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区块链的技术简史与未来远景，从互联网进化角度分析
智能前沿技术2019-10-27 07:25:35
来历：野生智能专家
前言：区块链是当前科技范畴最使人关注的技术之一，若何了解这个新技术，本文从互联网的技术生态、区块链的诞生、比特币的成长，互联网大脑模子的构成多个维度，对区块链技术的好坏和未来远景停止论述，由于触及的常识点很多，不妥之处，请读者斧正。
布景
2008年，奥秘的中本聪在密码学邮件组第一次提出了区块链的概念，同时区块链也成为“电子货币”比特币的焦点技术，在麦肯锡的一份报告中，将区块链技术称之为继蒸汽机、电力、信息和互联网科技以后，最有潜力触发第五轮倾覆性反动浪潮的焦点技术。另一方面，区块链技术发生的比特币，山寨币，ICO项目致使的大量欺骗活动也引发了社会的批评浪潮。
区块链技术究竟是像电子邮箱、Tcp/iP、万维网、交际收集一样，是反动性的，引领互联网未来的技术；还是一个被夸大的、存在庞大缺点的技术？
要了解区块链的历史职位和未来趋向，就不能不从互联网的诞生起头研讨区块链的技术成长简史，从中挖掘区块链发生的动因，并由此揣度区块链的未来。
一.比特币诞生之前，5个对区块链未来有严重影响的互联网技术
1969年，互联网在美国诞生，尔后互联网从美国的四所研讨机构扩大到全部地球。在利用上从最早的军事和科研，扩大到人类生活的各个方面，在互联网诞生后的近50年中，有5项技术对区块链的未来成长有出格严重的意义。
1.1974诞生的TCP/IP协议：决议了区块链在互联网技术生态的位置
1974年，互联网成长迈出了最为关键的一步，就是由美国科学家文顿•瑟夫和罗伯特•卡恩配合开辟的互联网焦点通讯技术－－TCP/IP协议正式出台。
这个协议实现了在分歧计较机，甚至分歧范例的收集间传送信息。一切毗连在收集上的计较机，只要遵照这个协议，都可以停止通讯和交互。
浅显的说，互联网的数据能穿过几万千米，到达需要的计较机用户手里，主如果互联网天下构成了同一的信息传布机制。也就是互联网装备传布信息时遵守了一个同一的法令-TCP/IP协议。
了解TCP/IP协议对把握互联网和区块链有很是重要的意义，在1974年TCP/IP发现以后，全部互联网在底层的硬件装备之间，中心的收集协议和收集地址之间一向比力稳定，但在顶层利用层不竭出现层见叠出的创新利用，这包括消息，电子商务，交际收集，QQ，微信，也包括区块链技术。
也就是说区块链在互联网的技术生态中，是互联网顶层-利用层的一种新技术，它的出现，运转和成长没有影响到互联网底层的根本设备和通讯协议，仍然是按TCP/IP协议运转的众多软件技术之一。
2.1984年诞生的思科路由器技术：是区块链技术的模仿工具
1984年12月，思科公司在美国建立，开创人是斯坦福大学的一对佳耦，计较机中心主任莱昂纳德·波萨克和商学院的计较机中心主任桑蒂·勒纳，他们设想了叫做“多协议路由器”的联网装备，放到互联网的通讯线路中，帮助数据正确快速从互联网的一端到达几千千米的另一端。
全部互联网硬件层中，有几万万台路由器工作忙碌工作，批示互联网信息的传递，思科路由器的一个重要功用就是每台路由都保存完成的互联网装备地址表，一旦发生变化，会同步到其他几万万台路由器上（理论上），确保每台路由器都能计较最短最快的途径。
大师看到路由器的运转进程，会感应很是眼生，那就是区块链后来的重要特征，了解路由器的意义在于，区块链的重要特征，在1984年的路由器上已经实现，对于路由器来说，即使有节点装备损坏大概被黑客进犯，也不会影响全部互联网信息的传送。
3.随万维网诞生的B/S（C/S）架构：区块链的对手和诡计倾覆的工具
万维网简称为Web，分为Web客户端和办事器。一切更新的信息只在Web办事器上点窜，其他几千，上万，甚至几万万的客户端计较机不保存信息，只要在拜候办事器时才获得信息的数据，这类结构也常被成为互联网的B/S架构，也就是中心型架构。这个架构也是今朝互联网最首要的架构，包括谷歌、Facebook、腾讯、阿里巴巴、亚马逊等互联网巨头都采用了这个架构。
了解B/S架构，对与后续了解区块链技术将有重要的意义，B/S架构是数据只寄存在中心办事器里，其他一切计较机从办事器中获得信息。区块链技术是几万万台计较机没有中心，所稀有据会同步到全数的计较机里，这就是区块链技术的焦点，
4.对等收集（P2P）：区块链的父亲和技术根本
对等收集P2P是与C/S(B/S)对应的另一种互联网的根本架构，它的特征是相互毗连的多台计较机之间都处于对等的职位，无主从之分，一台计较机既可作为办事器，设定同享资本供收集合其他计较机所利用，又可以作为工作站，
Napster是最早出现的P2P系统之一，首要用于音乐资本分享，Napster还不能算作实在的对等收集系统。2000 年3月14 日，美国地下黑客站点Slashdot邮寄列表中颁发一个消息，说AOL的Nullsoft 部分已经发放一个开放源码的Napster的克隆软件Gnutella。
在Gnutella散布式对等收集模子中，每一个联网计较机在功用上都是对等的，既是客户机同时又是办事器，所以Gnutella被称为第一个实在的对等收集架构。
20年里，互联网的一些科技巨头如微软，IBM，也包括自在份子，黑客，甚至加害常识产权的犯罪份子不竭鞭策对等收集的成长，固然互联网那些希望增强信息同享的理想主义者也投入了很大的热情到对等收集合。区块链就是一种对等收集架构的软件利用。它是对等收集试图从曩昔的沉默爆发的标杆性利用。
5.哈希算法：发生比特币和代币（通证）的关键
哈希算法将肆意长度的数字用哈希函数转酿成牢固长度数值的算法，著名的哈希函数如：MD4、MD5、SHS等。它是美国国家标准暨技术学会界说的加密函数族中的一员。
这族算法对全部天下的运作相当重要。从互联网利用商铺、邮件、杀毒软件、到阅读器等、，一切这些都在利用平安哈希算法，它能判定互联网用户能否下载了想要的工具，也能判定互联网用户能否是中心人进犯或收集钓鱼进犯的受害者。
区块链及其利用比特币或其他虚拟币发生新币的进程，就是用哈希算法的函数进交运算，获得合适格式要求的数字，然后区块链法式赐与比特币的嘉奖。
包括比特币和代币的挖矿，实在就是一个用哈希算法构建的小数学游戏。不外由于有了剧烈的合作，天下各地的人们动用了强大的办事器停止计较，以争先获得嘉奖。成果致使互联网众多计较机介入到这个小数学游戏中，甚至会花费了某些国家跨越40%的电量。
二。区块链的诞生与技术焦点
区块链的诞生应当是人类科学史上最为异常和奥秘的发现和技术，由于除了区块链，到今朝为止，现代科学史上还没有一项严重发现找不到发现人是谁。
2008年10月31号，比特币开创人中本聪（假名）在密码学邮件组颁发了一篇论文——《比特币：一种点对点的电子现金系统》。在这篇论文中，作者宣称发现了一套新的不受政府或机构控制的电子货币系统，区块链技术是支持比特币运转的根本。【1】
论文预印当地址在http://www.bitcoin.org/bitcoin.pdf，从学术角度看，这篇论文远不能算是及格的论文，文章的主体是由8个流程图和对应的诠释笔墨组成的, 没有界说名词、术语，论文格式也很不标准。【1】
2009年1月,中本聪在SourceForge网站公布了区块链的利用案例-比特币系统的开源软件，开源软件公布后, 听说中本聪大约挖了100万个比特币.一周后，中本聪发送了10个比特币给密码学专家哈尔·芬尼，这也成为比特币史上的第一笔买卖。陪伴着比特币的兴旺成长，有关区块链技术的研讨也起头显现出井喷式增加。【1】
向公共完整清楚的诠释区块链简直是困难的工作，我们以比特币为工具，只管简单但不竭深入的先容区块链的技术特征。
1.区块链是一种对等收集（P2P）的软件利用
我们在前文提过，在21世纪初，互联网构成了两大范例的利用架构，中心化的B/S架构和无中心的对等收集（P2P）架构，阿里巴巴，新浪，亚马逊，百度等等很多互联网巨头都是中心化的B/S架构，简单的说，就是数据放在巨型办事器中，我们普通用户经过手机，小我电脑拜候阿里，新浪等网站的办事器。
21世纪初以来，出现了很多自在分享音乐，视频，论文材料的软件利用，他们大部分采用的是对等收集（P2P）架构，就是没有中心办事器，大师的小我计较机都是办事器，也都是客户机，身份同等。但这类利用一向没有风行起来，首要缘由是资本消耗大，常识版权有题目等。区块链就是这类范畴的一种软件利用。
2.区块链是一种全网信息同步的对等收集（P2P）软件利用
对等收集也有很多利用方式，很多时辰，并不要求每台计较机都连结信息分歧，大师只存储自己需要的的信息，需要时再到此外计较机去下载。
可是区块链为了支持比特币的金融买卖，就要求发生的每一笔买卖都要写入到历史买卖记录中，并向一切安装比特币法式的计较机发送变更信息。每一台安装了比特币软件的计较机都连结最新和全数的比特币历史买卖信息，
区块链的这个全网同步，全网备份的特征也就是常说的区块链信息平安，不成变动来历。虽然在现实上仍然不是绝对的平安，但当用户量很是大时，简直在提防信息篡改上有一定平安上风。
3.区块链是一种操纵哈希算法发生”通证（代币）”的全网信息同步的对等收集（P2P）软件利用
区块链的第一个利用是著名的比特币，会商到比特币时，经常会提到的一个名词就是“挖矿”，那末挖矿究竟是什么呢？
形象的比方是，区块链法式给矿工（游戏者）256个硬币，编号别离为1,2,3……256，每停止一次Hash运算，就像抛一次硬币，256枚硬币同时抛出，落地后假如正巧编号前70的一切硬币全数正面向上。矿工便可以把这个数字告诉区块链法式，区块链会嘉奖50个比特币给矿工。【2】
从软件法式的角度说，比特币的挖矿就是用哈希SHA256函数构建的数学小游戏。区块链在这个小游戏中首先规定了一种获奖形式：给出一个256位的哈希数，但这个哈希数的后70位全数是0，然后游戏者（矿工）不竭输入各类数字给哈希SHA256函数，看用这个函数能不能获得位数有70个0的数字，找到一个，区块链法式会嘉奖50个比特币给游戏者。现实的挖坑和嘉奖要更复杂，但上面的举例表达了挖矿和获得比特币的焦点进程。
2009年比特币诞生的时辰，每笔赏金是50个比特币。诞生10分钟后，第一批50个比特币天生了，而此时的货币总量就是50。随后比特币就以约每10分钟50个的速度增加。当总量到达1050万时(2100万的50%)，赏金减半为25个。当总量到达1575万(新产出525万，即1050的50%)时，赏金再减半为12.5个。按照比特币法式的设想，比特币总额是2100万。
从上述先容看，比特币可以看做一个基于对等收集架构的猜数小游戏，每次正确的猜数成果嘉奖的比特币信息会传递给一切游戏者，并记录到每个游戏者的历史数据库中。
4区块链技术因比特币的兴起发生的智能合约，通证、ICO与区块链根本平台
从上面的先容看，比特币的技术并不是从天上掉下来的新技术，而是把本来多种互联网技术，如对等收集架构，路由的全网同步，收集平安的加密技术奇妙的组合在一路，算是一种组合创新的算法游戏。
由于比特币经过运作成为可以兑换法币，采办实物，经过升值获得暴利，全天下都不淡定了。抱着你能做，我也能做的态度，很多人缔造了自己的仿比特币软件利用。同时操纵政府难以监管对等收集的特点，各类山寨币与比特币一路爆发。这其中出现了很多讹诈和潜逃事务，慢慢引发列国政府的关注。
区块链根本平台：用区块链技术框架建立货币还是有相当的技术难度，这时区块链根本平台以太坊等根本技术平台出现了，让普通人也可以方便的建立类“比特币”软件法式，各显神通，请人入局挖币，炒币，从中获得好处。
通证或代币：各家“比特币”、“山寨币”假如用哈希算法建立的猜数小游戏，发生自己的“货币”时，这个“货币”统称“通证”或“代币”
ICO: 由于比特币和以太币已经买通与列公法币的兑换，其他新虚拟币发币时，只答利用比特币和以太币采办刊行的新币，这样的发币进程就叫ICO，ICO的出现放大了比特币，以太币的买卖量。同时很多ICO项目完全建立在虚无的项目上，致使大量讹诈案例频发。进一步加深了社会对区块链天生虚拟货币的负面善悉。
智能合约:可以看做区块链上的一种软件功用，是帮助区块链上各类虚拟币买卖的法式，具体的功用就像淘宝上付出宝的资金托管一样，当一方用户收到的货物，在付出宝上停止确认后，资金自动付出个给买家货主，智能合约在比特币等区块链利用上也是承当了这其中介付出功用。
三，区块链技术在互联网中的历史职位和未来远景
1.区块链处于互联网技术的什么位置？是顶层的一种新软件和架构
我们在前面的TCP/IP先容中提到，区块链与阅读器、QQ、微信、收集游戏软件、手机APP等一样，是互联网顶层-利用层的一种软件形式。它的运转仍然要靠TCP/IP的架构系统传输数据。只是与大部分利用层软件分歧，没有采用C/S（B/S）的中心软件架构。而是采用了不常见的对等收集架构，从这一点说，区块链并不能倾覆互联网根本结构，
2.区块链想要倾覆谁？想倾覆万维网的B/S（C/S）结构
它试图要倾覆实在是1989年诞生的万维网B/S,C/S结构。前面说过。由于1989年欧洲物理学家蒂姆· 伯纳斯· 李发现万维网并放弃申请专利。尔后近30年中，包括谷歌，亚马逊，facebook，阿里巴巴，百度，腾讯等公司操纵万维网B/S（C/S）结构，长大为互联网的巨头。
在他们的总部，建立了功用强大的中心办事器集群，寄存海量数据，上亿用户从巨头办事器中获得自己需要的数据，这样也致使后来云计较的出现，尔后互联网巨头把自己没有用完的中心办事器资本开放出来，进一步吸收企业，政府，小我的数据。中心化的互联网巨头对天下，国家，互联网用户影响力越来越大。
区块链的方针是经过把数据分离到每个互联网用户的计较机上，试图下降互联网巨头的影响力，因而可知区块链实在的对手和想要倾覆的是1990年诞生的B/S（C/S）结构。但能不能倾覆掉，就要看它的技术上风和瓶颈。
3.区块链的技术缺点：追求完全同等自在带来的窘境
区块链的技术缺点首先来自与它的对等收集架构上，举个例子，今朝淘宝是B/S结构，海量的数据寄存在淘宝办事器集群机房里，几亿消耗者经过阅读器到淘宝办事器网站获得最新信息和历史信息。
假如用区块链技术，就是让几亿人的小我电脑或手机上都保存一份完整的淘宝数据库，每发生一笔买卖，就同步给其他几亿用户。这在现实中是完全没法实现的。传输和存储的数据量太大。相当于同时建立几亿个淘宝网站运转。
是以区块链没法利用在数据量大的项目上，甚至小一点的网站项目用区块链也会费劲。到2018年，比特币运转了近10年，堆集的买卖数据已经让全部系统面临解体。
因而区块链采用了很多变通方式，如建立中继节点和闪电节点，这两个概念一样会让人一头雾水，浅显的说，就是区块链会向它要倾覆的工具B/S结构停止了进修，建立数据办事器中心成为区块链的中继节点，也用类阅读器的终端拜候，这就是区块链的闪电节点。
这类变更可以减缓区块链的技术缺点，但确让区块链酿成它否决的样子，中心化。因而可知，纯真的区块链技术由于技术特征有严重缺点，没法像万维网一样利用普遍，假如技术升级，部分采用B/S（C/S）结构,又会使得区块链有了中心化的信息节点，不在连结它诞生时的胡想。
4.从互联网大脑模子看区块链的未来远景
我们晓得互联网通常为指将天下范围计较机收集相互连接在一路的网际收集，在这根本上成长出覆盖全天下的全球性互联收集称互联网，即是相互毗连一路的收集结构。
从1969年互联网诞生以来，人类从分歧的偏向在互联网范畴停止创新，并没有同一的计划将互联网建形成什么结构，那时候的车轮到达2017年，随着野生智能，物联网，大数据，云计较，机械人，虚拟现实，产业互联网等科学技术的兴旺成长，当人类抬起头来旁观自己的缔造的巨系统，互联网大脑的模子和架构已经越来越清楚。【3】
经过近20年的成长依托万维网的B/S,C/S结构，腾讯QQ，微信，Facebook，微博、twitter\亚马逊已经成长出类神经元收集的结构。互联网装备出格是小我计较机，手机在经过装备上的软件在巨头的中心办事器上映照出小我数据和功用空间，相互加好友交换，传递信息。互联网巨头经过中心办事器集群的软件升级，不竭优化数亿台终真个软件版本。在神经学的系统中，这是一种标准的中枢神经结构
区块链的诞生供给了别的一种神经元形式，不在巨头的集合办事中同一治理神经元，而是每台终端，包括小我计较机和小我手机成为自力的神经元节点，保存自力的数据空间，相互信息停止同步，在神经学的系统中，这是一种没有中心，多神经节点的散布式神经结构。
风趣的是，神经系统的发育出现过这两种分歧范例的神经结构。在低等生物中，出现过类区块链的神经结构，有多个功用不异的神经节，都可以批示身材活动和反应，但随着生物的进化，这些神经节慢慢合并，当进化成为高档生物时，中枢神经出现了，中枢神经中包括大量神经元停止交互。
五，关于区块链在互联网未来职位的判定
1.对照特币的认知：一个基于对等收集架构（P2P）的猜数小游戏，通太高明的金融和言论运作，成为不受政府监管的"天下性货币".
2.对区块链的认知：一个操纵哈希算法发生”通证（代币）”的全网信息同步的对等收集(P2P)软件利用
3.区块链有特定的用处，如大范围选举投票，大范围赌博，躲避政府金融监管的金融买卖等等范畴，还是有不成替换的用处。
4.在更多时辰，区块链技术会凭借于互联网的B/S,C/S结构，实现功用的扩大，但整体仍然属于互联网已有技术的补充。对于区块链今朝设想的绝大部分利用处景，都是可以用B/S,C/S结构实现，效力可以更高和技术也可以更加成熟。
5.不管是从信息传递效力和资本消耗，还是从神经系统进化看，区块链没法成为互联网的支流架构，更不能成为未来互联网的倾覆者和反动者。
6.固然B/S,C/S结组成长出来的互联网巨头也有其题目，但这些未来可以经过贸易的方式，政治的方式逐步处理。。。
参考：
【1】漫谈比特币和区块链，曹正军，http://blog.sciencenet.cn/blog-3224443-1110626.html
【2】区块链，挖矿演进，张正泽 https://blog.csdn.net/duomoke/article/details/53101784
【3】野生智能下一个热门探讨,为什么要提出互联网大脑模子，刘锋 http://blog.sciencenet.cn/blog-39263-1113272.html
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