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加密貨幣

一文读懂区块链技术

9月21日,华尔街投行接连倒下,美联储宣布:把仅存的两家投资银行(高盛集团和摩根士丹利)改为商业银行;希望可以靠吸储渡过金融危机。10月3日,布什政府签署了7000亿美元的金融救市方案。 28天之后,也就是2008年的11月1日,一个密码学邮件组里出现了一个新帖子:“我正在开发一种新的电子货币系统,采用完全点对点的形式,而且无需第三方信托机构。”帖子的正文是一篇名为《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》的论文,署名Satoshi Nakamoto(中本聪)。 论文以较为严谨的逻辑阐述了这套点对点电子现金系统的设计,先是讨论了金融机构受制于“trust based”(基于信用)的问题,再一步步说明如何实现“无需第三方机构”,并精巧地解决掉前人遗留下来的技术问题。 两个月后,中本聪发布了开源的第一版比特币客户端,并首次挖出50个比特币。产生第一批比特币的区块被称为“Genesis block”(创世区块),创始区块被编译为0区块,没有上链。中本聪用了6天时间挖出这个块。这也在bitcointalk论坛中引发讨论,比特币的“信徒”们联想到了圣经中,“神用六天创造天地万物,便在第七日歇工安息了”。 虽然论文中并未出现decentralized(去中心化)、token(通证)、economy(经济)等概念,但中本聪详细解释了区块(Block)和链(Chain)在网络中的工作原理。于是,便有了区块链(Block Chain)。 这篇论文,后来成为了“比特神教”的“圣经”一文读懂区块链技术 ,技术成为信仰的基石,开发者文档成了“汉谟拉比法典”。 之后,比特币通过交换披萨实现首次现实场景的支付、被美国政府封锁账户的维基解密依靠比特币奇迹般地生还、中本聪的“放权”与退隐、真真假假的现身和辟谣等等一系列传说,融合了后人的期许、想象和投机,成为了“圣经故事”。 也有人并不满意“旧约”中描绘的世界,另起教派,将教义写入白皮书,在比特币之后的十年中,讲述着他们的信仰故事。就像66卷圣经的写作跨越了1500年,又经过2000年的解读,基督教分化出33000个枝丫。

一文读懂区块链技术

这就顺便得出了区块链的一个重要属性:可追溯性。

这就是人们常说的区块链的“不可篡改”特性。

区块链另一个让人产生信任感的原因,是有“智能合约”。

让我们稍作总结,区块链这项技术主打的是去中心化、不易篡改、可追溯,代表了更安全和去信任。但也对应带来了新的问题:冗余,低效,需要很多节点认同规则并积极参与。

区块链和数字货币经历了怎样的历史发展?

9月21日,华尔街投行接连倒下,美联储宣布:把仅存的两家投资银行(高盛集团和摩根士丹利)改为商业银行;希望可以靠吸储渡过金融危机。10月3日,布什政府签署了7000亿美元的金融救市方案。

28天之后,也就是2008年的11月1日,一个密码学邮件组里出现了一个新帖子:“我正在开发一种新的电子货币系统,采用完全点对点的形式,而且无需第三方信托机构。”帖子的正文是一篇名为《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》的论文,署名Satoshi Nakamoto(中本聪)。

论文以较为严谨的逻辑阐述了这套点对点电子现金系统的设计,先是讨论了金融机构受制于“trust based”(基于信用)的问题,再一步步说明如何实现“无需第三方机构”,并精巧地解决掉前人遗留下来的技术问题。

两个月后,中本聪发布了开源的第一版比特币客户端,并首次挖出50个比特币。产生第一批比特币的区块被称为“Genesis block”(创世区块),创始区块被编译为0区块,没有上链。中本聪用了6天时间挖出这个块。这也在bitcointalk论坛中引发讨论,比特币的“信徒”们联想到了圣经中,“神用六天创造天地万物,便在第七日歇工安息了”。

虽然论文中并未出现decentralized(去中心化)、token(通证)、economy(经济)等概念,但中本聪详细解释了区块(Block)和链(Chain)在网络中的工作原理。于是,便有了区块链(Block Chain)。

这篇论文,后来成为了“比特神教”的“圣经”,技术成为信仰的基石,开发者文档成了“汉谟拉比法典”。

之后,比特币通过交换披萨实现首次现实场景的支付、被美国政府封锁账户的维基解密依靠比特币奇迹般地生还、中本聪的“放权”与退隐、真真假假的现身和辟谣等等一系列传说,融合了后人的期许、想象和投机,成为了“圣经故事”。

也有人并不满意“旧约”中描绘的世界,另起教派,将教义写入白皮书,在比特币之后的十年中,讲述着他们的信仰故事。就像66卷圣经的写作跨越了1500年,又经过2000年的解读,基督教分化出33000个枝丫。

比特币技术

Fork me on GitHub

例如,我需要和小明进行交易,需要购买一个商品,花费 0.8BTC ,为了确保这笔交易能被更快的处理(添加到大账本上),我要在其中添加一笔交易费,假设 0.01BTC (忽略人傻钱多),那就意味着这笔交易会需要我从钱包中找到几个UTXO能组成 0.81BTC 。但如果我的钱包内找不出这样的UTXO,只有一个 1BTC 的UTXO可用,那么我就需要构建一个 0.19BTC 的UTXO作为找零回到自己的钱包

交易费只和交易字段使用的字节大小有关,与参与交易的比特币币值无关。UTXO是有尺寸的,比如某人想支付一笔很大的BTC交易,但是他的钱包中有很多小尺寸的UTXO,如果加入了很多个UTXO,就意味着他的交易会变复杂,存储空间需求多。当然,很多钱包会提供这方面的优化功能,保证你的交易使用的字段大小最优化

解锁和锁定脚本

矿工费和优先级

我们知道,每一笔交易都是广播到区块链上,由矿工决定是不是加入到新区块上的。那么这里就会涉及到一个问题,谁的交易的优先级更高,是先来后到?还是谁给前多谁就能加入到新区块中?

优先级 = 输入值块龄 * 输出值块龄 / 交易总长度

一个交易想成为**“较高优先级”** ,需满足条件:优先值大于57600000 ,等价于1个BTC,年龄为1天,交易的大小为250字节

创币交易 - Coinbase

每一个新建立的区块 ,都会有新的比特币作为奖励被产生,这个交易是一个特殊交易,被称为创币交易(Coinbase奖励)

创币交易中不存在解锁脚本(也叫ScriptSig字段),被Coinbase的数据取代,长度最小2字节,最大100字节,除了开始的几个自己以外,矿工可以任意使用Coinbase的其他部分。比如创世区块中,Coinbase的输入中的字段是:The 一文读懂区块链技术 Times 03/Jan/2009 Chancellor 一文读懂区块链技术 一文读懂区块链技术 on brink of second bailout for banks,是泰晤士日报当天的头版文章标题:财政大臣将再次对银行施以援手。

Merkle树

每个区块中的所有交易,都是用Merkle树来表示的。换句话说,交易的存储数据结构是,Merkle树

什么是Merkle树

Merkle树是一种哈希二叉树 ,它可以用来进行快速查找和检验大规模数据完整性 。对于比特币网络来说,使用Merkle树来存储交易信息的目的是为了高效的查找和校验某笔交易的信息是否存在

当N个数据元素经过加密(使用两次SHA256算法,也称double-SHA256),至多 计算 $2log_2(N)$次就能检查出任意某元素是否在树中

构造Merkle树

假设我们有A B C D四笔交易字段,首先需要把这四个数据Hash化。然后把这些哈细化的数据通过串联相邻叶子节点的哈希值然后哈希化。基本过程如下图所示

Merkle树的效率

下表显示了证明区块中存在某笔交易所需转化为Merkle路径的数据量

交易数量 区块的近似大小 路径大小(哈希数量) 路径大小(字节)
16 4KB 4个哈希 128 bytes
512 128KB 9个哈希 288 bytes
2048 512KB 11个哈希 352 bytes
65535 16MB 16个哈希 512 bytes
一文读懂区块链技术

Merkle应用 - 简单支付验证节点(SPV)

我们知道,每当一笔新的交易产生的时候,我们必须验证这笔交易是否真的存在,在SPV节点中,不保存区块链,仅仅保存区块头。使用认证路径或者Merkle路径来验证交易是否存在于区块中

例如,一个SPV节点需要处理一笔支付,它需要验证这笔交易在某个区块中是否存在,才能决定是不是把这笔交易添加到这个区块中,那么它只需要接收少于1KB大小的,有关区块头和Merkle路径的信息,比接收完整区块(大约1MB)大小少了1千倍。简单来说,可以想象,Merkle树类似一个数组(这也是哈希表的最简单表示),下标是区块字段,下标对应数组存储的内容是这笔交易是否存在的值(True or False)

区块链(比特币)与金融

限于篇幅(太长了太可怕了,一个博客写2万字莫不是有病),这部分另起一篇:链接(直接点不会打开新标签),如果对ICO和金融方面感兴趣的读者欢迎移步讨论

竞争币和其他技术创新

感谢您看到这里,写这篇文章的目的一方面也是回答区块链(比特币)到底是什么这个困扰了自己很久的问题,另一方面,也是因为最近区块链技术非常火,需要一些接地气的科普文

如果你已经对区块链的实现原理有了初步的认知,就明白这些应用利用了区块链的分布式特点。说到底,并没有贪婪=信任工作量证明核心,只是一种基于云的新型运用,也很有想法,但是和比特币之类就没什么关系了(当然,这是我的个人看法,最近区块链方面的有很多突破性技术,比如侧链,闪电网络等等,太多的新概念,新名词,新技术,对此,也只能不断学习)。

一句话来说,万变不离其宗,道生一,一生二,二生三,三生万物。中本聪给了道,是个妙人,但是万物依旧有无穷可能。信任作为一个人类社会一直以来的重要问题(痛点),为了解决它,出现了权威机构进行信任背书(中心化)。建立信任,一定要付出代价,天底下没有免费的午餐,最终这些技术都会回归于一个投入产出的博弈过程(Trade-off),梳理主干,抓住要点,才能游刃有余!

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一文读懂沃尔玛的元宇宙和区块链布局

稳定币兼具了传统货币价值相对稳定的特点以及Crypto的去中心化、透明度。稳定币比传统数字货币更加具有抗风险的能力。沃尔玛希望开发与美元挂钩的稳定币,一方面为沃尔玛提高了消费者品牌忠诚度,一方面扩大了其业务范围。位于全球 500 强顶端的沃尔玛,如果其资金的流通全部换成它所发行的稳定币,一定会影响现实中的许多企业和个人。只是如今各国也在积极研发央行CBDC,沃尔玛的稳定币会如何自处,时间最终会给我们答案。

沃尔玛与加密 ATM 公司 Coinme 合作,设立200 个 Coinstar 售货亭贩卖比特币。如今沃尔玛允许客户在美国的数十家商店购买比特币,对于区块链行业有一定的影响。2021年10 月 之后,客户可以在沃尔玛大型商店内的 Coinstar 机器上购买比特币。

沃尔玛通讯总监 Molly Blakeman接受CoinDesk采访表示,美国各地的沃尔玛商店内有 200 个 Coinstar 售货亭,它们是此次沃尔玛试水市场的一个步骤。

Coinstar 是以允许消费者用硬币兑换纸币或礼品卡而闻名;Coinme 则是一家专门从事比特币 ATM 的加密钱包和支付公司,Coinme提供支持购买比特币的服务。

美国沃尔玛里面的Crypto提款机

元宇宙购物

万事达卡创新咨询服务部副总裁 Keith Jordan 表示,未来几年,商业企业和消费者将越来越容易接触到混合现实,从而改变我们的生活。我们将在未来十年技术变革所带来的范式转变中,穿越这些在不同维度拥有不同体验的混合世界。

如何把握住潮流,打好元宇宙购物这张牌,对于沃尔玛来说是一个难题。沃尔玛曾在2017年参与SXSW大会(世界上最大的创意商业会议)。一同参与的Mutual Mobile(为财富 500 强和尖端初创公司等打造变革性数字体验的公司)为沃尔玛打造了一个概念视频。在元宇宙里,虚拟化身浏览摆放有虚拟物品的货架,挑选后再放入购物车。值得注意的是,虚拟化身的数据被系统掌握着,比如当其在选购酒类时,会被查看是否已成年;如果挑选的物品家里已有,则一旁的虚拟导购员会告知此物品不需要再被购买。这在一定程度上描绘了在元宇宙中购物的场景体验。

提高透明度以及效率

沃尔玛的高级总监 Karl Bedwell 表示,多年来沃尔玛想要为整个食品供应生态系统创建一个可追溯的系统,但这一直是一个挑战。沃尔玛认为区块链技术很适合解决这个问题,因为它注重信任、不可篡改性和透明度。

2018年,沃尔玛、IBM、雀巢和其他八家公司共同成立了一个食品安全联盟(Food Trust),并推出了一个新平台,IBM Food Trust。

IBM Food Trust 平台主要由食品认证、食品安全、食品浪费等多个不同的模块组成。IBM Food Trust 平台旨在帮助食品系统的参与者(生产商、供应商,制造商、分销商和零售商)相互协作,提高供应链条效率,针对食品行业供应链的行业需求预设了丰富的智能合约模版和二次开发接口。IBM Food Trust 平台的优势在于能够透明化供应链以及解决产品识别效率低下的问题。

例如IBM Food Trust 平台里的IBM Food Trust Product Recall 可以即时存取可追踪的资料,用于对供应链中的环节、位置以状态等进行验证,对产品进行追溯查询。另一个服务IBM Food Trust Certificate Management 用于上传、管理、存储、编辑及分享说明信息、检验结果及资料审核,认证版本控制、确认性验证以及实时分享。

如今,沃尔玛旗下山姆会员商店和沃尔玛超市所有的生鲜蔬菜供应商都加入 了IBM Food Trust 平台。沃尔玛不仅节约了成本,还增强了其品牌信任度。沃尔玛之前所做的努力也在近期开花结果。全球最大的水果和蔬菜生产商Dole食品公司在 2020 年宣布,计划将在 2025 年实现全面整改其食品追溯系统到 Food Trust。除了Dole食品公司,其他零售产业的玩家例如家乐福、雀巢、橄榄油公司 Conde deBenalúa 等众多企业也纷纷加入了IBM Food Trust 平台。

虽然IBM Food Trust 平台看似非常强大,但仍然有其缺陷。麻省理工学院的科学家 Inma Borrella 表示,区块链是好的技术,但是Inma Borrella不认为它是供应链可追溯性的最佳解决方案。区块链只能保证我们上传的数据具有不可更改的特性,却没有办法保证我们上传的数据一定准确。

虽然IBM Food Trust 平台仍然有其缺点。然而沃尔玛却正在使用区块链技术来逐步改善零售业以前遇到的一些问题,也提升了客户的信任度以及带来更好的体验。沃尔玛也证明了区块链技术能够为零售业带来更多的益处。相信未来会有越来越多人跟进,将区块链技术继续应用在零售业当中。

沃尔玛其他可能的区块链应用

End.

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一文读懂,区块链“跨链”是什么?为什么要“跨链”?

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