加密数字资产投资探索系列三 ——比特币和区块链技术基础

是时候来区分比特币软件（Bitcoin）、比特币区块链、比特币货币（bitcoin）、区块链技术以及其他虽然相关但意义截然不同的概念了。乍一看，这里面有很多专业术语，无形中抬高人们理解它的的门槛。事实上，在最近发明的词汇中只有少数是陌生概念，而人们很遗憾地被拒之门外。人们在谈论比特币或区块链技术的不同应用时经常使用这些词汇，看似很高深，其实不难。先需要确定关键概念，然后使之成为理解许多区块链技术应用的基础。
以大写字母B开头的比特币软件保管以小写字母b开头的比特币货币并是后者流通。

Bitcoin等于软件。
bitcoin等于货币。

本系列文章的大部分内容都以比特币软件为出发点。比特币是区块链运动的起源。人们通常将新创新的区块链和比特币相比较，这是因为比特币区块链是最为源远流长的参考点。因此，了解比特币的基础知识至关重要。
然而，为了真正理解比特币软件，人们必须摒弃其为数字庞氏骗局或由犯罪分子使用的影子系统的看法，但此类看法依旧层出不穷。2016年7月伦敦政治经济学院、德意志联邦银行和威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员发表论文《比特币经济的演变》（The Evolution of the Bitcoin Economy），并表示三家知名机构不会在一个没有增长潜力的邪恶货币上浪费研究时间，甚至损及声誉。
在那篇论文中，研究人员描述了它们对比特币区块链及其交易进行的广泛分析。以下是论文的摘要：
在本文中，我们将比特币身份的最小单位（即个人地址）汇集在一起，并将它们分组为近似的商业实体，我们称之为“超级集群”。虽然这些集群在很大程度上可以保持匿名，但正如在2009-2015年所观察到的我们能够通过分析其中的一些具体交易模式，将模式归入特定的业务类别。然后，我们可以提取并创建它们之间支付关系网络的映射，并分析在每个业务类别中发现的交易行为。确定比特币经济发展的三个显著阶段：早期的原型阶段、第二增长阶段（这个阶段大部分是“邪恶”企业，如赌场、黑市）、第三阶段（标志着从“邪恶”向合法企业的急剧发展）。（https://papers.ssrn.com/so13/papers.cfm?abstract_id=2808762）
当然比特币的早期采用者，有不少是犯罪分子。但对于大多数革命性技术来说也同样如此，因为新技术通常对那些试图逃避法律惩罚的人来说是有用的工具。在后面文章中我们将讨论与加密资产（包括比特币）相关的特定风险。但是很明显，比特币作为一种货币已经不仅仅是一种针对非法商品和服务的支付手段。超过上百篇媒体文章曾经宣布比特币已经死亡，但每次都被证明是错的。
人们在广泛地以技术演进为主题的背景下对比特币进行了中立思考，认为它正处于核心技术浪潮的最佳位置。举例来说，由于人们越来越多地突破地理以及出身限制，以对等方式连接，整个世界的交流正变得越来越实时。比特币能满足这些新需求，它可以使全球交易在一个小时，而不是几天内完成。它以点对点的方式运作，这也促使优步（Uber）、爱彼迎（Airbnb）和LendingClub成为各自领域内价值数十亿美元的公司。比特币使任何人都能成为自己的银行，把控制权交给普通人，并赋予全球无银行账户者以权力。
然而，相对于优步、爱彼迎和LendingClub，比特币更令人印象深刻。前者将服务去中心化比较容易，并在点对点方面有先例。每个人都曾有朋友开车送他们去机场，或者和在另一个国家的亲戚住在一起，或者从父母那里借钱的经历。但是要将货币去中心化很难，不仅需要与自上而下的权威组织协调，还需要拥有全球认可的支付手段和价值储备。
货币的诞生最初是为了促进贸易，使社会能够超越易货贸易和双重需求耦合的局限。随着时间的推移，它变得更加便利，形成了目前的纸币形态。事实上，除了其他人认为它有价值并且被政府要求对其履行财务义务的事实之外，这张纸几乎没有什么价值。从这个意义上讲，它是一种有用的价值共享表示。自由主义者会说，这是一个对价值的有用共享幻象，但纸币本身没有任何价值。比特币是一种类似的价值共享表示，只是它没有实物形态，也没有自上而下的权威组织来保护它。尽管存在这些障碍，但数学的优雅能让它发挥作用，也使它能够增长并储存数十亿的价值。
比特币区块链的内部工作机制
部分比特币软件涉及比特币区块链的构建，可以将其视为数字分类账（digital ledger），通过借记和贷记来跟踪用户余额。从这个意义上说，比特币区块链是一个记录其本币货币，即比特币流量的数据库。这个数字分类账有什么独特之处？
比特币区块链是一个分布式的、加密的和不可篡改的数据库，使用工作证明来保持生态系统的同步。这是普通人难以理解但并非不能理解的科技术语。
分布式
分布式是指计算机访问和维护比特币区块链的方式。与大多数严格控制谁可以访问其中信息的数据库不同，世界上任何计算机都可以访问比特币区块链。比特币区块链的这一特点使比特币成为全球货币不可分割的一部分，任何地方的任何人都可以利用比特币区块链查看不同账户之间的借记和贷记记录，并因此创建了全球信用系统。一切都是透明的，所以每个人都在公平的竞技场上。
密码学
密码学已成为我们生活中至关重要的一部分。每次输入密码，用信用卡支付，或者支付宝、微信等我们都享受着密码学的好处。如果没有密码学，恶意的参与者很容易窃取敏感信息并用其攻击我们。加密技术确保信息只能被特定的人使用。
加密
在比特币区块链中记录的每笔交易都必须经过加密验证，以确保尝试发送比特币的人实际拥有他们试图发送的比特币。密码学也应用于交易团体被加入比特币区块链。交易不是一次一个地添加，而是存在于“链”在一起的“块”中，因此有了区块链这个术语。我们将在后面的“工作证明”部分深入探讨这个过程的具体细节，但现在需要了解以下内容：密码学允许构建比特币区块链的计算机在自动化的数学信用系统中进行协作。在是否用比特币区块链确认交易方面并不存在主观性，它只决定相关数学技巧。为了深入研究密码学，我们强烈推荐西蒙·辛格（Simon Sinyh）编写的《密码故事》（The Code Book）。
不可篡改
全球分布式计算机可以以加密的方式验证交易并构建比特币区块链的组合，形成不可篡改的数据库，这意味着构建比特币区块链的计算机以只能追加的方式操作。只能追加意味着信息只能按时顺序被添加到比特币区块链中得到确认，它就是永久的，不能被删除。在事情很容易被抹去的数字世界中，不可篡改性是一种罕见的特性。随着时间的推移，这可能会成为比特币越来越有价值的特性。
工作证明
虽然三个属性都是有价值的，但它们都不是天生的新特性。工作证明（Proof-of-Work，简称PoW）将分布式、密码学和不可篡改的数据库概念联系在一起，并且使各个分布式计算机在哪一组交易将被接续到比特币区块链上达成一致。换句话说，工作证明特别擅长处理交易是如何被分组为“块”的，以及这些“块”如何链接在一起，从而构成比特币区块链。
计算机用户又被称为矿工，使用工作证明机制互相竞争，已获得将交易块添加比特币区块链中的特权，这就是交易被确认的方式。每当矿工添加一个“块”，它们便因此获得报酬，这就是它们选择参加竞争的主要原因。
财务奖励的竞争也是比特币区块链安全的保证。任何动机不纯的参与者如果想要改变比特币区块链，他们都需要与遍布全球的其他矿工进行竞争，这些矿工为进行工作证明所需要的计算已投入数亿美元用于采购机器。矿工通过寻找解决密码问题的方法进行竞争，这将使他们能够在比特币区块链中添加交易块。
这个密码问题的解决方案涉及4个变量：时间、所提出交易的摘要、前一个块的身份，以及一个被称为nonce的随机数。
随机数nonce，当通过加密的哈希函数（hash）与其他3个变量组合时，会产生符合难度标准的输出。满足这个标准的难度由一个动态调整的参数定义，以便所有矿工大约每10分钟就能找到一个解决这个数学难题的方法。如果所有这些看起来像从消防水带中喝水一样，那没关系——一开始就是这样。我们将在以后文章中逐步介绍深入探讨。
工作证明中最重要的部分是4个变量之一的“前一个块的身份”，其中包括创建该块的时间、交易集合、前一个块的标识及nonce。如果创新型投资者继续遵循这一逻辑，它们会意识到这个能将比特币区块链中的每个区块联系在一起。因此。即使是多年前创建的任何过去块中的信息，都不能在不更改其后的所有块的情况下进行更改。这种变化会被分布式矿工拒绝，这就是比特币区块链和其中的交易不可被篡改的原因。
矿工通过创建一个新的交易块来获得经济回报，这个块包含一个交易，即币基（coinbase）交易，而回报则包含新挖掘的比特币，以及块中所有交易的费用。币基交易缓慢地将新发行的比特币放入货币供应中，对此稍后将更多地予以介绍。
私有区块链与公有区块链
一般来说，有两种类型的实体可以拥有支持区块链的硬件：公有区块链和私有区块链。公有区块链和私有区块链之间的区别与互联网和内联网之间的区别相似。互联网是公共资源，任何人都可以使用它，没有“看门人”，而内联网是公司或财团用来传输私有信息的“带围墙的花园”。公有区块链与互联网相似，而私有区块链则像内联网。今天两者都很有用，但几乎没有人会争论说，互联网比内联网创造了更多的价值。尽管在20世纪80年代和90年代，有人曾大声疾呼公共互联网永远不可信任，但历史站在了公共网络的一边，历史虽然不会重演但总是惊人的相似。
公有区块链和私有区块链的重要区别是实体访问网络的方式。请记住，区块链是由分布式计算机系统创建的，它使用密码学和共识流程来保持社区成员的同步。孤立的区块链是无用的，使用者不妨使用集中式数据库。构建区块链的计算机社区既可以是公共也可以是私有，它们通常被称为无许可的或有许可的。
公共网络就像比特币一样，任何拥有相应硬件和软件的人都可以链接到网络访问其中的信息，没有保镖在门口检查身份证。相反，参与网络形成了一种经济均衡，在这种均衡中，实体如果认为自己能够赚钱，就会购买更多的硬件来参与构建比特币区块链。公有区块链的其他例子包括以太坊、莱特币、门罗币、零币等，这些将在后续文章中详细讨论。
另一方面，私有系统门口雇用保镖。只有具有适当权限的实体才能成为其网络的一部分。这些私有系统是比特币之后出现的，因为企业和机构意识到他们喜欢比特币区块链的效用，但不希望或合法地不允许其信息在公共实体之间传播。
到目前为止，这些私有区块链已经被金融服务机构广泛接受，成为更新信息技术（IT）架构的一种手段，而自从为计算机系统漏洞（Y2K）做好准备以来，这些架构并没有被大规模改版，在金融服务领域，这些私有区块链大部分都是企业努力保持现有业务的解决方案。尽管这些解决方案有许多优点，但一些人声称，最大的变革是让大型的秘密实体共同合作、共享信息和做出最佳实践，这将最终降低终端消费者的服务成本。我们认为，由于开放式网络的发展，实施私有区块链将削弱集中式强力集团的地位。换句话说，这是进一步去中心化和使用公有区块链的第一步。
私有区块链的潜在应用范围远远超出金融服务行业。银行和其他货币中介机构很快采用该技术，因为对专门从事安全交易的系统而言，已开展的私有链应用效果显著。除金融服务行业外，正在探索区块链技术应用的还包括政府部门、音乐行业、房地产行业、保险行业、医疗保健行业、网络、民意测验机构、供应链、慈善团体、枪支追踪执法部门等。
本系列文章我们将关注公有区块链及其原生资产（或者加密资产），因为我们认为它们是创新型投资者的最大机会所在。有时候，加密资产的名称与其母体区块链一样，只是用大小首字母进行区分。其他时候，原生资产的名称稍有不同。例如。比特币区块链的原生资产是比特币，而以太坊区块链的原生资产是以太币（ether），莱特币区块链的原生资产是莱特币等。
许多公有区块链之间有明显不同。比特币社区的一些早期成员认为，区块链的区别应该是非常明确的，特别是任何区块链必须使用工作证明为其达成共识机制。我们不同意这种观点，因为还有许多其他正在开发的有趣共识机制。例如权益证明（PoS）、存在证明（PoE）、消逝时间证明（PoET）等。就像机器学习并不只是有一个流派组成，区块链技术也有很多种。在《终极算法：机器学习和人工智能如何重塑世界》（The Master Algorithm）中，佩德罗·多明戈斯（PedroDomingos）假设，所有这些机器学习的流派（都是某些时刻苦战的对手）有一天会合并。区块链技术可能也是如此。如果这些去中心化的价值数据库要真正转型，它们将不得不互操作（interoperate）并相互评估。

预告先知——在《加密数字资产投资探索系列四》我们将探索“区块链，不是比特币？”