区块链是以比特币为代表的数字加密货币体系的核心支撑技术. 区块链技术的核心优势是去中心化, 能够通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段, 在节点无需互相信任的分布式系统中实现基于去中心化信用的点对点交易、协调与协作, 从而为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案.
随着比特币近年来的快速发展与普及, 区块链技术的研究与应用也呈现出爆发式增长态势, 被认为是继大型机、个人电脑、互联网、移动/社交网络之后计算范式的第五次颠覆式创新, 是人类信用进化史上继血亲信用、贵金属信用、央行纸币信用之后的第四个里程碑. 区块链技术是下一代云计算的雏形,有望像互联网一样彻底重塑人类社会活动形态, 并实现从目前的信息互联网向价值互联网的转变.
区块链技术起源于2008 年由化名为“中本聪”(Satoshi nakamoto) 的学者在密码学邮件组发表的奠基性论文《比特币: 一种点对点电子现金系统》,目前尚未形成行业公认的区块链定义.
狭义来讲, 区块链是一种按照时间顺序将数据区块以链条的方式组合成特定数据结构, 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的去中心化共享总账(Decentral-ized shared ledger), 能够安全存储简单的、有先后关系的、能在系统内验证的数据.
广义的区块链技术则是利用加密链式区块结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用自动化脚本代码(智能合约) 来编程和操作数据的一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式。
一、区块链的特点
区块链具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全可信等特点.
首先是去中心化: 区块链数据的验证、记账、存储、维护和传输等过程均是基于分布式系统结构, 采用纯数学方法而不是中心机构来建立分布式节点间的信任关系, 从而形成去中心化的可信任的分布式系统;
其次是时序数据: 区块链采用带有时间戳的链式区块结构存储数据, 从而为数据增加了时间维度, 具有极强的可验证性和可追溯性;
第三是集体维护: 区块链系统采用特定的经济激励机制来保证分布式系统中所有节点均可参与数据区块的验证过程(如比特币的“挖矿”过程), 并通过共识算法来选择特定的节点将新区块添加到区块链;
第四是可编程: 区块链技术可提供灵活的脚本代码系统, 支持用户创建高级的智能合约、货币或其他去中心化应用. 例如, 以太坊(Ethereum) 平台即提供了图灵完备的脚本语言以供用户来构建任何可以精确定义的智能合约或交易类型;
最后是安全可信: 区块链技术采用非对称密码学原理对数据进行加密, 同时借助分布式系统各节点的工作量证明等共识算法形成的强大算力来抵御外部攻击、保证区块链数据不可篡改和不可伪造, 因而具有较高的安全性.
二、比特币
比特币是迄今为止最为成功的区块链应用场景。
据区块链实时监控网站Blockchain.info 统计显示,平均每天有约7 500 万美元的120 000 笔交易被写入比特币区块链, 目前已生成超过40 万个区块.加密货币市值统计网站coinmarketcap.com 显示,截止到2016 年2 月, 全球共有675 种加密货币, 总市值超过67 亿美元, 其中比特币市值约占86 %, 瑞波币和以太币分别居二、三位.
目前比特币供应量(即已经挖出的比特币数量) 已经超过1 500 万枚,按照每枚比特币389.50 美元的现行价格估算其总市值已超过59 亿美元, 在世界各国2015 年GDP排名中占据第144 位(略低于欧洲的摩尔多瓦). 换言之, 在没有政府和中央银行信用背书的情况下, 去中心化的比特币已经依靠算法信用创造出与欧洲小国体量相当的全球性经济体. 预计到2027 年, 全球10% 的GDP 将会通过区块链技术存储.
比特币区块链的第一个区块(称为创世区块) 诞生于2009 年1 月4 日, 由创始人中本聪持有. 一周后, 中本聪发送了10 个比特币给密码学专家哈尔芬尼, 形成了比特币史上第一次交易; 2010 年5 月, 佛罗里达程序员用1 万比特币购买价值为25 美元的披萨优惠券, 从而诞生了比特币的第一个公允汇率.此后, 比特币价格快速上涨, 并在2013 年11 月创下每枚比特币兑换1 242 美元的历史高值, 超过同期每盎司1 241.98 美元的黄金价格. 据CoinDesk 估算,目前全球约有6 万商家接受比特币交易, 其中中国是比特币交易增长最为迅速的国家。
比特币本质上是由分布式网络系统生成的数字货币, 其发行过程不依赖特定的中心化机构, 而是依赖于分布式网络节点共同参与一种称为工作量证明(Proof of work, PoW) 的共识过程以完成比特币交易的验证与记录. PoW 共识过程(俗称挖矿, 每个节点称为矿工) 通常是各节点贡献自己的计算资源来竞争解决一个难度可动态调整的数学问题