区块链简史

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余姚李   2020-4-11 02:40   1433   0
本文从比特币开始,到LIBAR数字货币结束。简要概括下数字货币和区块链的发展历程。

从比特币开始,数字货币产品遍地开花。与之相伴,区块链的概念也迅速发展,总体上沿着技术和需求驱动两条线前进,两条线也有一定的交互和促进。
这里从技术和需求两个角度梳理下相关典型产品,同类型的复制类产品这里就不提了。


比特币从中本聪的比特币开始,币圈风起云涌,连极富才华的科学家张首晟的去世传言也和币圈有关。不过,总体上炒币和炒郁金香、茅台并没有两样,众多XX币一笔带过。
比特币从理论到实践,证明了去中心化共识的可实践性,开创了一个去中心化数字虚拟货币自主发行的新时代。作为一个尝试,从技术上,非常有创意和结构美感;但是,并不是完美无缺,作为一个现实世界的解决方案,他还是稚嫩的。

[h1]BCH和BTC分家
[/h1]事实上任何技术都不可能在诞生的时候就是可以的,比特币发展后,首先碰到的最大的问题之一就是比特币的区块大小不得超过1M。
比特币的区块大小起初并没有限制,后来随着发展中本聪为了防止粉尘攻击(大量低额交易)而设置,这样的攻击会导致区块巨大,于是中本聪将区块大小限制在了1MB内。但是限制导致了一个问题:一个区块的生成时间约为十分钟,而每个最基本交易的大小为250B,因此每十分钟可产生的比特币交易约为1024*1024/250 = 4194次。这就导致如果某十分钟产生的交易多于4194次,多出来的交易只能等到下一个区块再进行结算,就会造成交易的阻塞,只有手续费高的交易能够被结算。
为了解决这个问题,技术支持派(开发利益和观点的代表)和算力支持派(矿工利益和观点的代表)进行了几场讨论和对决。具体过程非常精彩,有兴趣的自己搜索下这几个关键词:比特大陆,纽约共识,香港共识。
最后,就形成了两份技术,一份采用闪电网络技术,,一份采用扩容技术——区块扩大到32M。
某种程度上,两个技术路线都指责对方都是违背了去中心化原则,必然导致高度中心化。指责闪电网络的理由:中间人交易的结果,就是出现一个类似银行的超级中心;指责扩容方案的理由:区块增大,对矿机要求上升,计算资源必然向矿区集中,形成垄断中心。
很有趣,这和当前网上对阵的两派一样,都骂对方要么无脑,要么是为了利益(一个是五毛,一个是美分)。咋看都有道理,哈哈!

两个技术路线分叉后,比特币发展出BTC(bitcoin core)和BCH(Bitcoin Cash)。
BTC限制容量走向以价值存储为核心功能的大宗投资品(容量有限,所以进行高价值交易);BCH保持去中心化密码货币目标,继续迎合市场需求推进支付功能。投资者的青睐推高了比特币的价格,
回看扩容之争会显得更加清晰:BTC承接了比特币之名,但改变了比特币的方向;BCH承接了比特币的方向,但失去了比特币之名。

智能合约 与 以太坊另一面,智能合约的需求驱动导致了以太坊的诞生和兴起。
MBA百科:“智能合约是一套以数字形式定义的承诺,承诺控制着数字资产并包含了合约参与者约定的权利和义务,由计算机系统自动执行。”注意:自动执行是精髓。其实,水电银行代扣费算一定程度的智能合约,它是线下合同的部分数字化体现,但是体现了自动化执行。

和去中心化一样,直销一直是人们的梦想(和去中心化一样?)。想象一下,微信圈转发砍价,某种程度上是直销利益分配的一种途径——你参与直销,通过获得更便宜的东西获益。直销智能合约举例:转发广告合同,所有转发此广告合同的人,一旦这个物品因为这个转发而销售出去,计算机按照合同的约定自动执行收益计算并分配收益——转发链上的所有人都获取到收益,以货币的形式实时到账。这就是智能合约的“共产主义”阶段吧?现在还是社会主义初级阶段。


中本聪在设计比特币的时候,本来就考虑了交易逻辑场景化的功能,可以理解为“智能合约”的基本形态。
不过,比特币里交易的是虚拟货币。进一步演化,就需要把货币符号进一步抽象成通用资产符号,可以是证券,债券,等等,就是所谓的通证(TOKEN);交易逻辑场景化的能力进一步抽象,用一个通用的能力更强的计算机语言来描述,就是智能合约描述语言EVM语言
基于技术思想和需求,就产生了一套新的技术,叫以太坊(EtherNum)。2013年年末,以太坊创始人Vitalik Buterin发布了以太坊初版白皮书。以太坊1.0版本和比特币相比:
1.    它引入了代币(TOKEN)的概念。
2.   在实现技术上,为更方便支持智能合约,它放弃了UTXO的设计,采用了传统银行的账户-余额设计。
3.    它依然支持POW共识,希望支持POS(所有权共识),但是还没有有效推出这个能力。
关于第2点的利弊,有不同的看法:
“为什么以太坊比较容易出安全问题?以太坊只是一个记录DAPP执行结果的区块链,其本身并没有加密货币复式记账所需的UTXO模型。重要的TOKEN资产本身是需要货币级别的安全程度,以太坊目前的设计更适合游戏积分之类的合约运行结果。

以太坊可以想象为一个分布在全球的共享计算资源,你可以在上面发布智能合约应用,这个P2P的资源帮你完成计算和存储,你需要的是付费使用。以太坊引入GAS的概念,你需要支付汽油费,来运行你的智能合约,费用取决于你的智能合约对CPU,内存和带宽的使用程度。
有人把以太坊代表的时代叫区块链2.0。


阿喀琉斯之踵为了实现去中心化的交易,比特币系统记账速度是6次/小时,也就是,要做到可靠的交易确认——6次确认,需要1个小时的等待时间。
所以,和实际的金融交易相比,差距还是很大。
比特币,或者说,区块链的阿喀琉斯之踵应该在这里。更详细的请见《乌托邦的梦?》

这个安全和交易速度,和去中心化共识算法——POW(PROOF OF WORK工作量证明)算法密切相关。
所以,人们就希望发展出另外的共识算法:
例如POS(PROOF OF STAKE,股权证明)。POW是按劳分配,工作量大,劳动多,机会就多(不严谨,如果算力不够强大,算一辈子也得不到机会);POS是按资本分配,谁持有的资产多,谁话语权就大。


为了防止资本垄断,又想出一个方法:DPOS(DELEGATED PROOF OF STAKE,委托资本投票),先选举产生资本代表,然后他们去进行共识投票;要是它们干不好,就选举新的代表出来。

以太坊1.0采用了POW共识机制,交易的速度和比特币一样。以太坊2.0希望采用POS机制,不够,屡屡跳票。下图是2018年以太坊的规划路线图。都2020了,2019的规划还没有实现呢。




但很不幸,Eth 2.0的开发团队对发布时间进行了多次变更。从2020年1月到所谓的“内部日期”2020年第二季度,Eth 2.0第一阶段的部署日期现已被推迟到2020年7月。
这些不确定性让我们不禁怀疑何时才能看到Eth 2.0的全貌,但还是十分值得期待的。
毫无疑问,以太坊对加密世界产生了巨大影响,但是,其性能存在一些重大问题。截至目前,以太坊在可扩展性方面都失败了,还在努力中喔!


区块链3.0和EOS以EOS为代表的区块链3.0出来了。EOS是Dan Larimer(BitShares和Steemit的创造者)和Block.One公司创建的。
3.0放弃了POW共识,采用DPOS共识。那么,DPOS与传统POS有何不同?
在POS中,整个网络必须处理共识,在DPOS中,所有EOS持有者将选出21个区块生产者,他们将负责处理共识和一般网络健康状况。任何人都可以参加区块生成者选举,他们将有机会创建与他们收到的所有其他创建人的总票数成比例的区块。
DPOS系统没有经历分叉,因为生产者不必竞争发现区块,而是必须合作。如果是分叉,则共识会自动切换到最长链。
C++语言被用来定义和开发智能合约。这是开发生态需求驱动的一个典型例子。说明考虑程序员的需求,是生态成功的关键要素之一。
这听起来很神奇,但真正吸引公众想象的是以下两种说法:
1.   他们计划完全取消交易费用。
2. 通过DPOS实现可扩展性:这是传统的股权证明的变体。理论上它每秒可以进行数百万次交易。




[h1]防止垄断[/h1]首先,正如我们一次又一次看到的那样,民选官员可能会在当选后变得腐败。Larimer引入了投票衰减(Voter Decay机制)带来两大优势:投票衰减系统让选民有机会每周重新考虑他们的投票。这使得区块生产者对他们的选民负责。
其次,人们只是随着时间而改变。也许今天有人拥有的政治信仰和意识形态与一年前完全不同。投票衰减系统将允许人们投票给那些与他们新进化的意识形态更加一致的人。
这有可能成为一个真正的革命性概念,并且可以永远改变去中心化投票(甚至是投票本身)。
[h1]潜在的风险:选民贿赂[/h1]在任何一个治理体系里,贿票都是很大的禁忌。然而对于 EOS 推出的一项新服务显示,他们将使区块生产者( EOS 持币者选举出的节点)更容易验证网络上的交易,同时也更容易将区块奖励分享给那些投票给他们的人。


所以,数字货币是全新的东西,但是人类的弱点(贪婪)和局限则是古老的东西,历史的问题能否用新技术解决,天知道。


公链,联盟链,许可链EOS应该还是考虑和以太坊竞争,走公链的模式。不过,有分析人士认为,EOS也可能走联盟链提供者的商业模式。
什么是公链,公链,联盟链,私链呢?一个不很严谨的划分方式:区块链大致可以分为公有链(Public Blockchain)、私有链(Private Blockchain)以及联盟链(Consortium Blockchain)三大类。
其中去中心化程度最高的是公有链。这种以比特币以及以太坊为代表的公有区块链,不受第三方机构控制,大家都可以进出,有对等的权力和自由。例如比特币,以太坊。
私有区块链则完全相反,该网络的写入权限由某个组织或者机构全权控制,数据读取权限受组织规定,要么对外开放、要么具有一定程度的访问限制。
而联盟链则是介于公有链以及私有链之间的区块链,可实现”部分去中心化”。链上各个节点通常有与之相对应的实体机构或者组织;参与者通过授权加入网络并组成利益相关联盟,共同维护区块链运行。从某种程度上来说,联盟链也属于私有链的范畴,只是私有化程度有所不同而已。


虽然EOS是一个公链的定位,但是很多人还是拿它和HYPER LEGER(IBM的超级账本项目)进行对比。所以,这里有一个更精确的概念,无关公有、私有,关乎两个字“许可”——许可链(permissionless(or public)chain),无许可链(permissioned chain)。
在无许可链中,所有的个体都有权加入网络——确切的说有权参与共识的形成与验证,目前为止,有效运行的都是POW(工作量)证明模式。个体之间无须信任。
许可链中,授权/许可的个体有权参与共识的形成与验证,这些个体,不是完全信任,但是也不是不信任。需要引入传统的认证机制,建立对这些个体的信任,允许他们来管理共识。但是,这些个体也不是完全信任,所有需要区块链技术来去中心化,协调这些个体分布式的形成它们之间的共识。
从这个角度,EOS是许可链,HYPER LEGER FABRIC也是许可链。所以,很多人来比较它们。







HYPERLEAGER
Hyperledger是IBM等赞助的区块链开源项目;旗下的有趣项目包括:
    • Sawtooth:由英特尔开发并使用经过验证的时间共识机制。
    • Iroha:由几家日本公司开发的易于使用的区块链框架。
    • Burrow:沿着以太坊的规范创建一个需要许可的智能合约机
这些项目,都代表了区块链的可能发展方向。IBM也不能准确的判定区块链的走向,所以,这些项目都予以孵化。
也许Hyperledger系列中最有趣的项目是Fabric。到目前为止,Fabric是最成功,最流行的区块链框架了,特别在许可链应用中,虽然Fabric也称可以用于无许可链。

Fabric 特点
  • 高度模块化;使得平台可以适用不同的行业:供应链,银行,金融,保险,医疗,人力资源等。企业可以将自己的独立区块链网络组合在一起。
  • 第一个支持通用编程语言编写smart contracts:Java,Go
  • 网络要求是permissioned
  • 共识协议可插拔,可以适用不同的环境。具体来说,共识机制可以根据具体的部署方案和信任假设来挑选。在目前的版本中,Fabric提供的CFT共识包括Kafka和Zookeeper,Raft和BFT共识(1.4版本后)。
    Fabric把共识处理抽象成Order节点,对交易的排序/验证/打包等等都在这里完成。这个节点可以替换,所以说共识协议可插拔。
  • 没有token,减少被攻击的风险,不需要挖矿可以降低成本。
  • 支持智能合约;
  • 支持多链交互。提出CHAINCODE的概念,允许跨链交互。
  • 底层采用了UTXO设计。


LIBRA最后说到LIBRA,它是FACEBOOK发起的数字货币项目。
LIBARS试图定义一个全球通用的真正意义上的数字货币,不过它不试图取代央行发行的货币,它必须锚定一种央行货币,来实现LIBAR币的价值。
LIBAR立项的理由和意义(摘自LIBRA白皮书):
  • 我们认为,应该让更多人享有获得金融服务和廉价资本的权利。
  • 我们认为,每个人都享有控制自己合法劳动成果的固有权利。
  • 我们相信,开放、即时和低成本的全球性货币流动将为世界创造巨大的经济机遇和商业价值。
  • 我们坚信,人们将会越来越信任去中心化的管理形式。
  • 我们认为,全球货币和金融基础设施应该作为一种公共产品来设计和管理。
  • 我们认为,所有人都有责任帮助推进金融普惠,支持遵守网络道德规范的用户,并持续维护这个生态系统的完整性。

LIBRA对比特币等实验货币的问题描述(摘自LIBRA白皮书):
现有的区块链系统尚未获得广泛采用。现有区块链缺乏可扩展性,加密货币具有波动性,到目前为止,这些因素导致现有的加密货币在保值和交换媒介方面均表现欠佳,因而阻碍了它们在市场上的广泛使用。
另外,一些项目还试图破坏现有体系并绕过监管,而不是在合规和监管方面进行创新,以提高反洗钱举措的效力。我们相信,携手金融部门(包括各个行业的监管机构和专家)进行合作和创新,是确保为这一新体系建立可持续、安全和可信的支撑框架的唯一途径。这种方法能够实现巨大的飞跃,让我们朝着更低成本、更易进入、联系更紧密的全球金融系统迈进。
LIBAR提出的改进点:
Libra 区块链就是为了全面满足这些要求,在现有项目和研究的基础上从头开始设计和构建而成的,集合了各种创新方法和已被充分掌握的技术。下一节将重点介绍有关 Libra 区块链的三项决策:
设计和使用 Move 编程语言。【希望改进以太坊等智能合约虚拟机的缺陷】
使用拜占庭容错 (BFT) 共识机制。【解决扩展性问题,所以,第一阶段智能是许可链,希望最后过度到无许可链(是否可行应该还未知)】
采用和迭代改善已广泛采用的区块链数据结构。【对现有实践的总结和改进,处理匿名和监管的平衡】


回顾和总结回顾一下,从比特币开始,世界逐步演化出以太坊(智能合约),EOS(分布式应用),Fabric(特定领域用的许可链),Libra(数字货币)等项目和产品。
技术路线上,如果要维持高安全,目前仍然采用POW共识算法;要有好的扩展性,DPOS和BFT共识协议都在实践中。
去中心化,匿名等中本聪的初衷仍然是区块链最吸引人的地方。但是,是否能突破区块链“不可能三角”的制约(概念请见《乌托邦的梦?》)还看不到现实的路径。
[h1]国内的进展[/h1]国内的区块链如火如荼。暂且不说原来的币圈了,要多乱有多乱。
现在的国内出了一些区块链白皮书,不过没有看到新的东西。仿佛原来的WAPI,把WIFI拿过来,换几个名称,换几个加密算法,就成了WAPI。这些区块链白皮书读起来总觉得像是对HYPERLEDGE FABRIC的综述性论文。
也有一些个体和群体希望自己发明和创新区块链,暂且不提对区块链的改进和设计应该怎么优化,工程经验和广博的见识估计就是一个门槛。如果每个人能有中本聪的那份裁剪本领和直觉(见《乌普兰的国王》,那就好啦!

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