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一文读懂比特币与区块链的关系

2021.07.09 欧易OKEx

自2020年下半年开启上涨模式以来,比特币凭借着亮眼的表现成功出圈,引起了全球投资者们的极大兴趣。一提起比特币,很多人都会想到区块链,那么,什么是比特币?什么是区块链?二者的关系又是如何?

(一)什么是比特币

比特币是一种点对点(Peer to Peer,P2P)形式的去中心化加密货币,点对点的传输意味着是一个去中心化的支付系统。比特币的概念最初是由一个名叫中本聪的人在2008年10月31日提出,2009年1月3日,中本聪用个人电脑挖出了世界上第一批比特币,由此正式宣告了比特币的诞生。

比特币的特别之处在于它是一个点对点、去中心化、全球通用、无排他性,且基于区块链作为支付技术的加密货币。比特币不依赖于任何机构或个人发行,而是通过工作量证明机制,大量计算产生,也就是俗称的“挖矿”。

比特币的使用需要整个点对点网络中众多节点构成的分布式数据库来确认、验证并记录所有交易。比特币的总量有限,只有2100万枚,目前已经被挖出了1869万余枚,预计到了2140年所有的比特币都会被挖出。

通常来说,比特币具有如下特性:

1、去中心化

比特币由多方平等维护,不受中心化控制,所有参与者都是权力平等的独立个体。在比特币网络内,没有任何一个参与者掌握话语权或影响其他参与者的决定,任何参与者皆可自由进出,不会对整个系统和其他参与者产生影响。

2、公开透明、不可篡改

比特币的系统是开放的,数据对所有节点公开,任何节点都能够拥有全网的总账本,因此整个系统的信息高度透明。由于比特币的底层技术区块链,其数据结构存储了创世区块后的所有历史数据,因此区块链上的任意一条数据都可以通过链式结构追溯其本源。比特币的任何信息经由共识添加进区块链后,就被所有节点共同记录,并通过密码学保证其前后互相关联,由此篡改的难度和成本会非常高。

3、全球流通

比特币交易无国界限制,在全球范围内均可流通,通过区块链网络,世界上任何一个节点都可以进行比特币交易。

4、总量恒定

比特币恒定发行2100万枚。总量恒定的特性赋予了比特币“数字黄金”的特性,再加上经过多年,部分比特币由于私钥丢失或是硬盘损毁等各种因素已经被彻底锁定,无法再流通,这也使得比特币变得更加稀缺且更具有投资价值。

总量有限

5、减半机制

比特币的发行方式是通过挖矿产生。简单理解,比特币被存放在不同的区块里,挖出区块的方式是破解一个复杂的数学谜题,谁先解出谜题的答案,并把这个消息迅速广播出去,经全网确认后,就可获得所在区块的奖励,这被称为挖矿奖励。

比特币中规定,每挖出21万个区块(约4年),后面的区块产量就得减半。平均每10分钟会有一个区块被挖出,头四年每个区块内含有50个比特币,经过三次减半后,现在每个区块内的比特币为6.25个。为了保证平均出块时间在10分钟,比特币在挖矿规则内又添加了难度调整,即每2016个区块会调整一次数学谜题的难度。

更多内容可参见《什么是比特币》

(二)什么是区块链

比特币被创造出来之前,还没有“区块链”这一名词,而是随着比特币价格大涨以及比特币系统长期稳定运行,人们才开始关心比特币背后的技术,最后将其命名为“区块链”。

区块链本质是一组持续增长且前后相关联的数据记录列表。我们可以把区块链看作是一个收录了所有交易的账本,账本的第二页会将第一页的内容进行总结,并继续记录本页发生的交易信息。为了方便查证,账本每页在记录的时候还会标上时间。第三页在标注时间后,会将第二页记录的所有内容进行总结,并同样继续记录本页发生的交易信息,第四页、第五页由此类推,因此这种链式结构就很好地将账本串联了起来。

需要说明的是,区块链并不是一种单一、全新的技术,而是多种现有技术整合的结果,我们可以从狭义和广义两个层面来理解区块链。狭义上,区块链是一个以区块为基本单位的链式数据结构,区块中利用数字摘要对之前的交易历史进行校验,适合分布式记账场景下防篡改、可拓展等需求。广义上,区块链还指代基于区块链结构实现的分布式存储、共识机制、密码学原理、智能合约等。

1、 分布式存储

分布式存储指的是区块链的链式结构并非仅有一人(节点)串联,而是一个公开、透明、无中心程序,由一个称作“共识机制”的方式决定由谁来串联。通过分布式节点的存储资源,对全网全节点进行存储同步,并通过相应的共识技术保证内部节点对存储内容更改的有效性,维护一个完整、可查找的数据库。分布式存储具有可拓展、低成本、高性能、易用性等特点。

2、共识机制

由于点对点网络存在较高的网络延迟,各个节点观察到的事务先后顺序不一定完全一致,因此区块链系统需设计一种机制,对差不多时间发生的事务的先后顺序进行共识,这种在一个时间段内对事务的先后顺序达成共识的算法被成为“共识机制”。目前常见的几种共识机制如工作量证明机制(Proof of Work,PoW)、权益证明机制(Proof of Stake,PoS)、权益委托证明机制(Delegated Proof of Stake,DPoS)等,比特币采用的就是PoW这一共识机制。

3、密码学原理

密码学是数学和计算机科学的分支,同时其原理大量涉及信息论。区块链中的密码学原理应用是为了保证数据、价值传递及访问的安全性,包括哈希算法、椭圆曲线算法、非对称加密、Base58编码等,这些原理都是通过一系列复杂的运算来确保区块链上的数据安全。

4、智能合约

早在1994年互联网刚出现的时候,智能合约的概念就已经被Nick Szabo提了出来,直到近几年随着区块链技术的发展,它才逐渐被社会所熟悉。智能合约指的是一套以数字形式定义的承诺,包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议,它的概念具备了承诺、协议、数字形式三大要素。

承诺是合约参与方同意的权利和义务,这些承诺定义了合约的本质和目的;协议是技术实现,在这个基础上,合约承诺得以实现,或是合约承诺被记录下来;数字形式意味着合约必须以计算机可读的代码写入,建立的智能合约是由一台计算机或是计算机网络执行的。智能合约工作的原理是当一个预先编好的条件被触发时,计算机会立刻执行相应的合同条款,而不需要依赖第三方执行合约。

智能合约这么早被提出,最终却是在区块链上才得以广泛应用,主要原因是区块链解决了智能合约运行最为关键的信任问题。现实世界中,合约无论是写在纸上或是记录在代码里,都存在着被篡改或是被黑客攻击的风险,但区块链技术提供了一个去中心化、不可篡改、可追溯、安全透明的系统,解决了上述问题。

(三)区块链与比特币的关系

2008年金融危机全面爆发,比特币的创始人中本聪想要设计一套不受中心化机构控制的电子货币,在构思底层基础架构的时候,他做了一个非常重要的决定:抛弃传统中心化数据库模型,在借鉴前人的基础上,设计出了一套强去中心化的底层机制。这套机制人人皆可参与,权限平等,没有中心化的团队或者机构干预,数据一旦记录,完全无法更改。随着时间的推移,人们发现比特币这套机制的优势越来越明显,即使创始人消失了也能稳定地运行下去,于是大家就把这套底层机制单拎出来研究,并给它命名为“区块链”。

区块链与比特币

综合来看,比特币与区块链的关系可用两点论述,第一区块链技术是比特币的底层技术,第二比特币是基于区块链技术的第一个应用,也是目前最成功的一个应用。

(1)比特币是区块链技术的第一个应用

比特币被创造出来后,迅速受到了热捧,价格暴涨后引得人们开始关注其底层技术。在深入研究后,人们发现这一技术可以被应用到诸多领域,后来这一技术就被命名为区块链技术。

目前根据区块链的发展历程将其定义为区块链1.0、2.0和3.0时代。

区块链1.0时代仅仅指的是支撑比特币系统运转的底层技术架构,是狭义的区块链。在这个阶段,比特币的目标是取代传统金融系统,探索成为全球支付货币的可行性。这一时间冒出来的关于区块链的拓展也多是围绕针对比特币的改进方案。

2014年前后,Vitalik Buterin用智能合约把比特币技术架构中的“去中心化、公开透明、共识机制、代币模型”等特性抽象了出来,升级成了区块链2.0,广义上的区块链概念由此诞生。区块链2.0是可编程金融,是经济、市场和金融领域的区块链应用

到了区块链3.0,技术的发展能够满足更加复杂的商业逻辑,并将应用场景从金融扩展至各行各业,“区块链+”基本上覆盖了生活的方方面面,包括影视版权、食品安全、医疗健康、物流、选举投票、公益等。

整体而言,区块链从1.0到2.0再到如今的3.0,整个迭代过程持续了10年以上,如果说区块链1.0是区块链技术的萌芽,那么2.0就是区块链与金融,即区块链被认为最有可能率先落地的场景上突破,到了区块链3.0则是全面爆发,推动更大的产业改革。

(2)比特币被赋予了支付以外更强大的功能

经过十余年发展,比特币在全球范围内形成了强大的共识,成了加密世界数千种资产锚定的价值资产。因其稀缺性和通缩的发行机制,越来越多人将比特币视为“数字黄金”。由于比特币与其他资产之间的关联度较低,在新冠疫情爆发后,出于通胀预期和寻找高收益资产的目的,比特币被越来越多的主流机构接受,成了他们分散投资风险、实现资产多元化的投资标的。截至目前,全球至少有130个国家已经发布了关于比特币的法律或政策,术语、定义、风险警示、纳税等都被纳入监管范围。除了现货市场外,围绕比特币的衍生品市场,如期权、ETF等也在蓬勃发展,市场日益成熟。

比特币支付

比特币设计的初衷是为了应对现有金融体系存在的弊端,其基于加密算法的生成办法解决了信任问题,但经过十余年的发展,比特币巩固了其不可撼动的共识,人们对于加密资产的信心不断增强,对于那些陷入困境的新兴市场而言,比特币已然变成了一种价值存储手段。

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