分布式账本技术DLT和区块链Blockchain辨析

引言：最近区块链（Blockchain）特别火，同时听到的还有分布式账本（DLT）技术，有时好像它们俩就是一个，有时却又好像不同，都把人绕糊涂了，今天我就从账本技术的前世今生来说说这两个家伙的关系，听完了您就会清楚它们到底是什么关系。

账本技术的发展阶段
自从人类出现文明以来，就有记账活动，账本是商业活动的核心要素之一，最常见的是用于记录金钱和产权这样的资产。账本不但是业务的基础需求，也是监管和审计的基础。记账技术的发展经历了四个阶段：

第一个阶段是原始记账阶段，从公元前3000年一直到公元1490年。可以说，所有的古代文明都有账本，采用的方式多种多样，比如结绳计数、算筹和阿拉伯数字，记录的介质也从泥板到纸莎草，再到牛皮纸和纸张，一直在进化。但原始记账法是单式记账法，其缺点是容易篡改，难做统计。
第二个阶段是现代记账阶段，从1490年到1960年。复式记账法的产生和卢卡·帕乔利的《簿记论》的问世，标志着现代记账阶段的开始。复式记账是守恒的眼光，变化的眼光，其原理和核心就是一个“对”字，所谓有借必有贷，借贷必相等，就是说一方增加，必有一方减少，保持平衡，就可以相互验证。这样审计容易，难做篡改，与内控的原理相通，如果所有材料都保存在一个人手里，那风险就会很大，而换成一人保存进的材料，另一个人保存出的材料，相互验证，可防止舞弊的出现。
第三个阶段是数字账本阶段。从1960年到2009年，数据的电子计算机化是在这个领域的唯一显著的创新发明，将纸质数据变成电子数据。1970年，IBM的Edgar Frank Codd提出《用于大型共享数据银行的数据关系模型》，1978年关系型数据库Oracle出现，为数字记账奠定了基础。
第四个阶段是分布式账本（DistributedLedger，DLT）阶段，从2009年开始至今。中本聪在他的《一种点对点的电子现金系统》论文中设计了一个精妙的系统，这是计算机算法首次让协作维护的数字分布式账本成为可能，这种账本具有超越传统账本的属性和能力。
DLT的优点
与多边记账相比，统一总账至少有三个好处，一是简明，逻辑清晰，关系明确；二是高效，无需对账，省时省力；三是节约，一套系统，多方共享。但统一总账也存在一些问题，一是信任问题：谁来记账，谁保证记账的准确性；二是安全问题：谁运行系统，谁保证系统不出错；三是许可问题：谁该看什么数据，谁不该看什么数据。在此情况下，分布式账本应运而生，它是参与者同记一本账，基于算法的信任，互相监督校验。

DLT的分类
在实践中，分布式账本的模式有很多，拥有不同程度的集中化特性，访问控制机制也不同，以符合不同业务的要求。在这个领域里，有“无需许可”的账本，对任何人都是公开的，他们可以为账本贡献数据，而且账本不能被某个人或机构所占有；还有一些“基于许可”的账本，它们可能是有所有者的，而且只有所有者才能记录和验证账本的内容。不同账本技术中心化程度不同，下图越往右边中心化程度越高：

通过掌握这项技术，各机构可以选择最符合自身业务需求的特定设计，在安全性、中心控制权之间达到平衡，从而达到在不同机构和个人之间共享数据的便利性和机会。对监管而言，“基于许可”的账本与比特币的“无需许可”的账本相比更有吸引力，因为前者让所有者能够通过规则去控制系统的访问权。
区块链技术（Blockchain）
区块链技术并不是一种单一的技术，而是基于多种技术的整合，这些技术以新的结构组合在一起，形成了一种新的数据记录与存储和表达方式。

区块链主要是对以下几个成熟的技术和理论的组合：
一是基于去中心化的分布式算法而建立起点对点对等（P2P）网络；
二是基于非对称的加密技术，解决了信息的加密与验证；
三是基于分布式的一致性算法，解决了分布式场景下的拜占庭将军问题；
四是基于博弈论而精心设计的奖励机制，实现了纳什均衡，确保整个系统的安全和稳定运行。
如果同时具有上述四点要素，则是一种公共区块链技术，简称“公有链”；如果只具有前三点要素，则是私有区块链技术，简称“私有链”；而“联盟链”则介于两者之间，可视为联盟成员内的一种“私有链”。
DLT和区块链系统的关系
DLT和传统会计学的技术是吻合的，而区块链倡导的特征是DLT可以实现的。区块链与DLT的共同点是系统的账本是由网络中多个参与者集体进行校验和维护的，使得账本在网络中的单一参与者被操纵、攻击或失效的情况下，依然保持稳定及不可篡改的状态。

人们经常把DLT与区块链混为一谈，其实DLT与区块链并不完全一样，可以认为DLT更为广义。（记账相关的技术对于资产的管理十分关键；而去中心化或多中心化的分布式记账本技术，对于当前开放、多维化的商业模式意义重大。区块链的思想和结构，正是实现这种分布式记账本系统的一种极具可行潜力的技术。）一个DLT是一个共识系统，它复制、共享、同步分布在世界各地的、来自各个组织、网站和机构的数字信息。DLT为实时、安全、高效的数据共享创造了一个健壮良好的环境。区块链则是DLT的一种类型，区块链把数据分成不同的区块，每个区块通过特定的信息链接到上一区块的后面，前后顺连呈现一套完整的数据。每个区块的块头（BlockHeader）包含前一个区块的哈希（PreviousBlock Hash）值，该值是对前区块的块头进行哈希函数计算（HashFunction）而得到。区块之间都会由这样的哈希值与先前的区块环环相扣形成一个链条，如下图所示。

可以说区块链是DLT的一种，也是现阶段获得最多认可的一种方式，但不是唯一的方式。像IOTA就是DLT，但不是区块链技术。它用缠结（Tangle）代替了区块链，使用有向无环图（DAG）的架构，用于创建可扩展的分布式账本，并且没有交易费用。所以，一个系统可能是DLT，但不一定是区块链，而一个区块链都应该是DLT。而从架构上来看，区块链系统简而言之，就是底层的基础层、中间的核心层和服务层，以及上面的用户层，和开发、运营、安全、审计和监管的结合。
第一代区块链是以比特币为代表的。比特币代表了密码学和分布式系统的巅峰之作，除了去中心化的点对点网络和全民记账外，最重要的是工作量证明（PoW）的共识机制和交易验证系统。一是工作量证明，即一方提交已知难以计算但易于验证的计算结果，其他任何人通过验证这个答案就确信证明者已完成大量的计算工作。发行、获得比特币其实是一种对计算工作的奖励，客观上是全网记账，主观上是解SHA256难题，也即挖矿，得到合理的符合要求的区块哈希值（这是一个概率事件，当节点拥有占全网n%的算力时，即有n/100的概率找到区块哈希）才抢到记账权。二是交易验证系统。比特币的交易就是转账，这不是通过账户增减来实现的，而是通过一笔笔关联的输入／输出交易事务，“锁定脚本”和“解锁脚本”实现的，即利用私钥签名解锁自己某一条未花费过的交易输出（UTXO），然后使用对方的公钥锁定新的输出，成功后，这笔新的输出就成为了对方的UTXO。交易确认需要判断输入的地址是否存在余额（所有矿工们都有账本），以及上面附带着输入方对应的电子签名（所有人可以验证是否正确，但无法伪造）是否有效。同时，一个交易直到满足两个条件才能算作确认：一是它存在于最长的分支中的区块里，二是至少有5个验证过的区块在其后得到验证。
第二代区块链由以太坊（Ethereum）创始人Vitalik Buterin在2013年提出，他针对比特币的性能等问题进行改进，主要有以下三个重要贡献：一是把以太坊转型为一个平台，而不只是一个数字货币应用；二是让以太坊拥有完整的账簿，是维护交易历史和账户信息的完整账本，解决了比特币没有账户历史的缺点，这是区块链技术一个很大的进步；三是在以太坊平台上加上“链上代码（Chaincode）”，俗称“智能合约”。第二代区块链提供了区块链平台，二次开发，它同第一代区块链一样，仍是公有链，采用挖矿机制。
第三代区块链的技术正在进展中，这是在全账本和链上代码的基础上采用许可链的设计，具有隐私的完整账本，支持监管。它的设计是一个底层系统而非应用，除了更好地支持二次开发外也支持链上代码，并且采用了很多工程化的方法。