1.1 区块链的发源——比特币

说到区块链，就不得不提比特币（BitCoin）。比特币诞生于2008年，这时还没有人关注区块链。直到2013年人们才意识到比特币在没有任何中心化机构运营和管理的情况下，依然稳定地运行了将近10年，并且没有出现任何问题。于是，很多人开始注意到比特币的底层技术，即区块链。本节主要介绍区块链与比特币的关系。

1.1.1 数字货币的龙头老大——比特币

数字货币包括数字金币和密码货币，这里只讨论密码货币的范畴。密码货币是一种依靠密码技术和教研技术来创建、分发和维持的数字货币，包括比特币、莱特币、维卡币等。其中，比特币是密码货币之首。

事实上，密码货币的历史很悠久，下面来回顾一下密码货币的发展历史。

1982年，大卫·乔姆（David Chaum）最早提出了不可追踪的密码学网络支付系统，该系统允许一个人发送一串数字到另一个人，而且这个数字可被接收方修改。对加密货币的兴趣以及荷兰历史上对私密性狂热的态度在很大程度上促使大卫·乔姆迁移到荷兰。20世纪80年代末期，荷兰成了密码学和数学研究的温床，而大卫·乔姆也创立了DigiCash，并继续构建依托互联网的加密货币的研究。

尽管大卫·乔姆的研究引起了媒体前所未有的关注，但最后不幸的是，大卫·乔姆和他的公司出现了一些失误，违反了荷兰中央银行的规定。而大卫·乔姆作为妥协，不得不同意公司研发的产品卖给银行。这个调整，给DigiCash公司带来一个好的预期——试图通过多家银行来创立一个可行的数字现金领域，但最终在1998年破产。

在DigiCash引起巨大轰动之后，越来越多的创业者试图在这个领域开创一番成就。1998年，Wei Dai发表文章称产生了一种匿名的、分布式的电子现金系统，命名为“b-money”。同一时期内，尼克·萨博（Nick Szabo）也发明了“Bit gold”。Bit gold与比特币的机制非常相似，用户利用竞争解决“工作量证明问题”，然后通过加密算法将解答的结果串联在一起公开发布，从而构成了一个产权认证系统。

Bit gold是人们公认的“比特币的前身”。随后，哈尔·芬尼（Hal Finney）在Bit gold的基础上开发了“可重复利用的工作量证明”。

以上发生的种种引领大家来到了2008年。2008年，“bitcoin.org”域名被悄悄地匿名注册成功。同年10月31日，一个自称“中本聪”（Satoshi Nakamoto）的人在密码学网站上发表了名为《比特币：一种点对点的电子货币系统》的论文。10天之后，开源社区sourceforge.net上出现了一个叫bitcoin的项目。而世界上首批50个比特币诞生于2009年年初。

中本聪在搭建完比特币体系后似乎就从互联网上彻底消失了，没有人见过他的真正面目。此后，比特币项目由两个前谷歌工程师维护，但即便是这两个人也声称从未见过中本聪。

2010年，bitcointalk论坛上用户之间的自发交易产生了比特币的第一个公允汇率。该交易是一名程序员用10000个比特币购买了一个比萨饼。2011年，维基解密、自由网、Singularity Institute、互联网档案馆、自由软件基金会以及另外一些组织都开始接受比特币的捐赠。2012年10月，全球比特币付款服务提供商BitPay发布报告显示，超过1000家商户通过他们的支付系统来接受比特币的付款。

2012年11月，WordPress博客平台宣布接受比特币付款，还声称比特币可以帮助肯尼亚、海地和古巴等遭受国际支付系统封锁地区的互联网用户购买服务。2013年4月，海盗湾中文网、EZTV美剧片源网开始接受比特币捐款。同月，中国四川省遭遇雅安地震，公募基金壹基金宣布接受比特币作为地震捐款。

……

截至2017年，比特币已经在全球范围内流行开来。随后，在比特币的带领下，各种密码货币都纷纷崭露头角，走入人们的生活。

1.1.2 从“币”到“链”的颠覆

比特币自诞生之后就陆陆续续吸引了世界各个国家的注意。有了比特币之后，只要有网络就可以完成P2P（个人对个人）交易，不需要借助银行或者其他第三方中介平台。对于投资人来说，比特币就像黄金一样无惧通货膨胀，具有投资价值。

在比特币快速发展的这几年里，与比特币有关的信息一直是人们关注的焦点。比如，比特币价格的涨跌、某快餐店开始接受比特币支付、恐怖分子使用比特币交易、哪个国家政府承认比特币的合法地位，哪个国家反对比特币等。

之后，比特币的发展让其底层技术——区块链——受到了前所未有的关注。人们这才意识到，原来驱动比特币的真正有价值的核心技术是区块链。如果说，比特币对金融秩序的颠覆意义还不够，那么区块链则完全有可能颠覆这个世界。

Chain公司开发了一个以区块链技术为基础的资产交易平台，该平台可以用于市场上任意类型的资产交易，比如货币交易、股票交易、债券交易等；Counterparty、NXT和BitShares基于区块链技术打造的去中心化交易所可以在脱离传统股票交易所的情况下完成股票发行和交易；Guardtime正在研究基于区块链技术的工业级网络安全方面的应用；Holbertson利用区块链技术验证学生的学历，防止学生有学历欺诈行为；Visa和DocuSign致力于通过区块链技术构建汽车租赁市场新商业模式……

未来，如果这些区块链应用全部成为现实并且普遍运用，那么区块链一定会颠覆我们的世界。到时候，如果美国还想试图通过金融封锁的手段制裁一个国家，那么其难度之大可以想象。

区块链之所以具有颠覆意义，是因为它具有以下四个特征，如图1-1所示。

第一个特征是价值交换唯一性。价值交换唯一性解决了互联网P2P价值交换时出现的信息传递问题。我们在网上发邮件，发给一个人与发给100个人，不会出现明显的成本增加。而通过互联网付款时，我们就只能付给一个人。可见，信息可以无限地复制，但价值交换却需要保持其唯一性。而区块链就能保证价值交换的唯一性。

第二个特征是建立了去中介化的规则。这一规则使得互联网在价值交换中实现了去中介化，在没有第三方平台做担保的情况下，即可用双方都信任的算法保证交易。

第三个特征是实现了零边际成本。因为没有第三方参与，只是通过一个算法使双方建立信任关系，所以这里交易的成本就特别低，基本可以实现交易零成本。

第四个特征是采用编程式的价值交换。假如我们通过基金会做一次捐款，用途是修建学校，那么就可以用区块链数字货币去支付这笔钱。即在区块链上写一个小小的程序，把学校的账户写上去，一起寄给基金会。如果基金会不往指定的学校账户支付这笔钱，那这笔钱基金会永远得不到，也汇不出去。在这里，我们支付的不只是钱，还有一段代码。

以比特币为首的所有基于区块链技术的密码货币都只是区块链技术的第一个重量级应用而已。以区块链技术为基础，已经有越来越多的应用出现在我们的视野里，而它们正在颠覆我们的世界。大家不妨跟笔者一起静待区块链时代的到来。

1.1.3 区块链与比特币没有极客说得那么复杂

关于比特币，有种非常夸张的说法是“人类已知金钱的终结”。事实上，很多人对比特币的认知还处于云里雾里的状态。普华永道事务所的消费者调查数据显示，对于比特币熟悉或者非常熟悉的人只有6%，而83%的被调查者表示他们对比特币非常陌生。

与此形成对照的是，“比特币”这一名词的搜索量非常高。以百度指数为例， 2017年1月5日，“比特币”的用户搜索量达到80274这一峰值。进入2017年以来，“比特币”的搜索指数变化曲线如图1-2所示。

那么，比特币到底是什么呢？比特币的本质是一种货币，如果你手上有比特币，就可以按照各外汇市场的汇率用比特币购买商品。也就是说，这和我们用人民币网购以美元标价的产品是一样的。

既然比特币这样简单，为什么大家还是对比特币感到茫然呢？这是因为大部分非技术出身的人认为比特币背后的底层技术区块链是极其复杂的。所以，解释区块链的运作原理是推广比特币的重点和难点。在此之前，几乎没有人会在意银行是如何处理一笔交易的，人们关心的只是账户中的具体交易记录。但是，比特币作为一种未被广泛接受的新事物就必须把一切解释清楚。

众所周知，一本账本必须具有唯一确定性的内容，否则就会有真假之分，从而失去参考意义。所以，记账天然成为一种中心化行为。在技术落后，通信联系不发达的时代，这是必然的选择。在如今的信息时代，中心化的记账方式依然覆盖了社会生活的方方面面。然而，中心化的记账却有一些软肋：一旦这个中心出现问题，如被篡改或者被损坏，整个系统就会面临危机乃至崩溃。另外，整个货币体系作为一个账本系统，也会面临中心控制者滥发导致通货膨胀的风险。

所以说，中心化的记账方式考验中心控制者的能力、参与者对中心者的信任度以及相应的监管法律和手段。那么，有没有可能建立一个不依赖中心以及第三方，但是却可靠的记账系统呢？

区块链解决了这一难题。在互联网信息时代，计算机负责记账，而在记账系统中接入的每一台计算机都是一个“节点”。区块链就是以每个节点的算力（计算能力）来竞争记账权的一种机制。

在区块链系统中，算力竞赛每十分钟进行一次，每次竞赛的胜利者可获得一次记账的权力，即向区块链这个总账本写入一个新区块的权力。这就导致在一段时间内只有竞争的胜利者才能完成一轮记账，并向其他节点同步增加新的账本信息、产生新的区块。算力竞赛就像购买彩票一样，算力越高就相当于购买的彩票越多，中奖概率越大。

那么，算力竞赛是如何进行的，判定竞赛结果的又是谁呢？区块链的“工作量证明”在这一过程中发挥着重要作用。正如我们早上离开时让保姆打扫房间，晚上回来发现房间一尘不染，尽管我们没有看见保姆工作的过程，但可以确定这些工作已经完成。这就是工作量证明的简单理解，即利用一个人人都能够验证的特定结果确认竞赛参与者完成了相应的工作量。

当然，赢得算力竞赛是有奖励的，即获得比特币。如果没有比特币，节点就没有进行竞争的动力。算力竞赛的奖励也是比特币发行的过程。这种设计是相当精巧的，它将货币的发行与竞争记账机制完美结合到一起，在引入竞争的同时也解决了去中心化货币系统中发行的难题。圈内人士将参与算力竞争试图获得比特币的行为称为“挖矿”。

作为一个记账系统，区块链不仅可以记录以比特币为首的密码货币，还可以记录所有能用数字定义的其他任何资产。

如果你还不明白比特币与你有何关系，那么你只需要知道比特币是另外一种形式的钱就行了。

1.1.4 给你一台计算机，你也可以创造比特币

比特币如此神奇，很多人都想知道除了直接用钱购买之外，还有没有其他方法可以获得比特币？答案是肯定的。比特币存在于互联网数字空间中，隐藏在特定算法里，所以只要利用联网的计算机就能挖掘出来。大家口中所说的“挖矿”就是通过计算机设备运算挖掘比特币，那些专门通过“挖矿”寻找比特币的人就是比特币矿工。

从表面上看，“挖矿”是一个非常简单的过程，只需要利用计算机下载比特币挖矿工具，然后让设备持续运行就能得到比特币，然后确定账户信息取得对比特币的拥有权。但是，比特币在设计之初已经制定好了规则，产生新比特币的算法难度会随着比特币产生速度的变化而变化。也就是说，矿工挖掘比特币的速度越快，算法难度就会越大；反之，难度越小。

根据比特币挖矿原理可知，计算机的运算能力是挖掘比特币的关键。对于大多数矿工来说，只要打开挖矿客户端，然后挂机就可以坐等比特币的产生。目前，常用的“挖矿”工具有Ufasoft Coin、Guiminer等。由于越来越多的人涌入“挖矿”行列中，比特币的产生也随着算力的增大而变得缓慢。下面是影响挖矿收益的四大因素，内容如图1-3所示。

1．算法因素

算法因素是比特币本身的特性，不会受到外部因素影响，但是会影响外部因素，包括算法难度调整周期、每区块收益等。

2．矿机硬件

矿机硬件是矿工可以通过人力施加影响，从而提高收益的一个因素。一般来说，硬件因素在短期内几乎没有什么变化，而且可预见性、可操作性较高。例如，矿机速度、功耗、成本等，这些因素主要受上游芯片厂商、矿机组装厂商的影响。

3．矿场部署

矿场指的是比特币矿工团队集体工作的环境。矿场部署是矿场和旷工可以通过人力施加影响，从而提高收益的另一个因素，同样受到上游芯片厂商、矿机组装厂商的影响，可预见性较高。矿场部署因素包括矿机部署时间、矿场电费、运行保障能力等。

4．市场因素

比起其他三大因素，市场因素的可预见性较低，但是对挖矿收益的影响非常大。比如，比特币的价格、全网算力增长率、难度增长率等。比特币的价格在短期内波动较小，但是在中长期内何时会出现暴涨暴跌是难以预测的。全网算力和难度增长率在短期内变化幅度会较大，中长期则是会增长趋势。

在影响挖矿收益的四大因素中，算法因素是比特币自身特性，并制约着其他三种因素；矿机硬件的性能和功耗将随着技术升级不断优化；矿场部署的当前趋势是集中化和规模化，通过总量来降低挖矿成本，提升挖矿收益；市场因素受到宏观大环境影响，风险和机遇同时存在。