1.1　区块链简史

区块链技术被认为是继蒸汽机、电力、互联网之后，下一代颠覆性的核心技术。如果说蒸汽机释放了人们的生产力，电力解决了人们基本的生活需求，互联网彻底改变了人们信息传递的方式，那么区块链作为构造信任的机器，将可能彻底改变整个人类社会价值传递的方式。下面分别介绍区块链的基本概念、发展现状和应用场景。

1.1.1　区块链是什么

中本聪（Satoshi Nakamoto）在《比特币：一种点对点式的电子现金系统》论文中开创性地提出了基于密码学原理而非信用的电子支付系统——比特币。它是一种去中心化的数字货币，其原理是使用公共密钥密码来管理所有权，并通过一种称为“工作量证明”的一致性算法来跟踪货币的持有者。这种“工作量证明”算法提供了一种有效的、简单有节制的共识算法，允许网络中的节点一起同意比特币总账状态的一组更新。该算法还提供了一种允许任何节点自由达成共识的处理机制，这一机制解决了不同节点之间建立信任、获取权益等难题，同时阻止了女巫攻击⁽¹⁾。之后，人们提出了“权益证明”这一新方案，通过选举的形式，其中的任意节点被随机选择来验证下一个区块，节点需要提供一定数量加密货币的所有权作为权益，权益份额的大小决定了被选为验证者的概率，从而得以创建下一个区块。这两种方法都可以作为加密数字货币的支柱算法。

区块链作为比特币底层技术，伴随着比特币和之后各种数字货币的大热，逐渐吸引了大家的关注。什么是区块链？这个问题已经成为各类搜索引擎中的热门话题。

狭义上讲，区块链是一个开放的分布式账本或分布式数据库，也就是一个不断增长的列表，这个列表是由一个个区块以加密的方式连接而成的，每个区块都记录了一系列交易，并且每一个区块都包含了前一个区块的哈希值、时间戳和交易数据。广义上讲，区块链技术是利用加密链式区块结构来验证和存储数据、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和分布式计算范式。

可以将区块链想象为一个遍布全球的公共账簿，任何参与节点都能够拥有这个账簿的所有记录，可以追根溯源。因为所有的参与节点共同维护这个公共账簿，所以任何一个节点不能随意更改、伪造。假设有一个可信任的中央服务器，那么按照需求所描述的去编写代码，就可以轻松地把状态记录在中央服务器的硬盘上。但如果试图去建立一个像比特币一样的去中心化的货币系统，就需要考虑将状态转移系统与一致性系统相结合，从而确保每个人都同意一笔交易的顺序。比特币去中心化的一致性处理进程要求网络中的节点连续不断地尝试对交易打包，每个以这种方式被打成的包就称为一个“区块”，每个区块都包含一个时间戳、一个随机数、一个对上一区块的引用和从上一个区块开始的所有交易的列表。这样的区块每隔十分钟左右就会被网络创建出来，随着时间的推移，就能够创建一个持久的、不断增长的区块链，这个区块链不断地被更新，保证了其始终代表着最新的比特币总账的状态。

区块链上面的代码一旦发布运行之后是无法改变的，因为区块链的创想就是应用一旦推出，就再也无法修改，必须按照既定的代码运行。区块链的革命性在于其利用本身不可篡改的特性实现了人类社会从中心化的个人信任和制度信任转变为去中心化的机器信任模式。区块链记录了所有状态的初始情况，以及之后每次更改和变动记录，不依赖于任何组织或者个人。通过一条条不可更改的历史记录，区块链实现了让互不信任的个体就历史状态达成一致。

互联网行业的特点是强者越来越强，最终进入了巨头垄断时代，形成权利和信用中心。而“区块链解决了操纵问题”（Vitalik Buterin，以太坊发明者），区块链网络中的数据是完全公开透明的，链状结构代表的每条记录都能够被追溯到初始状态，想要更改区块链上的任何一个信息单元都需要付出和全网作对的昂贵算力代价。中心化权利被下放，不再依赖单点或单一可信的仲裁者，每个人都将自己的所有记录保存在一个不属于任何人的不可篡改的数据库里。如果网络能够真正实现全球参与，那么分布式的特性保证了区块链能够跨越国界和任何物理因素的制约，实现真实世界和网络世界的完美结合。

区块链技术因为比特币而受到关注，但是它的应用并不仅仅局限于数字货币。作为“未来诚信的沃土”，区块链正在改变未来，而有幸的是，我们正作为见证者，或者说参与者。

1.1.2　区块链的发展与现状

随着人们对区块链的关注和投入的日益增多，区块链技术从比特币的一部分发展到与金融业和各行各业的融合，大致经历了三个阶段：区块链1.0、区块链2.0、区块链3.0。对于什么是区块链3.0，现在仍是众说纷纭，没有一个绝对的说法，但是普遍认为可以将区块链技术发展的前两个阶段分为：以比特币为首的数字货币时代和智能合约以太坊带来的技术革新时代。区块链总体阶段大致描述如下。

（1）区块链1.0：以比特币为代表的数字货币的应用，实现跨境支付、可编程货币。

（2）区块链2.0：智能合约的开发和应用，低成本高可靠地实现博彩、拍卖、抵押等契约行为，实现可编程金融、保险、证券。

（3）区块链3.0：紧密地结合社会各个行业的实际应用，如医疗、物联网、社交、共享经济等，目的在于实现可编程社会。

下面详细介绍这三个阶段。

1. 区块链1.0：比特币和区块链

区块链缘起比特币，比特币也是区块链的第一款杀手级应用。2008年中本聪匿名发表《比特币：一种点对点式的电子现金系统》一文，在文中他通过结合密码学、博弈论和计算机科学中分布式数据库的相关知识，解决了前期数字货币中有关双重支付的问题，比特币从此作为数字货币界的翘楚走进了大众视野。而区块链技术正是其核心所在，它解决了无第三方情况下的交易信任问题。因为金钱作为一般等价物，可以说是自人类有交易历史以来最有效的和普遍的互信体系的基础，比特币作为一种巨大的创新，通过区块链的分布式记录存储，建立了真正意义上的数字货币。

比特币的发行和随后的暴涨引起了数字货币市场的火热，基于比特币底层技术或者在此基础上进行革新的数字货币层出不穷，数字货币市场也迎来了百花齐放的时代。因此，人们将以比特币为首的数字货币和支付行为组成的区块链技术阶段，称作区块链1.0。

1）密码朋克

“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.”（传统货币的根本问题是其运作建立在使用者的全部信任的基础上，必须信任中央银行，信任货币不会产生贬值，然而法定货币的历史却充满了对这种信任的破坏）——中本聪。

人们对于数字货币的探索，并非始于比特币，而是在更早之前，20世纪80、90年代人们就已经开始了不断地尝试和创新。比特币的缘起涉及一个略显神秘的组织——密码朋克（CypherPunk），它是由一群密码天才组成的松散联盟，在他们的沟通邮件里，常见数字加密货币的想法和一些实践，比特币的底层技术中包含很多之前探路者的理论和实践。

1992年蒂莫西·梅（英特尔前首席科学家）在加州的家里，正式发起了密码朋克邮件列表组织，共同发起人还包括埃里克·休斯和约翰·吉尔莫。1993年，埃里克·休斯正式提出密码朋克的概念，它宣扬计算机化空间下的个体精神，使用强加密（密文）保护个人隐私。密码朋克提倡使用强加密算法，宣扬保持个体安全的私密性，反对任何政府规定的密码系统。他们甚至容许罪犯和恐怖分子来开发和使用强加密系统，认为这是为个人隐私付出的风险，是必须接受的。

密码朋克组织讨论的话题包括数学、加密技术、计算机技术、政治和哲学。早期成员有非常多的知名精英，如菲利普·西莫曼（P2P技术的开发者）、阿桑奇（“维基解密”的创始人）、伯纳斯·李（万维网的创始人）、布拉姆·科恩（BT下载的作者）、尼克·萨博（BitGold、智能合约的发明人），当然还包括中本聪，最初他就是在密码朋克组织中发布了自己有关比特币的设想。而在比特币之前，密码朋克成员讨论和实践过的数字货币，就多达十多种。

比特币中涉及的工作量证明机制、时间戳方法等原理都来源于组织成员的理论或者之前的实践。

工作量证明机制来自亚当·贝克，一位英国的密码学家。他于1997年发明的哈希现金（Hash cash）用到了工作量证明机制（proof of work）。而时间戳保证数字文件安全的协议则来源于哈伯和斯托尼塔，之后这个协议便成为比特币区块链协议的原型。

密码朋克中有一位备受尊崇的密码学专家戴维，中本聪在发明比特币的时候，与戴维有很多邮件上的交流，同时借鉴了很多戴维在1998年发明的B-money中的有关思想。B-money强调点对点的交易和不可更改的交易记录。不过在B-money中，每台计算机各自单独书写交易记录，这很容易造成系统账本的不一致。戴伟为此设计了复杂的奖惩机制以防止作弊，但是并没能从根本上解决问题。

哈尔·芬尼是PGP公司的一位顶级开发人员，也是密码朋克组织早期重要的成员。在比特币发展的早期，哈尔·芬尼与中本聪有大量互动与交流，同时第一笔比特币转账的接收者就是他，见证了早期比特币的发展。

2）比特币的诞生

2008年9月，雷曼兄弟在美国联准会拒绝为其提供资金支持援助后提出破产申请，而在同一天美林证券宣布被美国银行收购，标志着各国政府极力控制的全球金融危机开始失控。这场从美国开始并席卷全球的金融危机，使得世界各国为之震惊。华尔街对金融衍生产品的滥用和对次贷危机的估计不足终酿苦果。

2008年10月31日纽约时间下午2点10分，一个自称是中本聪的人在密码朋克的邮件群组中，发布了对比特币的假说。“我一直在研究一个新的电子现金系统，这完全是点对点的，无须任何可信的第三方。”一种全新的货币体系横空出世，同年11月16日，中本聪发布了比特币代码的先行版本。

2009年1月3日，比特币网络诞生，第一版开源比特币客户端发布。中本聪还在位于芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上挖出了比特币的第一个区块——创世区块（genesis block），并获得了50个比特币的挖矿奖励。

在创世区块中，中本聪写下这样一句话：“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”（财政大臣站在第二次救助银行的边缘）。

这句话是当天《泰晤士报》头版的标题。中本聪将它写进创世区块，不但清晰地展示了比特币的诞生时间，还表达了对现实金融世界的嘲弄和对比特币未来的期待和信心。作为一种通货紧缩型货币，比特币完全杜绝了类似政府为刺激经济选择的“量化宽松”政策带来的通货膨胀惨剧。

而现在，比特币通过其本身的区块链机制已经造就了一个正向循环的经济系统，并自然地生长壮大。

2. 区块链2.0：智能合约

以比特币为代表的数字货币在价格疯狂上涨、引来广泛关注的同时，人们对其局限性和存在的问题也产生了越来越多的质疑和争议。因为以比特币为代表的区块链1.0在设计之初只考虑了作为数字货币的交易属性，区块链技术只需要保证交易双方信任的实现和交易的安全性，没有考虑其他应用功能和要求，因此区块链1.0只能够支撑一些简单的指令集。也正是比特币的这种局限性促使了其他数字货币对于底层技术的改进，区块链技术因此呈现出了蓬勃发展的势头。

区块链2.0是人们试图将区块链技术和现实产业结合的第一次试水，是针对经济、市场和金融领域的区块链应用。为了突破比特币的编程限制，维塔利克（Vitalik），作为比特币代码库最初的贡献者，在2013年推动了可塑性区块链——以太坊的发展。他在以太坊中创建了一种编程语言，修改了比特币中区块链只单调地记录交易的功能，以太坊区块链允许转移和记录其他资产。以太坊又能够和数字货币的发行相联系，可将平台用作ICO项目的众筹平台。根据以太坊白皮书的规划设计，以太坊的目标是建立一个开源、开放的智能合约平台，开发者可以在以太坊上建立自己的应用，发行自己的代币，开发不限应用场景的分布式应用（DApp）。

以太坊的最大亮点在于智能合约的出现，所谓智能合约实际上是一组决定区块链如何传递信息的可编程规则或程序指令，很多场景可以采用智能合约的形式来运转，无须第三方进行担保和信任。“智能合约”这个概念是由跨领域法律学者尼克·萨博（Nick Szabo）在1995年提出来的，其灵感来自于自动售货机。投币进去，就会触发选择商品的选项，选择以后售货机的商品就会掉下来。符合条件投币就可以拿商品，不符合条件或者不投就拿不到商品，这就是一个最简单的智能合约。智能合约可以高效率地存储和传输价值（区块链资产），将区块链的商用范围从货币扩展到了一切数字化信息，将区块链技术的发展从数字货币中解放出来。微软、瑞士银行等公司都对智能合约表现了很大的兴趣，因为智能合约能够大幅降低管理、保护、解析和存储信息的成本。

3. 区块链3.0

区块链作为颠覆性技术，其应用并不仅仅局限于金融业。要预测区块链的方向是一件很困难的事情，因为互联网时代技术日新月异。谁能在一开始就预见到社交网络的未来？谁又能想到人们对于电视机的喜爱只有那么一段时间，它就不敌手机的魅力。区块链要发生的变化无法预估，甚至无法想象。但是可以预见，随着技术的不断完善和更多人员的关注与加入，区块链技术会实现对人们真实生活的可编程。

德勤公司对2018年区块链在全球的情况进行调研，调查对象是来自七个国家（加拿大、中国、法国、德国、墨西哥、英国和美国）的1053名精通区块链的高管。大家的普遍看法是，虽然区块链还没有进入真正的黄金时期，但是每个时刻，区块链都在对之前的旧技术和应用进行革新，每天都在接近突破时刻，一些关于区块链的学术假设正在逐步稳健地成为现实。

报告显示，对比2017年34%的受访者比例，2018年全球范围内有将近39%的受访者认为区块链被过分夸大，尤其在美国，这个比例上升到了44%。这种看法可能是由于受访者将区块链技术和价值急剧增长的基于区块链技术的数字货币混为一谈。但是从区块链发展早期阶段来看，随着区块链和现实应用的逐步结合以及人们认识的逐渐成熟，会有越来越多的区块链实用主义者出现。区块链因为比特币而被熟知，但现在已经脱胎于比特币，它的创新性和独特性证明了区块链不单单是一项技术的革新，而且是一种全新的去中心化的思想浪潮。它的应用和发展，不仅仅局限于数字货币，大家都试图用区块链来挑战传统的商业模式，因此未来可期。

1.1.3　区块链的应用场景

区块链吸引众多关注的原因是它自身具有独特的商业价值，下面根据其技术特点和业务特性进行介绍。

区块链的技术特点如下。

（1）去中心／弱中心：区块链是一种分布式数据存储结构，没有中心节点，所有节点都保存全部的相同区块信息。对于特殊的应用场景，可以适当地采用弱中心化的管理节点。

（2）不可篡改、可追溯：一致提交后的数据会一直存在，不可被销毁或修改。单个甚至多个节点对数据的篡改无法影响其他节点的数据存储。区块链上记录的信息可以准确地追溯。

（3）透明、去信任：运行规则和数据信息都是透明的，节点间无须证明身份，无须相互信任。

（4）匿名性：区块链中使用假名技术来切断账号和真实身份的联系。例如，对用户公钥进行一系列的Hash（哈希）运算，得到的固定长度的Hash值作为对应的电子账号。

（5）隐私保护性：密码学保证了未经授权者能访问到数据，但无法解析数据。

区块链的业务特性如下。

（1）可信任性：区块链技术可以提供天然可信的分布式账本平台，不需要额外第三方中介机构。

（2）降低成本：与传统技术相比，区块链技术可能带来更短的时间、更少的人力和维护成本。

（3）增强安全：区块链技术将有利于安全可靠的审计管理和账目清算，减少犯罪可能性和各种风险。

区块链技术在金融业上的应用尤其广泛，如大幅度降低交易成本，在不需要任何中介机构的情况下，省去了核实等烦琐复杂的环节，在区块确认交易的速度够快的情况下，可能一笔交易的时间能缩短到几秒，甚至更快。下面分别介绍区块链技术在金融服务、征信和权属管理方面的应用。

1. 金融服务

在金融管理方面，中央银行为整个社会的金融体系提供了最终的信用担保，普通银行基于央行的信用，作为中介担保，协助完成多方的金融交易。为了确保货币发行、存款、贷款、汇款等大量交易的确定性，银行必须在交易的审核和清算等诸多环节投入大量人力、物力进行核实，这使得交易确认时间较长、开销较大。在证券、保险等金融领域普遍存在着类似的问题。利用区块链技术的诸多优势，可以避免人工参与，节省核实时间、流程消耗和人力成本。目前出现的一些新型金融或支付应用举例如下。

（1）Abra：区块链数字钱包。以区块链技术为基础提供P2P移动支付服务，能够在任意两台智能设备上进行电子现金转账，无须开设银行账户，没有手续费。

（2）Bitwage：基于比特币区块链的跨境工资支付平台。利用比特币让雇主为全球员工付薪，允许他们以当地的法定货币或比特币支付工资，目前已支持25种法定货币的发薪服务。

（3）BitPOS：低成本的快捷线上支付，使电子商务系统用最小的代价来接受比特币支付。

（4）Circle：由区块链充当支付网络，提供免手续费的跨境快速转账服务。用户可以在手机端将初始货币转换为比特币，通过区块链转至收款人的比特币地址，收款人可以选择接收比特币，也可以直接提取当地货币。

（5）Ripple：开放源码的点到点支付网。是世界上第一个开放的支付网络，通过这个支付网络可以转账任意一种货币，包括美元、欧元、人民币、日元或者比特币，简便易行快捷，交易确认在几秒以内完成，交易费用几乎是零，没有所谓的跨行异地以及跨国支付费用。

但是由于目前区块链容量的限制，这些基于区块链的交易系统无法实现海量交易系统所需的性能要求（每秒1万笔以上成交，日处理能力超过5000万笔委托、3000万笔成交）。这个棘手的问题也是区块链技术向3.0发展的驱动力。

2. 征信和权属管理

目前征信权属管理的市场情况是：大量有效数据主要集中在少数机构手中，严密保护，高行业门槛。互联网企业从各种维度都获取了海量的用户信息，但从征信角度看，这些数据仍然存在若干问题。这些问题体现在：①数据量不足，数据量越大，能获得的价值自然越高，而数据产生有效价值存在一个下限，低于下限的数据量无法产生有效价值；②相关度较差，最核心的数据也往往是最敏感的，在隐私高度敏感的今天，用户都不希望暴露过多的数据给第三方，因此企业获取到的数据中有效成分其实很少；③时效性不足，企业可以从明面上获取到的用户数据往往是过时的，甚至存在虚假信息，对相关分析的可信度造成严重干扰。但是区块链技术存在获取数据的天然优势：记录数据天然无法篡改、不可抵赖，提供前所未有规模的相关性极高的数据，这些数据可以在时空中准确定位，并严格关联到用户，完全依靠数学研究成果，基于区块链的信用机制将天然具备稳定性和中立性。

而权属市场，指的是用于产权、版权等所有权管理和追踪的市场，目前存在的最大的几个难题是：物品所有权的确认和管理、保证交易的安全可靠、一定的隐私保护。其对于数据的要求与征信管理类似，因此选用区块链技术能够保证数据的真实安全性和严密性。目前出现的一些征信和权属方面的应用举例如下。

（1）Factom：尝试使用区块链技术来革新商业社会和政府部门的数据管理和数据记录方式，包括审计系统、医疗信息记录、供应链管理、投票系统、财产契据、法律应用、金融系统等。它将待确权数据的指纹存放到基于区块链的分布式账本中，可以提供资产所有权的追踪服务。

（2）BitShareX：一个去中心化资产交易所，它使用了比特股的开源代码，能够在各种场合提供资金保障，并计划发布包括投票和域名服务等应用。

（3）Everledger：基于区块链的贵重资产检测系统，将钻石或者艺术品加上哈希值记录在区块链上，所有的钻石都有真实的流通记录，保证所有钻石都有自己的来源信息。

（4）Mycelia：基于区块链的产权保护项目，为音乐人实现音乐的自由交易提供服务，解决全球授权和版税分配问题。

（5）Monegraph：一种数字艺术和媒体新平台，通过区块链系统保证图片版权的透明交易，使艺术家们从菜单中选择出售、授权、转售以及合成音乐的权利，并允许他们按照自己的计算来规定价格。

（6）Mediachain：一个去中心化的媒体元数据（metadata）协议，参与者可以为自己的原创作品签署加密声明，将内容创造者与作品唯一对应，该项目旨在创建世界上最大的公开媒体元数据库，让所有参与者在一个去中心化的系统中共享图片和信息，同时保护原创作品的版权。

（7）Blockcerts：麻省理工媒体实验室（MIT Media Lab）发布的一个区块链证书项目，这是一个基于比特币区块链的数字学术证书开放标准，提供了一个去中心化的认证系统，其凭证具有防篡改且可验证的特性，可用于发行任何类型的证书，包括专业证书、成绩单、学分或者学位证书。