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“比特币”到底给“区块链”带来了哪些创新设计?
2018-02-02 20:55:56


比特币是一套去中心化的数字货币,不受government或个人控制。

区块链是一种特殊的分布式数据库,用于存储信息,信息存储在所有参与的节点上,只能增加和查看,不能修改和删除。

比特币是一种应用,比特币在比特币项目在诞生和发展过程中,借鉴了来自数字货币、密码学、博弈论、分布式系统、控制论等技术成果。

在比特币网络系统中,并没有完全从头进行的技术创新,而是巧妙的、优雅的组合了多领域、多技术成果。

把这套技术从比特币中抽离,就是现在大火的区块链。

通过这些我们可以知道,比特币和区块链的关系。

比特币是在区块链技术上发展起来的超级应用。

区块链是比特币的技术基础。

区块链可脱离比特币发展,遵循技术发展和进化规律。

比特币诞生前,并没有提出区块链概念,比特币大火后,才提出区块链概念,并备受企业、市场、资本追捧。

区块链来源于比特币,又高于比特币。

既然区块链起源于比特币,那比特币给区块链带来了哪些重要的创新设计。

 

1、避免作恶

避免作恶基于经济博弈原理。

一个开放的网络中,无法通过技术手段来保证每个人都是合作的。

但可以通过经济博弈来让合作者得到利益,让非合作者遭受风险和损失。

比如典型的分蛋糕例子。

2个人分一个蛋糕,都想拿到较大的一块,在没有第三方(可信中心)的前提下如何制定规则才公平?

一个简单的方法是让负责分蛋糕的人后挑选。

比特币网络中,所有参与者(矿工)都要付出挖矿的代价,进行算力(计算能力,即每秒能做多少次hash碰撞)消耗。

越想拿到新区块的决定权,意味着需要投入更多的算力。

一旦失败,这些算力都会被没收掉,成为沉没成本。

当网中存在很多参与者时,单个个体拿到新区块决定权付出的算力成本是巨大的。

意味着进行一次作恶付出的代价可能远超可能带来的好处,进而放弃作恶。

 

2、负反馈调节,维持产量恒定,抗通胀

什么是负反馈调节,用赚钱来说明。

反馈是,你根据你已有的钱,来对下一步赚钱计划做决策。

正反馈调节是,你的钱越多,就越想赚钱,你去赚更多的钱,你拥有更多的钱。

负反馈调节是,是你想把自己的钱控制在一个范围内,钱多了,就少赚点,用掉点;钱少了,就加把劲多赚点。

比特币也一样,在设计上,很好的体现了负反馈调节基本原理。

比特币网络中,矿工越多,系统就越稳定,比特币就价值越高,但挖到比特币的概率会降低。

网络中矿工减少,系统容易被攻击,比特币价值降低,但挖到比特币的概率会提高。

因此,比特币的价格,理论上应该稳定在一个合适的值(现实中影响比特币价格的因素很多),这个价格乘以挖到矿的概率,恰好达到矿工的收益预期。

长远来看,硬件成本下降,矿工会越多,系统越稳定。

但比特币奖励,每隔21万个区块自动减半(约4年时间),挖到比特币的概率也来越低。

在2140年达到2100万枚,新增区块不再有比特币奖励,仅靠交易服务费来奖励矿工维护网络。

2009/1/3起,每个新增区块可获得50个比特币奖励,第一批50个比特币由中本聪获得

2012/11/28起,每个新增区块获得25个比特币奖励,产量第一次减半

2016/7/9起,每个新增区块获得12.5个比特币奖励,产量第二次减半

比特币通过负反馈调节,维持产量恒定,抗通胀,是一种通缩货币。

 

3、共识机制

比特币网络是完全公开的,任何人可匿名接入。

需要一种有效的共识机制,来保证网络健康运行。

因此共识协议的稳定性和防攻击性十分关键。

比特币区块链采用工作量证明机制,即POW(Proof of  Work)机制来实现共识。

POW机制通过算力进行海量计算,获得满足条件的一个值(这个值后面的文章再讲),来拿到新区块的决定权。

POW机制是基于概率、随时间逐步加强确认的共识,而非最终确认的共识。

什么意思?

即现有达成的共识结果在理论上可能被推翻,只是攻击者要付出的大家随时间而指数级上升,别推翻的可能性呈指数级下降。

同时,因达成共识的时间比较长(比特币10分钟新生成一个区块,6个区块可进行一个分叉确认,这样计算一小时可进行一次共识确认),POW按照区块(打包多笔交易)进行阶段性确认,提高网络整体的可用性。

根据比特币协议,一个区块的大小最大是 1MB,而一笔交易大概是500字节左右,因此一个区块最多可以包含2000多笔交易。矿工负责把这2000多笔交易打包在一起,组成一个区块,然后计算这个区块的Hash。

为了限制网络中的噪音,POW机制通过设置很难计算的一个值,来限制一定时间内完成任务的参与者数量,进一步提高网络中共识的稳定性。

POW的共识机制,有效解决了节点失效情况下,异步系统有限时间内无法达成共识的问题。

 

这三个设计,避免作恶、负反馈调节、共识机制可看做是比特币给区块链带来的创新设计理念,为某些受阻的问题提供了可能的解决方案,对促进区块链技术大规模应用提供了可能。


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