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从互联网演进的角度分析区块链技术的简史和未来展望

本文摘自《崛起的超级智能:互联网大脑如何影响科技未来》 区块链是当前科技领域最受关注的技术之一。如何理解这项新技术?从互…

区块链的技术简史与未来前景,从互联网进化角度分析

本文摘自《崛起的超级智能:互联网大脑如何影响科技未来》

区块链是当前科技领域最受关注的技术之一。如何理解这项新技术?从互联网的技术生态、区块链的诞生、比特币的发展、互联网大脑模型的形成等多个维度阐述了区块链技术的优势、劣势和未来前景。由于涉及知识点较多,如有不妥之处,请读者指正。

背景

2008年,神秘的中本聪在密码学邮件小组中首次提出了区块链的概念。与此同时,区块链已经成为“电子货币”比特币的核心技术。在麦肯锡的一份报告中,区块链技术被视为继蒸汽机、电力、信息、互联网技术之后,最有潜力引发第五次颠覆性革命浪潮的核心技术。另一方面,区块链科技产生的比特币、假币、ICO项目等引发的大量诈骗活动也引发了一波社会诟病。

区块链技术和电子邮件、Tcp/iP、万维网、社交网络一样,是革命性的,引领着互联网的未来。还是有巨大缺陷的夸张技术?

为了了解区块链的历史地位和未来趋势,我们必须从互联网的诞生开始研究区块链技术发展的简史,发现区块链产生的原因,并推断区块链的未来。

一、比特币诞生前,对区块链未来有重大影响的5项互联网技术

1969年,互联网在美国诞生。从此,互联网从美国的四个研究机构扩展到了整个地球。应用已经从最早的军事和科学研究扩展到人类生活的方方面面。在互联网诞生后的过去50年里,有五项技术对区块链的未来发展尤为重要。

1.诞生于1974年的TCP/IP协议:决定了区块链在互联网技术生态中的地位。

1974年,互联网发展迈出了最关键的一步,即由美国科学家文顿瑟夫和罗伯特卡恩共同开发的互联网核心通信技术TCP/IP协议正式推出。

这个协议实现了不同计算机甚至不同类型网络之间的信息传输。只要遵循此协议,所有连接到网络的计算机都可以进行通信和交互。

总的来说,互联网数据能够穿越数万公里到达需要它的电脑用户手中,主要是因为互联网世界形成了统一的信息传播机制。即互联网设备在传播信息时遵循一个统一的规律——TCP/IP协议。

了解TCP/IP协议对于掌握互联网和区块链非常重要。1974年TCP/IP发明之后,整个互联网在底层硬件设备之间,以及中间的网络协议和网络地址之间,一直是相对稳定的。然而,在顶层应用程序层,层出不穷的创新应用程序正在涌现,包括新闻、电子商务、社交网络、QQ、微信和区块链技术。

也就是说,区块链是互联网技术生态中从互联网顶层到应用层的新技术。它的出现、运行和发展并没有影响到互联网底层的基础设施和通信协议,它仍然是众多按照TCP/IP协议运行的软件技术之一。

2.思科路由器技术,诞生于1984年:它是区块链技术的模仿对象。

1984年12月,思科公司在美国成立。创始人是斯坦福大学的一对夫妇,计算机中心主任leonard Bosack和商学院计算机中心主任Santi Lerner。他们设计了名为“多协议路由器”的联网设备,并将其置于互联网的通信线路中,帮助数据准确快速地从互联网的一端到达数千公里之外。

在整个互联网硬件层,数以千万计的路由器忙于工作,指挥着互联网信息的传输。思科路由器的一个重要功能就是每台路由器保存完整的互联网设备地址表,一旦发生变化,就会和其他几千万台路由器(理论上)同步到苏恩

当你看到路由器的操作过程时,你会觉得非常熟悉,也就是区块链后来的重要特性。理解路由器的意义在于,区块链的重要特性已经在1984年的路由器上实现了。对于路由器来说,即使节点设备损坏或被黑客攻击,也不会影响整个互联网信息的传输。

3.与万维网一起诞生的B/S(C/S)架构:区块链的对手和颠覆的对象。

万维网简称Web,分为Web客户端和服务器端。所有更新的信息只在Web服务器上修改,其他几千、几万、甚至几千万台客户端电脑不保留信息,只在访问服务器时获取信息数据。这种结构通常被称为互联网的B/S架构,即中心架构。这个架构也是目前互联网最重要的架构。谷歌、脸书、腾讯、阿里巴巴和亚马逊等互联网巨头都采用了这种架构。

了解B/S架构对后续了解区块链技术将有重要意义。在B/S架构中,数据只存储在中央服务器,其他所有计算机都从服务器获取信息。区块链技术就是几千万台电脑没有中心,所有数据都会同步到所有电脑上。这是区块链技术的核心。

4.对等网络(P2P):区块链之父和技术基础

对等网络P2P是另一种对应于C/S(B/S)的互联网基础设施。其特点是多台相互连接的计算机处于对等位置,没有主从之分。一台计算机可以作为服务器,为网络中的其他计算机设置共享资源,也可以作为工作站。

Napster是最早的P2P系统之一,主要用于共享音乐资源。Napster不能算是真正的对等网络系统。2000年3月14日,美国地下黑客网站Slashdot的邮件列表中公布了一条消息,称AOL的Nullsoft部门分发了Gnutella这一开源的Napster克隆软件。

在Gnutella分布式对等网络模型中,每台联网的计算机在功能上是等效的,既是客户端又是服务器,因此Gnutella被称为第一个真正的对等网络架构。

在过去的20年里,微软、IBM等一些互联网科技巨头,包括自由派、黑客,甚至侵犯知识产权的犯罪分子,不断推动对等网络的发展。当然,希望加强信息共享的互联网理想主义者也对点对点网络投入了极大的热情。区块链是对等网络架构的软件应用。它是对等网络试图打破过去沉默的一个基准应用。

5.哈希算法:生成比特币和代币的关键(pass)

哈希算法是用哈希函数将任意长度的数转换成固定长度数的算法,如MD4、MD5、SHS等。它是美国国家标准与技术研究所定义的加密函数家族的一员。

这个家族算法对整个世界的运行至关重要。从互联网应用商店、邮件、杀毒软件,到浏览器等。这些都是使用安全哈希算法,可以判断网民是否下载了想要的东西,网民是否是中间人攻击或者钓鱼攻击的受害者。

区块链及其利用比特币或其他虚拟货币生成新币的过程,是利用哈希算法的功能进行运算,得到符合格式要求的数字,然后区块链计划给予比特币奖励。

挖矿,包括比特币和代币,其实就是一个用哈希算法搭建的数学小游戏。但是因为竞争激烈,世界各地的人们为了先获得奖励,都使用了强大的服务器进行计算。于是,互联网上的很多电脑都参与到这个小小的数学游戏中,这个游戏甚至消耗了一些国家40%以上的电力。

两个。区块链的诞生和技术核心

区块链的诞生应该是人类科学史上最不寻常、最神秘的发明和技术,因为除了区块链,到目前为止,现代科学史上没有一项重大发明的发明人是找不到的。

2008年10月31日,比特币创始人中本聪(化名)在密码学邮件群发表了一篇论文—— 《比特币:一种点对点的电子现金系统》。在这篇论文中,作者声称发明了一种不受政府或机构控制的新的电子货币系统。区块链技术是支撑比特币运行的基础。【1】

预印论文的地址是在http://www.bitcoin.org/bitcoin.pdf.从学术角度来看,这篇论文远远不够格。论文主体由八个流程图和相应的说明文字组成。没有名词和术语的定义,论文的格式也很不规范。【1】

2009年1月,中本聪在SourceForge网站上公布了区块链的一个应用案例——比特币系统开源软件。开源软件公布后,据说中本聪挖出了大约100万个比特币。一周后,中本聪将10枚比特币寄给了密码学专家哈尔芬尼,这成为了比特币历史上的第一笔交易。随着比特币的蓬勃发展,对区块链技术的研究也开始呈现井喷式增长。【1】

向公众完整清晰地解释区块链确实很难。我们以比特币为对象,尽力简单而持续地介绍区块链的技术特点。

1.区块链是对等网络(P2P)的软件应用

如前所述,在21世纪初,互联网已经形成了两种类型的应用架构,集中式B/S架构和分散式对等网络(P2P)架构。阿里巴巴、新浪、亚马逊、百度等众多互联网巨头都是集中式B/S架构。简单来说就是把数据放在巨型服务器里,我们普通用户通过手机和个人电脑访问阿里、新浪等网站的服务器。

自21世纪初以来,已经有许多免费共享音乐、视频和论文的软件应用程序。大多采用P2P网络架构,即没有中心服务器。每个人的个人电脑都是服务器和客户端,身份是平等的。但是这种应用并没有一直流行,主要是因为资源的大量消耗和知识版权的问题。区块链就是这个领域的一个软件应用。

2.区块链是一种全网信息同步的P2P软件应用。

对等网络也有许多应用。在许多情况下,并不要求每台计算机都保存相同的信息。大家只存储自己需要的信息,需要的时候再下载到其他电脑上。

但为了支持比特币的金融交易,区块链要求发生的每一笔交易都要写入历史交易记录,变更信息要发送到所有安装了比特币程序的电脑上。每一台安装了比特币软件的电脑都保留了比特币最新完整的历史交易信息,

区块链的这种全网同步和全网备份的特点是,区块链信息经常被说是安全的,来源不能改变。虽然在实践中仍然不是绝对安全的,但是在用户数量非常大的时候,在防止信息篡改方面确实有一定的安全优势。

3.区块链是一种对等网络(P2P)软件应用,使用哈希算法生成“pass (token)”进行全网信息同步。

区块链的第一个应用是著名的比特币。在讨论比特币的时候,一个经常被提及的术语就是“挖矿”。那么到底什么是采矿呢?

形象的比喻是,区块链计划给矿工(游戏玩家)256个硬币,分别编号为1,2,3 … 256。每一次哈希操作都像是扔硬币,同时扔出256个硬币。落地后,如果所有前70个数字的硬币碰巧都朝上。矿工可以将这个数字告诉区块链计划,区块链将奖励矿工50个比特币。【2】

从软件程序的角度来看,比特币挖矿是用hash SHA256函数搭建的数学游戏。区块链首先在这个小游戏中规定了一个有奖模式:给出一个256位的hash数,但是这个hash数的后70位全是零。然后玩家(矿工)不断地向HashSha256函数输入各种数字,看他能否用这个函数得到有70个零的数字。如果他找到一个,区块链计划将奖励玩家50个比特币。实际的挖坑和奖励更复杂,但上面的例子展示了挖坑和获取比特币的核心过程。

2009年比特币诞生时,每笔赏金是50个比特币。诞生10分钟后,第一批50个比特币产生,此时的货币总量为50。然后比特币以每10分钟50个左右的速度增长。当总金额达到1050万(2100万的50%)时,赏金减半至25。当总量达到1575万(新产出525万,即1050的50%)时,赏金减半至12.5。按照比特币程序的设计,比特币的总量是2100万。

从上面的介绍来看,比特币可以看作是一种基于对等网络架构的猜谜游戏。每一个正确的猜测结果所奖励的比特币信息将被传送给所有玩家,并记录在每个玩家的历史数据库中。

4区块链技术智能合约由于比特币、通证、ICO、区块链基础平台的兴起

从上面的介绍来看,比特币的技术并不是什么从天而降的新技术,而是众多互联网原创技术的巧妙结合,比如对等网络架构、路由的全网同步、网络安全的加密技术等。可以看作是一个组合创新的算法游戏。

整个世界都不平静,因为比特币可以通过操作转换成法币,购买实物,通过升值获取暴利。抱着你行我素的态度,很多人都创造了自己的类似比特币的软件应用。与此同时,利用政府难以监管点对点网络的优势,各种假币与比特币一起爆发。诈骗、潜逃事件较多,逐渐引起各国政府的重视。

基于区块链的平台:用区块链的技术框架创造货币在技术上仍然相当困难。此时,基础技术平台如总部位于区块链的以太坊(Ethereum)已经出现,普通人可以轻松创建类似比特币的软件程序。各有神通,邀人入局挖角炒钱,从中获取利益。

Pass或token:如果每个比特币或假币都使用哈希算法创建的猜谜游戏来产生自己的货币,则这种货币统称为pass或token。

ICO:由于比特币和以太坊早已与各国法定货币进行了兑换,所以在发行其他新的虚拟货币时,只允许比特币和以太坊购买发行的新货币。这个发行货币的过程叫做ICO,ICO的出现放大了比特币和以太坊的交易量。同时,很多ICO项目完全建立在空项目的基础上,产生了大量的诈骗案件。进一步加深了社会对区块链产生虚拟货币的负面认识。

智能合约:可以看作是区块链上的一个软件功能,是辅助区块链上各种虚拟货币交易的程序。其具体功能就像淘宝上支付宝的资金托管一样。当一个用户收到的货物在支付宝上确认后,资金自动支付给买家和店主。智能合约还在比特币等区块链应用中承担这种中介支付功能。

三、区块链科技在互联网中的历史地位和未来前景

1.互联网技术的区块链在哪里?它是顶级的新软件和架构。

我们在之前的TCP/IP介绍中提到,区块链喜欢浏览器、QQ、微信、网游软件、手机APP等。是互联网顶层应用层的一种软件形式。它的运行仍然依赖于TCP/IP架构来传输数据。只是不像大多数应用层软件,没有采用C/S(B/S)的中心软件架构。但是采用了不常见的对等网络架构。从这个角度来看,区块链无法颠覆互联网基础设施,

2.区块链想颠覆谁?想颠覆万维网的B/S(C/S)结构

它试图颠覆万维网的B/S和C/S结构,万维网实际上诞生于1989年。我之前说过。1989年,欧洲物理学家蒂姆伯纳斯-李发明发表了万维网,并放弃了专利申请。未来30年,公司包括谷歌、亚马逊、facebook、阿里巴巴、百度、腾讯等。利用万维网的B/S(C/S)结构成长为互联网巨头。

在他们的总部,设置了强大的中央服务器集群来存储海量数据,上亿用户从巨型服务器中获取所需数据,这也导致了云计算的出现。然后,互联网巨头们将自己闲置的中心服务器资源开放出来,进一步吸收企业、政府、个人的数据。集中化的互联网巨头对世界、国家和互联网用户的影响力越来越大。

区块链的目标是试图通过将数据分发到每个互联网用户的电脑上来减少互联网巨头的影响。由此可以看出,区块链的真正对手和诞生于1990年的B/S(C/S)架构才是它想要颠覆的。但能否被颠覆,取决于它的技术优势和瓶颈。

3.区块链的技术缺陷:追求完全平等和自由带来的困境

区块链的技术缺陷首先来自其对等网络架构。比如目前淘宝是B/S架构,海量数据存储在淘宝服务器集群的机房里。亿万消费者通过浏览器从淘宝服务器网站获取最新信息和历史信息。

如果使用区块链技术,就意味着上亿人会在个人电脑或手机上保留一个完整的淘宝数据库,每一笔交易都会同步给其他上亿用户。这在现实中是完全不可能的。并且传输和存储的数据量太大。相当于建立了几亿个淘宝网站同时运行。

因此,区块链无法应用于数据量大的项目,即使是更小的网站项目也会与区块链斗争。到2018年,比特币已经运行了近10年,积累的交易数据已经让整个系统崩溃。

因此,区块链采取了许多变通办法,如建立中继节点和闪电节点。这两个概念也会让人混淆。通俗地说,区块链会借鉴它要颠覆的对象的B/S结构,建立一个数据服务器中心,成为区块链的中继节点,同样通过类似浏览器的终端访问。这是区块链的闪电节点。

这种变化可以缓解区块链的技术缺陷,但它确实使区块链成为它的反对派和集权者。由此可见,纯区块链技术由于其在技术特性上的重大缺陷,不可能像万维网那样得到广泛的应用。如果技术升级,部分采用B/S(C/S)结构,区块链将有一个集中的信息节点,这将不会保留其诞生的梦想。

4.从互联网大脑模型看区块链的未来前景

我们知道,互联网一般是指连接全世界计算机网络的互联网。在此基础上,发展出了覆盖全球的全球互联网,称之为互联网,即互联互通的网络结构。

自1969年互联网诞生以来,人类从不同方向对互联网领域进行了创新,并没有统一的计划将互联网建成任何结构。当时间的车轮到达2017年,随着人工智能、物联网、大数据、云计算、机器人、虚拟现实、工业互联网等科技的蓬勃发展。当人类仰望自己的巨型系统时,互联网大脑的模型和架构已经越来越清晰。【3】

通过近20年的发展,依托万维网的B/S和C/S结构,腾讯QQ、微信、脸书、微博和twitter\\ Amazon都发展出了神经元样网络的结构。互联网设备,尤其是个人电脑和手机,都在通过设备上的软件,将个人数据和功能空间展示在巨人的中央服务器上,互相交友交流,传递信息。互联网巨头通过中心服务器集群的软件升级,不断优化上亿终端的软件版本。在神经系统中,这是一个标准的中枢神经系统结构。

区块链的诞生提供了另一个神经元模型。而不是在巨头的集中服务中管理神经元,每个终端,包括个人电脑和个人手机,都成为一个独立的神经元节点,保持独立的数据空间,相互同步信息。在神经病学系统中,这是一个分布式的神经结构,没有中枢,有多个神经节点。

有趣的是,这两种不同类型的神经结构都出现在神经系统的发育过程中。在低等生物中,已经出现了具有相同功能的多个神经节的类似区块链的神经结构,这些神经节都可以指挥身体的活动和反应。但随着生物的进化,这些神经节逐渐融合。当它们进化成高等生物时,出现了中枢神经系统,中枢神经系统包含了大量用于相互作用的神经元。

动词(verb的缩写)对区块链未来互联网地位的判断

1.对比特币的认知:一种基于对等网络架构(P2P)的猜谜游戏,通过巧妙的金融和舆论操作,成为不受政府监管的‘世界货币’。

2.对区块链的认知:一款P2P软件应用,使用哈希算法生成“pass (token)”并在全网范围内同步信息。

3.区块链有特定的用途,比如大型选举投票、大型赌博、规避政府金融监管的金融交易等等。它仍然有不可替代的用途。

4.更多的时候,区块链技术会依附于互联网的B/S和C/S架构来扩展其功能,但总体上仍属于互联网现有技术的补充。区块链目前设想的大部分应用场景都可以用B/S和C/S结构实现,效率更高,技术更成熟。

5.无论从信息传输效率和资源消耗的角度,还是从神经系统进化的角度,区块链都不可能成为互联网的主流架构,更谈不上未来互联网的颠覆性和革命性。

6.当然,从B/S和C/S结构发展而来的互联网巨头也有他们的问题,但这些问题在未来可以通过商业和政治手段逐步解决。

参考:

[1]谈比特币与区块链,曹著

[2]区块链,采矿进化,https://blog.csdn.net/duomoke/article/details/53101784,张正泽

[3]人工智能下一个热门话题,为什么要提出互联网大脑模型,刘峰http://blog.sciencenet.cn/blog-39263-1113272.html.

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作者: 未来已来

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