编者按：区块链很火。但是究竟什么是区块链？区块链的关键技术是什么？区块链如何应用？这些问题却没有一个全面、通俗的解释。这篇区块链技术白皮书也许可以回答这些问题，它通过一个个实际案例解释了区块链的分布式属性、激励机制、安全机制与典型案例。据称可以比95%的其他文档更好地解释清楚区块链这个话题。
摘要
区块链技术（“blockchain”）的崛起是一种类似于互联网崛起的范式转移事件。这篇论文提供了有关区块链技术的优势和机会的摘要。我们认为区块链技术有朝一日会促进全球绝大部分地方的信息交换（“交易，transactions”）。区块链不应该看成是比特币的代名词。比特币只是代表了一种基于区块链的解决方案，它解决的是许多信息交换问题当中的一个。尽管比特币是第一种受到媒体广泛关注的基于区块链的货币，但区块链的影响远不止比特币。
区块链之前的信息交换：依赖于中心实体
首先，我们先来用信息交换被讨论最多的例子——货币，来看看区块链之前的世界。为了方便理解，我们姑且假设有一位Zander，这是位美国的千禧代，总是忍不住想在网上买东西，然后还有Tara，这是一位住在澳大利亚的网上卖家。为了完成一项交易两人准备交换信息。Zander想给Tara 100美元换取Tara的一件手工品。Zander和Tara可以使用任何双方同意有价值的货币。双方可能同意产品值100美元，或者120加元，或者80英镑。
Zander可能会通过互联网把100美元给到一个中心实体，比如PayPal，来执行交易。Paypal的代码会确认Zaner和Tara都在Paypal的网络上。通过登录证书、所在位置以及过去行为来确认Zander是不是真的是Zander？在某些情况下，Paypal会找一位人类员工来审核这笔交易。如果一切看起来都好的话，Paypal就会跟其他的中心实体比如大通银行或者澳洲联邦银行一起来完成这次交易。这些中心实体也会进行类似的验证。最终，在几天之后，这100美元就从Zander的账户转到了Tara的账户。
重要的是，每一个中心实体都要抽取佣金，因为它们帮助达成了交易。Paypal可能会抽走1美元。大通银行可能再抽走2美元，澳洲联邦银行也许再扣2块钱。因为Zander和Tara住在不同的国家，所以中心实体的数量和总体费用会因为监管和谈好的跨境合作协议而增加。
区块链：分布式网络
区块链技术让Zander和Tara在没有中心实体的情况下交换信息。区块链技术会自动创建和维护一个分布式的网络。在最纯粹的例子中，一个区块链网络是由许多独立计算机组成来取代这些大型的中心实体。在区块链世界里，这些计算机的操作者叫做矿工。这些计算机或者节点组成了网络的供给侧。一个成功的区块链网络会有大量计算机帮助传递信息。如果一个区块链网络只有少数计算机在上面，那么像Zander这样的人就要等久一点才能把信息传给Tara：因为那些计算机在忙着传递其他信息。计算机越多意味着信息转移得越快。
为了帮助区块链网络内的计算机相互沟通，区块链技术必定要建立一种货币或者“coin”（也被称为“加密货币cyprtcoin cryptocurrency”、“数字货币digital coin”以及“数字令牌digital tokens”）。每一个区块链都会根据进入网络的信息类型生成一个独一无二的区块链货币。比特币区块链生成比特币。以太坊区块链生成Ether。莱特币区块链生成莱特币。被创建来替代比特币的“替代货币”有好几百种，莱特币和以太坊就是其中的例子。
在今天的区块链环境下，Zander和Tara默认就美元汇率以及选定的区块链货币达成一致。他们可能会利用市场来帮助他们确定这一汇率。今天，他们有可能会利用区块链市场的领导者：比特币。如果市场说100美元相当于1比特币（当然实际汇率要小很多很多），则Zander会告诉区块链网络他想传1个比特币给Tara。比特币网络众多计算机或者节点中的一个接受了这一请求。在现实当中，节点要通过竞争才能获得成为区块链（区块连在一起创建一次成功的交易）中的一个“区块”的机会。“获胜”的节点是这条链的第一个区块。这个节点然后将信息传递给另一个节点，后者即成为该区块链的第二个区块。这每一步众多节点都要争夺传递信息给下一个节点的机会。胜出的节点或者“区块”不断传递信息，直到抵达Tara。这条交易区块链从Zander一直延伸到Tara，中间没有任何间断。通过这样，许多分布式实体在没有中心实体参与的情况下就把信息给传递出去了。撤销中心实体意味着费用更少信息流动更快，因为网络中的所有节点都在使用同一种货币。
在实际情况下，如果Zander和Tara都使用比特币的话，他们可能需要依靠中心实体。Zander首先需要把他的美元兑换成比特币。他需要支付费用给一家“兑换”公司，比如Coinbase来换汇。不过此后他就可以把他的比特币发给Tara了。如果Tara希望把她的比特币换成另一种可用性更强的货币的话，也需要使用兑换。在未来，如果一种区块链货币成为了默认货币（类似于今天的美元），则Zander和Tara就不需要就汇率达成一致，也不需要把美元换成加密货币了。在这个假设的世界里，Zander会利用数字货币购买日用百货，用这种货币交房租，以及发送这种货币给Tara，后者也可以利用同样的货币直接购买自己的商品和服务。如果每个人都同意使用同一种加密数字货币的话，就不再需要将美元兑换成加密货币了。
区块链：基于激励的分布式网络
可是为什么成千上万的计算机会志愿加入该区块链网络并且还要为传播信息挣个头破血流呢？答案时区块链会自动“付费”给那些帮忙的计算机。每一个胜出的区块都能收到这个区块链网络而不是Zander或者Tara这样的个人提供的数字货币。比方说，在莱特币网络中，每一台被选定作为区块来传递信息的计算机都会收到该区块链提供的少量莱特币。如果网络上的计算机（“供给”）不多的话，则每一台计算机需要走相对较长一段路才能将信息从Zander传到Tara，而该区块链网络支付给每一台计算机的货币数量也相对较多。由于这个网络支付的费用较高，新的计算机就更有可能加入这个网络。区块链网络为供应方生成数字货币，同时对需求者不收取费用，这样就提供了一种新颖的激励结构。通过直接给矿工发放货币，区块链承担了信息传输的成本，而不是传给使用该网络的个人。因此，在这种激励下，Zander、Tara等人都愿意加入该网络。
由于区块链是去中心化的，所以矿工无法控制或者影响货币的价格。如果部分矿工决定停止开采区块链货币，从而导致价格上涨的话，其他的矿工就会因为价格上涨而开始挖矿，从而恢复市场的均衡。相比之下，在区块链之前的世界里，中心实体会因为对新的供给侧的准入门槛变高而提高交易价格。
在过去，其他的分布式网络未能获得广泛采用，这部分是因为它们无法激励供给者加入网络。Bittorrent就是其中一个例子。这个点对点网络允许用户共享文件，尽管用户渴望下载这些文件，但是愿意托管这些文件的志愿者却很少，因为没有激励措施。
区块链：基于加密的分布式网络
区块链利用加密来保证交易安全。跟传统交易不一样，区块链交易无法被影响、破解或者撤销，因为加密技术取代了中心实体。在高层，网络中的每一台计算机其实都在解决一个预定义数学问题（“加密问题”）的一部分。第一台解密成功的计算机将“赢得”传递信息给下一台计算机的权利。区块链网络的计算机然后再竞争解决下一个难题。区块链世界的加密基础为信息将从Zander传递到Tara提供了数学保证。
在区块链之前的世界里，Zander跟Tara的交易可能要涉及到Paypal、大通银行，可能还会涉及到像Amazon Web Services(AWS)、Visa、Oracle等其他中心实体。每一个中心实体都代表了一个潜在的故障点。这些实体每个都维护着独立的代码，这些代码要审核进入的信息然后再传递给下一个中心实体或者最终用户。如果这些实体当中任何一个被黑掉，存在软件漏洞，或者决定改变做业务的方式的话，则交易和过去的交易记录就都会有风险了。
相比之下，在区块链的世界里，所有代码都是直接在区块链的框架内维护的。矿工解决由区块链代码预定义的问题，但矿工无法改变规则。没有代码时由促进信息传输的计算机来维护的。此外，一旦发行了一种新的区块链货币，没人可以改变这一版本的区块链代码，就连创始的开发者、一群积极分子或者黑客都不可以。
相反，如果实体希望改变区块链代码的话，他们需要创建一个全新的版本。如果创立开发者提供了像以太坊这样的区块链货币的新的升级版的话，那么从技术上来说就相当于创立了一种新货币。如果买卖以太坊（“市场”）的个人认为这种新货币是个更好的版本的话，则新版的以太坊可能会取代旧版的市场地位。
如果一群积极分子推出了一种区块链货币的变更，但是市场认为这种数字货币的新版和旧版都有价值的话，则市场和交易基础而设施也许会选择支持这两种版本。这就叫做“硬分叉”。比方说，最近有一群积极分子就修改了比特币的代码来改进（在他们看来是）比特币这种货币。市场还是认为旧版的比特币仍有价值（仍然叫做“比特币”）但是也很重视新版（命名为“Bitcoin Cash”）。注意，市场往往会对这些分叉出来的货币予以不同的定价。2018年1月时，比特币的价格大约比Bitcoin Cash高5倍。
如果一名黑客篡改了以太坊的公开代码，因而建立了一个新版本的话，市场会把这一代码看作是恶意的，并且对这个版本的数字货币给出的估价基本上为0。这样就不会有基础设施进行升级来支持这个版本的数字货币。
区块链交易的线性关系（Zander传递信息给第一台计算机，这台计算机又把它传递给下一台计算机，如此类推，直到信息抵达Tara）还建立了一条有关之前所有区块链交易的、防篡改的记录：该区块链因此建立起了一个交易账本。任何人都可以对公开的区块链进行审核，从而了解信息在过去是如何流动的。如果另一个人在不同的时间或者地点看这个账本，他会看到一模一样的交易历史。没有一个中心实体有能力篡改记录，因为账本是在区块链代码里面进行维护的。
相比之下，诸如美元这样的货币交易随着时间转移是极其难以跟踪的。基于区块链的货币因此为更好的透明性提供了机会。比方说，如果一个政府举债经营一种基于区块链的货币，选民可以用这种加密数字货币来纳税，然后准确跟踪政府的每一笔开支。或者更现实一点，捐款给慈善机构也能看到慈善机构是如何使用他们的赞助的。你可以看着捐款从该慈善机构转到了当地的一家房屋建筑公司，然后最终转到工人手上。如果强制公司次啊要加密数字货币的话，监管实体的日子也会好过得多，因为有了客观的分布式账本。
区块链技术当做货币使用
因为区块链必然要创建所有交易方（本例中为Zander和Tara）均同意存在价值的货币，因此区块链技术就充当起了货币的角色。我们发现，有可能区块链货币首先会通过促进私下交易而获得采用，然后最终扩展到成为所有交易的默认货币。
注重隐私的群体以及规避法律的群体可能是最先利用比特币这样的加密数字货币作为货币的群体之一。数字货币对这些群体是很有吸引力的，因为它依赖于分布式网络而且回避了跟踪、审查等形式的干预。相比之下，通过电子邮件或者利用常规金融机构转账的替代手段就不那么具有吸引力了。比方说，比特币一开始就是在Silk Road这样的黑市上获得流行的。在比特币取得早期成功之后，创始人又推出了几十种新的更加强调隐私性和匿名性的加密数字货币。我们预计在这些地方基于区块链的货币使用会获得强劲发展。
区块链技术对于像Zander和Tara这样存在地理区隔的实体很有用。因为它们生活在不同的国家，Zander和Tara的非基于区块链的交易需要高度依赖于多个中心实体，漫长的交易时间，而且费用高昂。国际交易的高额成本对于发展中国家实体来说尤其令人痛苦，因为本国货币不稳定，他们希望将自己的财富转为国际货币。
区块链技术对于进行小额交易的个体也很有用。如果个人想转1美元给另一个人，在区块链之前的世界里整个交易的费用轻易就能达到30-40%（0.3到0.4美元）。因此，公司被迫将交易滚成按月结，而且这些高额的费用还妨碍了创始人创办一开始依赖于小额收入的公司。假设一位创业者希望创办这么一家企业，让法国的个人可以直接把1美元转给肯尼亚的农民来帮助他们建设农业基础设施。在这位创业者和他的潜在赞助人意识到这些付款的将近一半都落入到中心实体的腰包之后，这位创业者可能就要放弃打算了，赞助人也许也会走人。反过来，如果发展中国家的一位创业者希望将自己的财富（比如每天2美元到5美元）从不稳定的货币转成更加稳定的国际货币时，也会受到高达两位数的国际交易费用以及小额交易额高收费的打击。基于区块链的货币则为这些问题提供了一个解决方案。
解决好这些细分客户的问题可以帮助加密数字货币跟更多的用户进行交互，解决更多客户问题并且推出有帮助的加密数字货币新版本。这一基础将帮助区块链接管越来越多的全球交易。这个世界的支付基础设施是在互联网之前建成的，已经准备要被颠覆了。在短期内，局部的区块链解决方案将变得常见。而且金融机构已经在建立自己私有的区块链网络并且制造数字货币了。参与机构在其中充当了节点的作用，也可以看到共享数字账本里面所有的交易。今天，这些金融机构利用全球汇率将金钱从主流货币（比如墨西哥比索）转为这种私有数字货币，然后再转为另一种主流货币（比如澳元）。这样金融机构就可以在改进安全性、加快处理时间以及为客户降低费用的同时继续维持其中心实体的角色。
把区块链技术用作保值手段
区块链技术还有可能提供一种新的独立的价值储存手段。今天，典型的独立保值手段黄金之所以贵重，部分是因为人类决定独立于国家（比如加拿大）或国家联盟（比如欧盟）对其进行估值（这个跟其他的主流货币不一样，比方说美元与美国的成功紧密相关）。黄金跟美元基本上是负相关的：换句话说，黄金充当了当前全球金融体系的避险手段。因为黄金很重且相对不安全而难以储存，数字区块链货币就成为一个有吸引力的替代选项。如果数字货币今后变得更加稳定的话（目前的波动性极高），有朝一日可能会成为黄金这样的资产的增强或者补充。
不过更大的保值机会是帮助实体第一时间买入全球金融体系。比方说，在发展中国家，许多实体都渴望将本地不稳定的货币转为美元这样的稳定货币以更好地保护自己的财富。就像今日的美元一样，促进未来全球交易的、有区块链支持的货币自然也会充当起保值的手段。因此，被主流用来支付的区块链货币也有可能被主流用来作为保值手段。
如果数字货币取代了美元欧元等传统货币，则这些数字货币就将代表着主导的金融体系。在这个世界里，这些货币将不再充当目前现状有用的避险手段：它们将成为现状！我们预计投资者会寻求类似的资产，黄金，以及可能非主导的数字货币作为这些成为主流的数字货币的避险机制。
利用区块链技术促进简单信息交换
最终，区块链的价值源自其确保信息传递安全及自动化的潜能——这是一项有着近乎无限机会的尝试。尽管基于区块链的货币代表了简化信息传递的一个很大的机会，但目前任何通过数字化手段传递信息的过程或者系统（比方说互联网上面的一切）都有可能被区块链技术彻底改变。在区块链的世界里，决定区块链如何传递信息的可编程规则被称为智能合约。今天，支持智能合约的最大、最流行的去中心化区块链平台是以太坊。我们不应该低估以太坊的出现：它将区块链的商用范围从货币扩展到了一切数字化信息。
你可以把智能合约看作是可编程的if-then（判断）语句。如果A事实发生，则自动进行动作B。我们来看看Zander和Tara之间一开始进行的信息交换。Zander希望付钱给Tara买他的一件产品。假设Zander希望买一张音乐会门票。在区块链之前的世界里，Zander给Tara 100美元然后祈祷Tara把门票给他寄过来。如果交易风险更高一些（比如达到10000美元），则Zander和Tara可能会使用第三方中介付款服务。这种模式下，Zander会个第三方转10000美元。一旦第三方中介收到这笔钱，就会指示Tara把票发给Zander。一旦Zander收到票，该中介付款服务机构就会把这10000美元转给Tara，并为提供服务而收取一点费用。
在区块链的世界里，Zander和Tara可能会使用ConcertCoin，一种帮助买卖双方进行门票交易的（虚构的）区块链货币。尽管比特币这样的数字货币可用作保值并且帮助用户兑换货币，但是有很多的替代货币是专门创建来进行这类更加具体的交易的。这些替代货币使用区块链技术和智能合约来处理诸如广告、内容创作、赌博以及房地产之类的交易领域。还是回到Zander和Tara这个例子，两人可能同意门票值20个ConcertCoin。通过ConcertCoin针对门票交易的特殊合同框架，Tara和Zander可能就这么一个智能合同达成一致：如果Tara有票，则将20 ConcertCoin从Zander转给Tara。如果Tara收到这20个ConcertCoin，则将门票的所有权转给Zander。
智能合约真的只是自动化合约。智能合约要想起效，需要三件事情成立。首先，所有利益攸关者需要同意该数字货币有价值。在这个例子当中，Zander和Tara都需要同意20（或其他数额）ConcertCoin是音乐会门票的合适价格。其次，所有利益攸关者都需要同意智能合约的每一项定义。这个例子当中，Zander和Tara都需要同意对于Tara来说“手上有票”意味着什么，以及 “将所有权转给”Zander意味着什么。第三，该数字货币需要跟每一项定义的程序化的事实来源相结合。在这个例子当中，ConcertCoin会以编程的方式检查Tara的账户，看看有没有合法的门票，然后回应“是”或者“否”。如果“是”，ConcertCoin会自动将资金从Zander转到Tara，将门票的名字从Tara改成Zander，然后将门票转移到Zander的户头。
利用区块链技术促进复杂信息交换
区块链技术用于复杂信息市场的例子之一是存储数字信息。今天互联网的很大一部分是在Amazon Web Services（AWS）及其中中心实体提供的类似产品上面托管的。这些实体建设和维护着全球的数据存储和服务器来支撑云基础设施。不过，在区块链的世界里，公司可以用信息存储区块链货币（姑且称之为“FileStorageCoin”）来换取在高度分布式网络中的安全存储，而它的价格只是AWS这样的中心实体的一小部分。
在典型的供需条件下，对FileStorageCoin的需求推动了FileStorageCoin的价格。作为响应，矿工就会为该网络提供更多的存储。每次一台计算机被选定来存储信息（链上的一个区块）时，该区块链就会发放一些FileStorageCoin给那台计算机。每增加一台存储信息的计算机，该网络的价值就会提高一点。就像AirBnb和Lyft让资产所有者从自身的实体资产获得更多一样，区块链也可以帮助数字资产所有者从自身的数字存储中获益更多。在得到接受的情况下，FileStorageCoin就可以充当一个比任何一家公司能提供的都要大、都要高效的信息存储网络。
尽管区块链可以帮助用户从存储、连接、带宽、访问网站以及内容创作中获得更多价值，但这项技术并不局限于数字信息，它还可以通过让实体世界的资产变得更加可还原的方式让其流动性变得更强（更容易买卖）。换句话说，区块链更好地促进了跨多人的资产所有权。
考虑有十二个个人集中资源买了10套房作为投资房产。这群人计划在10到15年后再把房子卖出来赚钱。在区块链之前的世界里，假设一位业主（称之为Jim）需要在房子售出前（假设买下房子的3年后）拿走自己的投资回报的话，他可能会遇到麻烦，比如很难找到买家，无法确定自己手上那份房产的合适价格，交易也很难执行。如果Jim一开始的投资是10000美元，他可能会想以15000美元的价格卖出自己的股份，因为他感觉这3年房价已经上涨了。因为这种资产很复杂，而且也有风险，潜在买家可能希望认识Jim本人。这种情况下，最有可能的买家是其他的11位成员。其中10位可能都不感兴趣。感兴趣的那位可能只愿意出11000美元。这位愿意买他股份的投资人的理由也很充分，房子都还没有卖出去，所以他们的投资实际上还没有任何收益。因为Jim急着用钱，最后他可能被迫接受11000美元的出价。
在区块链的世界里，那12个人可能会同意建立所谓的首次代币发售（Initial Coin Offering，ICO），然后发行区块链货币来交换该基金的所有权。在这里例子当中，这12人会给每一位投资者发放100个RealEstateCoin。如果一位投资者很早就想离开基金，区块链技术会把潜在买家数扩展到互联网上的任何人。尽管大型公司（比如Amazon、AirBnb）过去已经成功地建立了自己的数字市场，但通过智能合约、安全交易以及为广泛实体提供的权威账本的区块链提供的却是面向所有人的、构建信任的、低成本的金融基础设施。因此，Jim手上的那100个RealEstateCoin会有成千上万个潜在客户想要。最后他以相当于17500美元的价格把自己的数字货币都卖了出去。区块链使得任何个人或者公司都能为自己的当前资产建立一个数字市场。
上述例子展示了区块链技术可以如何改变投资基金的所有权模型。ICO跟Kickstarter这样的众筹网站不一样，后者的早期支持者除了得到产品或者服务以外什么都没有，而ICO让实体可以实际拥有有意义的想法的一部分。如果一家公司做得好的话，那家公司独有的区块链货币的价值就会随着更多的个人对其表现出需求而提高。如果一家公司表现糟糕，其区块链货币价值就会下跌。
这些区块链货币激励是非常强大的。比方说，在今天，一小部分人可以选择众筹电影创意即便他们知道除了感激不会得到任何东西。但在区块链的世界里，这些个人可以实际拥有电影的一部分。因此，潜在投资者的数量和支持这类项目的金额就会增加；当他们也有机会从中获利时，更多的人会支持他们热爱的东西。区块链将会为创意的、非盈利和盈利性项目和公司释放新的资金。区块链可以为任何东西创造出一个去中心化的、安全的、基于激励的在线市场。
预测区块链技术的未来
区块链技术创造信息网络。网络的基本规则是当新人加入任何网络时，该网络的价值就会呈指数式上升。作为推论，每次有新人加入得到广泛使用的网络时，竞争网络要想给人提供类似价值的难度也会指数式增长。你用Facebook是因为你所有的朋友都在那个平台上。你不大可能加入新的社交网络是因为你没几个朋友在那个网络上。因此，网络往往会制造赢家通吃的市场。比方说Facebook、微信等少数就统治了社交网络领域。
我们预计区块链技术也会出现类似的赢家通吃的局面。目前为止，创始人已经创建了数百种数字货币。未来几年这些数字货币当中会有少量成功走上全球舞台，而绝大部分最终会变得毫无价值。比方说，在未来可能会有两种加密数字货币充当主要的全球货币，而第三种可能会作为这些数字货币的避险机制充当全球性的保值手段，而另外的5、6种也许会会组成智能合约的全球平台。
首先，我们预计投资者会投入资金到整个区块链技术市场。投资者不知道哪一种货币最终会像Amazon.com那样，哪一种会落得Pets.com一样的结局——所以他们会多点开花。不过就像所有网络一样，最终区块链货币将基于用户来进行估值。尽管比特币取得了领先优势并且有着最大数量的用户，但它还需要更多的用户加入和使用才能有意义地全面简化信息流动。尽管如此，比特币的用户仍激励着更多的实体加入该网络，供应者挖掘更多的比特币，以及创始人建设更多的货币基础设施——这反过来又会影响更多1的用户加入比特币网络。由于这些网络效应，我们预计比特币还会存在一段时间。另一方面，至少还有一种即将改变世界的数字货币可能还没有被创建出来。
结论
区块链有望提供更安全的、去中心化的、激励一致的世界是令人鼓舞的。中心实体（比如中间人）的数量越多，通过区块链简化的机会就越大。为了实现这一愿景，利益攸关者需要同意使用和重视同一种数字货币。他们需要就智能合约中的相同标准定义以及对这些定义的程序化数据事实来源达成一致。最后，这些利益攸关者需要实际使用这些数字货币来交换信息。这些进程需要时间，但最终我们预计区块链技术会变革信息流和商业。
编译组出品。
编辑：郝鹏程、王雅琪
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