【區塊鍊之菜鳥入門】區塊鍊發展史：從拜占庭将軍問題到智慧契約

在“<b>【區塊鍊之菜鳥入門】親，你淘的區塊鍊到了！</b>”這篇文章中，我們了解到了區塊鍊技術的出現其實是為了去除銀行類等中心機構的信用背書。從原本信任足夠信用度的<b>單獨個體（中心）</b>到信任<b>一堆個體，</b>這一過程就極大地降低了信任成本，而區塊鍊技術的核心也就是<b>去中心化，去信用中介。</b>我們也聊到了區塊鍊是比特币的底層技術，但是區塊鍊就僅僅是比特币的底層技術麼？區塊鍊經過了怎樣的變革才走到今天的呢？本文就為大家揭曉。

本文是【區塊鍊之菜鳥入門】部分的第二篇，什麼？拜占庭将軍問題、雜湊現金......聽上去蠻有意思，等着，我去搬個小闆凳，聽一聽區塊鍊的發展史中的那些事。

本文技術要點：<b></b>

<b>區塊鍊</b>源自<b>比特币</b>，不過在這之前，已有多項跨領域技術，皆是構成區塊鍊的關鍵技術；而現在的區塊鍊技術與應用，也已經遠超過比特币區塊鍊。要追溯<b>區塊鍊（blockchain）</b>是怎麼來的，不外乎先想到<b>比特币（bitcoin）</b>，比特币是第一個采用區塊鍊技術打造出的p2p電子貨币系統應用，不過比特币區塊鍊并非一項全新的技術，而是将跨領域過去數十年所累積的技術基礎結合。

比特币區塊鍊所實作的基于<b>零信任基礎、且真正去中心化的分散式系統</b>，其實解決一個30多年前由leslie lamport等人所提出的<b>拜占庭将軍</b>問題。

1982年leslie lamport把軍中各地軍隊彼此取得共識、決定是否出兵的過程，延伸至運算領域，設法建立具容錯性的分散式系統，即使部分節點失效仍可確定系統正常運作，可讓多個基于零信任基礎的節點達成共識，并確定資訊傳遞的一緻性，而2008年出現的比特币區塊鍊便解決了此問題。而比特币區塊鍊中最關鍵的工作量證明機制，則是采用由adam back在1997年所發明<b>hashcash（雜湊現金）</b>，為一種<b>工作量證明演算法（proof of work，pow）</b>，此演算法仰賴成本函數的不可逆特性，達到容易被驗證，但很難被破解的特性，最早被應用于阻擋垃圾郵件。

在隐私安全方面的技術，可回溯到1982年david chaum提出注重隐私的密碼學網路支付系統，具有不可追蹤的特性，成為比特币區塊鍊在隐私安全面上的雛形，之後david chaum也基于這個理論打造出不可追蹤的密碼學網路支付系統ecash，不過ecash并非去中心化系統。

在區塊鍊中每筆交易，采用<b>橢圓曲線數位簽章演算法（elliptic curve digital signature algorithm，ecdsa）</b>，可追溯回1985年neal koblitz和victor miller分别提出橢圓曲線密碼學（elliptic curve cryptography，ecc），首次将橢圓曲線用于密碼學，建立公開金鑰加密的演算法。相較于rsa演算法，采用ecc好處在于可以較短的金鑰，達到相同的安全強度。到了1992年，由scott vanstone等人提出ecdsa。

<b>區塊鍊最早源于比特币，但區塊鍊的應用卻不僅于此。</b>

過去幾年也陸續出現許多基于區塊鍊技術的<b>電子貨币（統稱為altcoins)</b>，不過随着比特币持續備受争議，各國政府與金融機構紛紛表态，直到近1、2年，大家才終于意識到區塊鍊的真實價值，遠超過于電子貨币系統。

<b>區塊鍊可結合認許制，以滿足金融監管需求</b>

若要将比特币與區塊鍊技術分開來看，最大的不同之處在于，由于比特币為虛拟貨币應用，是以面臨各國法規的限制，但區塊鍊現在已經可結合認許制或其他方式來管控節點，決定讓哪些節點參與交易驗證及存取所有的資料，并提供<b>治理架構（governance structure）</b>及<b>商業邏輯（business logic）</b>兩大關鍵特性。目前區塊鍊可分為非實名制和實名制兩種，前者如比特币區塊鍊，後者如台大地的gcoin區塊鍊。現在的區塊鍊已經可結合<b>認許制 (permissioned)</b>，來配合金融監管所需的<b>反洗錢 (aml) 與身份驗證 (kyc)</b> 規範。而銀行和金融機構想采用的都是實名制的區塊鍊。

<b>區塊鍊演進階段</b>

區塊鍊技術随着比特币出現後，經曆了幾個不同的階段，常見的分法将比特币視為blockchain 1.0，為<b>數位貨币（currency）</b>應用，blockchain 2.0開始出現如<b>智慧資産（smart assets）、智慧契約（smart contracts）</b>等貨币以外的應用，blockchain3.0則是指更複雜的智慧契約，将區塊鍊用于政府、醫療、科學、文化與藝術等領域。

區塊鍊新創dtco執行長李亞鑫基于現有的分法進行補充，他認為，blockchain 2.0以彩色币（colored coin）為代表，在區塊鍊上運作open assets protocal，可傳遞貨币以外的數位資産，如股票、債券等。而從blockchain 2.0之後，可再分出一類屬于blockchain 2.5的應用，包括<b>代币（貨币橋）應用、分散式帳本（distributed ledgers）、資料層區塊鍊（data layers blockchain）、結合人工智慧（artificial intelligent）</b>，以及無交易所的國際彙款網路，以ripple為代表，資料層、分散式儲存則以factom、maidsafe為代表，blockchain3.0則以ethereum為代表。他表示，blockchain2.5跟blockchain3.0最大的不同在于，3.0較強調是更複雜的智慧契約，以2.5則強調代币（貨币橋）應用，如可用于金融領域聯盟制區塊鍊，如運作1:1的美元、日圓、歐元等法币數位化。由于區塊鍊協定幾乎都是開源的，是以要取得區塊鍊協定的原始碼不是問題，重點是要找到好的區塊鍊服務供應商，協助導入現有的系統。而銀行或金融機構得對區塊鍊有一定的了解，才能知道該如何選擇，并應用于适合的業務情境。去年<b>金融科技（fintech</b>）才剛吹進亞洲，沒想到才過幾個月，一股更強勁的區塊鍊技術也開始引爆，全球金融産業可說是展現了前所未有的決心，也讓區塊鍊迅速成為各界切入金融科技的關鍵領域。

盡管現在就像是區塊鍊的戰國時代，不過銀行或金融機構要從了解并接受區塊鍊，到找出一套大家都認可的區塊鍊，且真正應用于交易上，恐怕還需要一段時間。這次隻比國外晚了半年，引爆點可從台大釋出一套自行開發的開源區塊鍊協定gcoin，并宣布将成立金融科技暨區塊鍊中心說起，短短一周的時間，便引發各界高度關注，接着研讨會不斷，不過，由于區塊鍊具有較高的技術門檻，大家都知道它擁有許多特性跟好處，但卻遲遲處于觀望階段，就連區塊鍊的新創業者，也非常稀少。銀行業目前也還卡在門口，除了少數金控開始分享這個議題之外，多數金融業者仍處于試圖了解技術面的階段。

<b>技術演進：區塊鍊是怎麼來的</b>

<b>1982年</b>

<b>拜占庭将軍問題</b>

leslie lamport等人提出拜占庭将軍問題（byzantine generals problem），把軍中各地軍隊彼此取得共識、決定是否出兵的過程，延伸至運算領域，設法建立具容錯性的分散式系統，即使部分節點失效仍可確定系統正常運作，可讓多個基于零信任基礎的節點達成共識，并確定資訊傳遞的一緻性，而2008年出現的比特币區塊鍊便解決了此問題。

<b>david chaum提出密碼學網路支付系統</b>

david chaum提出注重隐私安全的密碼學網路支付系統，具有不可追蹤的特性，成為之後比特币區塊鍊在隐私安全面的雛形。

<b>1985年</b>

<b>橢圓曲線密碼學</b>

neal koblitz和victor miller分别提出橢圓曲線密碼學（elliptic curve cryptography，ecc），首次将橢圓曲線用于密碼學，建立公開金鑰加密的演算法。相較于rsa演算法，采用ecc好處在于可用較短的金鑰，達到相同的安全強度。

<b>1990年</b>

david chaum基于先前理論打造出不可追蹤的密碼學網路支付系統，就是後來的ecash，不過ecash并非去中心化系統。 leslie lamport提出具高容錯的一緻性演算法paxos。

<b>1991年</b>

<b>使用時間戳確定數位檔案安全</b>

stuart haber與w. scott stornetta提出用時間戳確定數位檔案安全的協定，此概念之後被比特币區塊鍊系統所采用。

<b>1992年</b>

scott vanstone等人提出橢圓曲線數位簽章演算法（elliptic curve digital signature algorithm，ecdsa）

<b>1997年</b>

<b>adam back發明hashcash技術</b>

adam back發明hashcash（雜湊現金），為一種工作量證明演算法（proof of work，pow），此演算法仰賴成本函數的不可逆特性，達到容易被驗證，但很難被破解的特性， 最早被應用于阻擋垃圾郵件。hashcash之後成為比特币區塊鍊所采用的關鍵技術之一。（adam back于2002年正式發表hashcash論文）

<b>1998年</b>

<b>wei dai發表匿名的分散式電子現金系統b-money</b>

wei dai發表匿名的分散式電子現金系統b-money，引入工作量證明機制，強調點對點交易和不可竄改特性。不過在b-money中，并未采用adam back提出的hashcash演算法。wei dai的許多設計之後被比特币區塊鍊所采用。

<b>nick szabo發表bit gold</b>

nick szabo發表去中心化的數位貨币系統bit gold，參與者可貢獻運算能力來解出加密謎題。

<b>2005年</b>

<b>可重複使用的工作量證明機制（rpow）</b>

hal finney提出可重複使用的工作量證明機制（reusable proofs of work，rpow），結合b-money與adam back提出的hashcash演算法來創造密碼學貨币。

<b>2008年</b>

<b>blockchain 1.0：加密貨币</b>

數位貨币與支付系統去中心化、比特币：satoshi nakamoto（中本聰）發表一篇關于比特币的論文，描述一個點對點電子現金系統，能在不具信任的基礎之上，建立一套去中心化的電子交易體系。

<b>2012年</b>

<b>blockchain2.0：智慧資産、智慧契約</b>

市場去中心化，可作貨币以外的數位資産轉移，如股票、債券。如colored coin便是基于比特币區塊鍊的開源協定，可在比特币在區塊鍊上發行多項資産

<b>2014年</b>

<b>blockchain 3.0：更複雜的智慧契約</b>

更複雜的智慧合約，将區塊鍊用于政府、醫療、科學、文化與藝術等領域。

<b>2016年</b>

<b>blockchain 2.5：金融領域應用、資料層</b>

<b>blockchain2.5：強調代币（貨币橋）應用、分散式帳本、資料層區塊鍊，及結合人工智慧等金融應用</b>

下期預告

下期我們将分享【區塊鍊之菜鳥入門】的第三篇，本期的文章出現了很多術語，好多小夥伴們可能和我一樣，在網際網路金融方面還是小白，不過不要擔心，這些術語慢慢了解。而下期将會為大家分享一篇盡量避免術語的科普文章，敬請期待！

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