本文转载自微信公众号《大数据DT》，作者：周冰、方云山。转载本文请联系大数据DT公众号。01初识区块链2010年5月的一天，一位名叫Laszlo的年轻美国程序员用10000比特币买了两张披萨券。按照2017年12月17日比特币最高价约2万美元的估算，当时每个披萨的成本约为1亿美元，应该是有史以来最贵的披萨。从2010年到2017年短短8年时间，比特币价格从几美分涨到2万多美元，最高涨幅达到数万倍。CoinMarketCap网站数据显示，2018年1月7日，数字货币整体市值达到8357亿美元的峰值。这个数据是非常惊人的，因为根据国际货币基金组织（IMF）的数据，2017年，全球只有十几个国家的GDP超过8000亿美元。虚拟货币价格的剧烈波动引起了全世界的关注。图1-1显示了比特币的上涨曲线。▲图1-1比特币价格飞速上涨隐藏在虚拟货币背后的是一项名为“区块链”的神秘技术。它是什么？它从何而来？区块链从何而来？“区块链”来源于英文BlockChain。普遍的看法认为，区块链技术起源的标志性事件是中本聪在2008年提出的比特币系统设计。在中本聪发表的原文《比特币白皮书》中，Block和Chain这两个词是分开出现的，但在后来的讨论中，人们逐渐将这两个词联系起来，将这种技术称为区块链。Blockchain（区块链）一词后来流传开来。中本聪提出的比特币系统是一种电子货币系统，无需第三方信用背书即可实现完全点对点的电子货币转账。虽然很多人主要把比特币当成一种虚拟的“硬币”，但从技术角度来看，比特币系统中最重要的其实是分布式账本。在中本聪的设计理念中，全世界的分布式节点共同维护着这个不断延伸的链式账本，所有关于“币”归属的数据都完整地保存在分布式账本中，不会被篡改或删除。迄今为止，比特币系统仍然是区块链技术最具代表性的应用案例。但时至今日，区块链技术的范围已经远远超出了虚拟货币账本本身，逐渐发展成为可以应用于多个行业和领域的综合性信息技术。什么是区块链？从信息组织的角度来看，区块链是一个不断增长的数据链表。数据链表的基本单位是一系列“账本”（通常称为“块”）。这些分类帐通过密码学链接起来。从网络结构来看，区块链上的所有数据都是由一系列分布式、独立的“节点”共同维护的。以上数据和网络结构的特殊规则保证了区块链上的数据不可随意篡改，不会乱序或丢失。区块链是多个学科的跨学科综合，涵盖分布式计算机系统、密码学，甚至商业和经济学等主题。区块链系统的设计包括分布式系统的网络结构、数据结构、密码算法、共识算法（即区块链共识机制）等技术问题。在本文的后续部分，我们将继续了解区块链技术的演进和区块链技术的意义。02区块链技术的演进首先，区块链技术在发展过程中衍生出多种门类。最常见的是根据组织形式和节点间的决策机制将区块链系统分为公有链、私有链和联盟链三种类型，如表1-1所示。▼表1-1区块链系统分类公链也简称为“公链”。它对分布式节点没有特定要求，完全由算法、数据结构、节点共识机制组织而成。在这种类型的系统中，节点之间没有信任约束。私有链一般适用于企业或组织内部，由内部管理者授权管理。在这类系统中，由于节点完全由系统的发起者控制，节点之间存在很强的信任。在联盟链中，一般由多个相互独立的实体共同组成一个联盟，这些实体中的每一个都运行着一个或多个节点。只有受信任的联盟成员才能加入节点网络。该系统中的节点面临一定的网络接入和监管机制。在实践中，联盟链往往由行业内的企业和监管机构共同发起和维护。区块链技术的演进过程大致可以分为三个阶段，如图1-2所示。▲图1-2区块链技术的演进过程第一阶段以2008年中本聪提出的比特币区块链为代表。比特币区块链的本质是利用区块链技术实现分布式记账机制，并以此为基础实现比特币虚拟货币交易，其核心技术点包括UTXO交易模型、链式账本数据结构、加密技术、基于“工作量证明”的共识机制。比特币区块链是一条公链，由全球分布式节点共同维护。当代区块链应用程序包括Namecoin、ColoredCoins和Metacoins。比特币区块链有一些局限性。例如，UTXO模型缺乏对状态的支持，只适用于简单的一次性交易合约。这些局限性使得金融领域难以处理各种更复杂的场景。也有专家认为，比特币区块链中的“工作量证明”共识机制计算量太大，平均需要10分钟才能出块，效率非常低。区块链技术第二阶段的主要特点是引入“智能合约”概念，成为可编程的区块链系统，支持简单的金融合约业务场景。与第一阶段的区块链技术相比，这一阶段的区块链技术允许开发者通过图灵完备的编程语言创建合约，实现去中心化应用。以太坊和Fabric是这个阶段的主要组成部分。代表。其中，以太坊是继比特币之后极具影响力的公链协议。它采用合约账户的概念，可以通过执行智能合约实现两个账户之间价值和状态的转换。Fabric是IBM开发的联盟链，支持容器技术运行智能合约代码，开放高级语言开发。现阶段的区块链技术在共识算法上也有很多创新。第三阶段是区块链在应用领域、效率、安全等方面的拓展，这是目前的发展阶段。可能的技术发展方向包括：利用分片、跨链等技术提高区块链的记录效率，贴近高并发场景的需求；采用新的加密技术提高区块链系统的安全性，如密钥管理技术、抗量子攻击密码等；提高智能合约的开放性，增加适用的行业场景等。据笔者观察，这个阶段还处于探索阶段，还没有出现大规模使用的标志性系统。03区块链能否“改变世界”加拿大学者、数字经济领域知名专家DonTapscott曾将区块链称为一场“革命”，认为区块链底层技术可以改变货币、商业和世界。真的是这样吗？区块链真的能像工业化、互联网化一样改变世界，从而成为新的技术浪潮吗？如图1-3所示，我们需要从多个维度寻找这些问题的答案。▲图1-3多维度看区块链的价值首先，谈到区块链的影响，数字货币的话题是绕不开的。如前所述，整个虚拟货币市场的市值在2018年初达到顶峰，但随后一路下跌。例如，比特币的总市值已经从之前的峰值下跌了80%以上。此外，由于比特币等虚拟货币价格波动大、结算便利性差，在全球范围内并未广泛应用于结算和支付场景。我国的法定数字货币DCEP还在研究过程中。其次，从区块链技术的商业模式来看，ICO、STO等更受关注。在这些模式中，区块链技术主要用于生成和记录某种虚拟股权凭证，有时也称为Token。投资者可以对这些股权凭证进行投资，通过区块链系统进行查询和交易。目前，上述模式并未得到有效推广，主要是因为各个国家和地区对它们的监管和监管手段还不完善。例如，2017年，美国证券监管机构发布公告，宣布将根据各ICO项目的实际情况，考虑将各ICO项目纳入监管范围。在我国，2017年央行等部委也明确将ICO模式定义为非法融资行为。目前，基于区块链技术的商业模式创新还没有取得重大突破。人们仍然需要结合各个国家和地区的法律法规来探索创新的区块链商业模式。最后，从行业应用来看，由于区块链技术能够实现数据隐私、不可篡改、溯源等基本功能，无疑将在金融、物流、制造、消费等领域得到应用。世界上许多国家和地区都在积极探索和支持区块链技术的研究和产业落地。以我国为例，近年来国务院和工信部出台了一系列指导意见和发展建议，鼓励区块链技术的研发。2016年10月，工信部发布《中国区块链技术和应用发展白皮书(2016)》，介绍了我国区块链技术的发展和未来方向。同年，区块链作为重要的驱动技术之一，被列入国务院发布的《“十三五”国家信息化规划》。2017年8月，国务院印发的《关于进一步扩大和升级信息消费持续释放内需潜力的指导意见》提出开展基于区块链、人工智能等新技术的试点应用。在银行业，2015年成立的R3区块链联盟目前拥有来自全球的数十家国际银行组织，致力于为银行提供探索区块链的适用技术和产品。2016年，我国部分金融企业和机构在深圳联合发起“金融区块链联盟”，探索区块链技术在金融领域的技术应用。在行业标准化方面，2018年底，欧洲电信标准协会（ETSI）宣布成立一个新的行业规范小组（ISGPDL），专门负责分布式账本的批准使用。我国通信标准协会CCSA也在2017年成立了物联网区块链组，在此背景下，区块链技术的应用越来越丰富。2018年8月，我国深圳开出了第一张区块链电子发票。同年，我国杭州首例使用区块链存证判断互联网信息传播侵权。总之，现在说区块链是否会带来一个新时代还为时过早，但毫无疑问，区块链已经受到了很多关注，各行各业的持续投入将推动其不断完善技术及其应用的不断丰富，随着时间的推移，其影响力将被更多人认识和发现。作者简介：周冰，赫尔辛基理工大学计算机硕士，清华大学MBA，天智星链科技联合创始人，曾就职于阿里巴巴、汤森路透、微软、诺基亚、塞班等公司，担任高级工程师、产品开发总监等职位。同时也是区块链技术布道者，在多个平台担任区块链讲师，具有丰富的区块链产品开发经验，热衷于开源项目，是LinuxHIPL开源项目的早期贡献者。本文节选自《深入理解企业级区块链Quorum和IPFS》，经出版社授权发布。
