从零了解区块链不可错过一篇论文

2009年中本聪发表论文《比特币-一种点对点的电子现金系统》以后比特币横空出世，比特币诞生至今的9年时间币价增加了200万倍，2016年至今区块链行业也产生了爆炸式的增加，愈来愈多的人开始关注区块链行业，想要深刻了解区块链，中本聪当年的论文是不可错过的重要资料，区块链行业至今的不少重要创新都源于这篇论文，对该论文的研究，有助于咱们更快的了解比特币，了解区块链。

 

中本聪论文中，比特币首先解决了交易中交易信任，隐私保护和交易欺诈等问题，其次以低成本的运营方式，对于运营参与者给予合理的回报，最终造成一套去中心化的自运行的金融系统。独创了交易哈希值，工做量证实，时间戳等区块链关键技术，往后被区块链其余项目沿用至今。如下内容是关于中本聪论文的解读：

 

1、交易的问题

1.交易信任

交易中最核心的问题是信任问题。

在传统的商业中是靠可信的第三方中介来解决的，好比淘宝购物依靠支付宝解决信任问题，金融借贷经过银行解决信任问题。

 

而比特币经过交易双方的公钥和私钥肯定交易者的身份，并独创了公开广播的形式来解决信任问题。系统授予并记录交易双方惟一的交易序列，以后进行全网的广播，被整个系统中的全部参与者见证。

 

2.交易欺诈

传统商业中，银行做为可信的第三方中介服务于各类交易中，但经常由于支付和结算的时间差，遇到欺诈的问题。好比，空头支票，假支票等问题。为了解决交易欺诈，银行等传统机构花费了大量的成原本解决该问题，好比先对单在付款，好比延长付款期限，好比使用高科技手段来认证交易者身份等等。

 

交易欺诈的问题在比特币网络中一样可能存在，即便进行全网的广播，也可能会出现A转帐到B以后，在交易未结束前把一样一笔资金在转帐给C的问题，中本聪在论文中提出了时间戳的概念，每一笔交易的随机散列加密数据+时间戳肯定了交易的惟一性，全网广播以后一笔笔交易就造成了一个链条式的帐本，以前的交易没法更改，从而杜绝了交易欺诈的问题。

 

3.隐私保护

 

交易中的双方的公钥是匿名的，网络中的参与者被公告的信息是：某我的将必定数量的货币支付给了另一我的，可是难以将该交易同某个特定的人联系在一块儿，也就是说，全网中没有人知道交易双方到底是谁。和股票交易相似，股票买卖者的交易数据是公开的，好比在什么时间某一股票被买卖了多少数量，而买卖的身份信息是隐匿的，即咱们并不知道谁参与了交易。

 

2、系统的运营

1.系统成本

传统商业中，银行系统的维护须要大量的人力物力成本，好比办公场地，人员工资，安保成本，网络系统等等。

 

比特币设计时，中本聪设想了一个不须要中心化维护的互联网系统，也就不须要组织结构，不须要固定的人员工资的系统。而系统运营人员的成本又经过系统自运营中产生的奖励完成，从而实现了系统的自动运行。从经济学的角度，这是最低程度消耗资源，最低成本的运营方式。

 

2.系统的自运行

开发者和矿工做是比特币系统的核心，比特币系统的开发在中本聪消失前基本完成，在此以后系统的演进工做都是社区在中本聪开发的基础上进行的修补。

 

而比特币系统运营中最关键的铸币和记帐工做是经过矿工完成的，矿工经过铸币和记帐得到相应的奖励来保证矿工有足够的工做积极性。

 

对于铸币奖励，论文中是这样定义的：“每一个区块的第一笔交易进行特殊化处理，该交易产生一枚由该区块创造者拥有的新的电子货币。这样就增长了节点支持该网络的激励，并在没有中央集权机构发行货币的状况下， 提供了一种将电子货币分配到流通领域的一种方法 ”

 

记帐奖励的来源则是交易费（transaction fees）。论文中的定义：“若是某笔交易的输出值小于输入值，那么差额就是交易费，该交易费将被增长到该区块的激励中。只要既定数量的电子货币已经进入流通，那么激励机制就能够逐渐转换为彻底依靠交易费，那么本货币系统就可以免于通货膨胀”

 

3、划时代的创新

1.去中心化

彻底经过点对点技术实现的电子现金系统，基于密码学原理而不基于信用，它使得在线支付可以直接由一方发起并支付给另一方，任何达成一致的双方，可以直接进行支付， 而不须要第三方中介的参与，也不依赖任何中心化的组织就能够自动运行。

 

2.交易验证

一枚电子货币（an electronic coin）是这样的一串数字签名： 每一位全部者经过对前一次交易和下一位拥有者的公钥(Public key)签署一个随机散列的数字签名，并将这个签名附加在这枚电子货币的末尾，电子货币就发送给了下一位全部者。而收款人经过对签名进行检验，就可以验证该链条的全部者。

 

在电子系统中排除第三方中介机构，那么交易信息就应当被公开宣布（publicly announced）1，咱们须要整个系统内的全部参与者，都有惟一公认的历史交易序列。收款人须要确保在交易期间绝大多数的节点都认同该交易是首次出现。

 

每一个交易中的每一个时间戳应当将前一个时间戳归入其随机散列值中，每个随后的时间戳都对以前的一个时间戳进行加强(reinforcing)，这样就造成了一个链条（Chain）。交易验证使用数字签名+全网广播+时间戳完美的解决了交易中的信任问题。

 

3.工做量证实（Proof-of-Work）

在进行随机散列运算时，工做量证实机制引入了对某一个特定值的扫描工做，比方说SHA-256下，随机散列值以一个或多个0开始。那么随着0的数目的上升,找到这个解所须要的工做量将呈指数增加，可是检验结果仅须要一次随机散列运算。

 

咱们在区块中补增一个随机数(Nonce)，这个随机数要使得该给定区块的随机散列值出现了所需的那么多个0。 咱们经过反复尝试来找到这个随机数，找到为止。 这样咱们就构建了一个工做量证实机制。只要该CPU耗费的工做量可以知足该工做量证实机制，那么除非从新完成至关的工做量， 该区块的信息就不可更改。因为以后的区块是连接在该区块以后的，因此想要更改该区块中的信息，就还须要从新完成以后全部区块的所有工做量。

 

工做量证实的几个好处：

1）公平有效的分配区块奖励

矿工之间的竞争是经过完成随机散列运算的次数完成保证了公平有效，谁在整个区块链中的工做量更多，谁得到的区块奖励就更多。

 

2）保证了区块链数据难以篡改

表明诚实节点的最长的链包含了最大的工做量，若是想要对业已出现的区块进行修改，攻击者必须从新完成该区块的工做量外加该区块以后全部区块的工做量，并最终遇上和超越诚实节点的工做量。工做量最多的链，必定是数据最完整的链，必定是表明了全网用户利益的链。

 

3）控制发币速度

硬件的运算速度在高速增加，且节点参与网络的程度会有所起伏。为了解决这个问题，工做量证实的难度(the proof-of-work difficulty)将采用移动平均目标的方法来肯定，即令难度指向令每小时生成区块的速度为某一预设的平均数。若是区块生成的速度过快，那么难度就会提升工做量来证实本身在铸币和记帐中的工做量

 

4.系统激励

把传统的消耗资源挖矿的方式应用到比特币系统中，比特币系统的挖矿消耗的资源是CPU的运算时间和电力资源。

 

对于矿工的激励是发掘出新区块奖励的比特币，在全部比特币挖掘完毕以后，比特币系统的高额手续费成为矿工持续工做的动力。

 

4、遗留的问题

比特币系统诞生已经9年了，如今来看当初关于系统设计的论文，也不得不赞叹该系统设计超越时代的先进与严谨，比特币从最初的试验品，到小范围应用，到如今成为市值600亿美圆的准商用系统，经历了无数次考验。

 

可是比特币做为一个金融系统运营至今，随着愈来愈多的人使用，比特币网络拥塞的问题也愈来愈严重，扩容之争给比特币的将来蒙上了一团迷雾；算力集中于几大矿池也让比特币网络愈来愈中心化；币价上涨致使的算力的暴涨问题，让挖矿耗费的电力资源愈来愈多；早期参与者的持币成本和如今及将来参与者的持币成本的巨大差别致使的贫富不均等等问题，在将来都须要比特币的持有者，比特币网络的使用者，比特币系统的开发者，矿工们共同去解决。

 

5、总结

随着互联网的发展，全球经济格局已经从线下实体经济愈来愈多的转变为互联网虚拟经济。过去主要的财富来源是物质资产，好比房地产，矿产资源，实物商品，如今的主要财富来源则是知识，信息和金融，实体经济中创造的财富也在逐渐向互联网转移，比特币系统创造的代币做为区块链应用的核心，承载着区块链项目的价值，也提供了实体经济中创造的财富向互联网转移的机会。

 

也许正如以前老猫说过的：区块链的世界，一切才刚刚开始。

 

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