區塊鏈是什么？超級詳細，看了無師自通！

區塊鏈，可能是當下最有前景又充滿分歧的技術與經濟趨勢，它給數字世界帶來了“價值表示”和“價值轉移”兩項全新的基礎功能，其潛力正在顯現出來，但當下它又處于朦朧與野蠻生長的階段，

對比互聯網的發展史，現在的區塊鏈可能相當于 1994 年的互聯網，即互聯網剛剛進入大眾視野的時期，那也是第一波互聯網革命萌芽的時期，谷歌、亞馬遜、Facebook、騰訊、阿里巴巴、優步、滴滴，甚至現在市值超萬億的蘋果都得益于那一時刻，

現在區塊鏈技術可能帶來互聯網的二次革命，把互聯網從“資訊互聯網”帶向“價值互聯網”，在區塊鏈的對照之下，人們發現，最初被形象地稱為“資訊高速公路”的互聯網處理的是“資訊”，而區塊鏈能處理的是“價值”，

變革即將發生，未來已來，我們又一次處于革命的起點——價值互聯網的變革，而要理解價值互聯網的未來，我們先要搞明白區塊鏈技術是什么，

讓我們回到10年前，從中本聰（Satoshi Nakamoto）發明位元幣的那一刻說起，

位元幣的誕生

2009年1月3日，在位于芬蘭赫爾辛基的服務器上，至今匿名的神秘技術極客中本聰生成了第一個位元幣區塊，即所謂的位元幣創世區塊（genesis block），

在創世區塊的備注中，中本聰寫入了當天英國《泰晤士報》的頭版頭條標題：

“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”
“《泰晤士報》，2009年1月3日，財政大臣站在第二次救助銀行的邊緣”

這樣做，他記錄了位元幣系統啟動和創世區塊生成的時刻，又借這句話表達了對當時全球金融體系的暗諷，2009 年年初，全球金融體系剛經歷了 2008 年金融危機的沖擊，看起來搖搖欲墜，

在生成創世區塊時，按自己設定的規則，中本聰獲得了 50 個位元幣獎勵，這是最早的 50 個位元幣，從創始區塊開始，在位元幣的賬本上每 10 分鐘就有新的資料區塊被增加上去，新的位元幣被憑空發行出來，位元幣的去中心網路開始運轉，擴展到現在的由數萬個節點組成的全球網路，

在位元幣的創世時刻，它的三個組成部分都出現了，即加密數字貨幣（cryptocurrency）、分布式賬本（distributed ledger）、去中心網路（decentralized network），如下圖所示，

2008 年 10 月 31 日，中本聰向一個密碼學郵件串列的所有成員發送了一個電子郵件，標題為“位元幣：點對點電子現金論文”，

• 中本聰郵件見：https://www.mail-archive.com/[email protected]/msg09959.html，
• 位元幣白皮書見：www.bitcoin.org/bitcoin.pdf，

他寫道：“我一直在研究一個新的電子現金系統，它完全是點對點的，無須任何的可信第三方，”位元幣的起源應遠早于這個日期，中本聰曾說，他從 2007 年 5 月就開始為位元幣專案編程，2008 年 8 月，他注冊了 bitcoin.org 域名，這是現在位元幣專案的官方網址，

在郵件中，他附上了位元幣白皮書的鏈接，論文題為“位元幣：一個點對點電子現金系統”（Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System），中本聰在2008年發表的這篇論文可能是互聯網發展史上最重要的論文之一，其他重要論文有利克里德寫的開啟互聯網前身阿帕網的“計算機作為一種通信設備”（1968年）、蒂姆·伯納斯-李寫的萬維網協議（WWW）建議書“資訊管理：一個建議”（1989年）、谷歌聯合創始人謝爾蓋·布林與拉里·佩奇寫的搜索引擎論文（1998年）等，

可以合理地推測，中本聰不是一個學院派的研究型學者，他可能是一個做實際軟體工程開發的工程師，因為他不只設計了位元幣系統，還把它開發出來，讓它在互聯網上運行起來，他可能是先開發了軟體，才寫了上面提到的重量級論文，來解釋自己的設計，

2008 年 11 月 16 日，中本聰公布了位元幣系統的源代碼，在發布白皮書、將軟體代碼開源后，在 2009 年 1 月 3 日這一區塊鏈的創世時刻，最終他在互聯網上上線了位元幣網路，之后，中本聰和幾個開發者在網上一起討論想法，繼續開發迭代，隨著位元幣網路的成熟，他的活動開始減少，位元幣系統逐漸進入自治運轉的狀態，最終，在發明位元幣系統 3 年后，自 2011 年 11 月后，中本聰永遠不再出現，他成了一個永遠匿名的傳奇，沒人知道他是誰，他只留下了自己的創造，

中本聰為什么創造位元幣

在創造位元幣的程序中，中本聰發明了區塊鏈技術，區塊鏈是源自位元幣的底層技術，那么，他為什么要創造位元幣？他想解決什么難題？

現在，位元幣常被稱為一種“加密數字貨幣”，人們常很關注其中的“貨幣”二字，其實，位元幣并不具備現在各國法定貨幣的特征，它只是一種數字形式的特殊商品，位元幣現在的市場價格和暴漲暴跌也影響著人們對它的看法，人們把它類比為黃金、郁金香等各種投資、投機標的，

但如果回到中本聰創造它的時刻，我們會看到，位元幣的出現是源于技術極客想解決的一個技術難題：“在數字世界中，如何創造一種具有現金特性的事物？”“位元幣：一個點對點電子現金系統”這個標題體現出了中本聰想解決的難題：他想創造在數字世界中可用的電子現金，它可以點對點也就是個人對個人交易，交易中不需要任何中介參與，

來對比看看，在物理世界中，一個人可以把現金紙幣給另一個人，不需要經過諸如銀行、支付機構、見證人等中介機構，

但由于數字檔案是可復制的，復制出來的電子檔案是一模一樣的，因而在數字世界中，我們不能簡單地用一個數字檔案作為代表價值的事物，同時，我們在支付機構中有多少錢，并沒有像一張張鈔票一樣的數字檔案可以代表，錢僅是中心化資料庫中的記錄，

在數字世界中，當一個人要把現金轉給另一個人時，必須要有中介機構的參與，比如，我們通過支付寶轉賬的程序是：支付寶在一個人的賬戶記錄里減掉一定金額，在另一個人的賬戶記錄中增加一定金額，

在數字世界中，如何創建一個無須中介或者說去中心化的數字現金，一直是一個難題，由于數字檔案可以完美復制，如果沒有一個中心化資料庫做記錄，那如何避免一個人把一筆錢花兩次？

這就是所謂的雙重支付或雙花問題（double spending），在位元幣出現之前，我們熟悉的主要電子現金系統（如PayPal、支付寶等）都是依靠中心化資料庫來避免雙花問題，這些可信第三方中介不可或缺，見圖 2，

 圖2：位元幣是點對點的現金，無須任何中介

但在另一條道路即去中介或去中心化的電子現金這條路徑上，有很多技術極客一直在做著各種嘗試，只是一直未能獲得最終的成功，

到了 2008 年，中本聰借鑒和綜合前人的成果，特別是現在常被統稱為密碼朋克（cypherpunk）的群體的成果，改進之前各類中心化和去中心化的電子現金，加上自己的獨特創新，創造了位元幣這個點對點電子現金系統，在無須中介的情況下解決了雙花問題，

特別地，位元幣這個電子現金系統是同時去中介化和去中心化的：

• 個人與個人之間的電子現金無須可信第三方中介的介入，這是去中介化，
• 這個電子現金的貨幣發行也不需要一個中心化機構，而是由代碼與社區共識完成，這是去中心化，

要注意的是，這個“電子現金”中的現金指的并非貨幣，它只是在解決難題的程序中被借用來在數字世界中代表價值的說法，這樣說是為了便于理解，在現實中，最常見的代表價值的事物是現金，

最初，位元幣這個用以表示價值的電子現金并沒有價格，位元幣系統只是在邏輯上可行的系統，是解決了一個難題的技術玩具，2010 年 5 月 22 日，在一個網路論壇上，有一個程式員用 1 萬枚位元幣換了兩張棒約翰比薩的代金券，位元幣第一次有了一個公允價格：1 萬枚位元幣價格為 25 美元，為了紀念這一天，每年的 5 月 22 日變成了區塊鏈世界的一個節日——位元幣比薩節，

此后，位元幣雖然從來都不是貨幣，但逐漸地有了價值與價格，位元幣的價格在自由市場交易中被確定，又持續、反復地大幅波動，但是，不管是從早期的 1132 美元跌掉一半，還是在 2017 年年底快速上漲到接近 2 萬美元，又在幾個月內跌到只有三分之一，位元幣系統和它底層的區塊鏈技術都保持穩定，

中本聰設計和編碼實作的位元幣電子現金系統至今已運轉近十年，位元幣系統已經從一個技術玩具變成一個運轉得近乎完美的系統，并且看起來還將長期穩定地運轉下去，

從位元幣系統中發現區塊鏈

在物理世界中，現金是一張張紙幣，但其背后有著一整套與貨幣相關的金融體系：中央銀行、銀行、印鈔廠、信用卡組織，以及后來出現的第三方網路支付機構等，

在數字世界中，想要創造一種去中介化、去中心化的“電子現金”，同樣要設計一套完整的系統，這一系統要能解決以下一系列問題：

• 這種“現金”如何公平、公正地發行出來，不被任何中心化的機構或個人控制？
• 如何實作像在物理世界中一樣，一個人可以直接把現金遞給另一個人，無須任何中介的協助？
• 這種電子現金如何“防偽”？在數字世界中，這個問題可轉換為，一筆電子現金如何不被花費兩次？

中本聰設計和開發了位元幣系統，完美地解決了這些問題，說起位元幣，人們常指的是位元幣這種做價值表示的電子現金，其實，作為電子現金的位元幣只是位元幣系統的表層，位元幣系統包括三層，見圖3：

• 最上一層是位元幣這種電子現金，這是整個系統的應用層，
• 中間一層的功能是發行位元幣與處理用戶間的位元幣轉移，這一層也叫位元幣協議（bitcoin protocol），是整個系統的應用協議層，
• 最底層是位元幣的分布式賬本和去中心網路，這一層也被稱為位元幣區塊鏈（bitcoin blockchain），是整個系統的通用協議層，

位元幣系統的三層命名（應用層、應用協議層、通用協議層）源自知名區塊鏈研究者梅蘭妮·斯萬，她也提出了被廣泛引述的一種階段劃分：區塊鏈 1.0 是貨幣、區塊鏈 2.0 是合約、區塊鏈 3.0 是應用，

梅蘭妮·斯萬（Melanie Swan）著有《區塊鏈：新經濟藍圖及導讀》（Blockchain:Blueprint for a new economy），應用層、應用協議層、通用協議層的分類參見她的演講，

 圖3：一張圖看清位元幣與區塊鏈

位元幣系統實作的去中心化的點對點電子現金，其發行與轉賬靠的是中間的位元幣協議層，類比現實貨幣系統，這一層的角色相當于中央銀行（發行貨幣）與銀行（處理轉賬）等金融機構，

來深入看看名為“位元幣協議”的這一層，位元幣系統架構圖又常被進一步細分為五層（見圖4），它對應的是位元幣協議和位元幣區塊鏈兩個部分，在這個五層架構中，位元幣協議層被細分為：應用層、激勵層和共識層，

 圖4：位元幣系統架構圖

在設計位元幣系統時，中本聰創造性地把計算機算力競爭和經濟激勵相結合，形成了作業量證明（proof-of-work，POW）共識機制，讓挖礦計算機節點在計算競爭中完成了貨幣發行和記賬功能，也完成了區塊鏈賬本和去中心網路的運維，這就形成了一個完整的回圈：礦機挖礦（算力競爭），完成去中心化記賬（運轉系統），獲得位元幣形式的經濟激勵（經濟獎勵），

位元幣的作業量證明共識機制是承上啟下的一層，連接了上層應用與下層技術：在其上的層次為電子現金的發行、轉賬、防偽；在其下的層次，去中心網路的節點達成一致，更新分布式賬本，

之后在討論區塊鏈的現在與未來時，我們會不斷地回到位元幣系統的設計上來，它是一個簡單又精妙的系統，融合技術和經濟因素，是區塊鏈所有創新的源頭，

區塊鏈的定義

至此，相信讀者已經大概能明白了區塊鏈是什么了，最后，再讓我們從不同的角度給區塊鏈下一個定義吧，

第一種區塊鏈的定義（比較通俗）

位元幣：一種加密數字貨幣；區塊鏈：一種基礎技術，

區塊鏈是一種源自于“位元幣”的底層技術，換句話說，位元幣是區塊鏈技術的第一個大獲成功的應用，

第二種區塊鏈的定義

區塊鏈是數字世界中進行“價值表示”和“價值轉移”的技術，區塊鏈硬幣一面是表示價值的加密數字貨幣或通證，另一面是進行價值轉移的分布式賬本與去中心網路，

分布式賬本與去中心網路也常被稱為“鏈”，它可被視為一個軟體平臺；而表示價值的通證常被稱為“幣”，

通證存盤在鏈上，通過鏈上的代碼（主要形式的智能合約）來管理，它是可編程的，

【討論】當我們說區塊鏈時，我們在說什么

位元幣系統包括三層：位元幣、位元幣協議、位元幣區塊鏈，即位元幣的分布式賬本與去中心網路，那么，從位元幣系統來對照看，說區塊鏈時，我們說的可能是什么？

 圖6：從位元幣系統看區塊鏈是什么

區塊鏈這個說法包括四種可能性，所覆寫的范圍逐步變大，見上圖：

• 可能性之一，區塊鏈指的是位元幣的資料結構，即由資料塊（block）連接形成的鏈（chain），這也被稱為“分布式賬本”，在位元幣白皮書中，中本聰分別提及了區塊和鏈，但后來它們才被組合成了區塊鏈（blockchain）這個新詞，
• 可能性之二，區塊鏈指的是位元幣的分布式賬本和去中心網路的組合，對應于位元幣系統，它指的是整個第三層位元幣區塊鏈，
• 可能性之三，區塊鏈指的是位元幣系統的第二層（位元幣協議）和第三層（位元幣區塊鏈）的組合，它包括分布式賬本、去中心網路和位元幣協議，
• 可能性之四，區塊鏈指的是整個位元幣系統，包括所有三層，既包括價值表示的位元幣，也包括了背后支撐的整個系統，從這個范圍看，是把區塊鏈看成一個既包括技術部分，又包括經濟部分的完整系統，

大眾在提及區塊鏈時，常指的是第四種最大的范圍，即“賬本+網路+協議+貨幣”，在產業中，人們在提到區塊鏈時，通常指的是第三種范圍，即“賬本+網路+協議”，而很多軟體開發者在說起區塊鏈時通常指的是第二種范圍“賬本+網路”，即分布式賬本加去中心網路，

現在，包括我在內的很多人都有一種看法是，將基于區塊鏈的價值表示物都稱為通證，并把位元幣等代幣（coin）視為通證的一個特定種類，通常而言，提及加密數字貨幣、通證、代幣時，我們指的都是基于區塊鏈的、在數字世界中進行價值表示的事物，如果采用“通證”說法，區塊鏈的最大范圍包括的則是“賬本+網路+協議+通證”，

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  • 感謝 http://c.biancheng.net 編程網，內容為轉載，邊學習邊記錄， 原文出處：http://c.biancheng.net/view/1884.html#block-chain-definition，

標籤：區塊鏈

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