区块链技术：超越比特币外文翻译资料

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区块链技术：超越比特币

Michael Crosby ,Nachiappan ,Pradan Pattanayak ,Sanjeev Verma,Vignesh Kalyanaraman

摘要

区块链本质上是一种分布式记录数据库，或者是所有已经被执行并且在参与各方中共享的交易或者数字事件的公共账本。公共分类账中的每一笔交易都是由系统中大多数参与者的共识来验证的。一旦输入，信息就永远无法被抹去。区块链包含了对曾经做过的每一个交易的一个特定的、可验证的记录。比特币，一种分散式的点对点数字货币，是使用区块链技术的最流行的例子。数字货币比特币本身是极具争议的，但其基础的区块链技术已经完美运行，并在金融和非金融领域都得到了广泛的应用。

主要的假设是，区块链建立了一个在数字在线世界中创建分布式共识的系统。这使得参与实体通过在公共分类账中创建一个无可辩驳的记录来确定一个数字事件发生。它为从集中经济发展为民主、开放、可扩展的数字经济打开了大门。这一颠覆性技术蕴含着巨大的机遇，而这个领域的革命才刚刚开始。本白皮书描述了区块链技术和一些在金融和非金融领域的引人注目的具体应用。然后，我们将着眼于这一基础技术带来的未来的挑战和商业机遇，这一技术将彻底改变我们的数字世界。

介绍

区块链本质上是一个分布式记录数据库，或是包含已由参与各方之间执行并共享的所有交易或数字事件的公共账本。公共账本中的每笔交易都由系统中大多数参与者的共识来验证。一旦输入，信息就永远不会被删除。区块链包含了曾经做过的每一笔交易的一个特定的和可验证的记录。打个基本的比方，从一个存放在隐蔽地方的饼干罐里偷一块饼干，比从一个放在市场上被成千上万人围观的饼干罐里偷一块饼干要容易得多。

比特币是与区块链技术本质上联系在一起的最流行的例子。这也是最具争议的一项，因为它帮助建立了一个不受任何政府控制的数十亿美元的全球匿名交易市场。因此，它必须处理一些涉及国家政府和金融机构的监管问题。

然而，区块链技术本身是没有争议的，多年来一直完美地工作，并被成功地应用于金融和非金融领域的应用程序。去年，硅谷资本家的领袖马克·安德森将区块链分布式共识模型列为自互联网本身以来最重要的发明。法国巴黎银行的约翰·帕利查塔在《精髓》杂志上撰文称，比特币的区块链，这个允许数字货币发挥作用的软件应该被视为一项发明，就像蒸汽或内燃机这样，有可能改变金融世界乃至其他领域的世界[1]。

当前的数字经济是建立在某种可信权威的基础上的。所有的在线交易都依赖于信任某人告诉我们真相——它可以是电子邮件服务提供商告诉我们我们的电子邮件已经送达；可以是认证机构告诉我们某个数字证书是值得信赖的；也可以是社交网络，比如Facebook告诉我们，我们关于生活事件的帖子只和我们的朋友分享，或者是银行告诉我们，我们的钱已经可靠地交付给我们在偏远国家亲爱的人。事实是，我们在数字世界生活得很不稳定，因为我们依靠第三个实体来保护数字资产的安全和隐私。事实仍然表明，这些第三方消息来源可能会被黑客攻击、操纵或泄露。

这就是区块链技术的派上用场的地方。它有可能通过实现分布式共识，彻底改变数字世界，即过去和现在涉及数字资产的每一笔在线交易都可以在未来的任何时候得到验证。它这样做并不损害数字资产和相关各方的隐私。分布式一致性和匿名性是区块链技术的两个重要特征。

区块链技术的优势超过了监管问题和技术挑战。区块链技术的一个关键的新兴用例涉及到“智能合约”。智能合同基本上是能够自动执行合同条款的计算机程序。当智能合约满足实体间预先设定的条件时，参与合约协议的各方就可以根据合约以透明的方式自动进行支付。

智能财产是另一个相关的概念，即通过区块链使用智能合约来控制财产或资产的所有权。财产可以是有形的，比如汽车、房子或智能手机，也可以是非有形的，比如公司的股份。这里需要注意的是，即使比特币也不是一种真正的货币：比特币完全是关于控制货币的所有权。

区块链技术正在广泛的领域中得到应用；包括金融和非金融。

金融机构和银行不再将区块链技术视为对传统商业模式的威胁。事实上，世界上最大的银行正在通过研究创新区块链应用程序，寻找这一领域的机会。在最近的一次采访中，爱沙尼亚LHV银行的RainLohmus表示，他们发现区块链对于一些与银行和金融相关的应用程序中是最受测试和最安全的。

非金融类的应用机会也是无穷无尽的。我们可以设想将所有法律文件、健康记录和音乐行业的忠诚度报酬、公证人、私人证券和结婚证存在的证据放在区块链中。通过存储数字资产的指纹，而不是存储数字资产本身，可以实现匿名或隐私的目的。

在这份报告中，我们关注的是区块链技术的出现给当今数字经济中的每个行业带来的颠覆。区块链技术有潜力成为数字经济增长的新引擎，我们正越来越多地使用互联网进行数字商务，分享我们的个人数据和生活事件。

这一领域有着巨大的机遇，而这一领域的革命才刚刚开始。在本报告中，我们重点关注区块链技术在公证人、保险、私人证券和其他一些有趣的非金融应用领域的几个关键应用。我们首先描述一些历史和技术本身。

第一节：区块链技术

1.比特币简史

2008年，一个写作的个人（或团体）以中本聪的名义发表了一篇题为《比特币：点对点电子现金系统》的论文。本文描述了一种点对点版本的电子现金，它将允许在线支付从一方直接发送到另一方，而无需通过金融机构。比特币是这一概念的第一个实现。现在，“加密货币”是用来描述所有使用加密技术来保护交易安全的网络和交换媒介的标签——而不是那些通过一个集中的可信实体来引导交易的系统。

第一篇论文的作者不愿透露姓名，因此至今无人认识中本聪。几个月后，一个实现新协议的开源程序发布了，从50枚硬币的创世区块开始。任何人都可以安装这个开源程序，并成为比特币点对点网络的一部分。从那时起，它就越来越受欢迎了。

从那以后，比特币的受欢迎程度一直在增加，从未停止过。此外，潜在的区块链技术现在正在寻找金融之外的新应用领域。

2.区块链技术：它是如何工作的？

我们通过解释比特币的工作原理来解释区块链的概念，因为它与比特币有着内在的联系。但是，区块链技术适用于任何在线交换的数字资产交易。

1.验证条目

2.维护条目

3.保存历史记录

互联网商务只与金融机构绑定，作为可信赖的第三方，负责处理和调解任何电子交易。受信任的第三方的角色对应验证、保护和保存交易。在网上交易中，一定比例的欺诈是不可避免的，需要通过金融交易进行调解。这就导致了高昂的交易成本。

比特币使用加密证明，而不是第三方信任机制，从而让双方愿意在互联网上执行在线交易。每笔交易都通过一个数字签名进行保护，被发送到接收方的“公钥”，并使用发送方的“私钥”进行数字签名。为了花钱，加密货币的所有者需要证明他对“私钥”的所有权。

然后，接收数字货币的实体通过使用发送方在各自交易上的“公钥”来验证数字签名，这意味着对相应的“私钥”的所有权。

每个交易被广播到比特币网络的每个节点，在验证后被记录在公共账本中。每笔交易都需要验证其有效性，然后才能记录入公共账本。验证节点在记录任何事务之前需要确保两件事：

1.通过对交易的数字签名验证，花钱者拥有该加密货币。

2.通过检查每笔有关花钱者的账户或在分类账中的登记的“公钥”的交易，花钱者的账户中有足够的加密货币。这确保了在完成交易之前，他的账户里有足够的余额。

然而，要维持被广播到比特币点对点网络中所有其他节点的这些交易的顺序，仍存在一个问题。这些交易不会按照生成它们的顺序进行，因此需要一个系统来确保不会发生加密货币的双重支出。考虑到交易是通过比特币网络逐节点传递的，因此不能保证在一个节点上接收它们的订单与生成这些交易的顺序相同。以上就意味着有必要开发一种机制，以便整个比特币网络能够就交易的顺序达成一致，这在分布式系统中是一项艰巨的任务。

比特币通过一种现在通常被称为区块链技术的机制解决了这个问题。比特币系统将交易分组并称这些交易为区块，然后通过区块链将这些区块连接起来。一个区块中的事务被认为是在统一时间内发生的。这些块以适当的线性和时间顺序相互链接（就像一条链），每个块都包含前一个块的散列。

仍然还有一个问题：网络中的任何节点可以收集未经确认的事务并创建一个块，然后将其广播给网络的其他节点，作为区块链中的下一个块的建议。网络如何决定哪个块应该是区块链中的下一个？不同的节点可以同时创建多个块。我们不能依赖顺序，因为块可以在网络中的不同点以不同的顺序到达。

比特币通过引入一个数学难题来解决这个问题：如果区块链中每个区块包含一个非常特殊的数学问题的答案，那么它将会被接受。

这也被称为“工作的证明”：生成一个块的节点需要证明它已经投入了足够的计算资源来解决一个数学难题。例如，可能需要一个节点来找到一个“nonce”，当同时处理事务和以前块的散列时，会产生一个具有一定数量的前导零的散列。所需的平均工作量在所需的零比特数上是指数级的，但是验证过程非常简单，可以通过执行单个散列来完成。

这个数学难题解决起来并不简单，而且问题的复杂性可以进行调整，因此比特币网络中的一个节点平均需要10分钟才能做出正确的猜测并生成一个块。在一个给定的时间内，在系统中生成多个块的概率非常小。为了解决这个问题，第一个节点将该块广播给网络的其他部分。然而，偶尔会同时解决多个块，从而导致多个可能的分支。然而，需要解决的数学问题非常复杂，因此区块链很快就会稳定下来：在这之后，每个节点对块的顺序都是一致的。

提供计算资源来解决难题和生成块的节点被称为“矿工”节点，并为他们的努力获得经济奖励。

该网络只接受最长的区块链作为有效的区块链。因此，攻击者几乎不可能引入欺诈性交易，因为它不仅要通过解决一个数学难题来生成一个块，但它也必须在数学上与良好的节点竞争，生成所有后续的区块，以便让网络中的其他节点接受它的交易和区块并承认有效。由于区块链中的块是通过加密方式链接在一起的，因此这项工作变得更加困难。

第二节：现有市场

区块链技术正在金融和非金融领域寻找应用，这些领域传统上依赖于第三个可信的在线实体来验证和保护数字资产的在线交易。还有另一个应用程序“智能合约”是由Nick Szabo在1994年发明的。在参与方之间自动执行合同是一个好主意。然而，直到加密货币或可编程支付的概念出现，它才被使用。现在，区块链和智能条约这两个程序可以一起工作，在合同协议的预编程条件被触发时触发支付。智能合约确实是加密货币世界的杀手级应用。

智能条约是指由计算机协议自动强制执行的条约。使用区块链技术使注册、验证和执行它们变得更加容易。此外，以太坊和Codius等开源公司已经开始使用区块链技术支持智能条约，许多运营基于比特币和区块链技术的公司也开始支持智能条约。在许多情况下，资产只有在满足某些条件后才被转移，这要求律师创建合同，银行提供托管服务，这可以被智能合同所取代。特别是，以太坊为其可编程平台功能创造了很多令人兴奋的东西。该公司允许任何人创建自己的加密货币，并使用它来执行和支付智能条约，同时它也拥有自己的加密货币(esther)，用于支付服务。以太坊已经通过使用智能条约在治理、自治银行、无钥匙访问、众筹、金融衍生品交易和结算等领域提供了广泛的早期应用。

此外，除了加密货币之外，还存在许多区块链来支持广泛的应用。目前，业界有三种方法来支持其他应用程序，并克服比特币区块链的明显局限性：

替代区块链：一种使用区块链算法来实现对特定数字资产的分布式共识的系统。该系统可以与父网络（如比特币的）共享矿机，这被称为合并矿机。这些替代区块链被建议用于实现DNS、SSL认证机构、文件存储和投票等应用。

彩色硬币:一种开源协议，它描述了一类方法，供开发者通过使用比特币区块链上超越数字经济的功能在其上创建数字资产。

侧链：通过比特币合约由比特币支持的替代区块链，就像美元和英镑过去是由黄金支持的一样。一个人可能有数千条 “钉住”比特币的侧链，它们都具有不同的特征和目的，它们都利用了由比特币区块链保证的稀缺性和弹性。反过来，一旦已经被尝试和测试过，比特币区块链可以迭代来支持这些实验性侧链的附加功能。

IBM、三星、Overstock、亚马逊、瑞银、花旗、Ebay和威瑞森无线等公司都为自己的应用程序探索区块链的替代和新用途。包括巴克莱和高盛[5]在内的全球最大的九家银行最近于2015年9月与总部位于纽约的金融科技公司R3联手，以创建一个在金融市场上使用区块链技术的框架。这是银行第一次合作起来寻找区块链技术的应用。摩根大通、道富银行、瑞银银行、苏格兰皇家银行、瑞士信贷、BBVA和澳大利亚联邦银行等主要银行也加入了这一倡议。

现在，我们来简要介绍一下创新型和有远见的公司在这个领域所做的有趣的应用程序和项目的类型。

第三节:技术在金融和非金融领域的应用

1.金融领域的应用：

1.1私人证券

让一家公司上市是非常昂贵的。必须有一个银行财团努力承销这笔交易并吸引投资者。证券交易所为二级市场上市公司股票提供安全运作，并及时进行交易结算和清算。从理论上讲，公司可以通过区块链直接发行股票。这些股票可以在位于区块链之上的二级市场上买卖。示例如下：

纳斯达克私募股权交易：纳斯达克于2014年推出了私募股权交易所[6]。这意味着要为pre-IPO或私人公司提供诸如上限

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