第四节 比特币协议与发展

一、比特币协议概述

比特币的本质是一种协议，在中本聪的论文中提出了一种完全通过点对点技术实现的电子现金系统，它使得在线支付能够直接由一方发起并支付给另外一方，中间不需要通过任何金融机构。虽然数字签名部分地解决了这个问题，但是如果仍然需要第三方的支持才能防止双重支付（Double Spending），那么这种系统也就失去了存在的价值。

中本聪提出了一种解决方案，使现金系统在点对点的环境下运行，并防止双重支付问题。该网络通过随机散列（Hashing）对全部交易加上时间戳（Timestamp），将它们合并入一个不断延伸的基于随机散列的工作量证明（Proof-of-Work）的链条作为交易记录，除非重新完成全部的工作量证明，否则形成的交易记录将不可更改。最长的链条不仅将作为被观察到的事件序列（Sequence）的证明，而且被看作来自CPU（或者当前流行的ASIC比特币挖矿专用芯片）计算能力最大的池（Pool）。只要大多数的CPU或者说各种芯片的计算能力都没有打算合作起来对全网进行攻击，那么诚实的节点将会生成最长的、超过攻击者的链条。这个系统本身需要的基础设施非常少。信息尽最大努力在全网传播即可，节点（Node）可以随时离开和重新加入网络，并将最长的工作量证明链条作为在该节点离线期间发生交易的证明。

二、比特币协议特点

通过比特币协议，我们可以发现比特币的价值远不止货币本身，因为它构建的是货币的互联网协议。大部分人只知道作为数字货币的比特币，而真正有着深远意义的是作为潜藏协议的比特币，它还有着封装并分发合约的功能。比特币封装了以下四项基本技术。

电子签名：无法伪造，允许一方安全地核实同另一方的交易。

点对点网络：如同BitTorrent和TCP/IP一样，几乎无法被摧毁，无须强大中央机构的维护。

Proof-of-Work（工作量证明）：可以防止用户同一分钱花两次，同时还无须中央机构来验证交易是否有效。比特币为矿工设立了奖励机制，他们利用算力强大的计算机，来完成验证交易是否有效的工作。矿工可以从这种活动中获得新的比特币作为奖励，任何有足够算力的人都可以参与挖矿，并获得奖励。

分布式总账：在每一个比特币钱包中，你都能查到整个比特币系统的每一笔交易记录。区块链意味着任何人都可以去检验某项交易是否发生过。

通过这四项基础技术，比特币具有了很多特点，它是稀缺的（中央银行没法滥发货币），持久的（不会像金子一样降解），便携的（可以以电子的或者只是你大脑记忆中的一串数字的形式存储、传播），可分的（一个比特币可以分成一亿份或更多），可证实的（每个人的区块链里都能查到），可替代的（每个比特币本身都是可匿名且一样的），难以伪造的（几乎不可能被破解或篡改），可被广泛使用的，许多互联网技术人才正在花时间不断改善比特币。

对于比特币的未来，人们还有各种各样的担心，比如加密算法的安全性、交易速度、区块链的大小、交易的不可逆性、被盗或者被黑的可能性。所有这些都是可以被第三方服务和协议升级解决掉的。不妨把现在的比特币协议看作数字货币1.0，就像曾经的HTTP 1.0一样，从最初只有简单文字和图片的浏览器演化成现在的互联网，以后也会有更丰富的数字货币世界。

相较于现在的英镑或者美元，比特币有很多明显的优势，上文已经提到不少。但更重要的是，比特币这套协议可以支持当下不可能实现或者实现昂贵且需要强力第三方的金融交易服务。

比特币自带有脚本语言，不但支持“把钱从X汇给Y”这种简单交易，还支持类似于“要求N方中的M方同意，才算完成交易”这样的条件交易。举个例子，设定一项遗嘱，只有当大部分继承人同意他们的父母已经过世时，该遗嘱才会生效，完全不需要任何律师；或者只有当三方受信签名中有两方同意才能批准某项支出；或者一项Kickstarter上的众筹计划，只有多数支持者同意达到某项指标时，钱才会支付给发起人。所有这些案例中，参与仲裁的人自己都是不能单方面拿走钱的，他们只能代表自己做出同意和反对的决定，但最终结果完全取决于整体结果是否达到预设条件。

当然，脚本语言也能支持基于其他参数的交易，比如基于时间的交易，可以衍生出自动抵押贷款、信托和津贴支出，或者是由全网络节点共同审计的基于随机数字的彩票抽奖。你还可以设计出智能财产，比如一种汽车电子钥匙，只要买方向卖方支付一笔钱，卖方的汽车钥匙就失灵，买方的钥匙开始工作，可以用来开车。在不久的未来，当你的无人驾驶汽车在其他地方被堵住了，给邻居一点比特币，就可以借他的车一用。

只要每个人都有整个比特币的区块链的备份，也就都能够核实你的交易。你可以将任意一份文件加密，给个时间戳，放到区块链中，任何人都可以随时核准这份文件。如果你用自己的私钥给文件签名，其他方也用他们的私钥签名，这份文件就成了不可否认的共同署名的合同，可以彻底无须拜托公证员。基于比特币