比特幣白皮書全面解讀

重新為比特幣白皮書劃重點，并附送 8 個今天讀起來依然散發(fā)著智慧光芒的中本聰問答。

中本聰認為比特幣系統(tǒng)應(yīng)該具有這樣的特點：一旦該系統(tǒng)的 0.1 版本開始運行，整個系統(tǒng)的核心設(shè)計將永遠保持不變。他把該目標作為比特幣工程實現(xiàn)的指導(dǎo)，最典型的一個體現(xiàn)就是使用腳本引擎，使得系統(tǒng)可以支持未來每一種可能的交易類型。

十年過去了，比特幣系統(tǒng)似乎正如中本聰希望的那樣，并未發(fā)生核心設(shè)計的改變。這也意味著，在十年之后的今天，比特幣白皮書仍然是我們理解比特幣、甚至理解區(qū)塊鏈時，最重要的文獻。

當(dāng)初大家在郵件列表和 bitcointalk 論壇中對比特幣提出的那些問題，現(xiàn)在也可能依然會困擾我們。那么，中本聰當(dāng)時的回答也許可以作為我們?nèi)缃裼懻撨@些問題的起點。就像中本聰更偏愛的系統(tǒng)設(shè)計思路是「不重復(fù)造輪子」，在討論問題時，我們也可以避免重復(fù)造輪子。

出于上述兩方面的原因，我撰寫了本文，希望從重讀比特幣白皮書開始，從源頭理解比特幣。

本文包含兩個部分：第一部分是對比特幣白皮書的解讀，不過需要指出，我的這種解讀只是理解白皮書的一個角度，而且這種解讀更多是從技術(shù)角度來理解比特幣；第二部分，是郵件列表和 bitcointalk 論壇里關(guān)于比特幣的一些問題，以及中本聰對這些問題的回答，我覺得這些問題放在今天，依然對更好的理解比特幣有著重要的啟發(fā)意義。

細讀比特幣白皮書，從這幾個點入手

1. 電子現(xiàn)金

比特幣白皮書的標題是《比特幣：一種點對點的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》，它指的是比特幣是一種完全通過點對點技術(shù)實現(xiàn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)。這其中的關(guān)鍵詞「電子現(xiàn)金」也許可以作為我們理解比特幣的重要線索。

當(dāng)我們在互聯(lián)網(wǎng)上進行交易時，并不像在線下使用現(xiàn)金時那樣可以直接把錢給到參與交易的另一方，而是必須依賴金融機構(gòu)作為可信第三方來處理這筆電子支付。這種基于信任的模型有很多缺陷，比如會增加交易成本，比如所有的交易實際上都是可逆轉(zhuǎn)的。

有沒有可能在電子支付中、或者說在互聯(lián)網(wǎng)支付中，發(fā)明一種新的交易媒介，它允許任意雙方在不需要信任第三方的情況下直接交易，就像現(xiàn)金交易一樣？

這正是比特幣系統(tǒng)想要實現(xiàn)的目標：電子現(xiàn)金。

中本聰曾在討論比特幣價值的時候，讓大家想象一種稀有的金屬：它沒有任何實際的用途，也不適合用作裝飾，但它非常神奇地可以在通信通道中傳輸。那么，當(dāng)這種金屬不論是因為什么原因獲得了某種價值后，人們是否想要擁有這種金屬作為交易媒介。中本聰?shù)倪@個比喻有助于我們更好地理解「電子現(xiàn)金」的含義。

2. 電子現(xiàn)金的所有權(quán)問題

要實現(xiàn)電子現(xiàn)金，第一件事是要能夠確定「現(xiàn)金」的所有權(quán)。在線下這種識別很容易，誰拿著那張錢，那張錢就是誰的；但在線上沒有實體貨幣，這種方法顯然不行，因此比特幣通過「數(shù)字簽名」識別所有權(quán)，該方式與雅浦島上確認貨幣所有權(quán)的方式有幾分相似之處。

太平洋的雅浦島上沒有金屬資源，島上的居民從距離該島 400 英里的帕勞島上開采石灰?guī)r，再把石頭運回小島作為貨幣使用。買賣雙方在交易中決定買家使用多大的石幣付費，如果那塊石頭太大，那么收款人只需要在付款人的石頭上做個標記，就可以把這塊石頭的所有權(quán)轉(zhuǎn)移給自己，雖然石頭可能依然放在付款人的家中。

比特幣在網(wǎng)絡(luò)中的存在形式是一個數(shù)字簽名鏈。交易時，原所有者在該數(shù)字簽名鏈的末尾加上新所有者的公鑰（實際是公鑰的哈希），就完成了比特幣所有權(quán)的轉(zhuǎn)移，就像雅浦島人在石幣上做個標記 / 簽名就完成了石頭所有權(quán)的轉(zhuǎn)移一樣。

也就是說，比特幣數(shù)字簽名鏈上最新的公鑰是屬于誰的（擁有與公鑰對應(yīng)的私鑰），這筆「電子現(xiàn)金」就是誰的。

3. 電子現(xiàn)金的雙重支付問題

在實現(xiàn)了電子現(xiàn)金的所有權(quán)后，接下來需要解決的問題就是雙重支付（或稱為「雙花」）的問題。這或許是設(shè)計電子現(xiàn)金時最核心、也最難解決的問題。

讓我們回到現(xiàn)金，通過對比找出電子現(xiàn)金為什么會面臨雙重支付問題，以及可以如何去解決該問題。

在使用現(xiàn)金支付時，我們把一張錢先給了誰，那張錢就是誰的，因此我們無法花費同一張錢兩次，抽象理解的話就是，我們用時間確定支付事件發(fā)生的先后次序，并只認可先發(fā)生的那筆支付。

與現(xiàn)金支付相同的是，在分布式網(wǎng)絡(luò)中，我們同樣只認可最早發(fā)生的那筆交易。與現(xiàn)金支付不同的是，在分布式的網(wǎng)絡(luò)中，我們無法通過時間確定交易發(fā)生的順序，因為網(wǎng)絡(luò)的參與者們并未對時間達成共識。最簡單的例子，一臺計算機認為時間是上午 9:01，另一臺計算機可以認為時間是上午 9:02，物理時間是行不通的。

中本聰選擇的方法是通過時間戳，實現(xiàn)參與者在時間上的共識，從而使得系統(tǒng)能使用這種時間共識確定事件發(fā)生的順序。

時間戳功能是比特幣的核心，以至于中本聰稱比特幣系統(tǒng)是一個「分布式的安全的時間戳服務(wù)器」。

我們也許可以這么去理解時間戳：在現(xiàn)實世界中，一秒就是一秒，每一秒與另一秒的長短是完全相同的，一秒接著一秒構(gòu)成時間的順序；在比特幣系統(tǒng)中，「一秒」就是一個時間戳，如果用物理時間衡量，每一秒的長短是由一個新區(qū)塊被挖出來的時間決定的，大約等于 10 分鐘，每一秒與另一秒的長短各不相同。但如果用比特幣時間衡量，可以認為每一秒與另一秒并無區(qū)別，一秒接著一秒（每一個新的時間戳被添加到之前的時間戳之后）構(gòu)成一個連貫的時間的順序。

交易被打包進區(qū)塊，區(qū)塊被蓋上時間戳，也就相當(dāng)于每筆交易都有唯一確定的發(fā)生「時間」，節(jié)點在處理新的交易時，會去檢查這筆交易對應(yīng)的「電子現(xiàn)金」在當(dāng)下的時間之前有沒有被花費過，如果沒有，就接受這筆交易，并為它打上時間戳（確定發(fā)生的時間）；如果被花費過，就拒絕這筆交易。如此一來，「電子現(xiàn)金」的雙重支付問題就得到了解決。

在一個分布式系統(tǒng)中，誰來蓋時間戳，或者說誰來決定上一秒的時間結(jié)束了，接下來進入到下一秒？通過工作量證明（PoW），誰能搶先算出落在某個區(qū)間內(nèi)的哈希數(shù)值，誰就能蓋時間戳。

這個時間戳如何獲得共識？最長鏈原則，最長鏈代表的是大多數(shù)（大多數(shù)算力）的決定。工作量證明加上最長鏈原則也被稱為中本聰共識，共識是所有區(qū)塊鏈系統(tǒng)最核心的部分，它的本質(zhì)是為了實現(xiàn)分布式的時間戳服務(wù)。

當(dāng)所有權(quán)問題和雙重支付問題都得到解決之后，我們就有了一種可以在網(wǎng)絡(luò)中使用的電子現(xiàn)金，它使得在線支付可以從一方直接發(fā)送給另一方，而無需通過金融機構(gòu)。中本聰把他實現(xiàn)的這種系統(tǒng)稱為比特幣。

二、八個依然散發(fā)智慧光芒的中本聰問答

中本聰在郵件列表和 bitcointalk 論壇中回復(fù)了許多關(guān)于比特幣的問題，他對自己的答案很有信心，他認為這些問題幾乎都是他在設(shè)計系統(tǒng)前就已經(jīng)考慮到了的。多年之后，這些回答讀起來依然散發(fā)著智慧的光芒。

我們選擇了那些放到今天依然有意義的問答，并歸納整理如下。

1. 挖礦是不是浪費能源？

中本聰回復(fù)：這和黃金開采相似。黃金開采的成本與黃金的價格水平是一致的，開采是一種浪費，但這種浪費遠少于黃金作為交換媒介所產(chǎn)生的效用。比特幣也一樣，把比特幣用于交換媒介所產(chǎn)生的效用遠遠高于挖比特幣需要的電力。

2. 比特幣的價格模型是可持續(xù)的嗎？

中本聰回復(fù)：當(dāng)比特幣還沒有在市場上確立價格之前，基于生產(chǎn)成本的估值模型是有意義的，任何商品的價格都趨向于生產(chǎn)成本。但是在幾年以后，當(dāng)新挖出來的比特幣只占供應(yīng)量很小一部分的時候，將會是比特幣的價格決定生產(chǎn)成本，而不是反過來。NLS （一位社區(qū)成員）的基于能源消耗的估值模型是一個很好的起點。但在未來，市場力量將是決定比特幣價格的主要因素。

3. 如果「壞人」比「好人」有更多的算力怎么辦？

中本聰回復(fù)：這首先要求單個「壞人」的算力比所有「好人」的算力之和更大；其次，即使單個「壞人」的算力更大，他能做的只是雙花自己的錢，他需要通過買東西花費這筆錢（如今可以是在交易所交易），然后在收到「貨物」之后，通過攻擊網(wǎng)絡(luò)重新花費這筆錢。這種攻擊對于攻擊者來說或許并不劃算，如果有這種算力還不如好好的挖礦。

4. 比特幣是匿名的嗎？

中本聰回復(fù)：比特幣的匿名性取決于比特幣地址是否關(guān)聯(lián)了使用者的個人信息。如果沒有，那么就是匿名的，因為比特幣地址是一串隨機數(shù)字，它本身是不包含識別信息的。為了保護隱私，每個比特幣地址最好只使用一次。

5. 比特幣網(wǎng)絡(luò)可以發(fā)送「私人信息」嗎？消息加密是比特幣的內(nèi)置功能嗎？

中本聰回復(fù)：全世界都可以看到這條消息，它是完全公開的。因為 ECDSA 只能用于數(shù)字簽名，不能用于消息加密。RSA （比特幣并未使用該算法）可以用于消息加密，但它的數(shù)據(jù)量太大了，不管是對存儲空間還是對帶寬的要求都比 ECDSA 大一個量級，使用 RSA 是不合適的。

永久記錄一條所有人都可以看到的消息是不明智的。如果需要消息系統(tǒng)，它應(yīng)該是一個與比特幣網(wǎng)絡(luò)平行的獨立系統(tǒng)，消息不應(yīng)該被記錄在區(qū)塊鏈上?？梢杂帽忍貛琶荑€對給消息簽名，以證明消息的來源。

6. SHA-256 被攻破了怎么辦？（此問題類似于量子計算來了怎么辦）

中本聰回復(fù)：SHA-256 非常難以被破解，即使被破解了，我們可以在麻煩到來之前就有序地用新的算法替換掉它。

7. 比特幣的可分割性好嗎？

中本聰回復(fù)：比特幣顯示為 1.00，但它實際上包含 8 個小數(shù)位，是 1.00000000。

8. 那些找不回私鑰的丟失了的比特幣怎么辦？

中本聰回復(fù)：這些比特幣只會讓其他人的比特幣更值錢，可以把它看作是對所有人的捐贈。

三、重回最開始的地方

人們對比特幣的解讀有很多，對區(qū)塊鏈的解讀以及由此延伸開來的關(guān)于區(qū)塊鏈能做什么的論點則更多。但如果你想從源頭出發(fā)認識比特幣、認識區(qū)塊鏈，下邊是還不錯的旅程開始的地方。

看上去最遠的路，也許是最快的路。