通俗版《区块链白皮书》：你要掌握的区块链基本知识

区块链技术的崛起是一种相似于互联网崛起的范式转移事件。

编者按：区块链很火。可是究竟什么是区块链？区块链的关键技术是什么？区块链如何应用？这些问题却没有一个全面、通俗的解释。95Percent提供的这篇区块链技术白皮书也许能够回答这些问题，它经过一个个实际案例解释了区块链的分布式属性、激励机制、安全机制与典型案例。据称能够比95%的其余文档更好地解释清楚区块链这个话题。

摘要

区块链技术（“blockchain”）的崛起是一种相似于互联网崛起的范式转移事件。这篇论文提供了有关区块链技术的优点和机会的摘要。咱们认为区块链技术有朝一日会促进全球绝大部分地方的信息交换（“交易，transactions”）。区块链不该该当作是比特币的代名词。比特币只是表明了一种基于区块链的解决方案，它解决的是许多信息交换问题当中的一个。尽管比特币是第一种受到媒体普遍关注的基于区块链的货币，但区块链的影响远不止比特币。

区块链以前的信息交换：依赖于中心实体

首先，咱们先来用信息交换被讨论最多的例子——货币，来看看区块链以前的世界。为了方便理解，咱们姑且假设有一位Zander，这是位美国的千禧代，老是忍不住想在网上买东西，而后还有Tara，这是一位住在澳大利亚的网上卖家。为了完成一项交易两人准备交换信息。Zander想给Tara 100美圆换取Tara的一件手工品。Zander和Tara可使用任何双方赞成有价值的货币。双方可能赞成产品值100美圆，或者120加元，或者80英镑。

Zander可能会经过互联网把100美圆给到一个中心实体，好比PayPal，来执行交易。Paypal的代码会确认Zaner和Tara都在Paypal的网络上。经过登陆证书、所在位置以及过去行为来确认Zander是否是真的是Zander？在某些状况下，Paypal会找一位人类员工来审核这笔交易。若是一切看起来都好的话，Paypal就会跟其余的中心实体好比大通银行或者澳洲联邦银行一块儿来完成此次交易。这些中心实体也会进行相似的验证。最终，在几天以后，这100美圆就从Zander的帐户转到了Tara的帐户。

重要的是，每个中心实体都要抽取佣金，由于它们帮助达成了交易。Paypal可能会抽走1美圆。大通银行可能再抽走2美圆，澳洲联邦银行也许再扣2块钱。由于Zander和Tara住在不一样的国家，因此中心实体的数量和整体费用会由于监管和谈好的跨境合做协议而增长。

区块链：分布式网络

区块链技术让Zander和Tara在没有中心实体的状况下交换信息。区块链技术会自动建立和维护一个分布式的网络。在最纯粹的例子中，一个区块链网络是由许多独立计算机组成来取代这些大型的中心实体。在区块链世界里，这些计算机的操做者叫作矿工。这些计算机或者节点组成了网络的供给侧。一个成功的区块链网络会有大量计算机帮助传递信息。若是一个区块链网络只有少数计算机在上面，那么像Zander这样的人就要等久一点才能把信息传给Tara：由于那些计算机在忙着传递其余信息。计算机越多意味着信息转移得越快。

为了帮助区块链网络内的计算机相互沟通，区块链技术一定要创建一种货币或者“coin”（也被称为“加密货币cyprtcoin cryptocurrency”、“数字货币digital coin”以及“数字令牌digital tokens”）。每个区块链都会根据进入网络的信息类型生成一个独一无二的区块链货币。比特币区块链生成比特币。以太坊区块链生成Ether。莱特币区块链生成莱特币。被建立来替代比特币的“替代货币”有好几百种，莱特币和以太坊就是其中的例子。

在今天的区块链环境下，Zander和Tara默认就美圆汇率以及选定的区块链货币达成一致。他们可能会利用市场来帮助他们肯定这一汇率。今天，他们有可能会利用区块链市场的领导者：比特币。若是市场说100美圆至关于1比特币（固然实际汇率要小不少不少），则Zander会告诉区块链网络他想传1个比特币给Tara。比特币网络众多计算机或者节点中的一个接受了这一请求。在现实当中，节点要经过竞争才能得到成为区块链（区块连在一块儿建立一次成功的交易）中的一个“区块”的机会。“获胜”的节点是这条链的第一个区块。这个节点而后将信息传递给另外一个节点，后者即成为该区块链的第二个区块。这每一步众多节点都要争夺传递信息给下一个节点的机会。胜出的节点或者“区块”不断传递信息，直到抵达Tara。这条交易区块链从Zander一直延伸到Tara，中间没有任何间断。经过这样，许多分布式实体在没有中心实体参与的状况下就把信息给传递出去了。撤销中心实体意味着费用更少信息流动更快，由于网络中的全部节点都在使用同一种货币。

在实际状况下，若是Zander和Tara都使用比特币的话，他们可能须要依靠中心实体。Zander首先须要把他的美圆兑换成比特币。他须要支付费用给一家“兑换”公司，好比Coinbase来换汇。不过此后他就能够把他的比特币发给Tara了。若是Tara但愿把她的比特币换成另外一种可用性更强的货币的话，也须要使用兑换。在将来，若是一种区块链货币成为了默认货币（相似于今天的美圆），则Zander和Tara就不须要就汇率达成一致，也不须要把美圆换成加密货币了。在这个假设的世界里，Zander会利用数字货币购买日用百货，用这种货币交房租，以及发送这种货币给Tara，后者也能够利用一样的货币直接购买本身的商品和服务。若是每一个人都赞成使用同一种加密数字货币的话，就再也不须要将美圆兑换成加密货币了。

区块链：基于激励的分布式网络

但是为何成千上万的计算机会志愿加入该区块链网络而且还要为传播信息挣个头破血流呢？答案时区块链会自动“付费”给那些帮忙的计算机。每个胜出的区块都能收到这个区块链网络而不是Zander或者Tara这样的我的提供的数字货币。比方说，在莱特币网络中，每一台被选定做为区块来传递信息的计算机都会收到该区块链提供的少许莱特币。若是网络上的计算机（“供给”）很少的话，则每一台计算机须要走相对较长一段路才能将信息从Zander传到Tara，而该区块链网络支付给每一台计算机的货币数量也相对较多。因为这个网络支付的费用较高，新的计算机就更有可能加入这个网络。区块链网络为供应方生成数字货币，同时对需求者不收取费用，这样就提供了一种新颖的激励结构。经过直接给矿工发放货币，区块链承担了信息传输的成本，而不是传给使用该网络的我的。所以，在这种激励下，Zander、Tara等人都愿意加入该网络。

因为区块链是去中心化的，因此矿工没法控制或者影响货币的价格。若是部分矿工决定中止开采区块链货币，从而致使价格上涨的话，其余的矿工就会由于价格上涨而开始挖矿，从而恢复市场的均衡。相比之下，在区块链以前的世界里，中心实体会由于对新的供给侧的准入门槛变高而提升交易价格。

在过去，其余的分布式网络未能得到普遍采用，这部分是由于它们没法激励供给者加入网络。Bittorrent就是其中一个例子。这个点对点网络容许用户共享文件，尽管用户渴望下载这些文件，可是愿意托管这些文件的志愿者却不多，由于没有激励措施。

区块链：基于加密的分布式网络

区块链利用加密来保证交易安全。跟传统交易不同，区块链交易没法被影响、破解或者撤销，由于加密技术取代了中心实体。在高层，网络中的每一台计算机其实都在解决一个预约义数学问题（“加密问题”）的一部分。第一台解密成功的计算机将“赢得”传递信息给下一台计算机的权利。区块链网络的计算机而后再竞争解决下一个难题。区块链世界的加密基础为信息将从Zander传递到Tara提供了数学保证。

在区块链以前的世界里，Zander跟Tara的交易可能要涉及到Paypal、大通银行，可能还会涉及到像Amazon Web Services (AWS)、Visa、Oracle等其余中心实体。每个中心实体都表明了一个潜在的故障点。这些实体每一个都维护着独立的代码，这些代码要审核进入的信息而后再传递给下一个中心实体或者最终用户。若是这些实体当中任何一个被黑掉，存在软件漏洞，或者决定改变作业务的方式的话，则交易和过去的交易记录就都会有风险了。

相比之下，在区块链的世界里，全部代码都是直接在区块链的框架内维护的。矿工解决由区块链代码预约义的问题，但矿工没法改变规则。没有代码时由促进信息传输的计算机来维护的。此外，一旦发行了一种新的区块链货币，没人能够改变这一版本的区块链代码，就连创始的开发者、一群积极分子或者黑客都不能够。

相反，若是实体但愿改变区块链代码的话，他们须要建立一个全新的版本。若是创立开发者提供了像以太坊这样的区块链货币的新的升级版的话，那么从技术上来讲就至关于创立了一种新货币。若是买卖以太坊（“市场”）的我的认为这种新货币是个更好的版本的话，则新版的以太坊可能会取代旧版的市场地位。

若是一群积极分子推出了一种区块链货币的变动，可是市场认为这种数字货币的新版和旧版都有价值的话，则市场和交易基础而设施也许会选择支持这两种版本。这就叫作“硬分叉”。比方说，最近有一群积极分子就修改了比特币的代码来改进（在他们看来是）比特币这种货币。市场仍是认为旧版的比特币仍有价值（仍然叫作“比特币”）可是也很重视新版（命名为“Bitcoin Cash”）。注意，市场每每会对这些分叉出来的货币予以不一样的订价。2018年1月时，比特币的价格大约比Bitcoin Cash高5倍。

若是一名黑客篡改了以太坊的公开代码，于是创建了一个新版本的话，市场会把这一代码看做是恶意的，而且对这个版本的数字货币给出的估价基本上为0。这样就不会有基础设施进行升级来支持这个版本的数字货币。

区块链交易的线性关系（Zander传递信息给第一台计算机，这台计算机又把它传递给下一台计算机，如此类推，直到信息抵达Tara）还创建了一条有关以前全部区块链交易的、防篡改的记录：该区块链所以创建起了一个交易帐本。任何人均可以对公开的区块链进行审核，从而了解信息在过去是如何流动的。若是另外一我的在不一样的时间或者地点看这个帐本，他会看到如出一辙的交易历史。没有一个中心实体有能力篡改记录，由于帐本是在区块链代码里面进行维护的。

相比之下，诸如美圆这样的货币交易随着时间转移是极其难以跟踪的。基于区块链的货币所以为更好的透明性提供了机会。比方说，若是一个政府举债经营一种基于区块链的货币，选民能够用这种加密数字货币来纳税，而后准确跟踪政府的每一笔开支。或者更现实一点，捐款给慈善机构也能看到慈善机构是如何使用他们的赞助的。你能够看着捐款从该慈善机构转到了当地的一家房屋建筑公司，而后最终转到工人手上。若是强制公司次啊要加密数字货币的话，监管实体的日子也会好过得多，由于有了客观的分布式帐本。

区块链技术当作货币使用

由于区块链必然要建立全部交易方（本例中为Zander和Tara）均赞成存在价值的货币，所以区块链技术就充当起了货币的角色。咱们发现，有可能区块链货币首先会经过促进私下交易而得到采用，而后最终扩展到成为全部交易的默认货币。

注重隐私的群体以及规避法律的群体多是最早利用比特币这样的加密数字货币做为货币的群体之一。数字货币对这些群体是颇有吸引力的，由于它依赖于分布式网络并且回避了跟踪、审查等形式的干预。相比之下，经过电子邮件或者利用常规金融机构转帐的替代手段就不那么具备吸引力了。比方说，比特币一开始就是在Silk Road这样的黑市上得到流行的。在比特币取得早期成功以后，创始人又推出了几十种新的更增强调隐私性和匿名性的加密数字货币。咱们预计在这些地方基于区块链的货币使用会得到强劲发展。

区块链技术对于像Zander和Tara这样存在地理区隔的实体颇有用。由于它们生活在不一样的国家，Zander和Tara的非基于区块链的交易须要高度依赖于多个中心实体，漫长的交易时间，并且费用高昂。国际交易的高额成本对于发展中国家实体来讲尤为使人痛苦，由于本国货币不稳定，他们但愿将本身的财富转为国际货币。

区块链技术对于进行小额交易的个体也颇有用。若是我的想转1美圆给另外一我的，在区块链以前的世界里整个交易的费用轻易就能达到30-40%（0.3到0.4美圆）。所以，公司被迫将交易滚成按月结，并且这些高额的费用还妨碍了创始人创办一开始依赖于小额收入的公司。假设一位创业者但愿创办这么一家企业，让法国的我的能够直接把1美圆转给肯尼亚的农民来帮助他们建设农业基础设施。在这位创业者和他的潜在赞助人意识到这些付款的将近一半都落入到中心实体的腰包以后，这位创业者可能就要放弃打算了，赞助人也许也会走人。反过来，若是发展中国家的一位创业者但愿将本身的财富（好比天天2美圆到5美圆）从不稳定的货币转成更加稳定的国际货币时，也会受到高达两位数的国际交易费用以及小额交易额高收费的打击。基于区块链的货币则为这些问题提供了一个解决方案。

解决好这些细分客户的问题能够帮助加密数字货币跟更多的用户进行交互，解决更多客户问题而且推出有帮助的加密数字货币新版本。这一基础将帮助区块连接管愈来愈多的全球交易。这个世界的支付基础设施是在互联网以前建成的，已经准备要被颠覆了。在短时间内，局部的区块链解决方案将变得常见。并且金融机构已经在创建本身私有的区块链网络而且制造数字货币了。参与机构在其中充当了节点的做用，也能够看到共享数字帐本里面全部的交易。今天，这些金融机构利用全球汇率将金钱从主流货币（好比墨西哥比索）转为这种私有数字货币，而后再转为另外一种主流货币（好比澳元）。这样金融机构就能够在改进安全性、加快处理时间以及为客户下降费用的同时继续维持其中心实体的角色。

把区块链技术用做保值手段

区块链技术还有可能提供一种新的独立的价值储存手段。今天，典型的独立保值手段黄金之因此贵重，部分是由于人类决定独立于国家（好比加拿大）或国家联盟（好比欧盟）对其进行估值（这个跟其余的主流货币不同，比方说美圆与美国的成功紧密相关）。黄金跟美圆基本上是负相关的：换句话说，黄金充当了当前全球金融体系的避险手段。由于黄金很重且相对不安全而难以储存，数字区块链货币就成为一个有吸引力的替代选项。若是数字货币从此变得更加稳定的话（目前的波动性极高），有朝一日可能会成为黄金这样的资产的加强或者补充。

不过更大的保值机会是帮助实体第一时间买入全球金融体系。比方说，在发展中国家，许多实体都渴望将本地不稳定的货币转为美圆这样的稳订货币以更好地保护本身的财富。就像今日的美圆同样，促进将来全球交易的、有区块链支持的货币天然也会充当起保值的手段。所以，被主流用来支付的区块链货币也有可能被主流用来做为保值手段。

若是数字货币取代了美圆欧元等传统货币，则这些数字货币就将表明着主导的金融体系。在这个世界里，这些货币将再也不充当目前现状有用的避险手段：它们将成为现状！咱们预计投资者会寻求相似的资产，黄金，以及可能非主导的数字货币做为这些成为主流的数字货币的避险机制。

利用区块链技术促进简单信息交换

最终，区块链的价值源自其确保信息传递安全及自动化的潜能——这是一项有着近乎无限机会的尝试。尽管基于区块链的货币表明了简化信息传递的一个很大的机会，但目前任何经过数字化手段传递信息的过程或者系统（比方说互联网上面的一切）都有可能被区块链技术完全改变。在区块链的世界里，决定区块链如何传递信息的可编程规则被称为智能合约。今天，支持智能合约的最大、最流行的去中心化区块链平台是以太坊。咱们不该该低估以太坊的出现：它将区块链的商用范围从货币扩展到了一切数字化信息。

你能够把智能合约看做是可编程的if-then（判断）语句。若是A事实发生，则自动进行动做B。咱们来看看Zander和Tara之间一开始进行的信息交换。Zander但愿付钱给Tara买他的一件产品。假设Zander但愿买一张音乐会门票。在区块链以前的世界里，Zander给Tara 100美圆而后祈祷Tara把门票给他寄过来。若是交易风险更高一些（好比达到10000美圆），则Zander和Tara可能会使用第三方中介付款服务。这种模式下，Zander会个第三方转10000美圆。一旦第三方中介收到这笔钱，就会指示Tara把票发给Zander。一旦Zander收到票，该中介付款服务机构就会把这10000美圆转给Tara，并为提供服务而收取一点费用。

在区块链的世界里，Zander和Tara可能会使用ConcertCoin，一种帮助买卖双方进行门票交易的（虚构的）区块链货币。尽管比特币这样的数字货币可用做保值而且帮助用户兑换货币，可是有不少的替代货币是专门建立来进行这类更加具体的交易的。这些替代货币使用区块链技术和智能合约来处理诸如广告、内容创做、赌博以及房地产之类的交易领域。仍是回到Zander和Tara这个例子，两人可能赞成门票值20个ConcertCoin。经过ConcertCoin针对门票交易的特殊合同框架，Tara和Zander可能就这么一个智能合同达成一致：若是Tara有票，则将20 ConcertCoin从Zander转给Tara。若是Tara收到这20个ConcertCoin，则将门票的全部权转给Zander。

智能合约真的只是自动化合约。智能合约要想起效，须要三件事情成立。首先，全部利益攸关者须要赞成该数字货币有价值。在这个例子当中，Zander和Tara都须要赞成20（或其余数额）ConcertCoin是音乐会门票的合适价格。其次，全部利益攸关者都须要赞成智能合约的每一项定义。这个例子当中，Zander和Tara都须要赞成对于Tara来讲“手上有票”意味着什么，以及 “将全部权转给”Zander意味着什么。第三，该数字货币须要跟每一项定义的程序化的事实来源相结合。在这个例子当中，ConcertCoin会以编程的方式检查Tara的帐户，看看有没有合法的门票，而后回应“是”或者“否”。若是“是”，ConcertCoin会自动将资金从Zander转到Tara，将门票的名字从Tara改为Zander，而后将门票转移到Zander的户头。

利用区块链技术促进复杂信息交换

区块链技术用于复杂信息市场的例子之一是存储数字信息。今天互联网的很大一部分是在 Amazon Web Services （AWS）及其中中心实体提供的相似产品上面托管的。这些实体建设和维护着全球的数据存储和服务器来支撑云基础设施。不过，在区块链的世界里，公司能够用信息存储区块链货币（姑且称之为“FileStorageCoin”）来换取在高度分布式网络中的安全存储，而它的价格只是AWS这样的中心实体的一小部分。

在典型的供需条件下，对FileStorageCoin的需求推进了FileStorageCoin的价格。做为响应，矿工就会为该网络提供更多的存储。每次一台计算机被选定来存储信息（链上的一个区块）时，该区块链就会发放一些FileStorageCoin给那台计算机。每增长一台存储信息的计算机，该网络的价值就会提升一点。就像AirBnb和Lyft让资产全部者从自身的实体资产得到更多同样，区块链也能够帮助数字资产全部者从自身的数字存储中获益更多。在获得接受的状况下，FileStorageCoin就能够充当一个比任何一家公司能提供的都要大、都要高效的信息存储网络。

尽管区块链能够帮助用户从存储、链接、带宽、访问网站以及内容创做中得到更多价值，但这项技术并不局限于数字信息，它还能够经过让实体世界的资产变得更加可还原的方式让其流动性变得更强（更容易买卖）。换句话说，区块链更好地促进了跨多人的资产全部权。

考虑有十二个我的集中资源买了10套房做为投资房产。这群人计划在10到15年后再把房子卖出来赚钱。在区块链以前的世界里，假设一位业主（称之为Jim）须要在房子售出前（假设买下房子的3年后）拿走本身的投资回报的话，他可能会遇到麻烦，好比很难找到买家，没法肯定本身手上那份房产的合适价格，交易也很难执行。若是Jim一开始的投资是10000美圆，他可能会想以15000美圆的价格卖出本身的股份，由于他感受这3年房价已经上涨了。由于这种资产很复杂，并且也有风险，潜在买家可能但愿认识Jim本人。这种状况下，最有可能的买家是其余的11位成员。其中10位可能都不感兴趣。感兴趣的那位可能只愿意出11000美圆。这位愿意买他股份的投资人的理由也很充分，房子都尚未卖出去，因此他们的投资实际上尚未任何收益。由于Jim急着用钱，最后他可能被迫接受11000美圆的出价。

在区块链的世界里，那12我的可能会赞成创建所谓的首次代币发售（Initial Coin Offering，ICO），而后发行区块链货币来交换该基金的全部权。在这里例子当中，这12人会给每一位投资者发放100个RealEstateCoin。若是一位投资者很早就想离开基金，区块链技术会把潜在买家数扩展到互联网上的任何人。尽管大型公司（好比Amazon、AirBnb）过去已经成功地创建了本身的数字市场，但经过智能合约、安全交易以及为普遍实体提供的权威帐本的区块链提供的倒是面向全部人的、构建信任的、低成本的金融基础设施。所以，Jim手上的那100个RealEstateCoin会有成千上万个潜在客户想要。最后他以至关于17500美圆的价格把本身的数字货币都卖了出去。区块链使得任何我的或者公司都能为本身的当前资产创建一个数字市场。

上述例子展现了区块链技术能够如何改变投资基金的全部权模型。ICO跟Kickstarter这样的众筹网站不同，后者的早期支持者除了获得产品或者服务之外什么都没有，而ICO让实体能够实际拥有有意义的想法的一部分。若是一家公司作得好的话，那家公司独有的区块链货币的价值就会随着更多的我的对其表现出需求而提升。若是一家公司表现糟糕，其区块链货币价值就会下跌。

这些区块链货币激励是很是强大的。比方说，在今天，一小部分人能够选择众筹电影创意即使他们知道除了感激不会获得任何东西。但在区块链的世界里，这些我的能够实际拥有电影的一部分。所以，潜在投资者的数量和支持这类项目的金额就会增长；当他们也有机会从中获利时，更多的人会支持他们热爱的东西。区块链将会为创意的、非盈利和盈利性项目和公司释放新的资金。区块链能够为任何东西创造出一个去中心化的、安全的、基于激励的在线市场。

预测区块链技术的将来

区块链技术创造信息网络。网络的基本规则是当新人加入任何网络时，该网络的价值就会呈指数式上升。做为推论，每次有新人加入获得普遍使用的网络时，竞争网络要想给人提供相似价值的难度也会指数式增加。你用Facebook是由于你全部的朋友都在那个平台上。你不大可能加入新的社交网络是由于你没几个朋友在那个网络上。所以，网络每每会制造赢家通吃的市场。比方说Facebook、微信等少数就统治了社交网络领域。

咱们预计区块链技术也会出现相似的赢家通吃的局面。目前为止，创始人已经建立了数百种数字货币。将来几年这些数字货币当中会有少许成功走上全球舞台，而绝大部分最终会变得毫无价值。比方说，在将来可能会有两种加密数字货币充当主要的全球货币，而第三种可能会做为这些数字货币的避险机制充当全球性的保值手段，而另外的五、6种也许会会组成智能合约的全球平台。

首先，咱们预计投资者会投入资金到整个区块链技术市场。投资者不知道哪种货币最终会像Amazon.com那样，哪种会落得Pets.com同样的结局——因此他们会多点开花。不过就像全部网络同样，最终区块链货币将基于用户来进行估值。尽管比特币取得了领先优点而且有着最大数量的用户，但它还须要更多的用户加入和使用才能有意义地全面简化信息流动。尽管如此，比特币的用户仍激励着更多的实体加入该网络，供应者挖掘更多的比特币，以及创始人建设更多的货币基础设施——这反过来又会影响更多1的用户加入比特币网络。因为这些网络效应，咱们预计比特币还会存在一段时间。另外一方面，至少还有一种即将改变世界的数字货币可能尚未被建立出来。

结论

区块链有望提供更安全的、去中心化的、激励一致的世界是使人鼓舞的。中心实体（好比中间人）的数量越多，经过区块链简化的机会就越大。为了实现这一愿景，利益攸关者须要赞成使用和重视同一种数字货币。他们须要就智能合约中的相同标准定义以及对这些定义的程序化数据事实来源达成一致。最后，这些利益攸关者须要实际使用这些数字货币来交换信息。这些进程须要时间，但最终咱们预计区块链技术会变革信息流和商业。

编译组出品。