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区块链革命：比特币底层技术如何改变货币、商业和世界 第二章 引导未来：区块链经济七大设计原则
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加拿大瑞尔森大学隐私与大数据研究所执行理事安·卡沃基安认为：“自由是建立在隐私之上的。我第一次认识到这一点是在30年前，那时我刚开始参加在德国的各种会议。在隐私及数据保护方面，德国在全世界都处于领先地位，这绝非偶然。德国人民曾饱受希特勒第三帝国摧残，他们曾被彻底剥夺自由，而这一切都是从丧失隐私权开始的。在悲剧结束后，德国人民表示，“决不能再重蹈覆辙”。1
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这么看来，第一代用于保护用户隐私的去中心化点对点计算平台之一Enigma（英格码）的命名就显得颇具讽刺意味了（或非常贴切）。这名字与“二战”时期德国工程师亚瑟·谢尔比乌斯创建的一种用来转录加密信息的机器的名字是一样的。谢尔比乌斯创建英格码机本来是用于商业用途的：这一设备能够让全球各公司，及时、安全地传递交易机密、股票消息及其他内部信息。在几年内，德国的军队生产出了一个军用版本的英格码机，从而借助无线电将加密信息广播给军队。战时的纳粹党人曾利用英格码来传播战略计划、详细目标信息以及进攻时间。当时的英格码机就是施加痛苦与压迫的工具。
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我们当代的英格码则是推动自由与繁荣的工具。全新的英格码由麻省理工学院媒体实验室的盖·斯金德和奥兹·内森创建，它不仅体现了区块链公共账本的优点，即其透明性——它“为诚实行为提供强大的激励机制”，还融入了“同态加密”及“安全多方计算”技术。2简单地说，“英格码会提取你的信息（任何信息），然后打散它们并为其加密，形成零散数据，之后再随机分布到网络节点上。它不在一个地方保存完整数据”，安·卡沃基安表示，“英格码利用区块链技术来嵌入数据，并追踪所有的数据片段。”3你可以将数据与第三方共享，而第三方在无须解密的情况下也能将这些数据用于计算。4如果这个新的英格码网络能够奏效，那么它将改变我们处理网上身份的方法。设想一下现在你自己有一个储存了你个人信息的黑盒子，只有你能控制并访问里面的数据。
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不管这听起来有多酷炫，鉴于以下几个原因，我们在前沿的加密技术上还是要步步为营。首先，它需要一个建立一个由参与者组成的大型网络。其次，区块链公司Blockstream的奥斯汀·希尔说过，“密码学是一个你永远不希望使用最新、最先进技术的领域，因为之前每次出现一种大家都觉得安全的新算法，四五年后就会有一些聪明的科学家站出来说这算法有问题，然后整个机制都会被推翻。所以通常情况下，我们会选择保守但已经被确认过的、持久有效的算法。这种东西需要后期很长时间去验证，而比特币的设计就考虑到了这一点”。5
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尽管如此，这个概念还是值得认真研究的，因为它在隐私、安全及可持续性方面，具有深刻启示。“英格码正在提供它们声称能够确保隐私的技术”，安·卡沃基安说道。“这是一个很大胆的主张，不过这样的东西在这个联网、互联的世界确实有着日渐提升的需求。”6
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在我们的研究过程中，我们接触到了一些基于区块链的项目，它们的开发者对基本的人类权利的维护有着类似的愿望——不仅是保护隐私和安全的权利，还有财产权、在法律下被视为人的权利以及参与到政府、文化和经济事务中的权利。你可以想象一下，无论我们居住在哪里、出生在哪里，都有一种技术能够保留我们及家庭的选择权、在世界上表达出这种选择的权利以及控制我们自己命运的权利。如果有了这样的技术，我们将可以创造什么样的新型工具、工作机会、新型商业模式和服务？我们应该如何看待这些机会？得益于中本聪的发明，这答案就在我们面前。
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七大设计原则
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我们相信下一个新纪元将会由中本聪的愿景所启发，围绕一系列的隐含原则所设计，并由那些充满激情而又富有才华的社区领导者实现。
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中本聪的伟大构思仅限于货币方面，而不是要创造第二代互联网这样的更高目标。他并没有提到重塑公司、改变我们的机构或者改善文明程度等事宜。不过，中本聪的这一见解，还是体现了其令人惊叹的简易思维、独创能力以及对人类的深刻洞察力。那些读过2008年论文的人，会越来越清楚地意识到，数字经济新时代即将来临。计算与通信技术的融合推动了第一代数字经济的出现，而计算机工程、数学、密码学及行为经济学的结合或许能推动第二代数字经济。
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民谣歌手戈登·莱特富特在他的歌中浅唱道：“如果你能读懂我的心，那你一定能读懂我的爱。”自2011年来中本聪就一直处于与外界隔离的状态（尽管这个名字会时不时出现在网络社区讨论板块），不过我们认为，他独创的这套信任协议，为机构及经济的重新组建提供了参考原则。
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每个与我们谈论过的人，都迫切地想要分享他们关于区块链技术的见解。我们根据每一场对话、每一份白皮书以及每一个论坛帖子展示出了一系列的主题，而我们将这些主题提炼成设计原则——在区块链上创建软件、服务、商业模式、市场、机构甚至是政府事务方面的原则。虽然中本聪并没有具体提到过这些原则，但它们一直暗含在他发布的技术平台上。我们其视为塑造数字经济及恢复信任的新纪元所需遵守的原则。
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如果你刚刚接触区块链领域，我们希望这些原则有助于你理解区块链革命的基本原理。即使你是一个坚定的比特币区块链的怀疑者，在你以后的企业家、投资者、工程师或艺术家的生涯中，如果你需要与志趣相同的人进行创意协作；如果你是各种资产的所有者或投资者；如果你是一个希望重新构想你在这个区块链经济的早期所扮演角色的管理者；那么，这些原则对你来说都有一定的参考价值。
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网络化诚信
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原则：信任源自内在，而非外在。诚信被编码到流程的每一环节中，它是分布式的，而不依赖于任何一个成员。参与者之间能够直接进行价值交换并可以期望另一方以诚信的方式行事。也就是说，诚信价值观——包括言行上的诚实、考虑对方利益、对自己的决定与行为负责及决策与行动的公开透明等——会以编码形式体现在决定权、激励制度以及运作过程中，这样个人或机构就必需以诚信的方式行事，否则就可能会耗费更多的时间、金钱、能量和声誉。
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有待解决的问题：在互联网上，人们一直无法直接进行金钱交换，这纯粹是因为金钱本质上和其他信息产品或知识产权是不一样的。你可以把同一张自拍照传给所有朋友，但是你付给另一个人的一美元不能再付给你的朋友了。钱必需从你的账户离开并转入你朋友的账户，它不可以同时存在于两个账户中，更不应该在多个账户中了。所以，就有可能出现这种风险，即在两个地方使用了同一个单位的数字货币，并让其中一笔像空头支票那样被退回来。这种就是双重支付的问题。这对那些想重复支付同一笔钱的诈骗分子来说是一件好事。但对那笔无效款项的接受者来说就是一件坏事了，而且还会对你的在线声誉度带来不良影响。在传统情况下，在进行在线支付时，我们会借助第三方中央数据库对每一笔交易进行清算，从而解决双重支付问题，比如通过汇款服务（如西联汇款）、商业银行（如花旗银行）、政府机构（如澳洲联邦银行）、信用卡公司（如Visa），或者在线支付平台（如PayPal）等等。在世界上某些地区，结算可能要花好几天甚至是好几周才能完成。
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突破性进展：中本聪利用现有分布式点对点网络及一些聪明的密码学技术创建了一套共识机制，从而以跟可信的第三方相当（或更好）的效果解决多重支付的问题。在比特币区块链上，网络会为所有者花费某个币时涉及的第一个交易盖上时间戳，然后拒绝后来重复花费这个币的交易，这样就消灭了多重签名的问题。网络上运行比特币全节点的参与者叫作矿工，他们负责采集近期交易，以数据块的形式进行结算，并且每十分钟重复执行这一过程。每一个区块必需引用前面一个区块的某些数据才能视为合法。此外，协议还提供了磁盘空间回收渠道，这样所有节点都可以高效地存储完整的区块链了。最后一点，区块链是开放式的，任何人都能见证交易的进行。没有人可以隐藏一个交易，因此追踪比特币比追踪现金还要容易。
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中本聪不仅希望去除中央银行的中介角色，也希望去除有关事实记录的含糊及互相冲突的解读方式。让代码来解释一切吧，让网络通过共识算法就所发生的事实达成共识并用密码学在区块链上进行记录。达成共识的机制是至关重要的。以太坊区块链的先驱者维塔利克·布特因在博客中提到：“共识是一个社会过程，即使在缺乏算法帮助的情况下，人类也非常擅长于处理共识问题。”他解释称，如果一个系统的规模超出了人们的计算能力，那么他们就会寻找软件代理人的帮助。在点对点网络中，共识算法分配了对网络状态进行更新的权利，即就所发生的真相进行投票的权利。算法会把这些权利分派给一群构成经济组织的平等对象，这群人在这个体系中有着利益关系。据布特因所言，这个经济组织的一个重要特点是它是以可靠的方式进行分布的：任何个体或联盟都不能控制大部分的权利，即使他们有动机和手段去这么做。7
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为了达成共识，比特币网络采用了“工作量证明”机制。这听起来有点复杂，但这个想法其实很简单。鉴于我们不能依靠矿工的身份来选择创建下一区块的人，那我们就设置一个非常难（比如它需要耗费大量工作）但是很容易被验证（比如其他所有人都可以快速查阅答案）的谜题。参与者都同意第一个解决问题的人可以创建下一个区块。于是矿工们必需通过投入资源（如计算机硬件和电力）并找到正确哈希值（有点像一段文字或数据文件的独特指纹）的途径来解决这个难题。他们找到的每一个区块都对应着一定数量的比特币作为奖励。这个谜题是以数学的原理设计的，确保了任何人都没有快速解决的捷径。因此，当网络其他人看到答案时，每个人都会相信这个答案得来不易。此外，根据迪诺·马克·安格里蒂斯所述，这个谜题的过程已经进行到“每秒执行500000万亿次哈希运算”的规模。矿工们“都在寻找符合这一要求的哈希值，据统计，这个值每十分钟就会出现一次。这就是个泊松分布过程，有时候只要一分钟，有时候要一小时，不过平均是十分钟一次。”迪诺·马克·安格里蒂斯解释了其运作方式：“矿工把网络中所有待处理交易收集起来，然后通过加密摘要函数来运行数据。这个加密摘要函数又叫安全哈希算法（SHA-256），一般输出32字节的哈希值。如果这个哈希值低于某特定目标（这个目标由网络设定且每隔2016个区块调整一次），那么就说明矿工已经找到了答案，并‘破解’了该区块。但不幸的是，对矿工而言，找到正确的哈希值非常困难。如果哈希值错误，那矿工就得稍微调整输入的数据，然后再次尝试。而每次尝试都会得出一个和之前截然不同的哈希值。他们不得不反复试验，直到找到正确答案为止。截止至2015年11月，哈希值尝试的次数平均达到3.5亿兆次。这个工作量非常大！”8
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你可能听说过其他共识机制。第一版以太坊区块Frontier也采用了工作量证明算法，不过以太坊1.1版的开发人员想改用“权益证明机制”。权益证明机制要求矿工购入并保留某种形式的价值储存手段（比如点点币、未来币NXT之类的区块链原生代币）。他们不必花费能量去投票。而其他区块链，比如瑞波以及恒星币，它们则要依靠社会网络来实现共识，并且他们会建议新的参与者（比如，新节点）给出一份独一无二的节点列表，这份列表至少包含100个他们所信任的节点，对事务的状态进行投票。这类证明机制会有所偏倚：新来的人需要具备社交治理和声誉才能参与其中。还有一种是“活动证明机制”，它是工作量证明与权益证明的结合体，在区块被正式承认前，一个随机数量的矿工必需利用加密密钥对一个区块进行签名。9而“容量证明机制”就是要求矿工配置超大硬盘空间来进行挖矿。还有一个相似概念，即“存储量证明”，这种机制需要矿工在一个分布式云平台分配并共享磁盘空间。
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存储空间是有一定影响的。区块链上的数据和互联网上的数据有很大不同。在互联网中，大部分信息具有延展性并快速流动，而该信息的确切发布日期和时间对过去或将来的信息而言并不重要。而在区块链上，从比特币的产出开始，其在网络中的动向就被盖上戳记。要验证一个比特币，不光要引用其自身的记录，还要参考整个区块链的历史。因此，区块链也必需以完整的方式进行保存。
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挖矿过程非常重要，这包括了将交易集合到一个区块里、投入一些资源、解决问题、达成共识及保存完整账本的副本——甚至有人把比特币区块链当成类似互联网那样需要有公众支持的公共设施。安永会计师事务所的保罗·布罗迪认为我们应该把所有电器的处理能力都投入到区块链维护中，他说：“如果你的割草机或洗碗机有一个中央处理器，然后这个中央处理器的处理能力可能是实际所需的一千倍，这样的话为什么不用它来挖矿？这并不是为了赚钱，而是用来维护你在区块链上的权益。”10除了共识机制，区块链还能通过智能代码来保障诚信，而不是靠人类自己去选择做正确的事。
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