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一文读懂区块链究竟如何去中心化

2016-07-12 10:11:57 零壹财经  周假

  何为区块链?我今天试图用最白话的语言向你表达最深奥的逻辑。

  1、区块链需要的基础:人工智能

  本质上,区块链被描述为“一个群集人工智能系统”。

  问题来了,什么是人工智能?

  对于“智能”的定义,科学界有过很多争议。北大教授韩锋在研究区块链的过程中,从物理学提出了一个理论,这个理论是这样的:从原理上来看,根据Landauer’s principle(兰道尔原则),“熵”是事物最混乱最无知的状态,不可逆地消除一比特的“熵”就会产生一比特信息,这个过程中会至少消耗KT ln2的能量。

  由于消除了事物的混沌无知状态,产生的这一比特信息即为“智能”。

  而当下的大多数机构、体系均被视为“一个中心”化的智能系统,这些包括现有的银行体系(央行是中心)、货币系统(央行是中心)、国家机构(中央政府是中心)。

  中心化的特点是,中心节点掌握分布节点信息,分节点不掌握其他节点信息(中心化,交易非公开)。  并且,中心化的痛点是,系统安全性取决于中心节点安全性,分布节点对此没有控制权。

一文读懂区块链技术逻辑和原理

  中心化节点示意图 图/申万宏源研究

  关于一个中心和多个中心的最好比喻,在动物界可拿来做最好比喻的是:一只熊和一个蜜蜂、一个熊窝和一个蜂巢。

  熊是中心决策,自己替自己决策。蜜蜂则执行蜂群的基础协议,如和旁边的蜜蜂保持一定的距离。

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  从中心化到去中心化

  一个中心化的系统,通常意义上只有一个节点在决策,解决的“熵”和得到的“比特”就少(小)。一个中心要完成N个节点的N*Kln2熵减问题,需要压缩2的N次方,这个过程中,问题的解决难度会成指数级别上升。

  公式是:Kln2的N次方

  节点如果大于45个,中心就得以超光速压缩,这是什么概念?这已经超过物理的极限了。

  而每一个蜜蜂都被认为是一个麦克斯韦妖。

麦克斯韦妖概念图 来源/网络
麦克斯韦妖概念图 来源/网络

  什么是麦克斯韦妖?

  Google一下:

  麦克斯韦妖就是一个麦克斯韦假象出来的妖精。它守住一个盛满液体或气体的容器中间一扇门。当做布朗运动(无改正运动)的液体或气体分子碰到它的时候,它总是把运动较快的分子放到一边,而把运动较慢的放到另一边。这样一段时间后容器里就一边热一边冷了。利用热的一边就可以做功。这样“永动机”就可以造出来了。(但反驳论认为这违反了热力学第二定律。已经从理论上证明是不可能的。就是说要么这样的“妖精”根本没有;要么这“妖精”也要“吃饭”,就是消耗能量。结果只会得不偿失。)

  用大白话来说,一个理想的“麦克斯韦妖”可以理解为具有自我补偿机制的人工智能。

  2,区块链起源

  说了这么多,麦克斯韦妖何用?它是去中心化的基础。

  我们所谈论的区块链是什么?我们知道比特币需要某一个电脑终端进行记账,争夺记账权并完成记账这一过程被称为挖矿,而每一个记账的“矿工”都是一个“麦克斯韦妖”。

  关于挖矿,学术一点的表达是:

  比特币“挖矿”的实质是不断重复计算随机字符串的哈希值(一种字符串变换运算,常用于加密和数字签名)并检查结果是否满足特定的需求。比特币“挖矿”硬件走过了CPU->GPU->FPGA->ASIC四个发展阶段。目前比特币产业使用ASIC 芯片完成挖矿计算。

  流程上,它是这样实现的:

  网络内节点收集有效但还未验证的交易

  这些交易以时间先后顺序被放入到区块(Block)中

  各个节点纷纷加入,试图解决工作量问题

  节点这种行为被称为挖矿(Mining),而最早的区块链技术因比特币而出名,比特币最早应用了区块链技术。区块链也是比特币交易运行的基石。它是“一种存储与验证协议”。

它也是一种“去中心化数据库”,通过分布式存储与全网验证保证安全性。这些特性都在比特币上得到了很好运用。

  它也是一种“去中心化数据库”,通过分布式存储与全网验证保证安全性。这些特性都在比特币上得到了很好运用。

  区块链解决了三大痛点:

  去中心:(还记得前文对单个中心智能系统的“Kln2?”公式表述吗?),中心化系统,参与的节点从5个到100个,系统风险性上升;多个中心化的系统(也就是去中心化),当参与的节点从5个到100个时,系统风险性指数性下降。

  安全:区块链也可以解决TCP/IP安全传输问题,解决信息化联网去中心化信任问题。基于TCP/IP协议构建出价值互联网,能够从根本上变革现有金融行业生产方式,颠覆社会组织与生产方式。

  信任:由于区块链内每个节点掌握各个节点信息,信息可以采用匿名原则(交易公开);系统内交易批准取决于所有节点共识性原则,规则对于所有节点公平且强制(去中心化),并且,随着时间推移,交易增多,每个节点内同步更新的链条愈发变长,愈发难以被篡改。

  3,区块链应用

  中心化的体系与去中心化的体系,最具代表性的是银行与比特币。

  在银行体系中:传统银行分类帐特点拥有中心化和交易非公开的特点

  银行掌握所有用户帐目的信息和交易的历史记录(中心化)

  用户只掌握了自己的记录,无法知晓其他用户交易记录(交易非公开)

  如果掌握有所有的交易支付记录,可以倒推出帐户信息(中心化风险)

  它的交易记录是这样的:

一文读懂区块链技术逻辑和原理

  在比特币的交易体系中,它具有去中心化和交易公开的特点

  在比特币中,不存在一个中心节点(去中心化)

  所有交易都是公开的(交易公开)

  但是所有的交易都是匿名的,因此即使有所有的交易信息,也无法推断出个人对应的帐户信息(安全性)

  它的交易记录样本是这样的:

一文读懂区块链技术逻辑和原理

  实际上,全球已经有超过50家银行正在开发应用区块链技术,我们可看到的有这些新闻:

  2016/6/22 巴黎银行等七家金融机构联合开发区块链清算系统(法国巴黎银行、法国信托局、欧洲清算银行、泛欧证券交易所、S2iEM、法国兴业银行和巴黎金融市场协会)

  2016年 将重点基于区块链技术设计高性能英镑结算系统的新蓝图(英国央行)

  2016/6/24 Ripple添加7家银行为技术合作伙伴,要建设R3式合作网络 Ripple宣布已经添加7家新银行到他们的技术合作网络,有望成为全球第一家真正地使用基于区块链的技术来进行跨境转账的公司(桑坦德银行、瑞银、意大利联合信贷银行、ReiseBank、加拿大帝国商业银行、阿布扎比国民银行(NBAD)和ATB Financial )

  银行对区块链技术的应用只是冰山一角,在证券、支付、土地登记、投融资、物流等领域,区块链技术的应用开发已经开展。

  用一张国金证券的图来结束对区块链技术应用的愿景,尤其是那“可编程社会”愿景,想想当真是极好的!

一文读懂区块链技术逻辑和原理

  本文较多地引用或参考了以下资料:

  清华大学博士生、I-CENTER导师韩锋《区块链创新和金融风险控制》

  申银万国证券《区块链:颠覆式创新——区块链和数字货币系列报告之二(上:技术篇)》

  国金证券《当金融科技遇到区块链——世界金融技术体系500年后的再重构》

  招商证券《区块链全景图——“区块链 +金融” 区块链深度追踪(四)》

  广发证券《浅析比特币产业链》

(责任编辑:王姝睿 HF059)
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