长城智库｜周礼：究竟什么是区块链？
GEI新经济瞭望
New Economy Outlook
关注
区块链无疑是2017-2018年创业圈最火、也最具争议的话题。关于区块链，现在大致有四类观点：一，区块链被捧成是继蒸汽机、电力、信息、互联网之后，最具有潜力触发第五次产业革命浪潮的核心技术；二，区块链有很大的价值，但现在还处于技术发展的早期阶段，还没有可落地的应用；三，区块链技术存在致命缺陷，不能带来实际价值；四，区块链和比特币及众多山寨币都是纯粹的投机泡沫，甚至是诈骗。
毫无疑问，2017年底至2018年初ICO的泛滥确实引发了一场历史罕见的、世界范围内的投机疯潮。投机疯潮引发的财富效应，也确实催生了很多纯粹的诈骗。但是，这是否就意味着区块链本身是泡沫、无用，乃至诈骗？要知道，尽管存在很多投机和诈骗，还是有很多知名科技企业正在涌入这个行业，这份名单包括Google、Facebook、IBM、阿里巴巴、百度、腾讯、京东、网易等。笔者认为很多对区块链的评判都是建立在对区块链的错误理解上，是自己扎个稻草人再把它打倒。
在这个科技更迭越发迅速的时代，对一切新兴事物保持开放和关注才是正确的态度。因此，笔者想对区块链做一个系统的介绍，以澄清一些误区。
澄清三个误区
第一个误区，是对区块链概念的理解。区块链是一项复合型的技术，很难用通俗版的语言准确地加以解释。网络上广泛流传的通俗比喻版的解释基本都是似是而非，产生了很多误导。比较有名的两个，一个是“男朋友的誓言”，一个是“麻将是最早的区块链项目”。这些类比纯粹只能当笑话听听。
第二个误区，一些对区块链的科普介绍总把“挖矿”、“解决数字难题”放进去，这其实也是有很大偏颇。因为区块链也分很多亚种，这种需要挖矿、解数学题的区块链其实只是运行比特币的那一种区块链。就像手机操作系统除了IOS，还有安卓，早几年还有塞班、黑莓、Tizen一样。很多人批评区块链能耗太大、难以实用，实际上同样也有能耗很小的区块链。
第三个误区，是经常把区块链和比特币、山寨币混为一谈。两者的关系可以大致类比于IOS系统和APP的关系，也即虚拟币是区块链技术的一个应用，同样也有不发币的区块链。
区块链与去中心化
区块链和比特币虽然不能划等号，但他们诞生的目的都源于对中心化机构的不信任。中心化机构最大的问题是缺乏监督和制衡，当它们足够大的时候就可能滥用权力，如支付宝账单事件和Facebook泄密事件都是如此。用户产生的数据，只理论上属于用户自己，因为我们不能自己掌握数据的输入和存储，而只能把这个权力交给中心化的机构。
区块链的基本理念是，将数据的输入和储存权力分派给多个机构，这些机构之间处于平权或近似平权的状态，可以相互监督制衡。这就是所谓分布式或者说去中心化、多中心化的记账系统。但是分布式记账系统又产生了一个账本统一的问题，因为每个人都有记账权的话，账目就可能五花八门，造成交易的混乱。要让分布式账本中的多个节点达成唯一的共识是区块链技术的核心所在。
区块链的理解
对于区块链的理解，可以简述为24字诀：“选举记账，一账一块（区块，block），哈希链接，分布存账，相互验证，相互信任”。
选举记账是说，在一个分布式记账系统中，有N个节点，节点之间可以相互交易，这些交易信息会自动广播给网络中的其他节点，每一个节点都会接收到其他节点广播过来的交易信息（图1左）。因此每一个节点都会产生一个临时账本。每隔一段时间，会在所有节点中挑选一个临时账本让它变成正式账本，这就是在所谓选举记账（图1右）。不同的选举方法是区块链种类差别的主要判断依据，比特币所属的区块链类似于全民普选，另外一些就是在少数代表中选举，还有一些是在少数代表中轮流记账。
图1
每一次记账的记账结果会生成一个区块（block），这就是“一账一块”（ 如图2是两个区块）。每个区块包括两个关键性的密码：merkle根和哈希值（hash）。merkle根由全体交易信息生成（生成方法见图3），换言之，这个merkle根就包含了此时间段内所有的交易信息。哈希值是这个区块的主要识别标志，或者说是DNA。每一个区块的hash值由父hash（就是上一个区块的哈希值）和当前区块的merkle根经过加密计算得到的hash密码。这个过程可以理解为，父哈希和merkle根如一男一女结合生了一个儿子。
图2
如图2，第101区块，此时段的所有交易生成了一个merkle根，和第100区块的hash值一起生成了第101区块的hash值，而第101区块的hash值又成为第102区块的父hash值。这里，我们也同时可以理解hash是如何在区块与区块之间起到链接作用的（图2）。
相邻区块之间都是父子关系，hash就是确认父子关系的DNA，这就是“哈希链接”。
图3
merkle根同样是由哈希函数产生。其基本逻辑是，每两个交易信息作为输入变量，产生一个“二级”哈希值，两个“二级哈希值”再作为输入变量，产生一个“三级哈希值”，依次类推，直到产生一个唯一的哈希值（图3）。容易理解，任何一个初始交易发生了改变，最终产生的merkle根都会不一致，基于父hash和merkle根产生的子hash也会不一致。
因此，我们如果需要验证其他节点的记账结果有没有掺假作弊，我们只需要把我们认为合法的交易代入计算，看hash值是否一致即可（图4）。
图4
A支付给B 100元，ACD三人都诚实记账，在其他条件不变的情况，此三人的merkle根是一致的。而B作弊，其merkle根必然和ACD的merkle根不一致。基于不同merkle根，计算的hash值也必然不一致。因此ACD取得共识，拒绝了B的记账结果。B的奖励被没收，还白白浪费成本。这反过来促使他诚实地记账。
图5
当一个区块得到网络中的全体承认，那么每一个节点都会去拷贝一个副本，存储到自己的硬盘中。这就是分布式储存（图5）。分布式储存的意义在于，每一个节点都有一个正确账本的副本，这可以防止中心化机构的篡改或者抵御黑客攻击。分布式储存更大的意义在于，用户的数据可以通过加密技术真正为用户所掌握，而不是被一个中心化的机构所掌握。
总结一下，为什么说区块链能实现不依赖中介机构的“机器信任”？其基本理念可以理解为“民主”与“共和”。民主是说，不存在一个唯一的权力核心，而是一个多员、多中心的群体；共和是说，虽然不存在唯一的权力核心，但有大多数成员都遵循的基本规则。具体实现上，是因为数据的输入和保存由于记账权和账本的保存掌握在多人手中，从而可以实现相互监督和制衡，作弊者将受到惩罚（作弊的成本大于可获得的收益）。
区块链最大的价值在于大幅降低信任成本，这给大范围、开放式协作网络的形成奠定了基础。此外，区块链还首次赋予用户对自己数据的管辖权，保护用户隐私的同时，让数据真正成为资产。
补充说明：1.上述模型是对区块链的简化，实际情况还要复杂许多。2.简化模型中的“交易”并不一定必须是“xx元”这样的数字，而是代表节点之间的相互传递的加密数据
作者周礼，长城战略咨询智库办主管，中国科学技术大学硕士，从事前沿科技、新兴产业、新经济发展规律、咨询方法论、智库建设等方面的研究与咨询
END
本文版权归长城战略咨询所有，转载请注明来源，并附上原文链接。
GEI新经济瞭望
New Economy Outlook
关注