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区块链的由来及演进逻辑

2019-03-18 10:35:53

关于区块链如何具有划时代意义及其潜在的巨大影响，相信很多人已经略有耳闻、略知一二，业界也逐渐没了异议。至于区块链何时才能真正改变世界，大多数人则莫衷一是，一些人看到或参与了区块链的初级商用实验而变得乐观，另一些人则关注区块链的潜在制约条件而愈发悲观。

问题来了，2009年至今，在近8年的时间内，区块链如何一步步进化并趋于壮大的？取得了哪些突破？距离规模化商用，还存在哪些限制性条件？下面笔者做些抛砖引玉的思考，一家之言，欢迎大家留言交流。

区块链的由来及演进逻辑

区块链（blockchain）一词来源于比特币，比特币区块链也是最早的区块链，可视作区块链1.0的典型代表。

中本聪在第一版比特币程序中，把保存比特币交易数据的文件夹命名为blockchain，这一名称被其他加密数字货币延续下来，区块链成为指代加密数字货币历史交易数量的专有名词。

从2015年开始，主流金融机构开始研究加密数字货币的系统，把系统的底层技术和上勿贪层业务做了分离，用blockchain technology来指代这套底层技术组合，便形成了目前区块链的概念和范畴。

因此，区块链并非单项的技术创新，而是对多种已有技术的创新性组合应用，既包括密码学、络拓扑学、一致性算法、博弈论等基础学科的知识，在其进化过程中又相继加入了工作量证明、智能合约、侧链、闪电络等新的模块和特性。在此过程中，区块链的内涵日趋丰富，距离走入现实世界也越来越近。

回顾区块链的演进历史，便要从第一个区块链——比特币区块链讲起，比特币区块链的各种内在缺陷是区块链自身演化的主要驱动力。

迄今为止，比特币区块链分布节点最多，也是最去中心化、最安全的区块链，但存在区块限制和扩展性差两大难题。

区块限制表现为数据吞吐量、交易延迟（大约10分钟一个区块）、交易最终性（一般要等待6个区块即60分钟才能确认为最终交易）等问题。通俗点说，比特币区块链每秒钟只能处理7笔交易，每笔交易要等待约60分钟才能最终确认无误。在这种限制条件下，比特币区块链只能支持几十万用户半正常地使用，或最多支持几百万人每月使用两次以内。

早期少有人问津时还能应对，随着比特币生态圈的扩大，比特币区块链便出现了交易拥堵现象，很多交易需要排队等待被写入区块链，为了提高优先级，还不得不支付较高的手续费。

扩展性差则是另外一个难题，意味着比特币区块链虽然是最大、最安全的区块链，但除了比特币交易外，很难便捷地应用于其他领域。若区块链仅限于数字货币领域，则其意义显然要大打折扣。

为了改进这种缺陷，便衍生出两种不同的思路：一种是不排斥（或不脱离）比特币区块链本身的前提下进行的创新；另一种是通过再造一个区块链来解决这个问题。

几个关键的区块链创新

第一种思路下，衍生出了彩色币、侧链、闪电络等一系列创新；而第二种思路下，通过全新的底层协议和对比特币各类创新提议的针对性吸收，便诞生了以太坊、瑞波、比特股、EOS等竞争币区块链。

从现阶段来看，比较关键的创新大概有这么几种：共识算法的进化、图灵完备的智能合约平台和闪电络。下面一一作个解析：

1、共识算法的演进

共识算法解决的是在分布式络中各个参与主体如何就关键问题达成一致意见的问题，包括内容的准确性、有效性、时间顺序等等。正是有了共识算法，才能依靠分散、独立的节点处理各类复杂的问题、应对各种潜在的攻击，确保区块链安全有序运转，

达到去中心化、去信任、不可篡改的效果。

举个不恰当的例子，看上去杂乱无章、缺乏智能的蜂群，如何建立起精致的蜂巢？又是如何在恶劣的自然环境下确保蜂群的基因延续？靠的也不过是一些简单的规则，这些规则，大致可类比区块链里面的共识机制。共识算法的重要性由此可见一斑。

区块链的进化离不开共识算法的演进。比特币区块链采取的是工作量证明机制（POW），优点是公平、去中心化，也最安全，缺点则是依靠算力的机制对电力存在巨大的消耗且达成共识的效率比较低。如美国分析师曾测算，按照目前矿机的演化速度，到2020年挖出一个比特币可能耗费5500度电。若不能在共识机制上进行创新，仅仅基于环保和能源保护的考虑，便很难再出现第二个、第三个比肩比特币的区块链，区块链的广泛推广应用更是一句空话。

于是，POW机制之外，我们又看到了POS、DPOS、PBFT、Casper等等共识协议，大幅推动了区块链在环境保护、共识效率等方面的进步，也使得各完全取决于心态种各样的区块链成为可能。

2、智能合约

所谓智能合约，是指能够自动执行合约条款的计算机程序。有了智能合约，便能把链下的很多业务搬到区块链上，可视作连接区块链与现实世界的桥梁。

比特币的脚本系统是对智能合约概念的第一个基本实现。不过，比特币区块链的可编程性仅仅停留在“将比特币变成可编程的电子货币”，去实现一些基础性的智能合约，延展性非常有限，复杂的应用系统很难在比特币区块链上运转。

在提升区块链延展能力上，区块链社区做了很多尝试，以太坊是最为成功的一个。以太坊实现了一个更为灵活的图灵完备的智能合约平台，图灵完备的语言提供了完整的自由度，让用户搭建各种应用，合约所能提供的业务几乎是无穷无尽的，它的边界就是你的想象力。

3、闪电络

闪电络解决的是交易效率问题，其目的是在不牺牲安全性和可证性的基础上，将绝大多数交易带离比特币区块链，从而大幅提升比特币的交易效率。

其核心思想是：

把比特币区块链由结算平台变成清算平台，即闪电络内的交易视为结算，通过闪电络在链下实现，需要脱离闪电络进行交易时视作清算，通过比特币区块链实现，这样便大大降低了比特币区块链的交易数量，间接地提升了整个比特币区块链的交易处理能力。同时，由于极少地使用到区块链，交易的手续费支出也大大降低。

若引入闪电络，比特币区块链处理能力的瓶颈将被彻底打破，时延、最终性、容量甚至隐私问题也迎刃而解。基于这个原因，比特币社区甚至认为：“闪电络”的论文对比特币的重要性仅在中本聪的创世论文之下，排名第二。

闪电络的理念始于对比特币区块链的改进，之后被其他竞争币区块链采纳（如以太坊便推出了类似的雷电络概念），它解决了区块链处理能力的瓶颈，也必将成为区块链走入现实世界的重要推动力。

距离大规模商用还缺什么？

从大的骨架上来看，区块链从数字货币领域向现实世界的扩展已经越来越近。缺的是什么？大概是时间，需要依靠时间去完善细节、依靠时间去达成共识，自然，最后还缺一个杀手级的区块链应用。

这个应用至少要满足一个条件，那便是支持百万级别用户，且能吸引到百万级别用户。而做到这一点，则要求背后的区块链能够大幅降低交易费用、轻松升级迭代和bug修复、快速的反应和超强的负载能力。当然，跨链交互、权限控制、密钥恢复、身份认证等细节性功能就更不用提了。

现在看，无论是比特币区块链还是以太坊，距离这一目标都还有很远的距离。不过，方向已经明确，不是么？

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