1.1　區塊鏈簡史

區塊鏈技術被認為是繼蒸汽機、電力、互聯網之后，下一代顛覆性的核心技術。如果說蒸汽機釋放了人們的生產力，電力解決了人們基本的生活需求，互聯網徹底改變了人們信息傳遞的方式，那么區塊鏈作為構造信任的機器，將可能徹底改變整個人類社會價值傳遞的方式。下面分別介紹區塊鏈的基本概念、發展現狀和應用場景。

1.1.1　區塊鏈是什么

中本聰（Satoshi Nakamoto）在《比特幣：一種點對點式的電子現金系統》論文中開創性地提出了基于密碼學原理而非信用的電子支付系統——比特幣。它是一種去中心化的數字貨幣，其原理是使用公共密鑰密碼來管理所有權，并通過一種稱為“工作量證明”的一致性算法來跟蹤貨幣的持有者。這種“工作量證明”算法提供了一種有效的、簡單有節制的共識算法，允許網絡中的節點一起同意比特幣總賬狀態的一組更新。該算法還提供了一種允許任何節點自由達成共識的處理機制，這一機制解決了不同節點之間建立信任、獲取權益等難題，同時阻止了女巫攻擊⁽¹⁾。之后，人們提出了“權益證明”這一新方案，通過選舉的形式，其中的任意節點被隨機選擇來驗證下一個區塊，節點需要提供一定數量加密貨幣的所有權作為權益，權益份額的大小決定了被選為驗證者的概率，從而得以創建下一個區塊。這兩種方法都可以作為加密數字貨幣的支柱算法。

區塊鏈作為比特幣底層技術，伴隨著比特幣和之后各種數字貨幣的大熱，逐漸吸引了大家的關注。什么是區塊鏈？這個問題已經成為各類搜索引擎中的熱門話題。

狹義上講，區塊鏈是一個開放的分布式賬本或分布式數據庫，也就是一個不斷增長的列表，這個列表是由一個個區塊以加密的方式連接而成的，每個區塊都記錄了一系列交易，并且每一個區塊都包含了前一個區塊的哈希值、時間戳和交易數據。廣義上講，區塊鏈技術是利用加密鏈式區塊結構來驗證和存儲數據、利用分布式節點共識算法來生成和更新數據、利用自動化腳本代碼（智能合約）來編程和操作數據的一種全新的去中心化基礎架構和分布式計算范式。

可以將區塊鏈想象為一個遍布全球的公共賬簿，任何參與節點都能夠擁有這個賬簿的所有記錄，可以追根溯源。因為所有的參與節點共同維護這個公共賬簿，所以任何一個節點不能隨意更改、偽造。假設有一個可信任的中央服務器，那么按照需求所描述的去編寫代碼，就可以輕松地把狀態記錄在中央服務器的硬盤上。但如果試圖去建立一個像比特幣一樣的去中心化的貨幣系統，就需要考慮將狀態轉移系統與一致性系統相結合，從而確保每個人都同意一筆交易的順序。比特幣去中心化的一致性處理進程要求網絡中的節點連續不斷地嘗試對交易打包，每個以這種方式被打成的包就稱為一個“區塊”，每個區塊都包含一個時間戳、一個隨機數、一個對上一區塊的引用和從上一個區塊開始的所有交易的列表。這樣的區塊每隔十分鐘左右就會被網絡創建出來，隨著時間的推移，就能夠創建一個持久的、不斷增長的區塊鏈，這個區塊鏈不斷地被更新，保證了其始終代表著最新的比特幣總賬的狀態。

區塊鏈上面的代碼一旦發布運行之后是無法改變的，因為區塊鏈的創想就是應用一旦推出，就再也無法修改，必須按照既定的代碼運行。區塊鏈的革命性在于其利用本身不可篡改的特性實現了人類社會從中心化的個人信任和制度信任轉變為去中心化的機器信任模式。區塊鏈記錄了所有狀態的初始情況，以及之后每次更改和變動記錄，不依賴于任何組織或者個人。通過一條條不可更改的歷史記錄，區塊鏈實現了讓互不信任的個體就歷史狀態達成一致。

互聯網行業的特點是強者越來越強，最終進入了巨頭壟斷時代，形成權利和信用中心。而“區塊鏈解決了操縱問題”（Vitalik Buterin，以太坊發明者），區塊鏈網絡中的數據是完全公開透明的，鏈狀結構代表的每條記錄都能夠被追溯到初始狀態，想要更改區塊鏈上的任何一個信息單元都需要付出和全網作對的昂貴算力代價。中心化權利被下放，不再依賴單點或單一可信的仲裁者，每個人都將自己的所有記錄保存在一個不屬于任何人的不可篡改的數據庫里。如果網絡能夠真正實現全球參與，那么分布式的特性保證了區塊鏈能夠跨越國界和任何物理因素的制約，實現真實世界和網絡世界的完美結合。

區塊鏈技術因為比特幣而受到關注，但是它的應用并不僅僅局限于數字貨幣。作為“未來誠信的沃土”，區塊鏈正在改變未來，而有幸的是，我們正作為見證者，或者說參與者。

1.1.2　區塊鏈的發展與現狀

隨著人們對區塊鏈的關注和投入的日益增多，區塊鏈技術從比特幣的一部分發展到與金融業和各行各業的融合，大致經歷了三個階段：區塊鏈1.0、區塊鏈2.0、區塊鏈3.0。對于什么是區塊鏈3.0，現在仍是眾說紛紜，沒有一個絕對的說法，但是普遍認為可以將區塊鏈技術發展的前兩個階段分為：以比特幣為首的數字貨幣時代和智能合約以太坊帶來的技術革新時代。區塊鏈總體階段大致描述如下。

（1）區塊鏈1.0：以比特幣為代表的數字貨幣的應用，實現跨境支付、可編程貨幣。

（2）區塊鏈2.0：智能合約的開發和應用，低成本高可靠地實現博彩、拍賣、抵押等契約行為，實現可編程金融、保險、證券。

（3）區塊鏈3.0：緊密地結合社會各個行業的實際應用，如醫療、物聯網、社交、共享經濟等，目的在于實現可編程社會。

下面詳細介紹這三個階段。

1. 區塊鏈1.0：比特幣和區塊鏈

區塊鏈緣起比特幣，比特幣也是區塊鏈的第一款殺手級應用。2008年中本聰匿名發表《比特幣：一種點對點式的電子現金系統》一文，在文中他通過結合密碼學、博弈論和計算機科學中分布式數據庫的相關知識，解決了前期數字貨幣中有關雙重支付的問題，比特幣從此作為數字貨幣界的翹楚走進了大眾視野。而區塊鏈技術正是其核心所在，它解決了無第三方情況下的交易信任問題。因為金錢作為一般等價物，可以說是自人類有交易歷史以來最有效的和普遍的互信體系的基礎，比特幣作為一種巨大的創新，通過區塊鏈的分布式記錄存儲，建立了真正意義上的數字貨幣。

比特幣的發行和隨后的暴漲引起了數字貨幣市場的火熱，基于比特幣底層技術或者在此基礎上進行革新的數字貨幣層出不窮，數字貨幣市場也迎來了百花齊放的時代。因此，人們將以比特幣為首的數字貨幣和支付行為組成的區塊鏈技術階段，稱作區塊鏈1.0。

1）密碼朋克

“The root problem with conventional currencies is all the trust that's required to make it work.The central bank must be trusted not to debase the currency，but the history of fiat currencies is full of breaches of that trust.”（傳統貨幣的根本問題是其運作建立在使用者的全部信任的基礎上，必須信任中央銀行，信任貨幣不會產生貶值，然而法定貨幣的歷史卻充滿了對這種信任的破壞）——中本聰。

人們對于數字貨幣的探索，并非始于比特幣，而是在更早之前，20世紀80、90年代人們就已經開始了不斷地嘗試和創新。比特幣的緣起涉及一個略顯神秘的組織——密碼朋克（CypherPunk），它是由一群密碼天才組成的松散聯盟，在他們的溝通郵件里，常見數字加密貨幣的想法和一些實踐，比特幣的底層技術中包含很多之前探路者的理論和實踐。

1992年蒂莫西·梅（英特爾前首席科學家）在加州的家里，正式發起了密碼朋克郵件列表組織，共同發起人還包括埃里克·休斯和約翰·吉爾莫。1993年，埃里克·休斯正式提出密碼朋克的概念，它宣揚計算機化空間下的個體精神，使用強加密（密文）保護個人隱私。密碼朋克提倡使用強加密算法，宣揚保持個體安全的私密性，反對任何政府規定的密碼系統。他們甚至容許罪犯和恐怖分子來開發和使用強加密系統，認為這是為個人隱私付出的風險，是必須接受的。

密碼朋克組織討論的話題包括數學、加密技術、計算機技術、政治和哲學。早期成員有非常多的知名精英，如菲利普·西莫曼（P2P技術的開發者）、阿桑奇（“維基解密”的創始人）、伯納斯·李（萬維網的創始人）、布拉姆·科恩（BT下載的作者）、尼克·薩博（BitGold、智能合約的發明人），當然還包括中本聰，最初他就是在密碼朋克組織中發布了自己有關比特幣的設想。而在比特幣之前，密碼朋克成員討論和實踐過的數字貨幣，就多達十多種。

比特幣中涉及的工作量證明機制、時間戳方法等原理都來源于組織成員的理論或者之前的實踐。

工作量證明機制來自亞當·貝克，一位英國的密碼學家。他于1997年發明的哈?，F金（Hash cash）用到了工作量證明機制（proof of work）。而時間戳保證數字文件安全的協議則來源于哈伯和斯托尼塔，之后這個協議便成為比特幣區塊鏈協議的原型。

密碼朋克中有一位備受尊崇的密碼學專家戴維，中本聰在發明比特幣的時候，與戴維有很多郵件上的交流，同時借鑒了很多戴維在1998年發明的B-money中的有關思想。B-money強調點對點的交易和不可更改的交易記錄。不過在B-money中，每臺計算機各自單獨書寫交易記錄，這很容易造成系統賬本的不一致。戴偉為此設計了復雜的獎懲機制以防止作弊，但是并沒能從根本上解決問題。

哈爾·芬尼是PGP公司的一位頂級開發人員，也是密碼朋克組織早期重要的成員。在比特幣發展的早期，哈爾·芬尼與中本聰有大量互動與交流，同時第一筆比特幣轉賬的接收者就是他，見證了早期比特幣的發展。

2）比特幣的誕生

2008年9月，雷曼兄弟在美國聯準會拒絕為其提供資金支持援助后提出破產申請，而在同一天美林證券宣布被美國銀行收購，標志著各國政府極力控制的全球金融危機開始失控。這場從美國開始并席卷全球的金融危機，使得世界各國為之震驚。華爾街對金融衍生產品的濫用和對次貸危機的估計不足終釀苦果。

2008年10月31日紐約時間下午2點10分，一個自稱是中本聰的人在密碼朋克的郵件群組中，發布了對比特幣的假說。“我一直在研究一個新的電子現金系統，這完全是點對點的，無須任何可信的第三方。”一種全新的貨幣體系橫空出世，同年11月16日，中本聰發布了比特幣代碼的先行版本。

2009年1月3日，比特幣網絡誕生，第一版開源比特幣客戶端發布。中本聰還在位于芬蘭赫爾辛基的一個小型服務器上挖出了比特幣的第一個區塊——創世區塊（genesis block），并獲得了50個比特幣的挖礦獎勵。

在創世區塊中，中本聰寫下這樣一句話：“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”（財政大臣站在第二次救助銀行的邊緣）。

這句話是當天《泰晤士報》頭版的標題。中本聰將它寫進創世區塊，不但清晰地展示了比特幣的誕生時間，還表達了對現實金融世界的嘲弄和對比特幣未來的期待和信心。作為一種通貨緊縮型貨幣，比特幣完全杜絕了類似政府為刺激經濟選擇的“量化寬松”政策帶來的通貨膨脹慘劇。

而現在，比特幣通過其本身的區塊鏈機制已經造就了一個正向循環的經濟系統，并自然地生長壯大。

2. 區塊鏈2.0：智能合約

以比特幣為代表的數字貨幣在價格瘋狂上漲、引來廣泛關注的同時，人們對其局限性和存在的問題也產生了越來越多的質疑和爭議。因為以比特幣為代表的區塊鏈1.0在設計之初只考慮了作為數字貨幣的交易屬性，區塊鏈技術只需要保證交易雙方信任的實現和交易的安全性，沒有考慮其他應用功能和要求，因此區塊鏈1.0只能夠支撐一些簡單的指令集。也正是比特幣的這種局限性促使了其他數字貨幣對于底層技術的改進，區塊鏈技術因此呈現出了蓬勃發展的勢頭。

區塊鏈2.0是人們試圖將區塊鏈技術和現實產業結合的第一次試水，是針對經濟、市場和金融領域的區塊鏈應用。為了突破比特幣的編程限制，維塔利克（Vitalik），作為比特幣代碼庫最初的貢獻者，在2013年推動了可塑性區塊鏈——以太坊的發展。他在以太坊中創建了一種編程語言，修改了比特幣中區塊鏈只單調地記錄交易的功能，以太坊區塊鏈允許轉移和記錄其他資產。以太坊又能夠和數字貨幣的發行相聯系，可將平臺用作ICO項目的眾籌平臺。根據以太坊白皮書的規劃設計，以太坊的目標是建立一個開源、開放的智能合約平臺，開發者可以在以太坊上建立自己的應用，發行自己的代幣，開發不限應用場景的分布式應用（DApp）。

以太坊的最大亮點在于智能合約的出現，所謂智能合約實際上是一組決定區塊鏈如何傳遞信息的可編程規則或程序指令，很多場景可以采用智能合約的形式來運轉，無須第三方進行擔保和信任?！爸悄芎霞s”這個概念是由跨領域法律學者尼克·薩博（Nick Szabo）在1995年提出來的，其靈感來自于自動售貨機。投幣進去，就會觸發選擇商品的選項，選擇以后售貨機的商品就會掉下來。符合條件投幣就可以拿商品，不符合條件或者不投就拿不到商品，這就是一個最簡單的智能合約。智能合約可以高效率地存儲和傳輸價值（區塊鏈資產），將區塊鏈的商用范圍從貨幣擴展到了一切數字化信息，將區塊鏈技術的發展從數字貨幣中解放出來。微軟、瑞士銀行等公司都對智能合約表現了很大的興趣，因為智能合約能夠大幅降低管理、保護、解析和存儲信息的成本。

3. 區塊鏈3.0

區塊鏈作為顛覆性技術，其應用并不僅僅局限于金融業。要預測區塊鏈的方向是一件很困難的事情，因為互聯網時代技術日新月異。誰能在一開始就預見到社交網絡的未來？誰又能想到人們對于電視機的喜愛只有那么一段時間，它就不敵手機的魅力。區塊鏈要發生的變化無法預估，甚至無法想象。但是可以預見，隨著技術的不斷完善和更多人員的關注與加入，區塊鏈技術會實現對人們真實生活的可編程。

德勤公司對2018年區塊鏈在全球的情況進行調研，調查對象是來自七個國家（加拿大、中國、法國、德國、墨西哥、英國和美國）的1053名精通區塊鏈的高管。大家的普遍看法是，雖然區塊鏈還沒有進入真正的黃金時期，但是每個時刻，區塊鏈都在對之前的舊技術和應用進行革新，每天都在接近突破時刻，一些關于區塊鏈的學術假設正在逐步穩健地成為現實。

報告顯示，對比2017年34%的受訪者比例，2018年全球范圍內有將近39%的受訪者認為區塊鏈被過分夸大，尤其在美國，這個比例上升到了44%。這種看法可能是由于受訪者將區塊鏈技術和價值急劇增長的基于區塊鏈技術的數字貨幣混為一談。但是從區塊鏈發展早期階段來看，隨著區塊鏈和現實應用的逐步結合以及人們認識的逐漸成熟，會有越來越多的區塊鏈實用主義者出現。區塊鏈因為比特幣而被熟知，但現在已經脫胎于比特幣，它的創新性和獨特性證明了區塊鏈不單單是一項技術的革新，而且是一種全新的去中心化的思想浪潮。它的應用和發展，不僅僅局限于數字貨幣，大家都試圖用區塊鏈來挑戰傳統的商業模式，因此未來可期。

1.1.3　區塊鏈的應用場景

區塊鏈吸引眾多關注的原因是它自身具有獨特的商業價值，下面根據其技術特點和業務特性進行介紹。

區塊鏈的技術特點如下。

（1）去中心／弱中心：區塊鏈是一種分布式數據存儲結構，沒有中心節點，所有節點都保存全部的相同區塊信息。對于特殊的應用場景，可以適當地采用弱中心化的管理節點。

（2）不可篡改、可追溯：一致提交后的數據會一直存在，不可被銷毀或修改。單個甚至多個節點對數據的篡改無法影響其他節點的數據存儲。區塊鏈上記錄的信息可以準確地追溯。

（3）透明、去信任：運行規則和數據信息都是透明的，節點間無須證明身份，無須相互信任。

（4）匿名性：區塊鏈中使用假名技術來切斷賬號和真實身份的聯系。例如，對用戶公鑰進行一系列的Hash（哈希）運算，得到的固定長度的Hash值作為對應的電子賬號。

（5）隱私保護性：密碼學保證了未經授權者能訪問到數據，但無法解析數據。

區塊鏈的業務特性如下。

（1）可信任性：區塊鏈技術可以提供天然可信的分布式賬本平臺，不需要額外第三方中介機構。

（2）降低成本：與傳統技術相比，區塊鏈技術可能帶來更短的時間、更少的人力和維護成本。

（3）增強安全：區塊鏈技術將有利于安全可靠的審計管理和賬目清算，減少犯罪可能性和各種風險。

區塊鏈技術在金融業上的應用尤其廣泛，如大幅度降低交易成本，在不需要任何中介機構的情況下，省去了核實等煩瑣復雜的環節，在區塊確認交易的速度夠快的情況下，可能一筆交易的時間能縮短到幾秒，甚至更快。下面分別介紹區塊鏈技術在金融服務、征信和權屬管理方面的應用。

1. 金融服務

在金融管理方面，中央銀行為整個社會的金融體系提供了最終的信用擔保，普通銀行基于央行的信用，作為中介擔保，協助完成多方的金融交易。為了確保貨幣發行、存款、貸款、匯款等大量交易的確定性，銀行必須在交易的審核和清算等諸多環節投入大量人力、物力進行核實，這使得交易確認時間較長、開銷較大。在證券、保險等金融領域普遍存在著類似的問題。利用區塊鏈技術的諸多優勢，可以避免人工參與，節省核實時間、流程消耗和人力成本。目前出現的一些新型金融或支付應用舉例如下。

（1）Abra：區塊鏈數字錢包。以區塊鏈技術為基礎提供P2P移動支付服務，能夠在任意兩臺智能設備上進行電子現金轉賬，無須開設銀行賬戶，沒有手續費。

（2）Bitwage：基于比特幣區塊鏈的跨境工資支付平臺。利用比特幣讓雇主為全球員工付薪，允許他們以當地的法定貨幣或比特幣支付工資，目前已支持25種法定貨幣的發薪服務。

（3）BitPOS：低成本的快捷線上支付，使電子商務系統用最小的代價來接受比特幣支付。

（4）Circle：由區塊鏈充當支付網絡，提供免手續費的跨境快速轉賬服務。用戶可以在手機端將初始貨幣轉換為比特幣，通過區塊鏈轉至收款人的比特幣地址，收款人可以選擇接收比特幣，也可以直接提取當地貨幣。

（5）Ripple：開放源碼的點到點支付網。是世界上第一個開放的支付網絡，通過這個支付網絡可以轉賬任意一種貨幣，包括美元、歐元、人民幣、日元或者比特幣，簡便易行快捷，交易確認在幾秒以內完成，交易費用幾乎是零，沒有所謂的跨行異地以及跨國支付費用。

但是由于目前區塊鏈容量的限制，這些基于區塊鏈的交易系統無法實現海量交易系統所需的性能要求（每秒1萬筆以上成交，日處理能力超過5000萬筆委托、3000萬筆成交）。這個棘手的問題也是區塊鏈技術向3.0發展的驅動力。

2. 征信和權屬管理

目前征信權屬管理的市場情況是：大量有效數據主要集中在少數機構手中，嚴密保護，高行業門檻?；ヂ摼W企業從各種維度都獲取了海量的用戶信息，但從征信角度看，這些數據仍然存在若干問題。這些問題體現在：①數據量不足，數據量越大，能獲得的價值自然越高，而數據產生有效價值存在一個下限，低于下限的數據量無法產生有效價值；②相關度較差，最核心的數據也往往是最敏感的，在隱私高度敏感的今天，用戶都不希望暴露過多的數據給第三方，因此企業獲取到的數據中有效成分其實很少；③時效性不足，企業可以從明面上獲取到的用戶數據往往是過時的，甚至存在虛假信息，對相關分析的可信度造成嚴重干擾。但是區塊鏈技術存在獲取數據的天然優勢：記錄數據天然無法篡改、不可抵賴，提供前所未有規模的相關性極高的數據，這些數據可以在時空中準確定位，并嚴格關聯到用戶，完全依靠數學研究成果，基于區塊鏈的信用機制將天然具備穩定性和中立性。

而權屬市場，指的是用于產權、版權等所有權管理和追蹤的市場，目前存在的最大的幾個難題是：物品所有權的確認和管理、保證交易的安全可靠、一定的隱私保護。其對于數據的要求與征信管理類似，因此選用區塊鏈技術能夠保證數據的真實安全性和嚴密性。目前出現的一些征信和權屬方面的應用舉例如下。

（1）Factom：嘗試使用區塊鏈技術來革新商業社會和政府部門的數據管理和數據記錄方式，包括審計系統、醫療信息記錄、供應鏈管理、投票系統、財產契據、法律應用、金融系統等。它將待確權數據的指紋存放到基于區塊鏈的分布式賬本中，可以提供資產所有權的追蹤服務。

（2）BitShareX：一個去中心化資產交易所，它使用了比特股的開源代碼，能夠在各種場合提供資金保障，并計劃發布包括投票和域名服務等應用。

（3）Everledger：基于區塊鏈的貴重資產檢測系統，將鉆石或者藝術品加上哈希值記錄在區塊鏈上，所有的鉆石都有真實的流通記錄，保證所有鉆石都有自己的來源信息。

（4）Mycelia：基于區塊鏈的產權保護項目，為音樂人實現音樂的自由交易提供服務，解決全球授權和版稅分配問題。

（5）Monegraph：一種數字藝術和媒體新平臺，通過區塊鏈系統保證圖片版權的透明交易，使藝術家們從菜單中選擇出售、授權、轉售以及合成音樂的權利，并允許他們按照自己的計算來規定價格。

（6）Mediachain：一個去中心化的媒體元數據（metadata）協議，參與者可以為自己的原創作品簽署加密聲明，將內容創造者與作品唯一對應，該項目旨在創建世界上最大的公開媒體元數據庫，讓所有參與者在一個去中心化的系統中共享圖片和信息，同時保護原創作品的版權。

（7）Blockcerts：麻省理工媒體實驗室（MIT Media Lab）發布的一個區塊鏈證書項目，這是一個基于比特幣區塊鏈的數字學術證書開放標準，提供了一個去中心化的認證系統，其憑證具有防篡改且可驗證的特性，可用于發行任何類型的證書，包括專業證書、成績單、學分或者學位證書。