区块链共识需要进化改革

长期以来，区块链一直在软件行业之外引起共鸣。 每一天都有关于比特币价格指数发展的消息，而初创公司也都在竞相创建基于该技术的传奇商业模式。

然而我们真地了解它吗？

在2008年金融危机的高峰期，一个（或一组）笔名为中本聪（Satoshi Nakamoto）的人发表了一篇题为“比特币：一个点对点的电子现金系统（Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System）”的文章。这篇文章提出了一个让虚拟货币理论家头疼的拜占庭将军问题的解决方案。

在去中心化参与者之间建立共识

拜占庭将军问题源于1453年奥斯曼帝国入侵君士坦丁堡的历史传说。当时只有各个部队进行精心的策划才能成功占领这座设有防线的城市。为了达到这个目标，奥斯曼帝国的将军不得不通过信使采取行动。

但是有关攻击时刻的决定却受到了一个关键细节的阻碍：由于一些将军想要败坏其他将军的名声，他们故意提供了虚假信息来煽动他人提早进行进攻。此后所有的将军无法确定传入的信息是否可靠。

该问题的关键就在于共识问题，这源于个别决策者不能相互信任这一事实。

货币和中间机构的作用

同样的情况也适用于价值的数字化交易。我们如何达成共识使得虚拟货币不会被重复支付？ 答案就是通过让中介第三方（换句话说也就是银行）监督所有交易。

但这也并不总是一帆风顺。 由于涉及各方过多，SWIFT形式的国际支付往往需要几天的时间才能完成。 这也增加了交易成本，使一次性小额付款变得十分不便。而选择取消交易也存在隐患; 为了最大程度地减少欺诈行为，不可逆转服务的提供者需要收集更多关于客户的信息。

而对于实物价值交易，该问题已经在很大程度上得到了解决。 举个例子：如果Alice想向Bob支付一笔钱，那么她给他一个代表相应价值的防伪货币就足够了。Alice不可能使用相同的硬币同时进行两次单独的付款。

许多人都试图将物质货币的原则转移到数字世界中去，这也取得了不同程度的成功。 但比特币是第一个在很大程度上满足这些要求的货币。

加密签名和数字价值

为确保数字货币只能由其合法所有者使用，比特币使用了公钥加密技术。这涉及到由随机生成的数字组成的私钥，而这个私钥反过来又可以推算出公钥。 相反却不能使用公钥推算出相应的私钥。数字签名由该私钥和一组数据生成。公钥可以使用户在不知道具体私钥的情况下确定签名来自相应的私钥。

此外，比特币还使用了加密散列函数，该函数将大量数据字符串转换为固定长度的数据值，也称为哈希值。 一个好的散列函数具有很高的安全性，并且可以使用尽可能少的相同散列来分配各种输入量。

与加密相比，这一过程是无法逆转的。 当使用相同的输入量时，散列函数会产生相同的哈希值，但相同的哈希值不能被认为是原始输入量所有。 对输入量的每次更改都会产生完全不同的哈希值。 因此，哈希也被称为数字指纹。

达成共识的数学竞赛

比特币通过对等网络实现了这一功能。 网络节点会将区块中的各种交易编译在一起，生成一个哈希，并通过时间戳来释放哈希。 每个区块都会包含前一区块的哈希，从而形成一个链：区块链。

这也让我们回到了“拜占庭将军的问题”：所有节点必须先确定哪个交易已经发生，以及是否应该将另一个区块添加到链中。这里的比特币使用了所谓的工作证明法。 要向链中添加一个额外的区块，需要使用相应的计算机节点来解决复杂的数学难题。 首先要找到解决方案的节点然后与所有其他节点共享。 一旦解决方案得到验证，每个节点都会将该区块添加到其区块链的副本中。 然后重复这个过程。

为了适应网络中不断变化总体计算能力，这个难题的难度也不断被调整，因此每隔10分钟就会有新的区块添加到链中。 如果同时发现两个区块，那么下一个区块将确定保留哪个子链。最长的链将获得胜利。

由于每次更改都必须重新解决这个难题，对于所有后续区块也是如此，所以链越长就越安全。要想更改区块链，攻击者必须在将新区块添加到区块链之前再次解决所有区块的数学难题。 因此，目前以银行形式存在的信任要素也被包含在区块链的数学逻辑中。

价值互联网

区块链作为一个分布式公共日志记录不可逆的交易。 用户可以在没有中间机构的情况下快速且经济高效地验证和审计他们的交易。

区块链技术用例绝不仅限于比特币。区块链更多的是关于价值的传输 ——“价值互联网”。数据库能够最终决定所有权的归属。可以转化为数字孪生体的各种资产都可以被包括在区块链中：钻石、建筑物、货物交付，所有的资产都有可能。

这种创新是彻底颠覆还是循序渐进的改变取决于操作领域。 在公司内部或之间达成共识意味着进化改革，而公共块链的用例将有可能彻底改变现有市场。

其中一个区块链用例就是Everledger，一家从事钻石数字孪生体的初创公司。 这些数字孪生体是由40个数据点计算出来的，并存储在块状链上，从而可以追溯石头从首次开采到变成珠宝的整个过程。 到目前为止已有超过一百万颗宝石被数字化保护。这是一个真正的成功案例。

作者：Claudio Brecht

翻译：cici@比特中文网

网址：https://www.forbes.com/sites/sap/2017/10/25/blockchain-consensus-requires-evolutionary-change/#49feccb668c2

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