区块链频谱

介绍虫洞社区合约的作者

叶璐（王二） 业务员 克莱顿科技有限公司

虫洞社区：

本文基于Taylor Pearson撰写的区块链频谱图，从密码学、分布式系统、政治经济学等角度对区块链进行全面分析：

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假设你是一位大学院长，学院即将新增一门区块链课程，那么这门区块链课程应该属于哪个学科。 计算机科学还是商业？ 数学还是经济学？ 社会学？ 政治？ 金融？ 哲学？

事实上，任何学科都适合区块链课程。 今天的区块链仍然是尖端的、神秘的技术，但总有一天它们会像汽车、计算机和互联网一样无处不在。 就像这些更熟悉的技术中的任何一种一样，许多学术部门都会开设有关它们的课程，每个课程都有自己独特的视角。

在整个区块链的维恩图上展示了几个类似的概念和技术。 把它想象成区块链概念的“光谱”，打破纯白的光回到它原来的颜色。

区块链既是一种新的社会经济模式，也是一种新技术，图中左侧的“技术”学科（分布式系统和密码学）和右侧的“非技术”学科（政治和经济学）强调了这一点。

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我们将通过讨论在某种程度上仍然不是区块链但类似于区块链的系统来增加对比，使区块链的主题更加清晰。

本文将从密码学、分布式系统、经济学和政治学四个基础学科来探讨区块链。

密码学

区块链使用密码学来创造不对称性，正如 Vitalik 所说的防御者优势：

21 世纪的密码学是独一无二的，因为它是对抗性冲突继续造福其捍卫者的极少数领域之一。 摧毁一座城堡远比建造它容易得多，而且一座坚不可摧的岛屿仍然可以攻破。 但是，如果普通人的ECC密钥足够安全，甚至可以抵御国家级攻击。 - 维克多布特林

我可以通过私钥轻松控制我的代币，即使是强大的国家黑客也无法破解我的控制。 要利用防御者，您必须对密码学有基本的了解（了解它做什么，而不是它如何做）。

通常可以通过暴力行为打开的木制或金属锁箱。 但是，一旦您忘记或丢失了私钥，您就失去了防御者的优势。 这导致了两个权衡，这些权衡结合在一起造成了防御者的困境：

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[左]对于用户来说，越不方便，密钥的安全性就越大，但是收益递减。 太多的不便会导致安全性降低，因为沮丧的用户会破坏协议。

[右] 频繁使用密钥是确保其有效的好方法，但不利于保密，反之亦然。

(Security VS. Convenience) 攻击者越难找到私钥，对用户来说就越不方便。 (Security VS. Accessibility) 使用私钥的频率越低，越有信心私钥没有暴露，但同时也降低了私钥的可访问性。

如果您真正了解强加密的强大功能，您就会理解为什么它如此有用，以及为什么普通用户很难有效地使用它。

这就是为什么密码学在很长一段时间内只由强国开发，首先是政府，然后是大公司。 只有在互联网兴起的时代，普通人才能从HTTPS等加密协议中获得真正的个人利益。

一般人第一次接触分布式系统技术通常是因特网，这绝非巧合。 分布式系统和密码学是自然的选择，原因有二：

·密码学提供纠错功能，有助于维护通过分布式系统传输的信息的一致性。

分布式系统的每个小成员都可以使用加密强度来抵御来自同一系统中较大不良行为者的聚合。

分布式系统

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不同网络拓扑的经典插图——兰德公司 1964 年的一份备忘录

分布式系统比集中式系统有一些明显的优势。 它们通常有很多内置冗余，使它们比集中式系统更健壮。 它们汇集了所有个体成员的容量和吞吐量，因此它们可以更大规模地运行并同时执行更多操作。

但与集中式相比，分布式有时必须处理内部节点之间的通信和协调开销，这会使操作变得缓慢而笨拙。 设计用于在对抗性环境中运行的无信任分布式系统（例如比特币）会产生额外的开销。

分布式系统理论中有一个著名的 CAP 定理，其本质是我们为分布式系统更强壮和更大规模所付出的代价是它们很难与最近的变化保持 100% 一致。 它们需要时间在网络中传播和存储更改。 这些抽象定理是加密货币分叉的最终原因，例如“在花费比特币交易的任何资金之前等待六次确认”。

下面的截图来自在线分布式系统模拟器，显示了正在同步数据的网络：

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屏幕截图来自用于可视化分布式系统的在线工具。 该工具由 Bittorrent 开发，显示了网络中从种子到用户的文件（棱柱形矩形）碎片（虚线、彩色线）的集合。 类似的过程发生在区块链内存池的交易中。 就像比特币或以太坊。

许多类型的分布式系统都采用仅附加日志的通用策略。 一个不断增长的数据结构只能添加，不能删除。 这些仅附加日志为分布式系统中的每个代理提供全局历史和系统状态的完整副本。 它可以帮助节点在“丢失”或与其他节点不同步时进行自我验证和修复。

区块链的区块形成一棵 Merkle 树，其中包括所有交易的加密摘要，这些交易被分组到一个称为 Merkle 根的摘要统计中。 如果区块上任何交易的任何细节（或其指令）发生变化，Merkle 根将相应地发生变化。 每组新的候选交易将自己的 Merkle 根与前一个区块相结合。 这个孪生区块是由矿工生成一个新区块形成的，达到了在区块中延伸链的目的。 从分布式系统的角度来看，区块链中的块是日志中仅附加的加密连接条目。 网络中的所有参与者都可以独立验证他们收到的块是否以加密方式链接回原始创世块。

人们经常重复说区块链是“分布式账本”或“分布式数据库”，但如果我们要对比其他分布式数据库，区块链就显得有些寒酸了。 与现代分布式数据库相比，区块链缓慢、笨重、冗余且过于偏执。 为谷歌和 Facebook 提供支持的分布式数据库每秒处理数百万个请求，并随着时间的推移积累大量数据。 比特币的区块链仍然只能每秒处理几笔交易。 （Visa 的处理能力介于比特币和 Facebook 之间。）你永远不想使用区块链来为你的云计算堆栈、社交媒体应用程序或全球金融系统提供动力。

区块链适用于在对抗环境中需要整个分布式系统的应用程序中运行。 区块链通过将密码学和分布式系统与具有经济价值的代币（例如：BTC、ETH 等）相结合来实现这一点。 这种结合使区块链成为历史上第一个分布式共识技术。

经济学

许多银行家告诉我，他们明白为什么区块链会改变金融业的后台IT——因为区块链具有更高的透明度，并且可以很容易地跟踪数据。 但他们就是不明白“为什么人们要为区块链代币赋值”。 这是陈词滥调：“区块链有价值，但比特币没有”

如果您的职业生涯是在金融或经济学领域建立的，那么很容易相信区块链的所有好处（无论它们是什么）都可以在没有具有实际经济价值的加密货币和代币概念的情况下实现。 ). 但这是错误分类。 区块链不仅仅是一种新型的数据库或技术。 没有经济价值代币的区块链转变为中心化系统或数据库。

这是因为区块链使用的共识机制（PoW 和 PoS，生成任何区块的算法）最终植根于矿工/利益相关者的自身经济利益。 没有经济价值代币的区块链缺乏共识激励，块会立即停止运行或被垃圾邮件接管。

许多区块链都有并行运行测试网的概念。 测试网络旨在供开发人员测试他们编写的应用程序。 因此，测试网和主网的运行方式是一样的：包括挖矿/股权获取、交易、余额、私钥等。测试网和主网的区别在于，我们都认为主网代币有值，而测试网代币毫无价值。 开发人员可以构建应用程序而不必担心测试网代币的开销（和潜在损失）。 这会带来更好的软件，这对每个人都有好处。

测试网代币毫无价值，但很有用。 既然不值钱，个个都有大用。 如果你试图给它们赋值，它们是无用的，因此一文不值。 — 比特币测试网水龙头的名言

不幸的是，缺乏有价值的代币会导致维持区块链的激励结构崩溃。 过去的一个例子是早期的以太坊测试网与 Kovan。 当前的以太坊测试网由 Parity 运行，Parity 是一个著名的（虽然麻烦缠身）以太坊执行节点。 按照他们的设计，早期测试网的代币是没有价值的，开发者可以在测试时任意使用。 有人想积累大量的以太坊测试代币来堵塞网络，阻止其他人进行交易。 在以太坊主网上执行相同的攻击会更加困难，因为攻击者必须为他们用于攻击的以太币付费。 在测试网中，代币的市场价格为零，因此他们可以快速获取大量代币并肆意消费。

现代 Kovan 测试网使用不同的公式，称为“权威证明”。 这种中心化的“共识”只允许授权列表的成员决定如何向测试网链添加区块。 授权列表仅适用于对以太坊友好的公司，因此他们没有动机堵塞测试网。

它告诉我们，在没有价值代币的情况下继续运行区块链的最佳解决方案是增加中心化。 区块链然后变成“只是一个数据库”（正如我们从上面的分布式系统讨论中理解的那样）。 一个中心化的权威再次承担起维护网络和建立共识的责任。

区块链用价值代币取代中心化机构。 比特币可以被认为是一家雇佣工人（矿工）竞争以达成共识的公司。 矿工通过区块奖励和工作证明验证赚取收入。

区块链可以通过参与者不能违反或欺骗的协议来激励世界各地的参与者（“雇佣工人”）。 这是一个强大的功能，对人类治理具有深远的影响。

政治

如果您仍然不相信比特币是一个基本的政治项目，请阅读中本聪在第一个比特币区块中嵌入的内容：

2009 年 1 月 3 日，财政大臣即将进行第二次银行救助 — Bitcoin Genesis Block

考虑一下它们出现的背景（首次铸造全新的分布式货币系统），称为革命。 要了解原因，请回顾一下电影 V 字仇杀队。 该电影上映于2006年，也就是说与中本聪发明比特币属于同一个时代。 中本聪甚至可能看过这部电影。

别忘了，还记得……1 月 3 日吗？

电影《V字仇杀队》中，主人公V炸毁了Old Bailey Building（法院大楼），然后通过宽带网络信号入侵，向二战后的伦敦人民发表了一段激动人心的演讲：可怕的情况系统，让我们一年后见面，烧掉这个混蛋。 次年，V 说服了迷人而正常的娜塔莉波特曼剃光头，接受他的世界观，加入他的创造性破坏。 在影片的高潮部分，V 为挽救自己的理想而牺牲了自己，娜塔莉波特曼必须决定她是否足够信任 V 的远见来执行他的计划。

读中本聪的比特币白皮书，对很多人来说就像听 V 的演讲：你在一个糟糕的系统中，让我们聚集在一个糟糕的论坛中，共建一个新的金融系统。 所以让我们埋葬那个该死的家伙。 在接下来的十年里，许多迷人的普通程序员、自由主义者、技术专家——在这些令人兴奋的日子里，甚至还有经济学家、银行家和投资者——都接受了中本聪的世界观，购买了比特币并参与了区块链。 中本聪拥有价值 80 亿美元的比特币，这些比特币在没有花费任何资金的情况下蒸发了。 就像V一样，牺牲了自己来拯救自己的理想。 离开是中本聪做过的最伟大的事情，甚至超过了比特币的构想。 现在，我们其他人必须决定如何使用中本聪的礼物：世界上第一个分布式共识算法。

但扩展区块链的共识算法本身并不具有政治性。 它是一套规则btc密钥换bch，由代码组成，受热力学影响，需要平衡不同经济体的自身利益。

然而，确定共识规则的过程具有很强的政治性。 区块链通常是冷的和可计算的。 但在他们最初的协议背后是委员会、基金会和政治部落主义：所有地缘政治食人魔。

当它在黑暗中时，它的力量仍然强大； 一旦暴露在阳光下，就会化为灰烬。 — 塞缪尔·亨廷顿

区块链政治与传统治理的主要区别在于区块链提供了更大的透明度。 虽然链上交易是伪匿名的，但会在微观和宏观层面产生现金流信息，腐败、盗窃、使用模式、参与和运营等数据可用于实时和事后分析。 （例如，该报告讨论了历史上针对比特币的垃圾邮件攻击。）

区块链的参与者实际上也连接在一起，形成一个全球实时网络。 任何参与者都可以在网络中以瞬态形式使用元数据，以对链上治理等元问题进行投票。 当您听到对某个硬分叉的“越来越多的支持”或“更大的信号”时，请将其视为密码盖洛普民意调查，这是一项来自矿工和网络用户调查的实时民意调查。 与传统的政治民意调查不同，传统的政治民意调查可能会因抽样错误而导致不可靠的结论，加密民意调查有可能被聚合，直接计算平均数，而不是从样本平均值中推断出来。

使用网络来衡量一些政治决策的共识很重要，因为像比特币这样的区块链没有官方代表。 当需要果断时，这是一个劣势，但在建立强大的政治体系时，这是一种不可思议的力量。 这里没有罗伯特·穆加贝 (Robert Mugabe) 鼓励放弃权力。 这里没有联合国安理会在利益相关者中拥有令人垂涎的席位。 朱利安阿桑奇（据称）的个人不当行为再多也无法影响公众对政治目标的看法。

没有中心化的治理（“没有统治者的规则”）是比特币和以太坊的重要美学，但同样没有任何内置协议功能来确保这一点。 每个都依赖外部网络，例如电子邮件、在线论坛、GitHub、Twitter 等。一些较新的项目明确承认区块链的政治性质，并将治理原语构建到其协议中。 （通常对您的区块链代币份额的提案进行一些不同的投票）。

更具挑衅性的是，我们可以将区块链技术应用于政治进程本身。 社会最近才对这种不公平做出决定，区块链代币可以作为一种价值存储，用作支付，或量化计算、存储、带宽、能源或其他有限资源的某种度量。 如果我们决定使用区块链来追求政治特权，会发生什么？ 当足够多的个体决定政治资本最好存放在区块链上时，他们就可以实现纯彩票。

总结

密码学、分布式系统、经济学和政治学都为区块链的概念提供了信息。 他们的交叉点特别有趣。

左阵营 vs. 右阵营

在对图表的初步讨论中，泰勒强调了“技术”学科（密码学和分布式系统）和“社会”学科（经济学和政治学）之间的左右分裂。

具有“技术”背景的人有时会沉迷于区块链中的新技术而完全忽略社会因素。 这导致过于乐观的项目存在，以解决实际上不存在的问题，仅仅是因为他们认为他们应该用区块链来完成。

有“社会”背景的人有时不理解（或不愿意理解）区块链技术。 从根本上说，区块链是解决重要问题的新方法。 但是如果你不能理解问题的轮廓，那么任何解决方案，无论多么新颖和有前途，对你来说都是毫无价值的。 如果您一开始只是大肆宣传但没有可靠的技术，您就有可能将时间、精力和金钱投入到根本上没有坚实基础的项目中。

区块链既是一种技术，也是一种社会运动。 这意味着“技术”和“社会”思维对区块链的健康发展同样重要，但很少有人能做到这两点。 cypherpunk 宣言将这一点更加明确，“Cypherpunks write code”，但他们具有与社会煽动者相同的才能。 我们其他人弥合技术和社会鸿沟的唯一希望是通过杂食性阅读和长期合作。

这四种属性缺一不可吗？

网上流传的关于比特币和区块链的大部分批评都集中在未能认识到区块链的分布式、密码学、经济或政治方面的一个或另一个方面。 缺少这些关键因素之一可能会导致不同的技术或想法，或者对比特币和区块链的不公平批评。

如果您误解或忽视了区块链对密码学的依赖：

· 您可以通过建立具有集中监督（“看不见的手”）的分布式参与者来结束传统经济系统。 密码学允许您编写所有参与者都可以验证和共享的规则，从而实现分布式自治。

你可能不明白区块链中的令牌基本上是一种数字事物，其中控制定义明确（知道私钥）但所有权毫无意义（如果我知道你的私钥，我可以拿走你的令牌货币）。 您可能会低估防守方优势的力量，将自己困在令牌中，无处可寻。

如果你误解或忽略了区块链的分布式系统：

· 您将使用加密技术的中心化系统来确保其政治和经济利益。 这正是各国政府和全球银行系统几十年来一直在做的事情。 将这些相同的工具分发给大众，可以让人们在没有中心化中介的情况下为自己建立政治和经济服务。 您可能会将航空里程、视频游戏货币等“追逐财富”与区块链混淆。 这些获取财富的形式类似于区块链，因为它们具有人为的稀缺性，可以在疯狂的爱好者群体或顽固的客户之间兑换现实世界的美元，但这些系统是中心化的。 航空公司可能会出于反复无常的原因剥夺您的里程数或阻止您的支出。 暴雪控制着存储魔兽宝藏的数据库。 那些批评比特币是“航空里程”的早期反对者完全没有抓住关键点，比特币是一个全新的分布式系统。 您可能会将其与中心化骗局混淆，例如区块链庞氏骗局。

·即使是加密的庞氏骗局也必然是中心化的。 分布式庞氏骗局很有趣，但本质上是不稳定的。

如果您误解或忽视了区块链是由理性经济学驱动的：

你将构建一个加密的分布式共识系统，但这个系统很容易被黑客攻击或破坏。 经济激励创造基本行为（通过代币获取收益、矿工增加共识、保护私钥等），从而促进区块链的良性健康发展。 不对称或缺乏经济激励（例如早期的以太坊测试网）可能会打破良性循环。

您可能会误以为区块链只是技术，类似于 BitTorrent 或带有 PGP 密钥的 Git。 一旦你陷入这个陷阱，你将永远无法接受比特币或其他数字代币的价值，即使它们的网络和用户群（以及价格）继续增长。

如果您误解或忽视了区块链的政治：

· 你可能想知道为什么有人会对当前基于债务的、高度集中的货币体系不满意btc密钥换bch，或者想要像比特币这样的分布式、硬化、抗审查的价值存储。

你可能没有意识到，个人、团体和媒体推动了 BTC 和 ETH 以及其他加密货币背后的共同价值幻觉。 这种共享的价值幻觉并不总是稳定的。 它可能变得杂乱无章，并且可能像 ETH/ETC 分叉或 BTC/BCH 分叉一样破碎，这两者都是由强烈的个性和锋利的锋利驱动的。

·你可能局限于认为区块链只在金融或数字领域有用。 区块链是共识技术，它们可以而且有一天会被用于各种应用，从分配共享资源到裁定所有权系统，再到政治代表和预测未来。

你了解区块链吗？

区块链是一种分布式系统，它使用密码学来确保对具有经济价值的代币达成共识。

当您听到有人说他们“不玩比特币”时，通常是因为他们未能掌握图表上的一门学科。 结果，他们最终将比特币与非区块链系统进行比较，例如上面讨论的那些。

或许这些怀疑论者并不明白，以区块链为背景的分布式系统技术，要创造价值还需要走很长的路。 也许他们还没有掌握密码学在对抗世界中为防御者提供的优势（和困境）。

怀疑论者可能没有意识到，有很多人真正将加密货币视为经济增长的基础。 或者，他们可能错误地怀疑这些人是投机者，而忽略了激励许多加密货币信徒的政治现实。

对于怀疑论者和怀疑论者，我们希望本文不仅能提供推理，还能提供将比特币和区块链背景化并正确评估它们所需的推理模式。 如果您知道有人怀疑比特币具有“真正价值”或“它只是一个泡沫”，请他们解释 PoS 如何以及为何保护比特币交易。 本文对各个方面进行了完整的解释。