万向区块链 CTO 罗荣阁 CCF-ADL 讲习班上篇：区块链技术及其商业价值分析

罗荣阁，现任上海万向区块链股份公司 CTO （首席技术官），主持区块链技术及行业应用相关的工作。他拥有 15 年的IT技术规划及管理方面的从业经历，曾在中国证监会直属的证券期货交易所负责技术系统规划工作，长期与纳斯达克交易所、纽约证券交易所、泛欧交易所等国际领先交易所集团共同开展核心交易系统研发合作。

雷锋网 (公众号：雷锋网) 消息，2017 年 11 月 25-26 日，由 CCF 和 KDD China 联合主办的高端学术及技术系列性品牌活动，中国计算机学会学科前沿讲习班（CCF Advanced Disciplines Lectures，简称 ADL）第 85 期在北京中国科学院计算技术研究所举办， 雷锋网作为独家合作媒体，进行了全程报道。

罗荣阁认为， 区块链解决的是不同主体之间，尤其是有博弈关系的主体之间，如何在保护数据主权，保护数据隐私的前提下，达成协作的目的。 区块链的关键特性在于保护隐私传播，实现博弈多方之间的协作达到共赢。此外，数据难以被篡改，在众多参与者之间实现相互信任。而区块链的应用场景非常广泛，金融机构、公司、政府、跨产业都是潜在或者是正在应用的领域。

以下是罗荣阁演讲内容，雷锋网作了不改变原意的编辑

人工智能、大数据解决了单体的创造能力。可能大家会思考到区块链解决什么问题，区块链解决的是生产关系的问题，如果你要强调单体贡献出来的生产能力，区块链绝对是很低下的，同一份数据会在全网复制很多份。但是 区块链解决的是不同主体之间，尤其是有博弈关系的主体之间，怎么能够在保护数据主权，保护数据隐私的前提下，能够达成协作的目标。

我们先从更广的视角来看看，区块链这个技术是什么样？这有一条曲线是高德纳公司的炒作周期图，大家可以看到，但凡我们能看到的一些新技术，基本上都会经历这么五个周期（萌芽期、泡沫期、幻灭期、复苏期、成熟期）。

那么下面看一看区块链技术是什么样。在2014年的时候，区块链相关的技术才第一次上榜，上榜的东西叫Cryptocurrency（加密货币）。比特币、以太币在学术上我们应该称之为“加密货币”，加密货币第一次上榜没有经历萌芽期，而是直接过渡到泡沫期。

到2015年的时候，加密货币交易直接进入到幻灭期，就是比特币被认为用于枪支、贩毒、勒索的时期，所以各国都在打击它。

2016年大家不再追踪加密货币技术了。比特币在这么几年时间里增长了14万倍。2016年和2017区块链上榜，也没有经历萌芽直接进入到泡沫的初期。2017年9月份的时候，咱们国家七部委、央行牵头，包括证监会相关的部委发了一个文，禁止国内的ICO，相关的一些团队都跑到了海外。

区块链为什么是一种新兴技术？

区块链为什么是一种新兴技术，它的特点是什么？在今年10月份的时候，高德纳发布了未来一年的十大战略科技。虽然9月份数字货币技术已经到波谷了，但依然在10月份的时候被列成十大战略科技。人工智能技术列于表单的第一名，区块链列于表单的第八名。

2014和2015年大家知道的是加密货币，并不是区块链，2016、2017年才改成了区块链。所以后面我讲讲这个逻辑，你一定要研究它的发展过程，其实整个行业是 首先了解了加密货币，然后才看到了加密货币底层的区块链技术。这种技术发展迅速，但存在一定的泡沫。

各位如果想研究区块链技术，非常推荐中本聪2008年底发的一篇文章。Bitcoin是在这篇文章里提出来的。比特币其实是一种电子的支付手段，所谓的Electronic Cash，这里面有一个词叫peer-to-peer，当然也有人利用它的特色来登记房产证，甚至有人在比特币上拼出来了一个伯南克的画像，就是纪念美联储的主席，但它主要还是用来支付。 它主要用来做一个什么事？防止双花 。什么叫双花？简单的例子就是，大家拿着一块钱买瓶矿泉水，就不能再去买苹果了，这个就是所谓的双花的问题。

现在的互联网是信息互联网，基于区块链的互联网是价值互联网。价值跟信息的差别是什么？一个关键的问题就是信息是可以双花的，比如说大家看到朋友圈里有个人的照片非常好，那你很容易就可以把它下载到自己的手机上，再把它发出去，这个就是信息，复制起来没成本。什么是价值呢？价值就是你把它用在这儿了，就不能用在那儿了。

接下来这个词——Chain，Chain就代表了它是一条链，基于hash的链，这是区块链技术里面非常重要的一个概念，最后一个是proof-of-work，proof-of-work是一种工作量的证明，比特币耗了大量的电生成，有人把它称做数字黄金。

接下来，重点讲的就是Hash。Hash有好几个特点，一个是不管你输入什么，输出都是定长的，其次就是输入稍微变一点，输出都有很大的变化。

还有一个特点，如果只看到这一串数，没有办法推出原来的数是什么，可能前面就是某一个人的身份证号码加上一个名字，区块链技术里面大量地使用hash技术。我也问了一个专家，量子计算机出来会怎么样？据专家的估算，量子计算对于hash是没作用的。

这样一个块里面会记录某一个人的公钥，早年做电子商务的都知道，包括网上银行、U盾，存的就是个人的私钥，个人的公钥它是知道的。它的特点就是 公钥做的加密，只有私钥能解开 ，私钥做的处理只有公钥能解开。所以公钥做加密，私钥来解密。

下面这个Hash是什么呢？是前一笔交易的Hash值，前一笔交易可能就是一串二进制的东西，用这个hash函数SHA3-256来运算，就得到了一个64位的16进制数。此外，还放了Owner0用私钥做的签名，大家看下一个块有什么特点呢？跟上一个块类似，只不过变成了Owner2的公钥，下面签名的变成了第一个人。怎么来理解hash呢？其实这一块就表示了Owner1用自己的私钥做了签名，把原本属于他的这一块转给了Owner2，同时还加入了Owner1这个块的hash。

什么是比特币，比特币就是某一个比特币的主人把它划转给接收者。这个时候是把它前一笔交易的hash和接收者的公钥，用发出者的私钥做了签名。

所以大家看到，不断往下传递的是一个所有权，所以 区块链就是一条所有权的链在不停地做转移 。

接下来讲一下POW。所谓的挖矿，大家在挖什么？比特币其实是一种点对点的通讯技术，所以它跟我们传统意义里的支付不一样，比特币里面要划一笔款给某一个人，我不只告诉一家，我告诉所有这里面的节点，它可能也会给其他人去广播。所以一个块里面可能就是2000多笔交易。这个块是工作量的证明。如果你找到了工作量的证明，证明你挖到了矿，你就需要把所有的信息广播给所有的节点。

其他的节点怎么能够表示同意呢？同意的方式就是在我的基础上挖下一个块儿。所以这样找下去，就会有一条大家都接受的最长的链。所以，最长的链才是正确的，什么叫Finality，这个词在区块链里利用的很多，finality其实指的就是最终确定性。

其实在比特币上永远没有最终的确认，你怎么知道你挖的这条链是最长的呢？一般在比特币里10分钟会出一个块儿，6个块以后大家就认为这基本上是最长的。所以比特币的划款在一小时内能够确认，以太坊是120秒左右就可以基本认为是最终性，但在这种共识机制下没有绝对的最终性。

到2017年6月20日3点26分，区块链里面已经有472062的块了，这里面包括了2031笔交易，一共价值26276.86个比特币，一个比特币现在是好几万的人民币。它的一个区块大小不到1MB，有人为了提升单体的处理效率，如果把它变成2MB，就可以变成4000笔交易了，就会转更多的账，效率会更高。

比特币的UTXO和激励机制

这个概念也蛮有趣：Unspent  Transaction Outputs（没有花费的交易输出），跟我们传统的记账不一样。矿工为什么愿意去找那个数呢？当他挖到一个块的时候，这个块里的第一笔交易就会产生一定数量新的比特币。所以比特币都是被挖出来的，并不是哪个国家或者哪个主体发行的，所谓的挖矿挖的是什么？挖到一个满足特定数量的0开头的随机数就得到奖励。

为什么要有这种激励机制呢？这也是中本聪厉害的地方，这种激励机制结合了博弈论，有了这个奖励机制就会使得每一个负责挖矿的节点都愿意保持诚实，而不是去做双花。每一个挖矿的节点，如果保持诚实，认真地去挖矿，作弊的就挖不到这个块儿。所以基于博弈论的思路，比特币从2008年底到现在涨了14万倍。其实最关键的东西并不是P2P，也不是公私钥加密，也不是hash，我个人觉得就是 设计思路结合了博弈论的成熟技术形成的机制，使得它被大家所接受。

区块链与分布式账本技术

接下来讲一下区块链。我之前在交易所里面做了15年。因为万向在国内的区块链领域里是比较有影响力的，包括工信部制定的相关标准，万向是里面的副理事长单位，包括代表中国参加ISO，通过这个过程我发现研究标准是蛮有意思的，它其实汇聚了各行各业的人才，比如说像ISO国际标准化组织，这个组织里面目前就有164个国家标准化机构，在区块链领域有一个标准代号是TC307。目前这个标准里有20个国家是参与机构，还有一些观察员机构，这里面主要是谁呢？秘书长单位是澳大利亚，包括美、英、德、法、加拿大、俄罗斯、中国、日本，还有韩国、荷兰、芬兰等。

中国是由工信部下属的中国电子技术标准化研究院来对接，国外的标准是这个，国内只出了一个参考架构标准，是今年5月份发布的。所以可能有些人觉得比特币听上去像炒作，但是它底层的区块链本身是一个很关键的技术，你可以看到标准化组织很快就把这个技术纳入到标准化体系里面来。

接下来我再讲一下区块链本身的概念，很多人会讲ledger这个单词，它就是一本账本，账本存什么呢？就是distributed的业务记录，说明它是一个最终确定的业务记录。下面就是共享账本，可以让多个人来分享。

还有一个概念叫分布式账本，所谓的DLT（distributed ledger technology）。 什么是分布式账本呢？它指的是跨网络中一系列节点，以分布式、去中心化方式持有的账本，而非仅在一个中心化的位置。 “块”是用于账本记录的一种数据结构，包含一组带时间戳的业务，并且头部含有链中前一个块的Hash。

区块链本身是一种分布式账本技术，但分布式账本技术未必是区块链。 其实要把账本分布开，多个人联合记账，未必要使用区块链，只不过大家目前看到区块链可能是一种非常好地实现分布式账本的技术。它把经过确认和验证的业务组放入“块”中，各个块被链接成一条抗篡改、仅在尾部追加块的链，该链始于“创世块”，每个块都含有链中前一个块的Hash，这就是区块链的一个重大特点。

接下来什么是对等网络。首先要讲到什么是peer。peer是应用中具有同等权力和能力的参与者。对等网络就是由这些对等节点构成的网络。什么是智能合约呢？就是当用户发出一笔业务的时候，在每一个DLT里面的安全环境中，“智能合约”会被初始化为计算机程序并执行。合约这个词其实是一个法律意义的词，更多的代表的是大家对于智能合约结果认同的过程，而并不是一种法律的状态。共识这个词大家听的也挺多，共识是什么含义呢？就是指分布式账本技术里面每一个节点都会同意一笔业务是合法的，并且同意已经存储在这个账本里面的业务具有一致性跟确定的顺序。什么意思呢？如果我们对这笔业务达成了共识，那意味着首先我对这笔业务没有疑议，其次就是对于发生这笔业务之前所有的业务我全认可。因为区块链就是这样一个链接关系，如果你不认可前面，就没法认可这笔业务。因为这个业务里面有前面一个块的hash，你就认同了我的历史，这就是所谓的共识。

接下来讲两个概念。一个是无需许可的DLT，这里边的用户不需要授权跟鉴权，比特币、以太坊这些都属于不需要授权的链。银行、保险公司、快递公司宣称用了区块链，多半是授权区块链。

大家也看到，比特币转款越来越贵，因为比特币涨了很多，它的划款手续费很贵。一些小额支付就不合适。这时就有一些侧链技术，把一些小额支付聚合起来，反正每一笔也不贵，合个10笔、20笔一起发出去。

我还是简单介绍一下，区块链的系统包括哪些？底层提供了存储、计算和网络，在底层之上则有一系列的模块，最终这些数据还是要被存储起来的。状态管理模块，对应就是一个状态机在不断地迁移状态。加密服务模块用了公私钥，做签名、验签、加密。

接下来是一个功能组件视图。节点之间通过网络通信，里面包含了对外的接口，也有底下存放的ledger和对外的访问接口。这是整个框架的示意图。所以从这几张片子里，大家看到对于数字加密货币和区块链技术的一个概述。

。