比特币的存证、挖矿、图灵完备和SPV节点

这是一篇给卓克老师的《40分钟，搞懂区块链》讲座的留言（略作了修改），讲座视频在得到APP。截至目前已获得177赞，位于留言区第一位，获得了超出预期的宣传效果。

看到卓克老师的一条回复说，并不理解为什么政策突然看好区块链，这里正好引出我对区块链的认知，即区块链的核心功能是“存证”，而存证是政府治理中极为重要的领域，区块链的存证功能可以让全国各地的民生数据互联互通和互信，从而大幅提升治理效率。区块链的存证，是让“事后伪造”变得不可能。在未来，一切数据在诞生时就应该上链，上的可能是某一条公链也有可能是一条国家主导的联盟链。数据上链后，便再也无法伪造，因为伪造的数据在时间戳上一定落后于原数据，很容易被拆穿。当然，区块链不解决“事前伪造”的问题。所以，区块链应该配合法律系统工作，发挥更大的效用。跟绝大多数人的认识不同，比特币从一开始就是为存证服务的。中本聪并不是密码朋克的一员，更不是无政府主义者，他只是借助密码朋克的力量推广比特币。当然这在后来酿成了大错，名为BTC的这一条链，承载了最大的市值，但是可以认为已经被Blockstream公司完全控制，成为了一个揽钱工具。所以我说的比特币其实并不是BTC。比特币的币是为了让这套系统的底层可以基于经济原理运行，而不是基于权力系统。比特币的币，本质上是存证服务的服务费，由需要存证的人支付给提供存证服务的矿工。而当存证服务大规模使用时，这个币就会成为一种硬通货。存证服务的使用者，暂且称之为用户，包含需要日常转账的老百姓，更包含需要存证各种数据的企业、政府机构。矿工虽然消耗电力挖矿，但矿工是收了用户的钱才挖矿的，矿工仍然是盈利的。所以，实际上是用户在付费让矿工消耗电力，是用户承担了电力成本，那用户为什么要承担电力成本？因为用户获得的存证服务的价值大于电力成本，且比其他的存证方式更经济。所以，耗电挖矿并不是一种资源浪费。当然，现实情况是在比特币还没有成为硬通货时就被过度炒作，产生了巨大泡沫。矿工为了泡沫去消耗电力，看上去就是一种浪费了。比特币的脚本系统不支持循环，但实际上智能合约并不需要循环。区块链上的智能合约一定要能停机，能停机的循环语句一定能拆成顺序语句。比特币就是这么设计的。比特币理应在协议层之上发展出一个高级语言和一个编译器，高级语言里可以写循环，通过编译器拆成没有循环的比特币栈语言。只要比特币的一个交易的长度可以无限大，则比特币智能合约就可以执行无限条指令，这依然是图灵完备的。另外，比特币脚本不能读取链上数据，这也是因为不需要。读取和处理数据的过程往往非常复杂，正确的做法是，将代码在链上存证，在链下执行，再将结果上链。这样的好处是，矿工不需要执行复杂的计算，而关心处理过程的人则可以自行验证结果。如果执行结果有欺诈，则依靠法律系统解决，毕竟链上数据的真实性也需要法律系统来保证，这样就绝不会发生The DAO的灾难。而链上执行的智能合约，主要用于权限管理。再结合比特币的UTXO模型，而非账户模型，比特币的运行效率可以非常高。账户应该是钱包软件呈现给用户的概念。比特币的UTXO模型则让底层系统可以并行运算。所以，以太坊完全走入了歧途，账户模型制约了并行交易验证，超出需求的智能合约只能用于陌生人之间的资金游戏。看似很强大，但完全误导了大众对区块链的看法。比特币并不要求所有节点都保持全量数据的同步。理想情况应该是只有矿工的全节点保持互相之间的紧密连接，而硬件设备跟不上的矿工则会被淘汰。用户不运行全节点，只运行一种叫SPV的节点，这在白皮书里有详细介绍，只是几乎被所有人忽视了。SPV节点全称“简单验证节点”，其实这才是区块链的精髓。SPV节点只同步少量信息，包括所有的区块头、跟自己相关的历史交易、这些交易的默克尔路径。SPV节点只保存自己需要的信息，而其他信息，哪怕永远丢失了，也不影响自己的币。SPV的核心作用是“验证”，当用户进行“点对点”交易的时候，接收方只要用默克尔路径就可以验证这笔交易所依赖的UTXO是否有效，并不需要亲自运行全节点。SPV节点可以验证任何数据的时间戳真实性。所以，SPV可以理解为“证而不存”。区块链的精髓就在于，有这种SPV节点，赋予所有普通人高效“验证”任何信息的能力。正是因为SPV节点小而轻，不论整个区块链的全量数据如何膨胀，都不影响单个用户的使用，这才使得区块链可以比分布式数据库容纳更多的数据。在讲座中，卓克老师也提到，“比特币”每个区块只容纳一千个左右的交易。但是为什么呢？其实这是人为设置的枷锁，将比特币彻底限制成了一个庞氏骗局。而比特币的两次重大分叉，其实都是缘起于区块扩容之争。BTC的区块上限是1MB，BSV则很快将取消区块上限。可见，分叉虽然会分流共识，但分叉也会保留火种。
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关于比特币的其他误会，如51%攻击、交易确认慢、会用于犯罪等等，在我的公众号里都有详细解释。比特币的认知门槛太高，真正的科普工作道阻且长。