從數字貨幣說起

2021-09-24 14:37:45 字數 2613 閱讀 5402

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從數字貨幣說起

歷史上,貨幣的形態經歷了多個階段的演化,包括實物貨幣、金屬貨幣、代用貨幣、信用貨幣、電子貨幣、數字貨幣等。貨幣自身的價值依託也從實物價值、發行方信用價值,到今天出現的對資訊系統(包括演算法、數學、密碼學、軟體等)的信任價值。

需求一般等價物都可以作為貨幣使用。然而平時最常見的還是紙幣本位制,既方便攜帶、不易仿製、又相對容易辯偽。注意,嚴格來來講,貨幣(money)不等於現金或通(cash,currency),貨幣的範圍更廣。無論是貨幣,還是信用卡模式,都需要額外的系統(例如銀行)來完成生產、分發、管理等操作,帶來很大的額外成本和使用風險。諸如偽造、信用卡詐騙、盜刷、轉賬等安全事件屢見不鮮。很自然的,如果能實現一種數字貨幣,保持既有貨幣的這些特性,消除紙質貨幣的缺陷,無疑將帶來巨大的社會變革,極大提高經濟活動的運作效率。

可見,數字貨幣並非在所有領域都優於已有的貨幣形式。

最後,雖然當前的數字貨幣「實驗」已經取得了巨大成功,但可見的侷限也很明顯:其依賴的分布式賬本技術還缺乏大規模場景下考驗;效能和安全性還有待提公升;資源的消耗還過高等等。

實現挑戰

設計和實現乙個數字貨幣並非易事。在現實生活中,因為紙幣具備可轉移性,相對容易地完成價值的交割。但是因為電子內容天然具備零複製成本,無法通過傳送電子內容來完成價值的轉移。持有人可以試圖將同乙份電子貨幣發給多個人,這種被稱為「雙重支付攻擊(double-spent)」。

電子貨幣模式有人稱為「數字貨幣 1.0」,它實際上是假定存在乙個安全可靠的第三方記賬機構來實現,這個機構利用信用作為抵押,來完成交易。 這種中心化控制下的數字貨幣實現相對簡單,但需要乙個中心管控系統。但是,很多時候並不存在乙個安全可靠的第三方記賬機構來充當這個中心管控的角色。

總結一下,在去中心化的場景下,存在幾個難題:貨幣的防偽:誰來負責驗證貨幣;貨幣交易:如何確定貨幣從一方轉移到另外一方;避免雙重支付:如何避免出現雙重支付。

位元幣出現

位元幣網路無需任何管理機構,自身通過數學和密碼學原理來確保了所有交易的成功進行,位元幣自身的價值是通過背後的計算力為背書。目前看來,數字貨幣比較有影響力的模式有兩種,一種是類似paypal 這樣的選擇跟已有的系統合作,成為**;一種是以位元幣這樣的完全丟棄已有體系的分布式技術。

什麼是位元幣

位元幣網路由數千個核心節點參與構成,沒有任何中心的運維參與,支援了穩定上公升的交易量。位元幣之所以受到無數金融從業者的熱捧,在於它首次真正意義上實現了足夠安全可靠的去中心化數字貨幣機制。作為一種概念金融貨幣,位元幣主要是希望解決已有金融貨幣系統的幾個問題:被掌控在發行機構手中;自身的價值無法保證;無法匿名化交易。

什麼是區塊鏈

區塊鏈(blockchain)技術自身仍然在飛速發展中,目前還缺乏統一的規範和標準。最早區塊鏈技術雛形出現在位元幣專案中。作為位元幣背後的分布式記賬平台,在無集中式管理的情況下,位元幣網路穩定執行了近八年時間,支援了海量的交易記錄,並未出現嚴重的漏洞。注:位元幣歷史上唯一已知的漏洞事件曾導致位元幣的惡意增發,但問題很快被發現並修正,相關非法交易被撤銷。區塊鏈屬於一種去中心化的記錄技術。參與到系統上的節點,可能不屬於同一組織、彼此無需信任;區塊鏈資料由所有節點共同維護,每個參與維護節點都能複製獲得乙份完整記錄的拷貝。跟傳統的記賬技術相比,其特點應該包括:1)維護一條不斷增長的鏈,只可能新增記錄,而發生過的記錄都不可篡改;2)去中心化,或者說多中心化,無需集中的控制而能達成共識,實現上盡量分布式;3)通過密碼學的機制來確保交易無法抵賴和破壞,並盡量保護使用者資訊和記錄的私隱性。

基本原理基本概念包括:交易(transaction):一次操作,導致賬本狀態的一次改變,如新增一條記錄;區塊(block):記錄一段時間內發生的交易和狀態結果,是對當前賬本狀態的一次共識;鏈(chain):由乙個個區塊按照發生順序串聯而成,是整個狀態變化的日誌記錄。如果把區塊鏈作為乙個狀態機,則每次交易就是試圖改變一次狀態,而每次共識生成的區塊,就是參與者對於區塊中所有交易內容導致狀態改變的結果進行確認。在實現上,首先假設存在乙個分布式的資料記錄本(這方面的技術相對成熟),這個記錄本只允許新增、不允許刪除。其結構是乙個線性的鍊錶,由乙個個「區塊」串聯組成,這也是其名字「區塊鏈」的**。新的資料要加入,必須放到乙個新的區塊中。而這個塊(以及塊裡的交易)是否合法,可以通過一些手段快速檢驗出來。維護節點都可以提議乙個新的區塊,然而必須經過一定的共識機制來對最終選擇的區塊達成一致。位元幣的這種基於算力的共識機制被稱為proof of work(pow)。目前,要讓 hash 結果滿足一定條件並無已知的啟發式演算法,只能進行暴力嘗試。嘗試的次數越多,算出來的概率越大。通過調節對 hash 結果的限制,位元幣網路控制約 10 分鐘平均算出來乙個合法區塊。算出來的節點將得到區塊中所有交易的管理費和協議固定發放的獎勵費(目前是 12.5 位元幣,每四年減半)。也即俗稱的挖礦。很自然會有人問,能否進行惡意操作來破壞整個區塊鏈系統或者獲取非法利益。比如不承認別人的結果,拒絕別人的交易等。實際上,因為系統中存在大量的使用者,而且使用者預設都只承認他看到的最長的鏈。只要不超過一半(概率意義上越少肯定越難)的使用者協商,最終最長的鏈將很大概率上是合法的鏈,而且隨著時間增加,這個概率會越大。

小結區塊鏈是第乙個試圖自帶信任化和防止篡改的分布式記錄系統。更進一步,位元幣只是基於區塊鏈技術的一種金融應用(而且是直接嵌入區塊鏈中),區塊鏈技術還能帶來更通用的計算能力。hyperledger 和 ethereum 就試圖做類似的事情,基於區塊鏈再做一層平台層,讓別人基於平台開發應用變得更簡單。另外,區塊鏈本身可以作為分布式儲存,也自然可以作為分布式計算引擎。

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