长文解惑区块链与比特币（一）

长文解惑：区块链与比特币（一）
区块链，成为这两年最火的互联网字眼，但估计大多数人都只是听着耳熟，并不真正了解。
与区块链一起出现最多的词是比特币，显然，它们之间肯定存在某种紧密的关系。
本文是一篇深度介绍比特币和区块链知识的文章，我努力按照“自顶向下、逐次求精”的原则，将比特币和区块链知识像剥洋葱一样，一层一层地深入下去，让读者每剥下一层都有完整的知识收获。
去中心化
区块链原本是一种基于互联网的信息编码、传输、加密、解密、验证技术，但在我看来，现在已经上升到了一种“去中心化”的理念，本质上是一种理念上的革新。而比特币就是这种理念的一个具体应用。
打个比方来说，区块链就相当于电子商务，你想想二十年前有几个人搞得懂什么是电子商务，它本质上也是一种理念，只不过这种理念必须要借助一定的技术手段来实现。而比特币就相当于淘宝网，是电子商务的一个具体应用。
所以，我们要理解什么是区块链，必须先理解什么是去中心化。我举两个例子来帮助你理解：
第一个例子是从网上下载电影。最早的时候，我们下载电影都是到一些知名的电影下载网站，这些网站会把电影文件存放在一台或者一组服务器上，大家都访问这台（组）服务器下载影片。这叫中心化。
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在这个游戏规则中，电影网站的服务器就是中心，每一个下载电影的人只不过是这个中心拉出来的线而已。中心化的游戏中，玩家的地位是不平等的，网站主占据绝对强势地位，他想让你下载就下载，想给你限速就限速。
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后来，一种去中心化的下载模式出现了，这就是BT下载，也叫P2P（peer to peer）下载。现在我们讲到P2P，一般是指那种个人借贷的网站，但最初的概念是从BT下载来的，P2P就是个人到个人，点到点。BT下载的原理与电影网站完全不同，影片并不是存在某个服务器上，而是大家互相从网络上的每一个人那里去下载这个影片的一小部分，最后拼成一个完整的文件。
在这个游戏中，所有玩家的地位是完全平等的，任何一个玩家都可以随时离场、随时加入，只要还有人在玩，整个游戏就能正常运行，没有人拥有特别的权力。这就叫去中心化。
第二个例子，就是我们每天都在使用的银行卡或者支付宝、微信这些人民币支付手段，现金我们先抛开不谈。我们用无现金的方式支付人民币买东西，就是一个中心化的游戏，它的中心有好多级，比如说，支付宝的服务器是第一级中心，支付宝资金的托管银行如工商银行、中信银行的服务器就是第二级中心，这些银行的再上一级中心就是央行——中国人民银行的服务器。
在这个游戏中，不同级别玩家的权力、地位是不平等的，最大的Boss当然是央行，它甚至能发行货币，它的权力可以大到分分钟就把我们的钱全部抢光，很简单，它只需要突然增发货币就可以了，物价突然上涨一百倍，我们的钱就等于被抢光了。那货币游戏能不能像下载电影一样去中心化呢？也是可以的，比特币系统就是这样一个去中心化的货币游戏系统，你可以把它看成是一个大型的货币实验。
比特币的游戏是这么玩的，就两条核心规则。第一，它的货币发行不是由某个机构说了算，而是公开一套算法，每算出一个符合要求的数字，就相当于挖到了若干个比特币。谁都可以去算，绝对公平，谁也作不了弊，因为算法本质上就是一个个数字去凑，凑出一个算一个。第二，比特币的交易信息不是记在某一台服务器上的，而是所有参与这个游戏的玩家电脑中一人一份，同步记录，这种交易记录在理论上几乎是无法篡改的。
这就是“去中心化账本”。
这样一来，所有游戏玩家的地位和权力就完全平等了，几乎没有任何一个玩家是特殊的。为什么要加上“几乎”两个字呢？因为，毕竟能够有能力挖比特币的那些矿主还是有点特殊的，但这种特殊性并不是太大，而且矿主也没有任何壁垒，只要你买得起好电脑，谁都可以当矿主。
不得不说，比特币的这个“去中心化”设计非常之妙。它的发明人，神秘的中本聪（Satoshi Nakamoto）确实是棵“大葱”。
理解了去中心化，就等于理解了区块链。一个真正的区块链项目，就是通过合理的游戏规则设计，辅以信息技术，来践行去中心化理念的项目。比特币系统就是去中心化理念和区块链技术的一个优秀示范项目。
不夸张地说，我觉得这是一场互联网的理念革命，是人类的又一次平等化革命。上一次革命是打破了人与人之间在身份地位上的不平等，这一次则是打破了游戏规则本身的不平等。正因为这样，区块链才能激发人们如此大的热情，这是一个听上去可以颠覆一切旧规则的新生事物。
然而，在我看来，比特币系统并不是一个成功的区块链应用，甚至先天不足。为什么这么说呢？因为，看前面介绍的两条比特币核心游戏规则就知道，它有以下这些天生的缺陷：
第一，比特币客户端软件需要巨大无比的存储空间，因为每一个节点都必须记录下从比特币系统诞生的第一天起所有的交易记录，截止到本文写作时（2018年2月13日），这个交易记录文件已经有147GB那么大了，而且只会增加不会减少。
第二，为防止有人作弊，比特币系统有一套很复杂的游戏规则来确保交易记录是真实的，这样就导致每一笔交易的确认时间一般需要一个小时甚至几天。想想吧，如果用比特币去街边买杯奶茶，会是什么情况。
第三，最多只有2100万枚比特币，而且，无论有多少人在挖矿，系统规则决定了平均每十分钟才能产出若干枚比特币（2018年是每十分钟12.5枚）。矛盾正如那句话：人民群众日益增长的比特币需求与比特币总量不足之间的矛盾。
比特币不能代表区块链，区块链也不是比特币。区块链在未来可以有哪些应用呢？
实际上，区块链解决的核心问题是信任问题。所有的金融机构，银行、保险、券商等等，让它们赖以生存的根本是信用，我们之所以会放心地买股票、买期货、买纸黄金，都是因为我们信任充当交易中介的机构，而这些交易中介，就是金融活动的中心，我们宁愿为此付出一定的手续费、交易费，金融机构也因此挣得盆满钵满。
但是，当区块链在人们的观念上和技术上都成熟后，这种中心化的金融机构是有可能被颠覆掉的，因为我们可以利用区块链的理念和技术来改写游戏规则，让所有的金融产品交易都不再需要一个中心，而全部以点对点的方式完成，并且从理论上能够保证信用问题。
到了那时，银行还需不需要我不知道，因为银行还涉及更复杂的国家利益问题，但是，一定会有很多商业金融机构受到区块链的冲击。
再比如，公证也是一个典型的中心化的贩卖信用的机构，区块链完全可以改写公证行业。关于区块链的应用，后文还会有详细阐述。
到此，我们对比特币和区块链建立起了总体概念，接下来，我要帮你剥掉下一层洋葱皮，了解一下比特币系统的基本原理。
比特币基本原理
数字指纹和非对称加密
去中心化的账本还是很容易理解的，只要把所有的交易记录都记在每一台电脑的账本上，然后就可以用计算机的强大计算能力，随时随地查出每个人的余额是多少。
但是大家不要忘了，在网络上记账与线下记账不同。网络上都是消息来消息去的，大家根本不见面。如果你收到一条信息，上面写着“A支付5元钱给B”。这时，你不禁要问：
第一，如何确保这条信息内容的完整性？第二，如何确保信息的真实性？这两个问题不解决，去中心化账本的理想就无法实现。解决办法是有的。我们先来看怎么解决第一个问题：确保记账信息的完整性。
这里要引入一个概念，就是数字指纹（很多文章中也叫数字签名、哈希值）。电脑上的任何信息，按照国际统一的编码标准，最终都是以0和1来存储，这就是大名鼎鼎的二进制。例如“钱”这个字用二进制表示就是“1001010010110001”，再比如“A支付5元钱给B”这句话，用二进制表示就是：
0100000111001010010111110011101101100000110101101000101000011100101001011000111111101101100101000010
普通人看到二进制往往无法和数字建立联系，实际上，这串二进制数字也可以用一组十进制的数字来表示，它们完全相等：
100000111001010080606408664086260086008422488464406842602666664446622202242228042826680682422068400
看到了十进制的数，很多人才会认为这确实是一个“数字”。这就是数字指纹了吗？还不是。
二进制和原始信息只是一一对应的编码关系，一个英文字母或者数字对应8个比特，一个中文字符对应16比特，原始信息越长，二进制编码也越长。任何原始信息都可以转换成一串数字，有了数字就可以做数学运算，玩出各种花样了。

（本文原刊《读库1802》未完待续，敬请关注下期）