PART1 比特幣

第一章 數字貨幣概況

第一節 數字貨幣起源

一、早期嘗試

1952年，美國加利福尼亞州富蘭克林國民銀行率先發行銀行信用卡，標志著一種新型商品交換中介的出現。美洲銀行從1958年開始發行“美洲銀行信用卡”。1974年，羅蘭德·莫諾（Roland Moreno）發明了IC卡作為電子貨幣的存儲介質。1982年，美國組建了電子資金傳輸系統，隨后英國、德國也相繼研發了類似的系統。以銀行信用卡為代表的電子貨幣迅速流行，成為當今主流的貨幣形式之一。

電子貨幣實現了貨幣徹底的去實體化，雖然我們仍然會使用卡片作為電子貨幣的載體，但是卡片本身并不是貨幣，真正的貨幣是卡片中所存儲的數字。如同早期紙幣對應于金庫中相應價值的黃金，早期電子貨幣也對應于銀行中相應數額的紙幣。但是隨著各國貨幣的發行轉向電子化，電子貨幣也日益與紙幣脫離，成為純粹數字形態的貨幣。

電子貨幣是法定貨幣（以下簡稱“法幣”）的電子化形式，它的發行機制與傳統法幣相同，資金的傳輸由金融機構承擔和維護。許多人認為這種電子貨幣存在一些弊端，如無法匿名使用、無法全球流通、交易成本較高，等等，于是他們開始嘗試設計一些新型的電子貨幣方案（為了與金融系統發行的電子貨幣相區分，我們稱為數字貨幣），例如20世紀90年代的DigiCash、B-money、Beez、Flooz和稍后的BitGold、Ecash。這些嘗試有的只限于紙面設計，并未實際實施，而有些實際實施了的也均以失敗告終，要么根本沒有流通，要么流通的范圍極其有限。

失敗的原因大多可歸結為中心化的組織結構。這些貨幣由特定組織發行，他們對貨幣的安全使用與流通進行仲裁、監督和維護，并采用中央服務器記錄貨幣的流通情況。在缺乏國家信用支撐的情況下，一旦發行和維護組織破產或遭受法律、道德指責，或保管總賬的中央服務器被黑客攻破，該貨幣即面臨信用破產與內部崩潰的風險。

二、技術挑戰

如果不使用中心化的組織結構，那么如何對數字貨幣的流通進行監管就成為一個棘手的問題。數字貨幣只是一串字符，復制和篡改幾乎不需要成本；電子貨幣在網絡中流通，其交易數據最終必然記錄于某個“賬本”之中，使用黑客技術篡改這些記錄也不是難事。因此，無人維護的電子貨幣系統，其安全性幾乎是不可能保障的，這里主要涉及以下兩個問題。

1．貨幣偽造

在中心化管理的系統中，所有用戶的賬戶余額都會記錄在中央服務器中，除非入侵中央服務器，否則用戶是無法修改自己賬戶余額的。如果沒有這一中心化管理系統，用戶的電子貨幣存儲在自己的錢包里，那么修改余額將非常容易。

2．雙重支付

中心化管理系統通過實時修改用戶的賬戶余額，可以有效地防止雙重支付（用戶利用網絡延遲等漏洞，把同一筆錢支付給兩個人），然而無人監管的系統很難防止這一情況的發生。

早期的數字貨幣也曾在這兩個問題上進行了嘗試。例如，B-money方案提出了一種協議，使用工作量證明機制進行貨幣發行。每筆貨幣的傳輸會廣播給所有用戶，每個用戶都知道別人的賬戶，因而可以證明交易的真實性和正確性。在網絡出錯的情況下，用戶可以申請賠償，由第三方進行仲裁，如果仲裁無法達成一致，則每個用戶自行確定自己的賠償或懲罰額。

BitGold方案描述了一個使用去中心化的方法創建永久工作量證明鏈的系統，該鏈記錄使用者的公鑰、時間戳和簽名。該方案認為工作量證明的價值在于稀缺、難以產生、可安全存儲與傳輸。通過點對點的拜占庭回彈（Byzantine-resilient）方法，BitGold可在傳輸時防止雙重支付。遺憾的是，拜占庭回彈方法依賴于網絡地址投票而不是計算力投票，因而容易遭受“女巫攻擊”（SybilAttack）。

而致力于創造匿名數字貨幣的DigiCash方案則使用了盲簽名（Blind Signature）算法來切斷貨幣提現與支付之間的聯系，首次在數字貨幣設計中引入了密碼學算法。

三、比特幣的誕生

2008年11月，一個化名中本聰（Satoshi Nakamoto）的人（或者組織）在某個隱秘密碼學討論小組中發表了一篇研究報告《比特幣：一個點對點的電子現金系統》（Bitcoin:A Peer-To-Peer Electronic Cash System），提出了比特幣的概念。中本聰認為：“借助金融機構作為可資信賴的第三方來處理電子支付信息，內生性地受制于‘基于信用的模式’（Trustbased Model）的弱點。”因此，他希望能創建一套“基于密碼學原理而不是基于信用，使得任何達成一致的雙方能夠直接進行支付，從而不需要第三方中介的參與”的電子支付系統。對應于現實生活中的現金交易，這個系統需要起到兩個作用：一是杜絕偽造貨幣，二是杜絕重復支付。

研究報告發表之后，中本聰開始著手開發比特幣的發行、交易和賬戶管理系統。2009年1月3日，該系統開始運行，中本聰隨之構造出第一個區塊鏈，它被稱為“上帝區塊”，最初的50個比特幣宣告問世。比特幣創新性的設計贏得了很多電子貨幣行業資深人士的贊許。B-money發明人戴偉（Wei Dai）認為比特幣的發明“意義重大”, BitGold發明人尼克·薩博（Nick Szabo）稱贊比特幣是“對世界的偉大貢獻”，著名密碼破譯專家哈爾·芬尼（Hal Finney）稱它“具有改變世界的潛力”，來自創業公司OnlyOneTV的布魯斯·瓦格納（Bruce Wagner）稱其為“自互聯網問世以來最令人激動的一項技術”。

比特幣的誕生，意味著一種新型、去中心化、無固定發行方的數字貨幣的誕生。本書所述數字貨幣，均指類似比特幣的新型數字貨幣，并在第一部分中以比特幣為例介紹數字貨幣的基本原理和技術特點。