《區塊鏈：從數字貨幣到信用社會》 長鋏、韓鋒等
相較於通常意義上的數字貨幣，區塊鏈與互聯網TCP/IP協議更爲相似。區塊鏈則爲價值互聯網提供了理論基礎。
在互聯網上進行價值交換，需解決三個問題：
1.確保價值交換的唯一性
2.如何確立價值交換雙方的信任關係
3.如何確保雙方的承諾能夠完成依靠網絡的自治機制（智能合約）而自動執行，而無需可信第三方的介入。
區塊鏈可理解爲一個賬本（ledger），礦工每10分鐘給全網的每一筆交易蓋“時間戳”——記賬。
第二章 區塊鏈基礎
比特幣的概念由中本聰在2008年發表的論文《比特幣：一種點對點的電子現金系統》中首次提出。文中，中本聰將區塊鏈技術作爲構建比特幣數據結構及交易體系的基礎技術，將比特幣打造爲一種數字貨幣和在線支付系統，利用加密技術實現資金轉移，而不再依賴於中央銀行。比特幣使用公鑰地址發送和接收比特幣，並進行交易記錄，從而實現個人身份信息的匿名。交易確認的過程則需要用戶貢獻算力，共同對交易進行共識確認，從而將交易記錄到全網公開賬本中。
區塊鏈是一個去中心化的分佈式數據庫，該數據庫由一串使用密碼學方法產生的數據區塊有序鏈接而成，區塊中包含有一定時間內產生的無法被篡改的數據記錄信息。
區塊中包含數據記錄、當前區塊根哈希（Hash）、前一區塊根哈希、時間戳以及其他信息
區塊鏈技術不是一種單一的技術，而是多種技術整合的結果，包括密碼學、數學、經濟學、網絡科學等。
區塊鏈的發展體系可以劃分爲四個象限（x軸正向->比特幣，y軸正向->比特幣區塊鏈協議）：
第一象限是比特幣區塊鏈；
第二象限是使用比特幣區塊鏈協議，但不使用比特幣貨幣的系統，比如萬事達幣、彩色幣、合約幣，以及採用合併挖礦的域名幣等；
第三象限是同時使用獨立貨幣和獨立區塊鏈的系統，比如以太坊、瑞波、萊特幣和未來幣等；
第四象限是側鏈，採用獨立的網絡但以比特幣作爲底層貨幣的系統，如BTC Relay等。
區塊鏈工作流程：
①發送節點將新的數據記錄向全網進行廣播。
②接收節點對收到的數據記錄信息進行檢驗（記錄信息是否合法等），通過檢驗後，數據記錄將被納入一個區塊中。
③全網所有接收節點對區塊執行共識算法（工作量證明、權益證明等）。
④區塊通過共識算法過程後被正式納入區塊鏈中存儲，全網節點均表示接受該區塊，而表示接受的方法，就是將該區塊的隨機散列值視爲最新的區塊散列值，新區塊的製造將以該區塊鏈爲基礎進行延長。
節點始終都將最長的區塊鏈視爲正確的鏈，並持續以此爲基礎驗證和延長它。如果有兩個節點同時廣播不同版本的新區塊，那麼其他節點在接收到該區塊的時間上將存在先後差別，它們將在先收到的區塊基礎上進行工作，但也會保留另外一個鏈條，以防後者變成長的鏈條。該僵局的打破需要共識算法的進一步運行，當其中的一條鏈條被證實爲是較長的一條，那麼在另一條分支鏈條上工作的節點將轉換陣營，開始在較長的鏈條上工作。以上就是防止區塊鏈分叉的整個過程。
節點記賬 -> 系統給記賬節點獎勵
如何保證假數據不通過驗證？-> 時間戳
通過給數據記錄印上時間標籤，使每一條數據記錄都具有唯一性，從而使數據記錄本身在區塊和區塊上的哪個位置上發生可以被精確定位且可回溯。
由於區塊鏈網絡是公開的，意味着系統知道過去發生的所有數據記錄，而任何新的數據記錄都繼承於過去的數據記錄，因爲過去的數據記錄是真實的，而且鏈條的各個區塊記錄由時間戳連接起來使之環環相扣，所以如果想要製造一個假的數據記錄，就必須在區塊鏈上修改過去的所有數據記錄。
儘管在挖礦的過程中，形成了多個鏈條，但因爲最長的那個被誠實的節點所控制，所以想要修改過去的數據記錄，首先就要從頭構造出一個長度比之前最長的那個還要長的鏈條，在這個新的鏈條超過原來的那個鏈條後，才能製造雙重支付的虛假數據。然而隨着時間推移，製造新鏈條的難度和成本都是呈指數級上升的，而且隨着鏈條越來越長，其難度也變得越來越大，成本也就越來越高。
挖礦有三個重要功能：一是發行新的貨幣；二是維繫系統的支付功能；三是通過算力保障系統安全。
第三章 區塊鏈進階
一、簡單支付驗證
SPV(Simplified Payment Verification)是一種無須維護完整的區塊鏈信息，只需要保存所有的區塊頭部信息即可進行支付驗證的技術
要理解SPV的概念，首先需要理解如下兩類概念的區別。
(1)SPV與輕錢包（或瘦客戶端）的區別。
輕錢包指的是節點本地只保存與其自身相關的交易數據（尤其是可支配交易數據），但並不保存完整區塊鏈信息的技術。
SPV的目標是驗證某個支付是否真實存在，並得到了多少個確認。
輕錢包與SPV的最大區別是=>
輕錢包節點仍需下載每個新區塊的全部數據並進行解析，獲取並本地存儲與自身相關的交易數據，只是無須在本地保存全部數據而已。
SPV節點不需要下載新區塊的全部數據，只需要保存區塊頭部信息即可。
(2)區塊鏈支付驗證與區塊鏈交易驗證的區別。
SPV指的是區塊鏈支付驗證，而不是區塊鏈交易驗證。這兩種驗證方式存在很大的區別。
區塊鏈交易驗證的過程比較複雜，包括賬戶餘額驗證、雙重支付判斷等，通常由保存區塊鏈完整信息的區塊鏈驗證節點來完成。
支付驗證的過程比較簡單，只是判斷該筆支付交易是否已經得到了區塊鏈節點共識驗證，並得到了多少的確認數即可。
在區塊鏈中，區塊信息主要包括區塊大小、區塊頭、交易數量和交易信息四部分內容。
其中，區塊頭大小爲固定字節，比如比特幣中區塊頭的大小始終爲80字節。
區塊頭中一般包括如下信息：前一區塊（也稱父區塊）的哈希值、區塊中交易默克爾樹的根哈希值、時間戳等。
每一個區塊都可以通過其區塊頭的“前一區塊的哈希值”字段引用前一區塊。
每一個區塊頭，並非只包含一棵默克爾樹，而是包含了三棵默克爾樹。默克爾收據樹和默克爾狀態樹是比特幣等現有區塊鏈系統沒有的。
①默克爾交易樹：保存交易信息，用於驗證交易是否真實包含於區塊鏈中。
②默克爾收據樹：保存某個地址的歷史事件實例，比如一個交易是否成功執行、一個衆籌合約是否完成了目標等。
③默克爾狀態樹：保存了賬戶名稱、賬戶餘額等信息。
二、側鏈
側鏈（sidechains）實質上不是特指某個區塊鏈，而是指遵守側鏈協議的所有區塊鏈，該詞是相對於比特幣主鏈來說的。側鏈協議是指可以讓比特幣安全地從比特幣主鏈轉移到其他區塊鏈，又可以從其他區塊鏈安全地返回比特幣主鏈的一種協議。
側鏈協議的目的是實現雙向錨定（Two-way Peg），使比特幣可以在主鏈和側鏈中互轉。
隔離見證 => 簽名從交易中分離出來。
在比特幣中，交易包含轉賬信息（未花費交易集、地址和金額）和用於證明交易合法性的簽名。
對於隔離見證來說，交易ID僅由轉賬信息生成，區塊中包含簽名。
三、閃電網絡
閃電網絡（The Lightning Network）是一個去中心化的系統。閃電網絡的卓越之處在於，無須信任對方以及第三方即可實現實時的、海量的交易。
比特幣的蓬勃發展 -> 比特幣交易數量越來越多
單個區塊體積有1MB的最大值限制 -> 區塊空餘空間顯得越來越小 -> 擴容問題
根據對比特幣網絡的理解，有兩個劃分：清算系統和現金系統。
1. 清算系統
每一筆交易的價值含量是不一樣的，當塊容量不夠用時 -> 高價值的交易有意願、有能力支付足夠高的網絡手續費，從而獲得足夠高的優先級進塊。
2. 現金系統
現金系統意味着所有交易均應該進入區塊，那麼當塊容量不夠用時，則應該及時調整塊體積限制，對系統進行擴容。短時間可能發生交易入塊堵塞，但長期來看所有交易應該均可以入塊。
30MB的塊可能會導致全網孤塊率和空塊率大幅上升，一年產出1.5TB的區塊鏈數據也超出大部分節點機器的硬盤容量。會極大削弱節點數量，提高開發接入門檻，使比特幣變得中心化。
=> 擴容爭論的最後，還是傾向於2MB，使升級過程更加可控一些，風險更低一些。
微支付通道概念於2012年首次被提出，是解決小額度、高頻次支付場景的方案，目的在於縮減支付的交易數量，使高頻、小額支付成爲可能。
=> 微支付通道解決了合併交易的問題，但並沒有解決撤銷上個交易的問題。
若交易可以撤銷，則幣可雙向流動。
閃電網絡是基於微支付通道演進而來，創造性地設計出了兩種類型的交易合約：
RSMC解決了通道中幣單向流動問題
HTLC解決了幣跨節點傳遞的問題。這兩個類型的交易組合構成了閃電網絡
第四章 智能合約
智能合約是一套以數字形式定義的承諾，承諾控制着數字資產幷包含了合約參與者約定的權利和義務，由計算機系統自動執行。
區塊鏈1.0以比特幣爲代表，解決了貨幣和支付手段的去中心化問題
區塊鏈2.0更宏觀地對整個市場去中心化，利用區塊鏈技術轉換許多不同的數字資產而不僅僅是比特幣，通過轉換創建不同資產的價值。
基於區塊鏈的智能合約構建及執行分爲如下幾步。
①多方用戶共同參與制定一份智能合約。
②合約通過P2P網絡擴散並存入區塊鏈。
③區塊鏈構建的智能合約自動執行。
第五章 區塊鏈怎麼玩
一、數字貨幣
>> 中本聰將比特幣定義爲一種點對點的電子現金系統
>> 比特幣的最高上限爲2100萬個。
>> 在每個區塊裏，這些新生成的比特幣被稱作“區塊獎勵”。
>> 區塊獎勵並不是一成不變的，每隔4年，區塊獎勵就會減半。
>> 2017年，區塊鏈獎勵就會再次減半爲12.5個；以此類推，直至2100萬個比特幣分發完畢。
>> 儘管2030年左右比特幣就能達到2000萬的發行量，但是要到2140年左右纔會達到最終2100萬的發行總量。
>> 比特幣通過將新產生的幣作爲區塊獎勵分配給礦工（區塊生產者）的方式完成整個發行過程。
這一過程的最主要特點有三個：
一是發行有嚴格的既定規則。弗裏德曼認爲，根治通貨膨脹的唯一出路是減少政府對經濟的干預，控制貨幣增長。
二是發行的主體是不特定的 -> 這個特點體現了“去中心化”的精神，只要擁有算力，任何人都可參與而不取決於參與者的身份、地位。
三是存在真實的發行成本，該成本主要包括購買礦機的成本和運行礦機的成本。
>> 從發行需要成本，發行依照收斂性曲線這些特性來看，比特幣模擬的恰好是黃金這種貴金屬。和比特幣類似，黃金的總量有限，開採需要一定成本。然後，比特幣可以跨地域轉移、幾乎可無限分割、可編程、易保管等特性確實可以完勝黃金這種幾千年來人類世界共通的價值存儲手段。
>> 然而正因爲模擬了黃金的種種屬性，比特幣也就具備了黃金作爲貨幣時體現出的種種缺點。例如在現階段，比特幣更多地被用作一種投資投機商品，而非貨幣，導致其價格往往大幅度波動（圖5-2），暴漲暴跌阻礙了其成爲一種通用的貨幣。
>> 非彈性供給的貨幣會導致幣值不穩定，而難以成爲一般經濟計量單位。如何創造一種能夠保持幣值相對穩定的貨幣，一直是數字貨幣社區的熱門話題。
>> 比特股就是這樣一個試圖解決這個問題的、基於區塊鏈技術的系統。
比如，比特美元將能夠錨定美元的價值，使1比特美元總是等於1美元的購買力。
比特股系統中內置了一種同樣名爲比特股（簡稱BTS）的數字貨幣。BTS的幣值和其他數字貨幣一樣是具有高度波動性的。我們可以設計一種機制，用BTS作抵押發行一種新資產，並把這種資產分爲A份額和B份額，A份額保持幣值的穩定，而由B份額的持有者吸收所有的波動。A份額持有人的收益是獲得了穩定的幣值，可以用於定價、支付、價值存儲；B份額持有人的收益是獲得了槓桿，因爲其吸收的是A+B整體的價格波動。天底下當然沒有免費的午餐。A份額獲得穩定幣值的交換條件是喪失了BTS幣值上漲時的收益權，B份額獲得槓桿的交換條件是BTS幣值下跌時蒙受的加倍損失。當B份額的市值已經臨近臨界點，將要不足以覆蓋整體波動時，B份額將被平倉。在這裏，穩定的A份額就是前文所描述的能夠錨定現實資產的“比特資產”。。
二、支付匯兌
>> 貨幣具有價值尺度、流通手段、貯藏手段、支付手段和世界貨幣五種基本職能
>> 現代經濟學著作中，一般認爲貨幣的本質只有三個，即交換媒介（medium of exchange）、價值存儲（store of value）和計價單位（unit of account）。
>> 支付匯兌這一領域，目前領先的有BitPay、Circle、Coinbase這三家公司。它們都想通過比特幣網絡建立起一個類似VISA/萬事達的全球支付網絡。
>> BitPay爲商家提供接受比特幣付款的服務，並實時生成以比特幣計價的價格。回到上面的100美元的收款例子，如果這家公司接入了BitPay，那麼用戶會發現多出一個用比特幣支付的選項，並且此時的比特幣計價的價格會每15分鐘按照比特幣的市價發生變化。用戶可以直接用已有的比特幣支付，沒有的話就自行在交易所購買。對商家來說，可以直接把收到的比特幣保存，也可以要求BitPay及時按照市價幫他賣出，而直接獲得100美元。
>> Ripple的理念是SWIFT 2.0。SWIFT（Society for Worldwide Interbank Financial Telecommunication，即環球同業銀行金融電訊協會）是一個國際協作組織，運營着一個全球性的金融電報網絡。銀行和其他金融機構通過它與同業機構交換電報，從而完成金融交易。
>> 當用戶甲通過中國的A銀行向美國B銀行的用戶乙匯款100美元時，有如下兩種情況。
1. A銀行和B銀行有直接合作關係
>> 由於A、B銀行有合作關係，它們彼此有一定的信任額度，可以過一段時間清算一次彼此的欠賬關係，做一次結算。
2. A銀行和B銀行沒有直接合作關係
>> Ripple便是爲了解決這個問題而誕生。在Ripple協議中，各個銀行可以把用戶的銀行餘額搬到Ripple系統中來。一些做市商會在Ripple內置的交易市場裏進行類似於“A銀行人民幣∶B銀行美元”這樣的掛單。
>> Ripple系統裏，比特幣這樣的交換媒介不再是必需品。
三、登記結算
>> 銀行間的支付匯兌只需要記錄一種資產類型，即貨幣。而當一個系統除了貨幣還可以被用於其他各種類型資產的權益歸屬、份額轉移和流轉交易時，這個系統就具備了登記結算的能力。區塊鏈的分佈式賬本技術備受關注，而分佈式賬本最適合的應用場景就是登記結算業務。
>> 在計算機科學中，想要在分佈式系統下取得數據一致性有兩種思路，分別被稱爲共享存儲（Shared memory）和消息傳遞（message passing）。
>> 結算是清算和交收的統稱。
>> 清算就是算賬，賬算完後，就是交收了。只有清算、交收都完成了，纔是結算完成，交易成功。
>> 上面的模式看起來很完美，但是卻存在着問題。首先，中央對手方模式是一種“大而不倒”式的安全。把分散糾纏的風險都堆放在一起，並不等於風險就不再存在了。中央對手方的優點是隔離了風險傳遞，但代價是把風險都聚集到了中央對手方一個人的身上。
>> 其次，細心的讀者可能發現上一段最後一句話裏的“同時”是打了引號的。是的，這裏的同時只是一種希望。由於資金的劃撥是通過銀行體系，證券的轉讓是通過中央登記存管機構實現的，是沒有辦法做到真正的原子級的貨銀對付的，交錢和交貨總有先後。
>> 在區塊鏈技術下，首先資金和證券可以在同一個賬本中登記，從而保證原子操作級的貨銀對付。所謂原子操作，即指交錢和交貨這兩個動作被包含在一個不可分割的操作指令中執行，要麼同時成功，要麼同時失敗。任何意外，無論是突然斷電還是斷網，都不可能導致錢付了而證券沒有轉移成功。
>> 區塊鏈技術可以實現證券交易的實時全額結算（RTGS，Real-time gross settlement）模式，完全避免了軋差/清算的業務流程，讓交易和結算成爲一個動作，不再存在結算（清算、交收）這一過程。
>> 儘管理論上區塊鏈可以完全消滅清算、交收流程，但由於網絡寬帶、存儲容量、延遲性要求等技術條件的限制，在要求高頻、高吞吐、低延遲的證券交易領域，基於區塊鏈技術的實時全額結算的登記結算系統還難以勝任。基於區塊鏈技術的登記結算目前更適合用於低頻、低延遲要求的場外交易系統。
>> 國內也有一個類似的項目：小蟻（AntShares）。小蟻是一個用來登記結算各種數字資產的區塊鏈底層協議，而其中一類數字資產就是公司股權。公司可以將自己的股東名冊放到小蟻區塊鏈上進行管理，公司的投資者們用電子簽名在區塊鏈簽訂股權轉讓的電子合同，由區塊鏈保證貨銀對付，實現公司股權的數字化流轉。有兩類公司在現階段就非常適合使用小蟻。
第一類是進行股權衆籌的公司。
第二類是進行員工持股激勵方案的公司。
四、數據存證
>> 用戶可以將“存在性證明”這樣的服務用於三個目的。
①知識產權保護。用戶可以把自身創作的作品、專利的數據指紋通過“存在性證明”網站記錄到比特幣區塊鏈上。當未來發生版權糾紛時，用戶通過展示區塊鏈上的數據指紋，證明自己早在某某時間就已經擁有該份文件
②給文件蓋時間戳。-> 通過區塊鏈向外界證明在某個時間點，這份合同、文檔就已經存在了。
③完整性校驗。-> 比如微軟可以把Windows的安裝鏡像的數據指紋上傳至比特幣區塊鏈，任何用戶從第三方網站下載到Windows安裝鏡像後，都可以通過比特幣區塊鏈比對數據指紋是否一致，從而發現該安裝鏡像是否遭到了惡意軟件的篡改。
五、知識產權保護
>> 知識產權保護的第一步是確認知識產權是何時生成的。
>> 碰到侵權、訴訟、版權轉讓等情形時，未經登記的版權仍然面臨種種不便。而在美國版權辦公室每登記一件作品就要35~55美元的支出。考慮到今天大量在互聯網上發表的海量文字、圖片、視頻，爲每件這樣的作品註冊版權幾乎是不可能的任務。基於區塊鏈的版權登記能夠很好地解決上述問題。
①區塊鏈的開放性讓任何人都可以在全球任何角落向區塊鏈寫入信息。
②區塊鏈上的信息一經寫入就無法篡改。
③區塊鏈的登記將能做到幾乎免費，讓更多的作品有可能被登記。
④在區塊鏈上可以很方便地實現鏈上版權交易。
六、溯源、防僞與供應鏈
>> 顧名思義就是追蹤記錄有形商品或無形信息的流轉鏈條。通過對每一次流轉的登記，實現追溯產地、防僞鑑證、根據溯源信息優化供應鏈、提供供應鏈金融服務等目標。把區塊鏈技術應用在溯源、防僞、優化供應鏈上的內在邏輯和前文所述的數據存證場景非常類似——數據不可篡改和加蓋時間戳。
>> 無論是源頭企業保存，還是渠道商保存，由於其自身都是流轉鏈條上的利益相關方，當賬本信息不利於其自身時，其很可能選擇篡改賬本或者謊稱賬本信息由於技術原因而滅失了。
>> Everledger是一個用於登記鑽石身份和記錄鑽石流轉過程的區塊鏈。
>> Everledger利用鑽石的4C信息（顏色、切工、純淨度、克拉）外加14個特徵數據，爲每個鑽石生成一個獨立編號。通過在區塊鏈上記錄這一編號的流轉過程，Everledger可以轉載鑽石的歸屬和所在地。當鑽石不幸失竊時，保險公司在Everledger上將該鑽石標記爲被盜。這個鑽石無法再次投保，如果被用於抵押也很容易被接受抵押的機構在Everledger上查找到，同時還爲執法機構追尋贓物提供了方便。
>> 除了Everledger，還有側重於藥品溯源的BlockVerify，側重於藝術品防僞的verisart，着力於奢侈品防僞的唯鏈（VeChain）。唯鏈由中國區塊鏈初創企業BitSE開發，主要用於LV包的防僞。通過和LV集團合作，在LV包中嵌入NFC芯片，實現LV包每次流轉的區塊鏈登記，從而爲防僞鑑定和二手LV包交易提供可靠的支持。
七、身份認證與公民服務
>> 一個區塊鏈上如果用戶只擁有匿名的地址而無法證明自己的真實身份，那麼其應用場景必然變得狹窄。
八、物聯網
>> 在ADEPT的公開演示中，一臺三星W9000型號的洗衣機可以自主地偵測到洗衣粉不足，然後向供應商進行自主訂購。根據ADEPT項目的描述，這臺洗衣機將能夠自行發送更換零配件的訂單，甚至能夠和掃地機、洗碗機等其他家電設備進行電源競價，最終實現用戶家庭能源消耗的最小化。
九、保險
>> 區塊鏈在這個市場需要提供兩個作用：①對保單交易進行登記；②利用智能合約，在滿足賠付條件時，自動從承保人的賬戶劃撥賠款給受益人，而無需銀行的參與。在判斷是否滿足賠付條件時，保險公司可以作爲提供損失鑑定報告的第三方。
十、醫療
>> 第一個顯而易見的應用場景就是電子病歷。
>> 電子病歷的保存是在醫院處，而醫院卻又是醫患合同中的利益相關方，大量的醫療糾紛中都牽涉到了電子病歷的有效性上。由於醫院單方面保管電子病歷，在發生醫療事故糾紛時，患者往往指責醫院對電子病歷進行了修改。
因區塊鏈的不可篡改性和高強度保密性可以給這些電子病歷提供一個可靠的訪問環境。
>> 一旦上鍊，就可在全球範圍內訪問數據，無需擔心病歷丟失或者攜帶不便的問題，一個人的終生醫療信息都可以被記錄在區塊鏈上。
>> Healthbank的區塊鏈
>> 隨之而來的是另一個問題：個人醫療隱私的保護。
>> 區塊鏈恰恰提供了保護隱私的工具。保存在區塊鏈上的病歷雖然是可以在全球任何地方都能訪問的，卻是用戶用密鑰掌握數據的絕對專屬權與訪問權。同時，區塊鏈強大的智能合約功能可以讓用戶自主的設置權限。比如，用戶可以使用這樣的智能合約——當自己發生昏迷時，只要醫療機構和自己的親人同時使用各自的密鑰，也能獲得訪問自己醫療記錄的權限。
>> 有些創業公司着眼於將區塊鏈技術應用於基因檢測數據的共享。
>> 整個診療過程的支付也可以應用區塊鏈技術來提升效率。前面用區塊鏈來管理醫療記錄的生命週期的方法，也可以用於管理醫療賬單的生命週期。
十一、博彩和預測市場
>> 預測市場和博彩的最大區別在於預測市場需要將鏈下信息進行記錄和結果判斷。
第六章 從信息互聯網到價值互聯網
①區塊鏈1.0——貨幣（貨幣轉移、匯兌和支付系統）；
②區塊鏈2.0——合約（在經濟、市場、金融全方面的應用，其可延伸內涵遠比簡單的現金轉移要廣得多，如股票、債券、期貨、貸款、按揭、產權、智能資產和智能合約）；
③區塊鏈3.0——超越貨幣、金融、市場之外的區塊鏈應用，特別是在政府、健康、科學、文學、文化和藝術等領域。