1.1 區塊鏈技術的孕育階段

創新是進步的源泉，一項偉大技術的發展背后是無數緊密連接的創新成果的涌現。大眾現在所見到的區塊鏈技術，并不是完完全全新創的技術，它其實包含了不同歷史時期多個領域的研究成果。對這些技術背景的回顧將有助于我們了解區塊鏈技術的過去，把握區塊鏈技術的現在，預測區塊鏈技術的未來。

區塊鏈技術的進步依托于密碼學（Cryptography）的發展。密碼學的發展使得人們匿名操作的安全性得以保證。那么，究竟什么是密碼學？密碼學包括密碼編碼學和密碼分析學兩大范疇，前者的主要研究內容是密碼體制設計，后者的主要內容則是密碼體制的破譯。密碼編碼技術和密碼分析技術是相互支持、密不可分的兩個方面。

1976年，惠特菲爾德·迪菲（Whitfield Diffie）、馬丁·赫爾曼（Martin Hellman）發表了一篇具有劃時代意義的文章—《密碼學新方向》；1977年，美國的數據加密標準（DES）公布。這兩件事情的發生讓密碼學得到了空前的關注度。在此以前，人們都認為密碼是政府、軍事、外交、安全等部門專用的。而在1977年后，密碼學由公用研究轉為民用研究，正是這種轉變，讓密碼學得到了飛速發展。

1977年，羅納德·李維斯特（Ronald Rivest）、阿迪·薩莫爾（Adi Shamir）和倫納德·阿德曼（Leonard Adleman）三位教授提出了RSA公開密鑰密碼系統，這是迄今為止所有公鑰密碼體系中最著名、使用最廣泛的一種密碼體系。RSA的名稱來自于這三位發明者姓氏的第一個字母，他們也因此在2002年獲得了計算機領域的最高榮譽—圖靈獎。

1980年，《密碼學新方向》的兩位作者之一赫爾曼的博士生默克爾（Ralph Merkle），提出了默克爾樹這種數據結構和相應的算法，其主要用途之一是對分布式網絡中數據同步正確性的校驗。值得指出的是，在1980年時，哈希算法、分布式的網絡都還沒有出現，我們熟知的安全哈希算法（Secure Hash Algorithm，簡稱：SHA-1）、消息摘要算法第五版（Message Digest Algorithm MD5，簡稱：MD5）都是在20世紀90年代誕生的。在那個年代，默克爾就發布了這樣一個數據結構，并且對密碼學和分布式計算領域的發展起到了重要作用，這多少有些令人驚訝。

1982年，萊斯利·蘭伯特（Leslie Lamport）在一篇描述分布式系統一致性問題（Distributed Consensus）的論文中抽象出了一個著名的例子，即拜占庭將軍問題（Byzantine Failures）。拜占庭帝國想要進攻一個強大的敵國，他們的軍隊分散在敵國的四周，依靠騎馬的通信兵相互通信來協商進攻意向及進攻時間。任一支軍隊單獨進攻都毫無勝算，至少六支軍隊（一半以上）同時襲擊才能攻下敵國。困擾將軍們的問題是，他們不確定他們中是否有叛徒，叛徒可能擅自變更進攻意向或者進攻時間。假設不用考慮通信兵是否會被虜獲或無法傳達信息等問題，即消息傳遞的信道絕無問題，在已知有叛徒存在的情況下，其余忠誠的將軍如何在不受叛徒的影響下達成一致的協議，拜占庭將軍問題就此形成。這一問題的提出，標志著分布式計算的可靠性理論和實踐進入了實質性階段。

同年，大衛·喬姆（David Chaum）提出了不可追蹤的密碼學網絡支付系統。我們可以看出，隨著密碼學的發展，眼光敏銳的人已經開始嘗試將其運用到貨幣、支付相關的領域了。

1985年，科布利茨（N.Koblitz）和米列爾（V.Miller）各自獨立提出了著名的橢圓曲線加密（ECC）算法。此前發明的RSA算法由于計算量過大，并不實用，ECC算法的提出使得非對稱加密體系產生了應用于實際的可能。因此，可以說到了1985年，也就是《密碼學新方向》發表10年左右的時候，現代密碼學的理論和技術基礎得以完全確立。

有意思的是，1985—1997年這段時期，密碼學、分布式網絡以及支付/貨幣等領域，沒有什么特別顯著的進展。這種現象很容易理解：在新的思想、理念、技術產生之初，大家總要經過相當長時間的學習、探索、實踐，才有可能獲得突破性的成果。其前十年，往往是理論發展的時間，后十年才會進入到實踐探索階段，1985—1997這十年左右的時間，應該是相關領域在理論方面迅速發展的階段。在經過了20年左右的時間后，密碼學、分布式計算領域終于進入了爆發期。

1998年，比爾·蓋茨的微軟如日中天，Windows 98操作系統風行全球；亞馬遜公司剛剛成立三年；第一次互聯網大泡沫正在醞釀，并將在2000年破裂。而電子商務的發展迫切需要支付方式的變革。互聯網電子商務的開展，使得網絡支付成為一種潛在需求，數字貨幣是解決這一問題的方式之一。

一群先驅對數字貨幣進行了應用實踐。戴偉發表文章闡述了一種匿名的、分布式的電子現金系統，他將其命名為“B-Money”；同一時期，尼克·薩博（Nick Szabo）發明了“Bit Gold”，“Bit Gold”設置了一種機制，用戶通過競爭性地解決“工作量證明問題”，將解答的結果用加密算法串聯在一起公開發布，構建出一個產權認證系統。“Bit Gold”的一個變種是“可重復利用的工作量證明”，開發者是哈爾·芬尼（Hal Finney）。以上即為區塊鏈技術的孕育階段。