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区块链技术：超越比特币

摘要

区块链本质上是一个分布式的记录数据库，或参与方之间执行和共享的所有交易或数字事件的公共分类账。公共分类账中的每笔交易都由系统中大多数参与者的一致意见进行验证。一旦输入，信息就永远无法删除。区块链包含了每一笔交易的特定且可验证的记录。比特币是一种分散的点对点数字货币，是最流行的使用区块链技术的例子。数字货币比特币本身极具争议，但其底层的区块链技术已经完美运作，并在金融和非金融领域找到了广泛的应用。

主要假设是，区块链建立了一个在数字网络世界中创建分布式共识的系统。这允许参与实体通过在公共分类账中创建不可修改的记录来确定数字事件的发生。它为从中央集权经济向民主开放、可扩展的数字经济发展打开了大门。这种颠覆性的技术带来了巨大的机遇，这一领域的革命才刚刚开始。本白皮书描述了区块链技术以及在金融和非金融领域的一些引人注目的具体应用。这种颠覆性的技术带来了巨大的机遇，这一领域的革命才刚刚开始。

1.介绍

区块链本质上是一个分布式的记录数据库，或所有交易或数字事件的公共分类账，这些交易或数字事件已在参与方之间执行和共享。公共分类账中的每笔交易都由系统中大多数参与者的一致意见进行验证。一旦输入，信息就永远无法删除。区块链包含了每一笔交易的特定且可验证的记录。用一个基本的比喻，从一个放在僻静地方的曲奇罐里偷曲奇要比从一个放在市场上的曲奇罐里偷曲奇容易得多，成千上万的人都能看到。比特币是与区块链技术有内在联系的最受欢迎的例子，但也是最具争议的一个，因为它有助于在没有任何政府控制的情况下，建立一个价值数十亿美元的全球匿名交易市场。因此，它必须处理涉及各国政府和金融机构的一些监管问题。然而，区块链技术本身是没有争议的，多年来工作完美无瑕，并成功应用于金融和非金融领域的应用。去年，硅谷资本家马克bull;安德森（Marc Andreessen）将区块链分布式共识模型列为自互联网诞生以来最重要的发明。法国巴黎银行的Johann Palychata在《精粹》杂志上写道，比特币的区块链（允许数字货币发挥作用的软件）应该被视为一项发明，就像蒸汽机或内燃机一样，有潜力改变金融世界

当前的数字经济是建立在对某种可信权威的依赖之上的。所有的在线交易都依赖于相信有人告诉我们真相——它可以是一个电子邮件服务提供商，告诉我们电子邮件已经发送；它可以是一个证书颁发机构，告诉我们某个数字证书是可信的；或者它可以是一个社交网络，比如Facebook，告诉我们，我们关于生活事件的帖子只与我们的朋友分享，也可以是一家银行，告诉我们，我们的钱已经可靠地送到了一个偏远国家的亲人手中。事实上，我们依靠第三方实体来保护我们的数字资产的安全和隐私，从而在数字世界中过着不稳定的生活。事实仍然是，这些第三方来源可以被黑客、操纵或泄露。这就是区块链技术的用武之地。它有可能通过实现一种分布式共识来彻底改变数字世界，在这种共识中，涉及数字资产的每一项在线交易，无论过去还是现在，都可以在未来的任何时候得到验证。这样做不会损害数字资产和相关方的隐私。分布式一致性和匿名性是区块链技术的两个重要特征。

区块链技术的优势超过了监管问题和技术挑战。区块链技术的一个关键新兴用例涉及“智能合约”。智能合约基本上是能够自动执行合约条款的计算机程序。当参与实体之间的智能合约中的预配置条件得到满足时，合约协议中涉及的各方可以透明地根据合约自动付款。

智能财产是另一个相关概念，即通过使用智能合约通过区块链控制财产或资产的所有权。财产可以是实物，如汽车、房屋或智能手机，也可以是非实物，如公司股份。这里需要注意的是，即使是比特币也不是真正的货币：比特币完全是为了控制货币的所有权。区块链技术在金融和非金融领域都有广泛的应用。

金融机构和银行不再将区块链技术视为对传统商业模式的威胁。事实上，世界上最大的银行正在通过研究创新的区块链应用程序来寻找这一领域的机会。爱沙尼亚LHV银行的Rain Lohmus在最近的一次采访中表示，他们发现区块链对于一些银行和金融相关的应用程序来说是最受考验和最安全的。非金融应用的机会也无穷无尽。我们可以设想在区块链中提供音乐行业、公证机构、私人证券和婚姻许可证中所有法律文件、健康记录和忠诚支付的存在证明。通过存储数字资产的指纹而不是存储数字资产本身，可以达到匿名或隐私的目的。在本报告中，我们关注的是当今数字经济中的每一个行业所面临的破坏到区块链技术的出现。区块链技术有潜力成为数字经济增长的新引擎，在数字经济中，我们越来越多地使用互联网进行数字商务，分享我们的个人数据和生活事件。这个空间有巨大的机遇，这个空间的革命才刚刚开始。在本报告中，我们主要关注区块链技术在公证、保险、私人证券和其他一些有趣的非金融应用领域的少数关键应用。我们首先描述一些历史和技术本身。

2.区块链技术

2.1比特币的短暂历史

2008年，一个人（或团体）以Satoshi Nakamoto的名义发表了一篇题为“比特币：对等电子现金系统”的论文。本文描述了一种对等版本的电子现金，它允许在线支付直接从一方发送到另一方，而无需经过金融机构。比特币是这一概念的第一个实现。现在，“加密货币”是用来描述所有网络和交换媒介的标签，这些网络和媒介使用加密技术来保护交易，而不是那些交易通过一个集中的可信实体传输的系统。第一篇论文的作者想保持匿名，因此至今没有人知道中本聪。几个月后，一个实现新协议的开源程序发布，从创世50块硬币开始。任何人都可以安装这个开源程序并成为比特币对等网络的一部分。从那以后它越来越受欢迎了。从那时起，比特币的受欢迎程度从未停止过增长。此外，潜在的区块链技术现在正在寻找金融以外的新应用范围。

1.2区块链技术：它是如何工作的？

我们通过解释比特币的工作原理来解释区块链的概念，因为它与比特币有着内在的联系。然而，区块链技术适用于任何在线交换的数字资产交易。

一、验证条目

二、保护条目

三、保留历史记录

互联网商务仅与作为处理和调解任何电子交易的可信第三方的金融机构联系在一起。可信第三方的作用是验证、保护和保存交易。一定比例的欺诈行为在网上交易中不可避免，需要通过金融交易进行调解。这导致了高昂的交易成本。比特币使用加密证明，而不是对第三方机制的信任，使双方愿意在互联网上执行在线交易。每个事务都通过数字签名进行保护，发送到接收方的“公钥”，并使用发送方的“私钥”进行数字签名。为了花钱，加密货币的所有者需要证明他对“私钥”的所有权。然后，接收数字货币的实体通过使用发送方在各自交易中的“公钥”来验证数字签名，这意味着拥有相应的“私钥”。每一笔交易都被广播到比特币网络中的每个节点，并在验证后记录在公共分类账中。每一笔交易在记入公共分类账之前都需要核实其有效性。在记录任何事务之前，验证节点需要确保两件事：

一、消费方拥有加密货币，通过对交易的数字签名验证。

二、通过将每笔交易与支出者的账户进行核对，通过将每笔交易与支出者的账户或登记在分类账中的“公钥”进行核对，支出者的账户中有足够的加密货币。这样可以确保在完成交易之前，他的账户有足够的余额。

然而，比特币对等网络中的每一个其他节点都要广播这些事务，这就存在着维护这些事务顺序的问题。这些交易不是按照它们产生的顺序进行的，因此需要一个系统来确保加密货币不会出现双重支出。考虑到交易是通过比特币网络逐节点传递的，因此不能保证在一个节点接收到的订单与生成这些交易的订单是相同的。这意味着需要开发一种机制，以便整个比特币网络能够就交易顺序达成一致，这在分布式系统中是一项艰巨的任务。

比特币通过一种现在众所周知的区块链技术解决了这个问题。比特币系统通过将交易分组称为区块，然后通过所谓的区块链将这些区块连接起来，从而对交易进行排序。一个块中的事务被认为是同时发生的。这些块以适当的线性、时间顺序相互链接（如链），每个块都包含前一个块的散列。

还有一个问题：网络中的任何节点都可以收集未经确认的事务并创建一个块，然后将其投射到网络的其他部分，作为区块链中下一个区块的建议。网络如何决定区块链中的下一个区块？不同节点可以同时创建多个块。由于块可以在网络中的不同点到达不同的顺序，因此不能依赖于顺序。

比特币通过引入一个数学谜题来解决这个问题：只要每个块包含一个非常特殊的数学问题的答案，它就会在块链中被接受。

这也被称为“工作证明”：生成块的节点需要证明它已经投入了足够的计算资源来解决数学难题。例如，一个节点可能需要找到一个“nonce”，当与前一个块的事务和散列进行散列时，该“nonce”会产生一个具有一定数量前导零的散列。所需的平均工作量是所需零位数量的指数，但验证过程非常简单，可以通过执行单个散列来完成。

这个数学难题解决起来并不简单，而且问题的复杂性可以调整，这样比特币网络中的一个节点平均需要10分钟才能做出正确的猜测并生成一个块。在给定的时间内，系统中生成多个块的可能性非常小。为了解决这个问题，第一个节点将块广播到网络的其余部分。但是，有时会同时解决多个块，从而导致多个可能的分支。然而，需要解决的数学问题非常复杂，因此区块链很快就会稳定下来：在此之后，每个节点对区块的排序都是一致的。

为解决这个难题和生成块而捐赠计算资源的节点被称为“miner”节点，并因其努力而获得经济奖励。网络只接受最长的区块链作为有效区块链。因此，攻击者几乎不可能引入欺诈交易，因为它不仅要通过解决数学难题来生成块，使网络中的其他节点接受其事务并阻塞为有效的事务。这项工作变得更加困难，因为区块链中的区块以加密方式连接在一起。

现有的市场区块链技术正在金融和非金融领域寻找传统上依赖第三方可信在线实体来验证和保护数字资产在线交易的应用。

1994年，Nick Szabo发明了另一个应用程序“智能合约”。自动执行参与方之间的合同是个好主意。然而，直到加密货币或可编程支付的概念出现，它才找到使用。现在，区块链和智能合约这两个程序可以协同工作，在合约协议的预先编程条件被触发时触发支付。智能合约实际上是加密货币世界的杀手级应用。

智能合约是由计算机协议自动执行的合约。使用区块链技术使注册、验证和执行它们变得更加容易。此外，以太坊（Ethereum）和科迪亚斯（Codius）等开源公司已经开始使用区块链技术实现智能合约，许多使用比特币和区块链技术的公司也开始支持智能合约。许多情况下，只有在满足某些条件后才能转移资产，这些条件要求律师创建合同，银行提供托管服务，这些情况可以由智能合同取代。特别是，以太坊为其可编程平台功能创造了许多令人兴奋的东西。该公司允许任何人创建自己的加密货币，并使用它来执行和支付智能合约，同时它也拥有自己的加密货币（ether），用于支付服务费用。以太坊已经在治理、自治银行、无钥匙接入、众筹、金融衍生产品交易和结算等领域推动了广泛的早期应用，所有这些都是通过使用智能合约实现的。

此外，除了加密货币之外，还有许多区块链可以支持广泛的应用。目前，业界有三种方法来支持其他应用并克服比特币区块链的已知局限性：

替代区块链：一种使用区块链算法在特定数字资产上达成分布式共识的系统。该系统可以与比特币（Bitcoin）这样的母网共享矿工，这种母网称为合并采矿。建议使用这些替代区块链来实现诸如DNS、SSL证书颁发机构、文件存储和投票等应用程序。

彩色硬币：一种开源协议，描述了一类开发人员通过使用比特币区块链以外的功能在比特币区块链上创建数字资产的方法。

侧链：由比特币通过比特币合约支持的替代区块链，就像美元和英镑过去由黄金支持一样。一个人可能有成千上万条与比特币“挂钩”的侧链，这些侧链都具有不同的特征和目的，所有侧链都利用了比特币区块链所保证的稀缺性和弹性。反过来，比特币区块链可以迭代以支持这些实验性侧链的附加功能，一旦这些侧链经过尝试和测试。

IBM、三星、Overstock、亚马逊、瑞银、花旗、Ebay和Verizon Wireless等公司都在为自己的应用探索区块链的替代和新颖用途。包括巴克莱（Barclays）和高盛（Goldman Sachs5）在内的9家全球最大银行最近于2015年9月与总部位于纽约的金融科技公司R3联手，以创建一个在金融市场使用区块链技术的框架。这是银行首次合作寻找区块链技术的应用。摩根大通（JPMorgan）、美国州立银行（State Street）、瑞士联合银行（UBS）、苏格兰皇家银行（Royal Bank Of Scotland）、瑞士信贷（Credit Suisse）、澳大利亚商业银行（BBVA）和澳大利亚联邦银行（Commonwealth Bank Of Australia）等主要银行也加入了这一计划。现在，我们来简要介绍一下创新型和有远见的公司在这一领域所做的各种有趣的应用程序和项目。

结论

区块链是比特币的骨干技术。分布式账本功能加上区块链的安全性，使得它成为解决当前金融和非金融行业问题的一项极具吸引力的技术。就技术而言，基于加密货币的技术要么处于膨胀预期的下行斜坡，要么处于幻灭的低谷，人们对基于区块链的业务应用程序非常感兴趣，因此许多初创企业都在开发这些应用程序。肯定会面临如前所述的强劲逆风。然而，即使是大型金融机构，如Visa、万事达、银行和纳斯达克，也在投资探索区块链上当前商业模式的应用。事实上，他们中的一些人正在区块链领域寻找新的商业模式。一些人甚至希望保持他们在区块链监管环境的转变方面处于领先地位。

我们预计，由于相关风险，区块链技术将缓慢采用。大多数初创公司都会失败，很少有赢家。说到这里，我们应该看到在一两年内有大量的

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