比特币与传统货币相比新在何处 分布式账本

讲师：黄步田

摘要：区块链是一组可信的分布式数据库账本。 它通过无信任积累的去中心化信用建立范式，共同维护可靠的数据库，形成几乎不可更改的分布式共享账本。 云象区块链创始人兼CEO 黄步田博士浙江大学计算机科学博士，中国区块链技术研究的先驱；

IEEE和ACM会员，中国计算机学会会员； 2016年委员会百人奖候选人之一，西湖区第七届优秀青年科技工作者； 已申请发明专利20项，涉及领域包括数据挖掘和操作系统虚拟化、区块链技术等。

互联网领域最著名的“先知”凯文·凯利在其《失控》一书中指出，未来世界的趋势是去中心化。 亚当·斯密的“看不见的手”很好地概括了市场去中心化的本质。 点与点之间的直线距离最短，人与人之间最好的交流方式也应该是直接交流。 无论从哪里开始，去中心化市场的本质都是无可辩驳的。

我们可能正面临一场革命的曙光，这场革命始于新的边缘互联网经济。 世界经济论坛（即达沃斯论坛）创始人克劳斯·施瓦布（Klaus Schwab）表示，自蒸汽机、电力和计算机发明以来，人们迎来了第四次工业革命——数字革命，区块链技术是第四次工业革命的产物。 区块链作为下一代可信互联网，必将颠覆其上的所有业务，使整个基于互联网的企业、生态、产业链发生彻底的变革和革新。

马云曾说过：“很多人还没有搞清楚PC互联网是什么，移动互联网已经来了，当我们还没有搞清楚移动互联网的时候，大数据时代又来了。” 现在，我们可以在最后加一句吗？ ：“人们还没有搞清楚什么是大数据，区块链又来了。” 威廉·吉布森曾说过：“未来已经发生，只是还没有流行起来。” 我相信区块链技术可以引领未来5到10年。 随着计算机和互联网的发展，我们可以隐约听到区块链技术在不久的将来掀起的革命旋风。

区块链系统

区块链是一组可信的分布式数据库分类账。 它通过无信任积累的去中心化信用建立范式，共同维护可靠的数据库，形成几乎不可更改的分布式共享账本。

区块链系统是指以去中心化的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。 该技术方案允许参与系统的任意数量的节点将一段时间内系统中的所有信息交换数据通过密码学算法计算并记录到一个数据块区块中，并生成该数据块的指纹链接下一个chain 数据区块和验证，系统所有参与节点共同判断记录是否真实。

区块链是一种基于共识的点对点分布式账本，包括智能合约系统和其他辅助技术。 在此基础上，可以构建新一代的交易应用，以可信、问责和透明为核心，同时简化业务流程和法律约束。

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的一种新型应用模式。

它被认为是继蒸汽机、电力、信息和互联网技术之后，最有可能引发第五次颠覆性革命浪潮的核心技术。

《华尔街日报》将其誉为金融“500”年来最重要的创新。

华尔街清算所 DTCC 的首席执行官兼董事长迈克尔博德森称其为“实现交易后环境现代化的千载难逢的机会”。

现代共识机制的基础是在 1962 年提出的。RAND 公司的工程师 Paul Baran 在他的论文“On Distributed Communication Networks”中提出了密码签名的概念。 这些数字签名很快成为系统对修改数据或文档的用户进行身份验证的方法。

二十年后，三位学者发表了一篇关于去中心化系统可靠性问题的论文。 在“拜占庭将军的问题”中，作者 Leslie Lamport、Robert Shostak 和 Marshall Pease 提出了一个思想实验：假设一群将军，各自指挥拜占庭军队的一部分，包围了一座敌方城市。 将领之间只能靠使者来往。 但为了占领这座城市，他们必须就作战计划达成一致。

问题是一名或多名将军可能已经叛逃并试图误导作战计划。 对此，我们的问题是，这支军队中还能存在多少叛逃的将军，还能正常统一作战？

这种情况直接类比数字化货币、资产保管和价值转移，而无需中央机构验证基础资产和交易。 在分布式账本中，不同的参与节点就像将军一样，需要确定一个可接受的失败级别：在系统不需要拒绝交易的情况下，可以容忍多少恶意交易（可以容忍多少背叛的将军）？ 这是因为一定数量的故障可能不会损害系统的整体可靠性。

在这些作者提出的场景中，由于信使联系了每两位将军，我们可以制定一个算法，在确定三分之二或更多的将军忠诚时使系统（拜占庭军队）可靠。

对于计算机上的分布式金融交易，问题更为复杂； 有一段时间，业界甚至认为这个问题无法解决。

Miguel Castro 和 Barbara Liskov 在 1999 年提出实用拜占庭容错（PBFT）作为解决这个问题的方法。 PBFT 可以以最小的延迟处理大量直接的点对点（或分布式）信息。 这意味着程序员可以构建安全且有弹性的私有分布式网络。 从 1999 年开始，PBFT 以各种方式实现，并进一步发展为各种技术迭代。

1999 年首先开发的是“工作量证明”。 工作量证明意味着系统的用户必须反复运行算法来验证系统中其他参与者的交易。 这种方法仍然是迄今为止最受业界接受的共识实施。

工作量证明系统使用分散的对等加密协议运行区块链。 这些系统没有中央权威，但假定“忠诚”节点至少控制着系统的大部分计算能力。 （至少有一半的士兵在忠诚的将军的控制下。）这些系统是开放的或无许可的系统，即系统中的节点不需要知道其他节点的身份。

比特币是工作量证明系统最著名的应用。 一个名叫中本聪的个人或团队在 2008 年提出了比特币技术，论文的题目是“比特币：一种点对点的电子现金系统”。 该技术随后作为开源代码应用并于 2009 年 1 月发布，成为目前最著名的电子货币。 比特币技术基于“挖掘”，参与者的计算机验证交易并将其添加到公共分类账中，从而赚取新的比特币。

许多其他方法紧随比特币之后。

权益证明创建于 2012 年。该方法旨在创建一种机制来惩罚不遵守共识协议的节点。 参与者必须以预设数量的电子资产（比特币）押注共识结果。 如果结果没有实现，恶意节点将失去这些资产。

在股权证明系统中，比特币挖矿需要参与者根据他们已经拥有的比特币数量“打赌”他们将挖出新的硬币或进行新的交易。 在工作量证明系统中，成功的挖掘取决于实际的计算工作。

与工作量证明系统相比，权益证明系统的优势在于它需要的计算量更少。 由于相关计算成本高，减少计算量可以降低系统成本和进入门槛。 参与者拥有的比特币越多、计算能力越可控，他们就越有可能挖掘新区块。

另一个称为委托权益证明 (DPOS) 的系统试图结合权益证明和工作证明系统的功能。 DPOS 通过所谓的“见证人”实现去中心化的投票过程，以防止潜在的网络中心化。

开发人员一直在努力提出新的机制来改进比特币应用程序。 2014年，法国企业家Flavien Charlon创建了Coinprism，通过使用名为“Colored Coins”的开源协议，在比特币区块链的基础上创建数字资产，使比特币区块链可用于货币以外的用途。 美国花旗集团和纳斯达克等一些大型金融市场参与者已于 2015 年开始尝试彩色币。

同时出现的还有 Metacoin，一种建立在新层中另一个区块链之上的货币。 尽管这些技术具有明显的潜力，但由于以下原因，它们在受到高度监管的金融机构中的应用并不可行：

为了寻找一种可以可靠地应用于金融机构并被监管机构接受的共识机制，开发人员转向了不基于比特币或工作量证明系统的技术解决方案。 Ripple 于 2014 年开发，是第一个产生重大影响的新解决方案。 Ripple 的代码库基于比特币区块链，但不使用工作量证明共识。

RAFT 于 2014 年开发并发布，以改进早期称为 Paxos 的系统。 RAFT采用临时中心化的方式来执行工作：每个节点临时选出一个节点作为领导者，负责验证交易。 RAFT 的变体 Tangaroa 于 2015 年推出，以更好地防止恶意攻击和软件错误。

以太坊于 2015 年 7 月发布，是将区块链应用扩展到比特币点对点货币系统之外的另一种尝试。 该方案提出了分布式账本上分布式数据计算的智能合约概念，即一个实体可以在合约中体现有形产品或金融产品的价值，并利用区块链来分配这些价值。 以太坊进一步推动了传统金融合约与区块链技术的融合。

同样在 2015 年，Coin Sciences 发布了 MultiChain，这是第一个免费提供的现成区块链平台。 MultiChain现在允许资产在网络层面发行和追踪，并引入权利管理系统进行隐私保护、挖矿控制和对特定交易方的授权。

2016 年 2 月，Linux 基金会的 Hyperledger 项目发布了基于模板的 PBFT 作为区块链创建的基础。 该项目旨在通过建立一个跨行业、开放标准的开源开发程序库，使商业用户能够创建定制的分布式账本解决方案。 Hyperledger 的模板自定义特定交易并通过私有区块链或其他注册表记录它们。

分布式账本技术-横向分析图

1. 产业联盟包括：Hyperledger、Chinaledger、R3CEV、PTDL

2. 典型应用案例：跨境支付、资产确权、贸易结算等。

3、共识机制：工作量证明、权益证明、PBFT等。

4.平台技术：Linq、Ripple、Corda、Hyperledger、Ethereum等。

智能合约的想法可以追溯到 1995 年，几乎与互联网（万维网）同时出现。 为比特币奠定基础而广受赞誉的密码学家尼克·萨博 (Nick Szabo) 首先创造了“智能合约”一词。 从本质上讲，这些自动合约的工作方式类似于其他计算机程序中的 if-then 语句。 智能合约就是以这种方式与现实世界的资产进行交互。 当触发预编程条件时，智能合约执行相应的合约条款。

在区块链领域，智能合约是这样定义的：一段代码（智能合约）部署在一个共享和复制的账本上，可以维护自己的状态，控制自己的资产，处理接收到的外部信息或资产。 . 回应。

Hyperledger是目前全球最具影响力的区块链开源项目。 该项目希望出现许多区块链网络，使每个网络账本可以执行不同的业务。 Hyperledger 除了能够独立运行这个网络之外，还有一个寻址系统，可以通过一个账本中的交易发现和利用另一个账本中的合法交易和智能合约。

会员服务

负责管理网络上的身份、隐私和机密性。 参与者通过注册获得身份，然后属性机构可以颁发密钥进行交易。

区块链服务

负责通过基于超文本传输​​协议 2.0 的对等协议管理分布式账本。 优化数据结构，有效维护参与者重复的整体状态。

链码服务

负责为链上代码执行验证节点提供安全、轻量级的沙盒加载路径。

以太坊（Ethereum）是一个平台和编程语言，使开发人员能够构建和发布下一代分布式应用程序。 由于硬件集成，以太坊可用于编程、去中心化、保护和交易任何东西：投票、域名、金融交易、众筹、公司管理、合同和大多数协议、知识产权和智能资产。

TheDAO是基于以太坊区块链平台开发的去中心化自治VC。 每个参与众筹的人都会根据投资金额（Ether）获得相应的DAO代币（token），并拥有对项目的评审和投票权，其中投票权重与投资金额相关。 在传统的风险投资基金中，投资策略是由经验丰富的基金经理等专业人士制定的； 而 The DAO 则是基于 The DAO 众筹项目参与者的集体智慧。

北京时间2016年6月17日，一场在区块链历史上留下浓重一笔的攻击事件发生了。 由于其编写的智能合约存在重大缺陷，区块链行业最大的众筹项目TheDAO（攻击前资产约1亿美元）遭到攻击，导致超过300万以太坊资产从TheDAO中剥离资产池。

TheDAO 编写的智能合约中有一个 splitDAO 函数。 攻击者利用该功能的漏洞，重用自己的DAO资产，不断从TheDAO项目的资产池中分离出DAO资产给自己。

BitShares 是一个开源的分布式交易系统，支持包括虚拟货币、法定货币和贵金属在内的有价值的现实。 该系统主要能够提供去中心化的兑换解决方案。 让每个人都成为沟通者。 比特股将区块链的创新延伸到实际应用中，包括银行、证券交易所、游戏、投票、音乐等。通过一个数字公共账本，可以建立相应的分布式自治公司（DAC），DAC的运营成本要小得多与传统的中心化组织相比，它可以让公司提高现实世界的效率，解放臃肿的组织，无需人为管理。

比特股的共识机制如下：

1. 股东可以选举任意数量的见证人来生成区块。 每个账户都有投票权，其权重与股份数量成正比。 选择得票最多的 N 个证人。 N的确定原则是有超过半数的选票认为N足够去中心化。

2. 见证人按照一定规则轮流出块。 当他们成功生成区块时，他们将获得奖励。 如果他们在轮换时未能生成块，则下一个见证人将生成下一个块。 能够完成任务的见证人将不会获得奖励，未来可能会因为表现不佳而被选中。

R3CEV是一家总部位于纽约的区块链初创公司。 其发起的R3区块链联盟迄今已吸引了42家巨头银行的参与，包括富国银行、美国银行、纽约梅隆银行、花旗银行、德国商业银行、德意志银行、汇丰银行、三菱日联金融集团、摩根士丹利、国民银行澳大利亚银行、加拿大皇家银行、SEB、法国兴业银行等

Corda 是一个分布式账本平台，旨在记录、管理和同步受监管金融机构之间的金融协议。 它建立在行业标准工具之上，支持多种共识机制，没有原生货币。

没有冗余的全球数据共享：只有有合法需求的各方才能根据协议获取数据；

Corda编写和配置在企业之间传递，没有中央控制器；

Corda 在企业间的个别交易层面达成共识，而非系统层面；

系统设计直接支持监管观察节点；

交易由交易双方直接验证，而不是由一大群不相关的验证者验证；

支持多种共识机制；

用人类语言记录智能合约代码和法律文件之间的明确联系；

使用行业标准工具创建；

没有原始的加密货币。

区块链可应用于金融服务、医疗健康、IP版权、慈善、物联网等领域

尤其是在金融领域的金融服务、资本市场、支付等场景

金融业务推广顺序如下：

场外业务

异地业务是与分布式账本业务场景契合度最高的业务，也是随着技术进步最容易调整适应法律法规环境的业务。 对于现有的场外市场，可以尝试在单一市场中使用分布式账本技术支持个别新上线的业务，也可以结合多个市场使用分布式账本技术进行云整合。 在云集成场景下，注意从技术上保证市场间交易信息的有效隔离。

场内业务的交易后业务处理

目前，相关机构（证券公司、交易所、登记结算公司）在交易后的清算结算和对账处理上花费的时间较长，分布式账本技术的使用可以大大缩短这个时间。

商业沙箱

在指定的资本市场业务“特区”内，以分布式账本技术为支撑的现场业务关闭运营。 在鼓励技术创新的同时，认真观察市场表现，严格控制风险范围，不让风险扩散。

国际业务

随着世界各国对分布式账本技术认知和应用的不断深入，一旦中国资本市场在未来开放中与海外资本市场对接，利用分布式账本技术促进对接将成为一种可能的选择。

在实现区块链场景的过程中，需要分析的重要问题如下：

范围：需要考虑哪些因素。

交易方：哪些实体创建和发布交易？

过程：实施的过程与以前应用的过程相比如何？ 如何在业务和数据层面达成共识/共识？ 谁有权验证交易的有效性？

数据：需要共享哪些数据？ 与谁？ 什么时候？ 将转移什么类型的资产？ 数据应该存储在哪里？ 是否需要认证和公证？

技术：现有的基础技术前景如何？ 会受到怎样的影响？ 基本技术成本是多少？

人员：需要哪些技能和组织变革？

监管：该解决方案能否帮助我的企业以更有效的方式满足监管要求？

行业：是否有行业驱动的时间来重新聚焦当前业务以更快地处理交易并获得更大的信任？

商业案例：整体商业案例是什么，包括对实际成本的考虑？ 投资回报率是多少？ 是否有足够的规模效应？

性能/安全性：解决方案是否满足我的需求？ 我的安全要求是否得到满足？

交易记录是否需要触发进一步的事件（智能合约）

区块链场景的实现方法如下：

解决问题最简单的方法是什么？

分布式账本技术是您要解决的问题的正确解决方案吗？ 你甚至需要区块链吗？ 如果是，对应的资产类别是什么？ 您处于生命周期的哪个阶段？

您要解决的具体问题是什么？

使用分布式账本技术的设计假设和目标是什么？

目前的业务情况是否涉及第三方？

你了解并信任他们吗？

是否实施了中央授权？

用例是否可能需要治理控制框架？

使用分布式账本技术的设计假设和目标是什么？

您是否同意不可更改的交易记录（共识）？

联盟链；

会员获得许可和认证；

完善的智能合约升级机制； 纠错机制；

纳入现有的法律框架；

私募业务处理周期的每个阶段都有自己的特点，可以认为是不同的业务领域。 需要针对不同业务领域的DSL定制相应的合约执行环境，简化合约开发难度，避免出错；

为了保证性能的可扩展性，解决数据可见性和隐私保护之间的矛盾，我们设计了分层的多链系统架构。 这就需要底层区块链平台提供跨链操作，并保证跨链交易的一致性；

区块链应用的本质是一个发布的协作系统，需要不同的参与者，具有开放和开源的要求。 解决方案需要尽可能得到所有参与者的认可，所以我们认为区块链的底层技术需要有强大的社区共同进步。

传统股权交易系统的一些弊端：

当今的股权交易涉及以下参与者：发行人、投资人、中介机构、管理人、监管机构等。为了执行一个完整的交易，各个参与者的交易信息需要实时交互和更新。 但是，依托现有的交易系统，很难实现交易系统之间的实时信息交互和更新。 主体之间存在相互验证的过程，部分逐级验证过程导致信息更新滞后。 有时为了执行一笔特殊的交易，需要执行若干次额外的交易操作，这使得整个交易过程更加复杂，交易周期更长。 这就是市场上所谓的“T n”。

应用区块链技术比特币与传统货币相比新在何处，买卖双方可通过智能合约直接撮合，交易执行效率可大幅提升，结算交割可通过分布式数字登记系统自动实现。

股权交易是公司将其部分权利转让给公司的交易。

通常只有非上市公司进行股权转让

比如公司的一半或者百分之几的股份给了你，你买了，就被认为是半老板或者小老板。

或者可以在盈利或上市后按权益分配股息，通常比在二级市场交易的股票便宜。

普通股交易：

一种是根据《公司法》、《证券法》等法律法规设立，经证券监管部门批准，公开发行的股票。

另一种是定向募集的非上市股份制公司。 由于企业发展的需要，这些非上市公司的股权也需要扩充资本或通过一定的渠道进行流通和转让，产权交易市场为此提供了条件。 一个重要的平台。

区块链帮助人工智能实现合约管理，提高人工智能的友好性。 例如，通过区块链对用户访问权限进行分层注册，让用户共同设置设备的状态，并基于智能合约进行决策，既可以防止设备被滥用，也可以防止用户受到伤害，以及可以更好地实现设备的共有和共同使用。 通过引入区块链技术，有助于提升人工智能的用户体验和安全可靠性。

据Gartner预测，2015年全球物联网设备数量将达到49亿台，2020年将达到约250亿台。随着物联网设备数量的增长，如果在传统的中心化网络中进行管理模式，将带来巨大的数据中心基础设施建设和维护投资。 此外，中心化的网络模式也会存在安全隐患。 区块链的去中心化特性为物联网的自治提供了一种方法，可以帮助物联网中的设备相互理解，让物联网中的设备知道不同设备之间的关系，实现分布式物联网分散控制。

随着互联网大数据时代的兴起，传统的关系型数据库已经无法应对WEB2.0网站，尤其是超大规模、高并发的SNS类WEB2.0纯动态网站比特币与传统货币相比新在何处，暴露出许多难以克服的问题。 NoSQL数据库由于自身的特点，发展非常迅速。 NoSQL，泛指非关系型数据库，具有高并发性和可扩展性。 它的创建是为了解决大规模数据集合中多种数据类型带来的挑战，特别是大数据应用问题。

但建立在这之上的大数据最大的问题是无法解决信任问题。 因为互联网会让世界之间的互动越来越紧密，随之而来的是巨大的信任鸿沟。 目前，现有的主流数据库技术架构都是私有化、中心化的，价值传递和互信的问题在这种架构上永远无法解决。 所以区块链技术将成为下一代数据库架构。通过去中心化技术，将有可能在大数据的基础上完成全球互信的巨大进步

问答

Question 1, the industry is now emphasizing the decentralized value of blockchain technology, which seems to run counter to the centralization of power by the government and large companies. How to cooperate with the bank? 你怎么认为？

Mr. Huang: The core problem solved by the blockchain is the trust problem of the interaction of multiple participants. In cooperation with banks, you can first cut into the off-site business.

Question 2. At present, it is still difficult for blockchain technology to be used in high-concurrency businesses. For example, securities trading, stock trading tens of thousands of transactions per second. 你怎么认为？

Mr. Huang: Yunxiang blockchain can achieve 1000-3000tps. Currently, it is only suitable for off-site business. It is relatively low-frequency, and the regulatory requirements are not high. It is not suitable for stock trading.

Question 3, Regarding the blockchain, what are the landing applications in the industry? What projects do you have? Can you introduce your company and team?

Ms. Huang: The applications in the industry include point exchange, data storage, mutual insurance, etc. The applications of Yunxiang include points, product traceability, digital storage, etc. The introduction of Yunxiang blockchain can be seen in the company's public account, the name of the public account: Cloud elephant blockchain.

Question 4. The last decade was a decade of vigorous development of p2p technologies such as eMule and bittorrent. Is blockchain technology in the same line as p2p technology? In addition, how does the blockchain technology apply the merkle tree algorithm?

Mr. Huang: The core of blockchain technology includes consensus mechanism, p2p communication, privacy protection, etc. P2p technology is only a part. Blockchain uses Merkle tree to reduce data storage space.

Question 5, the blockchain is used for cross-border settlement, how to convert the currencies of different countries?

Ms. Huang: The cross-border payment scenario mainly involves combining multiple banks or financial institutions to form an alliance chain, which can replace the traditional swift. Blockchain technology ensures security and does not require clearing and settlement.

Question 6. The blockchain feels like an endorsement of trust. What domestic official organizations are currently involved?

Teacher Huang: The official organizations are mainly the Ministry of Industry and Information Technology and the Central Bank.

Question 7, can you explain how to understand the decentralization of blockchain?

Mr. Huang: Decentralization is not complete decentralization. To be precise, it is decentralization, which allows multiple parties to participate in consensus and establish a credible distributed ledger.