(lǐng)域，然而，大多在國(guó)外（我之前主要研究方向也是這個(gè)領(lǐng)域）。這點(diǎn)其實(shí)并不意外——眾所周知，國(guó)內(nèi)很少人愿意基礎(chǔ)理論研究。

但是共識(shí)算法中的涵蓋面非常廣，其中有一個(gè)概念非常重要——有許可和無(wú)許可，有許可共識(shí)算法要求所有參與節(jié)點(diǎn)的身份已知，主要采用類(lèi)BFT算法。而無(wú)許可共識(shí)算法則允許任何節(jié)點(diǎn)只要達(dá)到某些條件就能進(jìn)入，無(wú)需事先在任何系統(tǒng)中注冊(cè)身份，而POW和后來(lái)衍生出的POS以及其他許多POx類(lèi)算法都在此列。前者，多用于聯(lián)盟鏈，而后者多用于公有鏈。其中，兩者發(fā)展至今日，在速度和延遲上的差異已經(jīng)不大了，歸根結(jié)底的差別就是前面說(shuō)的有無(wú)許可的差別。而無(wú)許可共識(shí)算法由于無(wú)許可的特性，又引出了一個(gè)很重要的概念叫“激勵(lì)機(jī)制”，比如比特幣的挖礦，于是，又衍生出了“貨幣”。于是，就又衍生出許多非常有趣的方向，例如：ASIC礦機(jī)，鏈上治理，加密經(jīng)濟(jì)學(xué)等等。

以上，哪些方向可能會(huì)被認(rèn)為是這次戰(zhàn)略中的“核心技術(shù)”呢？

我個(gè)人更看好許可共識(shí)算法的相關(guān)技術(shù)，而且，這類(lèi)共識(shí)算法也可能布上支付寶的道路，會(huì)摒棄很多意識(shí)形態(tài)方面的需求，追求速度更快，規(guī)模更大，使用更方便，更標(biāo)準(zhǔn)化。而非許可類(lèi)的共識(shí)算法，則面臨著更高的風(fēng)險(xiǎn)——首先，對(duì)于“幣”這個(gè)事的政策并不明確；其次，在之前所說(shuō)的應(yīng)用方向上，公有鏈相對(duì)于聯(lián)盟鏈并沒(méi)有顯著的優(yōu)勢(shì)。

2），其實(shí)區(qū)塊鏈技術(shù)本身采用的密碼學(xué)技術(shù)并不高深也不復(fù)雜，無(wú)非是哈希函數(shù)和數(shù)字簽名這兩個(gè)非常經(jīng)典和簡(jiǎn)單的密碼學(xué)工具而已。然而，由于區(qū)塊鏈技術(shù)和密碼學(xué)天生的契合性（大部分早期研究區(qū)塊鏈的學(xué)者都來(lái)自于密碼學(xué)領(lǐng)域），同時(shí)，由于“加密貨幣”這個(gè)詞，即：cryptocurrency，（注：在英文中，這個(gè)詞被用來(lái)指代所有類(lèi)似于比特幣之類(lèi)的貨幣，而不是中文領(lǐng)域中常用的“數(shù)字貨幣”），導(dǎo)致大部分人都認(rèn)為密碼學(xué)天生和區(qū)塊鏈?zhǔn)锹?lián)系到一起的。

區(qū)塊鏈技術(shù)本身并用不到特別先進(jìn)的密碼學(xué)工具（當(dāng)然，一些新的共識(shí)算法中采用了一些新的密碼學(xué)工具）。

但是，其中最重要的密碼學(xué)挑戰(zhàn)，是隱私保護(hù)技術(shù)，而其中，可能會(huì)用到的，包括零知識(shí)證明，同態(tài)加密等目前還在發(fā)展之中的密碼學(xué)工具。這點(diǎn)，其實(shí)并不是區(qū)塊鏈本身的需求，但又和區(qū)塊鏈緊緊聯(lián)系在一起——原因，還得說(shuō)回之前區(qū)塊鏈的性質(zhì)和區(qū)塊鏈的應(yīng)用上：

區(qū)塊鏈最大的特點(diǎn)是所有上鏈的數(shù)據(jù)必須通過(guò)所有節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證，然而，如果區(qū)塊鏈得到了大規(guī)模應(yīng)用，這就代表了所有的節(jié)點(diǎn)都會(huì)獲取所有的數(shù)據(jù)。好吧，我們現(xiàn)在不信任中心，有很大的一部分原因是中心獲取了我們所有的數(shù)據(jù)，而現(xiàn)在倒好，用了區(qū)塊鏈去中心之后，所有人都可以獲取我們所有的數(shù)據(jù)了。

如何在能夠保證隱私的同時(shí)還可以享受區(qū)塊鏈帶來(lái)的去中心化優(yōu)勢(shì)呢？這需要所有節(jié)點(diǎn)能夠在不知道數(shù)據(jù)內(nèi)容的情況下，還能夠?qū)?shù)據(jù)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，例如：在不知道你是誰(shuí)，具體有多少錢(qián)，你想要支出多少錢(qián)的情況下，驗(yàn)證你確實(shí)有一筆錢(qián)可以來(lái)完成這筆支出……

這聽(tīng)起來(lái)像是天方夜譚，然而，實(shí)際上我們有一種密碼學(xué)工具可以實(shí)現(xiàn)它——叫做零知識(shí)證明。

目前零知識(shí)證明盡管一直在發(fā)展，但是目前仍存在很大的局限性，這種局限性是效率——我們有了一些高效的證明方式，例如：我們可以很快地證明某個(gè)未知的數(shù)比另一個(gè)已知數(shù)大，或者我們可以證明某個(gè)未知的值來(lái)自于某個(gè)集合。然而，這些高效的零知識(shí)證明，還不足以覆蓋區(qū)塊鏈的所有應(yīng)用。因此，可想而知，這些新加密技術(shù)，盡管不是區(qū)塊鏈技術(shù)中的必須品，卻是區(qū)塊鏈技術(shù)能夠得到廣泛應(yīng)用的必需品，所以一定是“核心技術(shù)”中的一部分。

3），智能合約相關(guān)的技術(shù)，實(shí)際上包括語(yǔ)言，包括編譯……這些，實(shí)際上相當(dāng)于是當(dāng)我們已經(jīng)有了區(qū)塊鏈作為底層之后，如何使用它的問(wèn)題。在這上面目前還沒(méi)有一個(gè)非常明確的方向，因?yàn)?，其?shí)目前在嘗試的思路有幾種：

i，以太坊式的，高度自由的圖靈完備的系統(tǒng)。然而問(wèn)題是，寫(xiě)程序太容易出錯(cuò)了，而且出錯(cuò)的代價(jià)太大。

ii，Hyperledger-fabric式的，高度模塊化的系統(tǒng)，然而，極度復(fù)雜，復(fù)雜到想要采用HF的公司，要么放棄，要么花錢(qián)請(qǐng)IBM的人幫他們做。

iii，Libra式的，專(zhuān)注于某項(xiàng)應(yīng)用的系統(tǒng)，例如libra的move語(yǔ)言就明白地說(shuō)了，我們不追求圖靈完備，我們的目標(biāo)是做一個(gè)更方便于實(shí)現(xiàn)各種金融場(chǎng)景的語(yǔ)言——這可能是個(gè)趨勢(shì)，但是還沒(méi)有經(jīng)過(guò)足夠的檢驗(yàn)。

這些方向，在目前的嘗試還很少。大部分區(qū)塊鏈項(xiàng)目仍舊采用以太坊式的系統(tǒng)，或者加以改進(jìn)。然而，我認(rèn)為這一點(diǎn)很有可能成為“區(qū)塊鏈的核心技術(shù)”中最重要的部分——因?yàn)橐坏﹨^(qū)塊鏈上升到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度，那么勢(shì)必會(huì)誕生大量的需求、場(chǎng)景和用戶(hù)，于是才會(huì)有充分的嘗試和實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)。由此，可能會(huì)衍生出一個(gè)最適合區(qū)塊鏈的語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)工具，而這個(gè)，會(huì)如同OS一樣，成為一個(gè)新的世界范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)。而從目前來(lái)看，在其他的區(qū)塊鏈項(xiàng)目都在掙扎著尋求落地的時(shí)候，可能只有中國(guó)有這樣的土壤能夠誕生出這樣的標(biāo)準(zhǔn)。這大概就是把區(qū)塊鏈作為國(guó)家戰(zhàn)略的原因。

4），應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)。其實(shí)在區(qū)塊鏈應(yīng)用方面最大的技術(shù)難點(diǎn)并不在技術(shù)上。例如：區(qū)塊鏈存證，如果我們做一條聯(lián)盟鏈將相關(guān)各方作為共識(shí)節(jié)點(diǎn)然后把證據(jù)上鏈，那么，這個(gè)證據(jù)就是無(wú)法篡改的了。

這道理大家都懂，然而問(wèn)題在于：誰(shuí)來(lái)做這個(gè)事呢？證據(jù)怎么數(shù)字化？怎么運(yùn)行區(qū)塊鏈？給出數(shù)據(jù)我的好處在哪里？最重要的是，誰(shuí)掏錢(qián)？

區(qū)塊鏈目前落地最大的難點(diǎn)，在于其相比傳統(tǒng)的中心化方案，除了在存證，溯源方面的一些場(chǎng)景下，找不到明顯的優(yōu)勢(shì)，也就找不到可行的商業(yè)模式。

于是，也就很難通過(guò)市場(chǎng)的方式推行出去，近兩年幣市的低迷已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。然而，這一切都會(huì)在國(guó)家的支持下產(chǎn)生變化，于是，就如同中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)從模仿學(xué)習(xí)國(guó)外到開(kāi)始向外輸出抖音一樣，中國(guó)希望能在區(qū)塊鏈領(lǐng)域，能夠激發(fā)出更多的嘗試和場(chǎng)景。

于是，在這些場(chǎng)景中，我們會(huì)積累相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)和商業(yè)模式，從而將這種模式在出口到國(guó)外去，而這點(diǎn)，也會(huì)是區(qū)塊鏈核心技術(shù)中非常重要的部分。

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首先要搞清一個(gè)問(wèn)題——比特幣是區(qū)塊鏈，但是區(qū)塊鏈并不是比特幣。

于是，在區(qū)塊鏈的這個(gè)問(wèn)題回答里，提到“礦工”，“挖礦”，“最長(zhǎng)鏈”，“分叉”等等詞的，其實(shí)都不準(zhǔn)確。

寫(xiě)一點(diǎn)上個(gè)月講課的內(nèi)容——個(gè)人覺(jué)得大部分的回答，包括google搜出來(lái)的或者wiki的，都不能很好地解釋區(qū)塊鏈?zhǔn)莻€(gè)什么東西。因?yàn)橹v比特幣的人很多，懂比特幣的人也很多，但是具體到區(qū)塊鏈，現(xiàn)在并沒(méi)有一個(gè)很清楚的定義說(shuō)什么是區(qū)塊鏈，基本上所有的介紹里都是這樣的：

比特幣——〉區(qū)塊鏈?zhǔn)潜忍貛诺牡讓蛹夹g(shù)。

或者

比特幣——〉比特幣是一種區(qū)塊鏈。

具體到什么是區(qū)塊鏈的問(wèn)題，目前沒(méi)有看到很好的定義和介紹，更多的是大而化之地講區(qū)塊鏈的意義在哪里的空泛文章，要不然就是一水的礦工和挖礦。

所以我來(lái)從純理論角度說(shuō)一下我個(gè)人對(duì)區(qū)塊鏈的定義：

1，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)放在非安全環(huán)境中的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)（系統(tǒng)）。

2，區(qū)塊鏈采用密碼學(xué)的方法來(lái)保證已有數(shù)據(jù)不可能被篡改。

3，區(qū)塊鏈采用共識(shí)算法來(lái)對(duì)于新增數(shù)據(jù)達(dá)成共識(shí)。

具有以上三個(gè)性質(zhì)的系統(tǒng)，就是區(qū)塊鏈。

1，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)放在非安全環(huán)境中的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)（系統(tǒng)）。

這里的要點(diǎn)有兩個(gè)：（1）分布式，（2）非安全環(huán)境。

首先，這是一個(gè)分布式的，去中心化的系統(tǒng)。所以，有一個(gè)中心服務(wù)器或者節(jié)點(diǎn)的，不是區(qū)塊鏈。節(jié)點(diǎn)都是安全的，無(wú)惡意的，那這不是區(qū)塊鏈。同理，從應(yīng)用的角度講，如果你的應(yīng)用必須要使用中心節(jié)點(diǎn)（例如要用超級(jí)計(jì)算機(jī)做深度學(xué)習(xí)）或者沒(méi)必要考慮節(jié)點(diǎn)不安全的情況（例如某個(gè)安全的工廠里的傳感器），那么并不需要考慮區(qū)塊鏈技術(shù)。

至于后面的詞“數(shù)據(jù)庫(kù)”，目前大部分成熟的區(qū)塊鏈都是數(shù)據(jù)庫(kù)，例如比特幣就是一個(gè)分布式賬本，而賬本其實(shí)就是數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)數(shù)據(jù)的格式，又可以分三種——1，數(shù)據(jù)是完全不相關(guān)的，只是達(dá)成的共識(shí)，沒(méi)有有效無(wú)效之分；2，數(shù)據(jù)有某些邏輯結(jié)構(gòu)，例如賬本中，一筆交易實(shí)際上除了金額，還有輸入和輸出，連接到之前的交易，這些數(shù)據(jù)需要通過(guò)邏輯驗(yàn)證（例如交易中，節(jié)點(diǎn)需要驗(yàn)證輸入的交易是否有效）；3，數(shù)據(jù)擁有圖靈完備的邏輯，而驗(yàn)證的時(shí)候需要通過(guò)節(jié)點(diǎn)使用算力運(yùn)算，每筆交易可以有不同的輸出和狀態(tài)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)要做的不僅僅是驗(yàn)證交易的真實(shí)性和輸入的正確性，還要根據(jù)交易里的邏輯讀入數(shù)值，進(jìn)行驗(yàn)算然后再驗(yàn)證結(jié)果。

比特幣的系統(tǒng)就是第二種，又叫分布式賬本；

以太坊是第三種。第三種可以支持智能合約。

用比特幣舉例的話(huà)，

1，它是一個(gè)完全去中心化的系統(tǒng)，

2，它放在一個(gè)非安全的環(huán)境，它并不要求所有使用比特幣的人都沒(méi)有惡意。

3，區(qū)塊鏈采用密碼學(xué)的方法來(lái)保證已有數(shù)據(jù)不可能被篡改。

這個(gè)是誤解最多的部分，因?yàn)楹芏嗳艘惶岬絽^(qū)塊鏈就只覺(jué)得是這個(gè)。誠(chéng)然，這部分很重要，而且確實(shí)區(qū)塊鏈也因此得名，但這只是區(qū)塊鏈的定義的一部分。

這個(gè)部分的兩個(gè)核心要點(diǎn)是：

（1）密碼學(xué)哈希函數(shù)，（2）非對(duì)稱(chēng)加密。

兩個(gè)都是密碼學(xué)的基礎(chǔ)概念，網(wǎng)上都有非常清晰的定義，我只簡(jiǎn)單說(shuō)下：

（密碼學(xué)）哈希函數(shù)：一個(gè)函數(shù)Y=H(X)，

有如下性質(zhì)：

1，有X可以很容易算出Y；

2，有Y不可能算出X；

3，有Y不可能找到另一個(gè)X'使得H(X')=Y；

4，如果X和X'相差很小，H(X)和H(X')則完全不相關(guān)。

這東西主要用于驗(yàn)證信息完整性——在一個(gè)信息后面放上這個(gè)信息的哈希值，這個(gè)值很小，例如256bit，而且計(jì)算方便。收到信息之后收信人再算一遍哈希值，對(duì)比兩者就知道這條信息是否被篡改過(guò)了。如果被篡改過(guò)，哪怕只有一bit，整個(gè)哈希值也會(huì)截然不同。而根據(jù)哈希函數(shù)的性質(zhì)，沒(méi)有人能夠偽造出另一個(gè)消息具有同樣的哈希值，也就是說(shuō)篡改過(guò)的數(shù)據(jù)完全不可能通過(guò)哈希校驗(yàn)。

非對(duì)稱(chēng)加密：這東西很好理解——對(duì)稱(chēng)加密就是有個(gè)密鑰，可以理解成保險(xiǎn)箱鑰匙，你把消息加密變成密文，沒(méi)有人能看懂這是啥，然后同一把鑰匙解密成原來(lái)的消息。

非對(duì)稱(chēng)加密就是有兩把鑰匙，一把叫公鑰，一把叫私鑰，用其中一把加密的話(huà)，只能用另一把解密，反之亦然。另一個(gè)重要的性質(zhì)是，給你密文，明文和其中一把鑰匙，你還是解不出來(lái)另一把鑰匙是啥。原理基本上是基于一些困難數(shù)學(xué)問(wèn)題，例如因數(shù)分解和離散對(duì)數(shù)，常用的有RSA，Diffie-Hellman和ECC（橢圓曲線），比特幣用的是橢圓曲線。

非對(duì)稱(chēng)加密除了和對(duì)稱(chēng)加密一樣用于信息加密之外，還有另一個(gè)用途，就是身份驗(yàn)證。因?yàn)橥ǔＧ闆r我們假設(shè)一對(duì)公私鑰，公鑰是公開(kāi)的，而私鑰只有本人有，于是一個(gè)人如果有對(duì)應(yīng)的私鑰，我們就可以認(rèn)定他是本人。其中一個(gè)重要的應(yīng)用就是數(shù)字簽名——某個(gè)消息后面，發(fā)信人對(duì)這個(gè)消息做哈希運(yùn)算，然后用私鑰加密。接著收信人首先對(duì)消息進(jìn)行哈希運(yùn)算，接著用相應(yīng)的公鑰解密數(shù)字簽名，再對(duì)比兩個(gè)哈希值，如果相同，就代表這個(gè)消息是本人發(fā)出的而且沒(méi)有被篡改過(guò)。

以上是基礎(chǔ)知識(shí)，至于區(qū)塊鏈怎么實(shí)現(xiàn)的，很簡(jiǎn)單：

交易（數(shù)據(jù)）寫(xiě)在區(qū)塊里。

第一個(gè)區(qū)塊叫創(chuàng)世區(qū)塊，寫(xiě)啥都行。

從第二個(gè)區(qū)塊開(kāi)始，每個(gè)區(qū)塊的第一部分有前一區(qū)塊的哈希值。此外，區(qū)塊里的每一筆交易（數(shù)據(jù)），都有發(fā)起人的數(shù)字簽名來(lái)保證真實(shí)性和合法性。于是，先前區(qū)塊里的任何數(shù)據(jù)都不可被篡改，原因見(jiàn)上。

到這為止有人可能會(huì)問(wèn)：為什么要弄個(gè)鏈??？直接所有數(shù)據(jù)加個(gè)哈希值不就行了？

因?yàn)?mdash;—這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)并不是靜止的啊。

數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)是會(huì)增加的，而每次增加的數(shù)據(jù)，就是一個(gè)區(qū)塊，于是這些生成時(shí)間不同的區(qū)塊，就以這種形式鏈在一起了。

至于如何增加區(qū)塊，就涉及到第三個(gè)部分——共識(shí)算法。

3，區(qū)塊鏈采用共識(shí)算法來(lái)對(duì)于新增數(shù)據(jù)達(dá)成共識(shí)。

共識(shí)算法的目的，就是讓所有節(jié)點(diǎn)對(duì)于新增區(qū)塊達(dá)成共識(shí)，也就是說(shuō)，所有人都要認(rèn)可新增的區(qū)塊。對(duì)于有中心的系統(tǒng)，這事很簡(jiǎn)單，中心說(shuō)什么大家同意就好了，但是放到去中心化系統(tǒng)里，尤其是當(dāng)有些節(jié)點(diǎn)有惡意的時(shí)候，這東西非常復(fù)雜，計(jì)算機(jī)科學(xué)里有個(gè)相應(yīng)的問(wèn)題，叫做“拜占庭將軍問(wèn)題”或者“拜占庭容錯(cuò)”（BFT）。

有很多用Lamport給出的那個(gè)例子來(lái)講BFT的東西，我在這里換一個(gè)角度。

Lamport大神當(dāng)年提出這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候在斯坦福研究中心給NASA做項(xiàng)目，他提出這個(gè)問(wèn)題的原因并不是考慮類(lèi)似比特幣的應(yīng)用場(chǎng)景（整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)成千上萬(wàn)個(gè)用戶(hù)），而是考慮特殊背景下的一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)——

航天飛機(jī)的控制系統(tǒng)。

如果有航空背景的同學(xué)可能知道，飛機(jī)有三套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，為什么呢？因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)都不可能完全不出故障，就算飛機(jī)控制系統(tǒng)的故障率已經(jīng)極低了，還是有飛到一半這東西壞了的可能。于是我們可以弄兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)壞掉的幾率就會(huì)大大降低。

可是兩套獨(dú)立的系統(tǒng)還是不足以容下一個(gè)系統(tǒng)的錯(cuò)誤——一架飛機(jī)迎面飛來(lái)，兩套系統(tǒng)一個(gè)說(shuō)要躲，一個(gè)說(shuō)不躲，那到底是躲還是不躲呢？所以我們需要三臺(tái)、獨(dú)立的系統(tǒng)，這樣，如果有一個(gè)系統(tǒng)有故障了，還有兩臺(tái)能正常工作，能少數(shù)服從多數(shù)給出正確的結(jié)果。學(xué)過(guò)糾錯(cuò)碼的同學(xué)對(duì)這個(gè)應(yīng)該不陌生，這個(gè)系統(tǒng)的輸出之間的漢明間距是3，所以可以糾正一位的錯(cuò)誤。

然而，對(duì)于航天飛機(jī)，在冷戰(zhàn)的背景下，萬(wàn)一某個(gè)系統(tǒng)不是壞掉了，而是被敵人控制了呢？三套系統(tǒng)還夠嗎？

答案是否定的，因?yàn)椴煌趩渭冎皇菈牡舻墓?jié)點(diǎn)，惡意節(jié)點(diǎn)可以做一些別的事來(lái)阻止整個(gè)系統(tǒng)達(dá)成共識(shí)。

這個(gè)部分略復(fù)雜要講的話(huà)要單開(kāi)一帖，所以我們只說(shuō)最簡(jiǎn)單的情況（無(wú)簽名同步系統(tǒng)）。

我們管三個(gè)系統(tǒng)叫ABC，正常工作流程是三個(gè)人每次得出結(jié)果就互相告訴一下，然后每個(gè)人選多數(shù)人同意的結(jié)果。這是個(gè)沒(méi)有中央節(jié)點(diǎn)的分布式系統(tǒng)，也就是說(shuō)三人不能聚在一起開(kāi)個(gè)會(huì)啥的，仨人只能兩兩通信。這個(gè)時(shí)候，假設(shè)C有惡意，它的目標(biāo)是破壞這個(gè)系統(tǒng)。于是，假設(shè)正確的讀數(shù)是1，A和B都得出了1這個(gè)結(jié)果，這個(gè)時(shí)候C這個(gè)小婊砸告訴A說(shuō)“我的結(jié)果是0，B也覺(jué)得是0”，同時(shí)打個(gè)電話(huà)跟B說(shuō)“哎我覺(jué)得是0，A也這么說(shuō)”，于是A和B就懵逼了。假設(shè)你是A，你聽(tīng)到了兩個(gè)不同版本的B的答案，B說(shuō)自己選了1，C說(shuō)B選了0，可是A這個(gè)時(shí)候沒(méi)法知道B和C誰(shuí)才是那個(gè)騙了自己的小婊砸，因?yàn)槿绻鸅真的告訴A選了1然后告訴C是0，他聽(tīng)到的結(jié)果和現(xiàn)在是一模一樣的。

于是結(jié)論是，拜占庭容錯(cuò)，也就是需要容下一個(gè)惡意系統(tǒng)而非錯(cuò)誤系統(tǒng)，需要4個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)。

（當(dāng)然，簽名可以解決這個(gè)問(wèn)題，但是這只是同步系統(tǒng)的情況，在異步系統(tǒng)里這問(wèn)題會(huì)變得更加復(fù)雜，原因是正常節(jié)點(diǎn)的回答有延遲，而惡意節(jié)點(diǎn)可以不回復(fù)，所以，正常節(jié)點(diǎn)一方面要等另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的回復(fù)，但是它又不知道對(duì)方會(huì)不會(huì)回復(fù)因?yàn)閷?duì)方有可能會(huì)有惡意，而在收到回復(fù)之前，它完全沒(méi)法判斷對(duì)方是正常節(jié)點(diǎn)還是惡意節(jié)點(diǎn)，這個(gè)問(wèn)題叫異步BFT，也是BFT的最復(fù)雜的情況，這里不再做更多的解釋?zhuān)挛奶岬降腂FT算法，其實(shí)都是異步BFT的算法）

Lamport提出這個(gè)問(wèn)題之后，有無(wú)數(shù)的算法被提出來(lái)，統(tǒng)稱(chēng)BFT（拜占庭容錯(cuò)）算法，其中最有代表性的叫PBFT，然后由于最近區(qū)塊鏈的熱度，無(wú)數(shù)針對(duì)區(qū)塊鏈應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)化過(guò)的BFT算法也涌現(xiàn)出來(lái)，但是一個(gè)重要的問(wèn)題是，所有目前的BFT算法，都只能應(yīng)用在小型網(wǎng)絡(luò)里。原因很簡(jiǎn)單——因?yàn)锽FT這個(gè)問(wèn)題是設(shè)計(jì)給類(lèi)似于航天飛機(jī)控制系統(tǒng)這樣的場(chǎng)景的，早期的算法考慮的也主要是這種場(chǎng)景。PBFT論文里考慮的就是一個(gè)5個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)。就算算上新提出的BFT算法，也最多應(yīng)用在不超過(guò)100個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)里。

這個(gè)問(wèn)題被擱置了很久，直到比特幣的誕生——中本聰從某種意義上簡(jiǎn)化了這個(gè)問(wèn)題，在比特幣中，同樣是共識(shí)問(wèn)題，中本聰引入了一個(gè)重要的假設(shè)——獎(jiǎng)勵(lì)，他之所以能這樣做的原因是，他考慮的是一個(gè)數(shù)字貨幣，也就是說(shuō)共識(shí)這個(gè)東西是有價(jià)值的。

于是在這樣的系統(tǒng)上，他提出了工作證明機(jī)制。

所有挖礦，礦工，最長(zhǎng)鏈，分叉等等等等，都可以歸結(jié)為一句話(huà)：

說(shuō)話(huà)是要有代價(jià)的，說(shuō)真話(huà)是有好處的，說(shuō)假話(huà)是要扣錢(qián)的……

這就是目前兩類(lèi)共識(shí)算法的核心區(qū)別：

BFT共識(shí)模型：惡意節(jié)點(diǎn)可以干任何事。

比特幣共識(shí)模型：模型中有公認(rèn)的“價(jià)值”，每個(gè)節(jié)點(diǎn)說(shuō)話(huà)都需要一定代價(jià)，誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)會(huì)受到獎(jiǎng)勵(lì)，而惡意節(jié)點(diǎn)由于只付出代價(jià)而收不到獎(jiǎng)勵(lì)，變相受到了懲罰。

也就是說(shuō)，BFT共識(shí)模型其實(shí)涵蓋了比特幣共識(shí)模型的場(chǎng)景，比特幣共識(shí)其實(shí)放寬了BFT共識(shí)模型的限制。

比特幣共識(shí)對(duì)于BFT的優(yōu)勢(shì)在于，由于給惡意節(jié)點(diǎn)的能力做了限制，惡意節(jié)點(diǎn)所能造成的破壞大大降低了，尤其是對(duì)于異步系統(tǒng)——BFT共識(shí)里惡意節(jié)點(diǎn)可以一直拒絕相應(yīng)而誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)還需要一直等它（因?yàn)椴恢浪遣皇菒阂獾模?，而?duì)于比特幣共識(shí)，隨你便，你不響應(yīng)就沒(méi)有獎(jiǎng)勵(lì)可拿。于是，比特幣共識(shí)算法可以應(yīng)用于成千上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)，而且，任何人隨時(shí)都可以加入，不需要預(yù)先在網(wǎng)絡(luò)里注冊(cè)自己的身份（而B(niǎo)FT算法里，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和身份都必須是已知的）。

但比特幣共識(shí)的缺陷在于，首先，得有個(gè)有價(jià)值的東西，也就是說(shuō)放在比特幣里這東西還行，以太坊的話(huà)現(xiàn)在可能也湊合，但是其他數(shù)字貨幣嘛……BFT共識(shí)有個(gè)嚴(yán)格的限定，就是惡意節(jié)點(diǎn)不能超過(guò)總數(shù)的1/3，然而其實(shí)比特幣共識(shí)沒(méi)有這樣的限制，唯一的限制就是假定大部分節(jié)點(diǎn)都是理性的，是逐利的，也就是會(huì)采用最佳的策略來(lái)賺取最大的價(jià)值。所以，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，自私挖礦這種行為在比特幣共識(shí)里是允許的，而多數(shù)攻擊，其實(shí)也算不上一種攻擊，因?yàn)檫@些都沒(méi)有突破比特幣共識(shí)的框架——如果這個(gè)價(jià)值無(wú)限大，比特幣共識(shí)是非?？煽康摹Ｈ欢@并不是事實(shí)，因?yàn)椴⒉皇敲總€(gè)虛擬貨幣都和比特幣一樣值錢(qián)，而在價(jià)值不高的情況下，比特幣共識(shí)的前提就站不住腳了——當(dāng)損失可能是幾千上萬(wàn)塊錢(qián)的時(shí)候，假定每個(gè)人都是理性的是合理，但是如果損失就幾分錢(qián)這個(gè)假設(shè)就相當(dāng)扯淡了，事實(shí)上也發(fā)生過(guò)一個(gè)比特幣礦池跑到另一個(gè)貨幣惡意挖礦搞垮對(duì)手的情況。

此外，比特幣共識(shí)是最長(zhǎng)鏈共識(shí)，也就是說(shuō)最長(zhǎng)鏈-->大多數(shù)-->理性，于是分叉是允許的。于是導(dǎo)致了一些附帶的問(wèn)題，例如，如果網(wǎng)絡(luò)有延遲，你怎么知道你手里那條鏈?zhǔn)钦麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)里當(dāng)前的最長(zhǎng)鏈呢？于是，如果需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)多，那么延遲加大。延遲加大，那么越多的人手里的鏈并不是全網(wǎng)絡(luò)的最長(zhǎng)鏈。于是，全網(wǎng)絡(luò)的最長(zhǎng)鏈，就沒(méi)法代表大多數(shù)。這就打破了比特幣共識(shí)的根本，這也是為什么比特幣區(qū)塊頻率是10分鐘一塊的原因。比特幣目前有個(gè)著名的7幣交易每秒的上限，而現(xiàn)在擴(kuò)容鬧得很厲害，以太坊的交易格式不同，也用了新的工作證明，想要改成權(quán)益證明，但這些都不本質(zhì)。真正本質(zhì)的是，在目前的網(wǎng)絡(luò)條件下，如果適用全網(wǎng)的話(huà)，比特幣共識(shí)的交易量基本上超不過(guò)100筆交易每秒這個(gè)量級(jí)。

上面這幾段有可能太深了，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，BFT共識(shí)和比特幣共識(shí)的區(qū)別可以這么理解：

BFT共識(shí)：來(lái)，大家開(kāi)個(gè)會(huì)討論一下集思廣益啊，討論出大家都滿(mǎn)意的結(jié)果為止。

問(wèn)題：開(kāi)會(huì)的效率大家都懂，人越多越不容易出結(jié)果。只能用于少數(shù)節(jié)點(diǎn)，用于上千個(gè)節(jié)點(diǎn)的話(huà)……大家想象一下一天開(kāi)一次人大的場(chǎng)景。

比特幣共識(shí)：你的詩(shī)念得不錯(cuò)，組織已經(jīng)決定了，今天就你來(lái)當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)了，做得好有獎(jiǎng)，做不好扣錢(qián)。

問(wèn)題：獎(jiǎng)勵(lì)幾千塊錢(qián)還好，獎(jiǎng)勵(lì)幾分錢(qián)誰(shuí)好好干？

而區(qū)塊鏈也就因此被分成了涇渭分明的兩類(lèi)，很多人都聽(tīng)過(guò)什么公有鏈私有鏈聯(lián)盟鏈，但是，如果你們以為這是根據(jù)應(yīng)用區(qū)分的就大錯(cuò)特錯(cuò)，其實(shí)，這兩種區(qū)塊鏈最本質(zhì)的區(qū)別，還是因?yàn)楣沧R(shí)模型或者說(shuō)算法不同——BFT算法沒(méi)法應(yīng)用于大量節(jié)點(diǎn)，所以用BFT算法的就沒(méi)法做公有鏈。而比特幣共識(shí)得有個(gè)價(jià)值體系，這東西去做私有鏈聯(lián)盟鏈就很不靠譜，因?yàn)橐粋€(gè)單純逐利的人的假設(shè)還算靠譜，但是如果對(duì)象是公司的話(huà)，公司的利益就太復(fù)雜了，不能簡(jiǎn)單認(rèn)為他們只追逐區(qū)塊鏈上那點(diǎn)價(jià)值。

1，公有鏈，以比特幣，以太坊和所有虛擬貨幣為代表，都采用比特幣共識(shí)，共識(shí)算法基本上都采用工作證明機(jī)制，也就是挖礦那些，這種機(jī)制其他回答里已經(jīng)講得夠清楚了，就略過(guò)。工作證明一切都好，除了費(fèi)電……費(fèi)多少電呢？差不多和一個(gè)百萬(wàn)人級(jí)別的城市那么多。此外以太坊的創(chuàng)始人特別喜歡權(quán)益證明，似乎很快要小范圍投入使用（100個(gè)區(qū)塊里一個(gè)用權(quán)益證明）。但是目前為止，大家對(duì)這東西的可靠性還持觀望態(tài)度。

2，私有鏈和聯(lián)盟鏈。以IBM的hyperledger-fabric，以及一大堆其他的類(lèi)似于tendermint，甚至R3 corda和ripple為代表，都用BFT共識(shí)。其實(shí)這方面的應(yīng)用已經(jīng)很多了，問(wèn)題是，1，目前基本上所有應(yīng)用給人的感覺(jué)都還是為了做區(qū)塊鏈而區(qū)塊鏈，真的覺(jué)得這東西好到不可或缺的應(yīng)用還基本沒(méi)有。2，由于為了區(qū)塊鏈而區(qū)塊鏈，其實(shí)很多場(chǎng)景的安全性和可靠性還值得懷疑，這點(diǎn)經(jīng)常被被公有鏈的支持者詬病。

以上就是區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘裁矗绾魏?jiǎn)單易懂地介紹區(qū)塊鏈？的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于至于區(qū)塊鏈怎么實(shí)現(xiàn)的的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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