文|徐明星田英李继月
本文节选自《展望智库》一书，摘自《图说区块链：神一样的金融科技与未来社会》，中信出版集团出版
10月24日下午，中共中央政治局召开第十八次集体学习会，研究区块链技术发展现状和趋势。中共中央总书记习近平在主持学习时强调，区块链技术集成应用在新技术创新和产业变革中发挥重要作用。要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入，着力攻克一批关键核心技术，加快区块链技术和产业创新发展。
有人认为，区块链、人工智能、大数据是金融科技的三大支柱，区块链可能是10年后的“互联网”。
下面用简洁的语言和图片给大家解释一下区块链技术到底是什么。
近年来，包括摩根大通、花旗集团、高盛集团、纳斯达克等金融巨头都表达了对区块链技术的热情。这些巨头热衷的区块链技术也被称为分布式账本。那么分布式账本到底是什么？让我们从另一件事开始。
1 区块链和骑行者
华尔街骑自行车的人
在纳斯达克建立之前，人们骑着自行车背着装满债券的袋子，骑着自行车绕着华尔街转，目的是尽快完成清算。后来生意越来越大，自行车也忙不过来了。 20世纪60年代，华尔街每周只交易四天，每天四个小时，只是为了让清算速度与交易量保持同步。
经过这样的发展，大家都觉得不可能了。自行车肯定跑不过电脑。 1971年，有人开会说，我们想一个解决办法，于是他们提出了DTC（美国存托信托公司）清算系统。这个系统的方法是，所有的交易都必须在系统内进行，包括经纪商，也必须连接到这个系统。纳斯达克仍在使用它。
集中DTC清算系统
该系统提高了交易效率，但没有改变交易的中心化结构。当有足够多的交易和足够多的经纪人时，系统就有瘫痪甚至崩溃的危险。
因此专家们认为，自治的分布式系统会更好吗？答案是肯定的。区块链是一种分布式账本。每个节点都可以展示和维护总账本，并且账本无法被篡改，除非你控制了51%以上的节点，但这是不可能的。
更简单的说，如果你家里有账本，就让你记账。以前，你的父母给你工资，让你记在账本上。如果你嘴馋，中间想买点好吃的，账本上的记录可能还不到十块钱。那么如果你想买一部手机，账本上的记录也就不到几千块钱。这只是一个例子。相信小时候，每个人都想从父母的口袋里拿点钱来花。
2 集中家庭账本
有了分布式账本，上面提到的问题就不会存在，因为你记账，你爸爸也在记账，你妈妈也在记账。他们都可以看到总账，而且你无法更改它。爸爸妈妈也在记账。你也改变不了，所以想买烟的爸爸和想贪吃的你就没办法了。
分布式家庭账本
区块链本质上是一种去中心化的分布式账本，它本身就是一系列使用密码学生成的相互关联的数据块。每个数据块包含多笔经过比特币网络交易有效确认的交易。信息。
3 集权与分权
前面我们提到，区块链的本质是去中心化的分布式账本。那么，什么是所谓的中心化呢？我们先想一下这个问题，如果你想在网上买一本书，交易流程是怎样的？
第一步：下单后，将钱转入支付宝。
第二步：支付宝收到货款后，通知卖家货物可以发货。
第三步：卖家收到通知后将为您发货。
第四步：您收到货后非常满意，所以确认收货。
第5步：支付宝收到您的通知并将款项转给卖家。
集中交易流程
我们可以看到，在这个过程中，虽然你是在和卖家打交道，但整个交易都是围绕着支付宝进行的。因此，如果支付宝系统出现问题，比如天上掉下来的陨石毁掉了所有支付宝服务器，或者支付宝因为全球经济危机而破产，支付宝只能冷静地说这笔交易不存在。不存在，那么这笔交易就会以失败告终，买卖双方就会纠缠不清，双方都无法证明自己。
中心节点被破坏将导致交易失败
4 模拟一个区块链小城市
为了解释去中心化的区块链是如何运作的，我们首先将整个去中心化的分布式结构简化成一个极端的案例来探讨。我们假设有一个分散的小城市。这个城市里有5个可爱活泼的朋友。当他们互相借钱时，他们会这样做：
假设B向A借了1元钱，这时候，城里的人该怎么办呢？ A在人群中喊道：“我是A，借给我1块钱！” B也在人群中喊道：“我是B，A借给我1块钱！”
这时，城里的其他人C、D、E也听到了这个消息。他们拿出手中的小账本，默默记下：“某年某月某日，A借了B1元钱。”
分散城市的核算
当我们把一个去中心化的模型极度简化的时候，我们会发现，在这座只有5个人的城市里，已经建立了一个去中心化的系统，不需要银行，也不需要支付宝。这种模式不需要信任关系或具有可信度的组织。当分布式结构中每个人都记账时，篡改账本是不可行的。例如，B突然不承认债务：“我不欠A 1元钱！”这时，C、D、E人就会站起来说：“没有，我的账本上清楚地记录着你在某年某月。有一天我向A借了1元钱，没有记录。”你的还款。”
去中心化账本不可篡改
说到这里，你注意到一个问题了吗？在这种模式下，所谓的1元根本不重要，没有人关心。 “1元”已经成为一个变量，任何概念都可以替代它。只要大家都认识到这是一件有价值的事情。
比如，A在城里喊道：“我创造了巴啦啦能量！”城里的人都听到了，于是大家都在小本子上写下了“有人拥有巴啦啦能量”。 “你甚至不需要知道什么是巴拉拉能量，A其实就有巴拉拉能量。
A还能做什么？ A可以再喊：“我给了B巴拉拉能量。”只要城市中的B、C、D、E，即城市中的所有人都认可交易，那么交易就会真正成立。虽然现实生活中并没有巴啦啦能量。
巴拉拉能量流动
5 小城市的几个问题
当然，区块链的世界不会那么简单。它还有其他规则来相互限制。我们首先解决以下问题：
问题一：为什么要我帮你记账？
为什么你喊天别人帮你记账，你不为别人的时间付出代价吗？别人的笔记本不需要钱吗？所以，为了让大家帮我记账，我加了一条新规则。我决定奖励第一个听到我喊叫的人，并将其记录在一本小本子上。奖励机制也非常简单。第一个听到我的通话并记录下来的人可以获得巴拉拉能量奖励。
这个巴拉拉能量不是白给的，它是对你劳动的奖励，就像你可以通过打工赚钱一样。如果你帮我记账，整个系统都会奖励你。您需要做的事情如下：
首先，你必须先于其他人听到我的喊声，并把它记在你的小本子上；
录完之后，你要马上告诉全城的所有人，我把——这句话录完了。你再录也没有用，因为别人会放弃这个赚钱的生意；
同时，你还要做一件事，就是给你的记录添加一个唯一的号码，然后把记录和号码一起调出。然后，当下一个人再次记录时，他们将带来该记录和唯一编号。编号仍在继续。
簿记和获得奖励
在这个新规则生效之后，肯定会有一些人，为了获得巴拉拉能量，会开始屏住呼吸，聆听周围的各种声音，只为尽快录制一张新唱片。
这时候，对区块链有所了解的读者可能会想到——“比特币挖矿”这个词。是的，这就是比特币挖矿的简单解释。
关于比特币挖矿的话题，知乎用户“玲珑恶僧”的一篇文章举了一个比较形象的例子，大致是这样的：单身男人想找女朋友，“国民婆婆”说，我有许多我皮肤白皙、美丽、乖巧、可爱的女儿们，让我给你们提出一个独特的问题。如果你解决了，我会给你其中一位女孩的微信号。
无与伦比的“国民婆婆”问题
于是，单身男人疯狂竞争，试图解决这个前所未有的问题。只要其中一个单身男人解决了一个问题，他就会立即自豪地向全世界宣布，并向所有单身男人证明，这个女孩的微信号是我的，先到先得，你放弃。其他单身汉虽然已经算完了一半，但因为速度不够快，所以不得不立即解决下一道题。
解决谜题并获得奖励
与此同时，第一个成功解决独特问题的幸运单身汉不仅不用支付一二十万元的彩礼，而是被他的才华征服的“国民婆婆”还给这个单身男子一笔巨额财产作为嫁妆，这就是比特币挖矿中的比特币奖励。
问题2：分叉问题应该听谁的？
在本次讨论中，我们引用了知乎用户“王乐来W3n”的言论。在这个偌大的小城市里，一定还存在这样的问题。 B和C几乎同时完成了录音，于是他们同时对着天空喊道：“这编号89757的巴拉拉能量是我的。”不过，因为这个城市太大了，所以有人认为编号89757的巴拉拉能量属于B，也有人认为编号89757的巴拉拉能量属于C，但是编号89757的巴拉拉能量只有一种。啊，只有一种人可以得到它，我该怎么办？每人一半？当然这是不可能的。这时候我们就会用更原始、更简单的规则来解决问题。谁听谁的？
如果没有任何限制，这件事会这样发展：有人认为这句话是B说的，听到这句话后就开始记账，之后所做的一切都是根据B的巴拉拉号码89757
能量这个事实，随着这个信息一次又一次的传递，这个信息链会越来越长；而另一群认为C先说这句话的人也会按照这个趋势发展。
当谈到分叉问题时，你听谁的？
现在事情变得严重了。它原本是一条独特的通用信息链，有严格的编号顺序。当B和C喊出“这编号为89757的巴拉拉能量是我的”之后，它突然分叉了。没关系，这样的情况持续下去，每个人手中的账本都会变得不一样，根本无法确定哪个是真的！
为了解决这个问题，小城市增加了新的区块链规则。记录时必须在网格的顶部书写，并保证中心距离场上边缘0.89757毫米。所以，大家写的时候一定要写。在写之前拿个秤测量一下是非常困难的。每个人的记录需要5分钟才能完成，所以写这句话所花费的时间就变得不同。于是，只要有人喊“我写完了！那句话是某某写的”，其他正在写这句话的人就会停下来，然后在小本子上重新开始写“那句话是写的”。由某某“某人写的，前一句的编号是”。
每个会计的规则都很复杂
问题三：双重支出问题
双花问题是指一笔数字现金在一笔交易中被重复使用的现象。
如果我同时对B和C喊话，我就给你巴拉拉能量怎么办？巴啦啦能量只有一种。如何保证一颗巴拉拉能源在实际交易中只支付一次？
我们以比特币为例。中本聪在《比特币白皮书》 的第五节中说了这一点。运行比特币网络的步骤如下：
1. 新交易向全网广播；
2、各节点将收到的交易信息合并成一个区块；
3. 每个节点尝试在自己的区块中寻找足够难度的工作量证明；
4. 当节点发现工作量证明时，将其广播到全网；
5. 当且仅当该区块中包含的所有交易都是有效的且之前不存在的，其他节点才会承认该区块的有效性；
6. 其他节点表示接受该区块，接受的方式是跟随该区块的末尾，创建一个新的区块来延长链，并将该区块的随机哈希值作为新区块的随机哈希值。
也就是说，从交易发生的那一刻起，比特币交易数据就带有时间戳；当交易数据打包成区块时，即视为确认；连续6次确认后，交易不可逆转；在比特币中，每次确认都需要“解决一个复杂的难题”，这意味着每次确认都需要一定的时间。
6次确认后不可撤销
在这种情况下，当我尝试使用一笔资金进行两次付款交易时，由于确认时间较长，后一笔交易几乎不可能与前一笔交易同时得到确认，而这一次资金确认后对第一笔交易有效，对第二笔交易无法确认。区块链的全网记账需要全网共识，不能出现双花问题。
不会出现双花问题
