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比特幣:巴比特原創 | 區塊鏈將引爆跨學科研究,比特幣是第一顆“核彈”_區塊鏈域名是什么意思

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戰爭因其非預期的后果而臭名昭著,但其也加速了組織、科學、技術、社會和變革,第一次世界大戰就是這樣的例子,1919年,一些學術團體的代表成立了美國學術團體理事會,之后的五年里,“跨學科”一詞開始出現,其最初的含義相當于“合作研究”。

跨學科研究涉及將兩個或多個學科結合到一個活動或者項目當中,其思考方式是通過跨越邊界來創造某種東西,比如HIV/AIDS和全球變暖問題,就需要運用不同的學科才能去嘗試解決這種復雜問題。

而新出現的區塊鏈,它也是一種跨學科的產物,其涉及到的學科種類非常繁多,主要有數學、計算機科學、密碼學、經濟學、法學,此外還可能會涉及到學、哲學乃至宗教學等。

因此想要真正地掌握區塊鏈,實際上是一件極其困難的事情,而在當今世界上,能夠同時精通這些學科的人是極其罕見的,而比特幣神秘的創造者satoshinakamoto就是這樣的一個人或者群體。

本文旨在簡單地提煉出區塊鏈涉及到的學科及一些具體的分支,如果我們把區塊鏈當作是一個兵工廠,那么接下來我們要做的,就是將它一點一點整理出來,然后再組裝成武器,為接下來可能爆發的區塊鏈戰爭作好準備。

(區塊鏈主要涉及的學科)

一、區塊鏈與數學

在區塊鏈的世界里,我們會遇到一大堆奇怪的術語,例如“coinbase”、“merkleroot”、“block”等,而這些術語背后,其實都是數學在作為基礎,而數學作為一個基礎支柱層,它支撐著密碼學和計算機科學,比如上圖中提到的有限域和代數曲線,它們就是比特幣區塊鏈橢圓曲線算法ECDSA的基礎,而像零知識證明算法,則是運用到了更多復雜的數學計算,也因此,區塊鏈本質上是建立在數學基礎之上的,反過來,它的興起也在促進人們對數學學科的探索。

V神:ZK-EVM是以太坊Layer 1安全和驗證過程的重要組成部分:金色財經報道,以太坊聯合創始人“V神”Vitalik Buterin在其官方博客上發布文章《以太坊的多客戶端理念將如何與ZK-EVM交互?》(How will Ethereum's multi-client philosophy interact with ZK-EVMs?),其中指出ZK-EVM將在未來發展成為以太坊Layer 1安全和驗證過程的重要組成部分,但關鍵在于如何為零知識證明以太坊區塊的正確性創建一個“多客戶端”生態系統。V神建議采取開放的多個ZK-EVM,因為不同的客戶端有不同的ZK-EVM實現,每個客戶端可以在接受一個區塊為有效之前等待與自己兼容的證明。此外,Vitalik Buterin還對人工智能最近的快速發展大加贊揚,他覺得人工智能的進步可以“加速”證明ZK-EVM實現的發展。“從長遠來看,當然任何事情都有可能發生。也許AI會加強形式驗證,使其可以輕松證明ZK-EVM實現等效并識別導致彼此之間差異的所有錯誤。”[2023/4/2 13:40:23]

二、區塊鏈與計算機科學

計算機科學實際是涉獵非常廣泛的學科,并且它與密碼學的關系非常密切,在本文當中,我們主要講的是編程語言和分布式計算。

2、1關于編程語言

當我們要使用某種區塊鏈時,就需要去下載該區塊鏈的軟件,而軟件就是通過編程語言編寫的,例如比特幣最初的客戶端就是中本聰通過c++語言編寫的,后面core還添加了Python語言版本,而另一大區塊鏈平臺以太坊,則擁有多個語言版本的客戶端,例如使用Go語言的go-ethereum,使用javascript語言的ethereumjs-lib,使用Rust語言的Parity等,此外,以太坊的智能合約則是通過solidity或者Vyper語言編寫的

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,又或者Facebook正在開發的Libra穩定幣項目,它是通過一種新的編程語言Move

編寫的。

隨著區塊鏈的發展,一些原本較為小眾的語言開始逐漸發光,例如Rust語言就是這樣的例子,此外,Go語言也越來越受區塊鏈開發者們的歡迎,總的來說,當前區塊鏈世界的編程語言選擇思路大體上可分為四種,一種思路是像以太坊那樣使用各種編程語言編寫客戶端,然后讓用戶自己去進行選擇,另一種則是主動選擇一種偏主流的語言去編寫客戶端,還有一種是重點考慮安全性去選擇最合適的語言,最后一種是像Facebook這樣的大廠自己去重新開發一門編程語言,至于哪種語言或者方式才是最合適的,這便是一個仁者見仁智者見智的話題了。

2、2關于分布式計算

在計算機科學中,分布式系統是指一組計算機通過網絡相互連接并通信后,協調各計算機行為而形成的系統,組件之間彼此進行交互以實現一個共同的目標,而區塊鏈世界里的分布式系統主要類型有對等式架構和多層架構。

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所謂對等式架構,是指沒有提供特殊權限的體系結構,而系統中享有同等權利的節點我們稱其為對等節點,使用這種架構的區塊鏈,其去中心化程度是相對較高的,因此會有難以篡改的特性,但這種架構帶來的弊端就是可擴展性較差,而其中最好的例子就是比特幣。

與分布式計算密切相關的,就是共識算法,經典的共識算法有Paxos算法、Raft算法,而目前區塊鏈市場上普遍使用的共識算法主要分為PoW、PoS、DPoS、PBFT等幾個大類。

這些共識算法的權衡側重點不同,因此很難進行同維度的比較。

在區塊鏈世界,我們也會看到多層架構,這與web應用有些類似,像比特幣采用的是主鏈+閃電網絡+側鏈的架構,以太坊則是ETH1.0+ETH2.0的架構,另外,當前還有像bloXroute這樣的layer-0層擴展協議,但尚未接受廣泛測試和驗證。

2、3關于集成電路和量子計算

在公鏈領域,維護網絡是存在激勵的,在比特幣早期時代,參與網絡共識的礦工是使用的CPU設備進行挖礦,此后又過渡到GPU,再之后就發展到ASIC挖礦時代,而生產這些設備的公司是當前區塊鏈行業最富有的一個群體。

這些年來,加密貨幣ASIC芯片的發展非常迅速,從13年的110nm到現在主流的7nm芯片,比特幣網絡的算力在這段時期更是經歷了大約80萬倍的增長,這大大增加了比特幣區塊鏈網絡的安全度,使其賬本的公信力越來越強。

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而另一個備受關注的計算機領域——量子計算,其與區塊鏈行業也是密切相關的,如果說,今天的區塊鏈不去發展,那么20年后成熟的量子計算技術將對區塊鏈造成極大的破壞,這一點或許也是華為創始人任正非所講到的“區塊鏈在量子計算面前一錢不值”的本意。

簡單說,假設我們能夠穿越時空,然后拿到大約20年后成熟的量子計算機,那么我們就可以使用它去計算出今天大約1/3流通量的比特幣,但問題在于,我們并沒有能夠穿梭時空的機器,而區塊鏈技術也是在不斷發展的,相關的抗量子算法的研究會更容易落地,也就是說,最終量子計算成熟后,其對區塊鏈并不會構成威脅,反而會是起到促進的作用。

三、區塊鏈與密碼學

3、1關于哈希函數

加密哈希函數是將任意大小的數據映射成固定大小字符串的算法,哈希函數通常需要兩個安全性要求:

單向性和

抗碰撞性,前者確保底層哈希函數不可逆,而后者則意味著我們難以找到具有相同哈希值的兩個輸入。對于哈希函數,存在的兩種威脅分別是哈希碰撞攻擊和生日攻擊。

報告:基于比特幣閃電網絡的應用程序已增漲至超20個類別100多個應用:金色財經消息,根據Arcane Research的一份報告,比特幣相關開發人員一直在悄悄地構建更多應用程序。特別是比特幣閃電網絡已經開發了一個多元化的生態系統,其中包含至少20個類別100多個應用程序。應用類別主要包括支付、比特幣閃電網絡錢包、節點管理、播客和流媒體、支持閃電網絡的瀏覽器擴展程序等類別。[2022/8/8 12:08:32]

而在區塊鏈世界,最常用的哈希函數是SHA256,它是SHA系列中的加密算法之一,而比特幣的地址生成使用了雙重SHA256機制,從而提高了系統的安全性。

另外,在區塊生成、簽名消息摘要等地方,也都需要用到哈希函數。

3、2關于數字簽名

除了哈希函數之外,數字簽名也是區塊鏈中另一個必不可少的密碼學組件,它們的存在,可以保證數據源的驗證、不可抵賴性和完整性,這使得對手方不能在新消息上偽造有效簽名。

在當前的區塊鏈世界,ECDSA和EdDSA是最常用的兩種數字簽名方案,比如當前的比特幣和以太坊就是采用的ECDSA,而Monero則是采用的EdDSA。

然而,這些簽名方案并不是會一直被使用下去的,例如比特幣開發者們就在討論采用Schnorr簽名來替換掉當前的ECDSA簽名方案,而以太坊則會采用BLS簽名方案,這些簽名方案都有自己的獨特之處,而它們共同存在的好處是可聚合簽名,節省區塊空間。

3、3關于零知識證明

所謂零知識證明,它要解決的問題,是讓證明者能夠在不向驗證者提供任何有用信息的情況下,使驗證者相信某個論斷是正確的,簡單說,它可以解決區塊鏈的隱私問題。

隨著區塊鏈的發展,相關的零知識證明方案不斷涌現了出來,例如Zcash使用的zk-SNARKs,Monero、Grin采用的Bulletproofs,以太坊3.0計劃使用的Zk-STARKs等。

而這些不同的零知識證明方案也有著各自的權衡,有的證明大小較小、驗證較快,但需要可信設置,有的則不需要可信設置,但證明較大,而對于我們一般用戶而言,似乎用戶體驗和相關費用可能會是更為關鍵的考慮因素,這也是區塊鏈項目方需要去重點考慮的問題。

四、區塊鏈與經濟學

4、1區塊鏈與博弈論

博弈論是研究參與者在系統的定義范圍內做出的邏輯決策,而運用某些激勵結構和機制,就可以導致參與者的行為變得可預測和誠實。

博弈論的典型例子被稱為囚徒困境,而一個博弈的解稱為納什均衡。

例如,比特幣網絡通過獎勵礦工BTC來激勵他們使用自己的計算能力來保護網絡,節點之間的共識是通過工作量證明算法達成的,比特幣的天才設計之處在于故意讓挖礦變得困難和低效,從而使惡意參與者付出代價,這樣,網絡就可以確保節點不會偏離協議,這種促進良好行為和阻止不良行為的設置,就是運用到了博弈論。

而以太坊2.0采用的PoS系統,還進一步設置了懲罰措施,以懲罰惡意行為或者其他對系統不利的行為。

4、2區塊鏈與奧派經濟學

奧地利經濟學是起源于奧地利維也納的一種學派,這一經濟學派非常重視自由市場,他們認為市場在沒有任何外部力量干預的情況下會運行得最好,這是一種自下而上的工作方式,它與當前主流的凱恩斯經濟學派是是相對立的,大多數的比特幣學家都傾向于奧派經濟學。

五、區塊鏈與法學

由于區塊鏈世界當中,公鏈存在著原生資產,因此區塊鏈與金融是密切相關的,而這些資產在不同的國家便會有不同的定義。

例如在中國,比特幣、以太幣等公鏈等原生資產就屬于商品范疇,而ICO、IEO、STO等融資發代幣的行為就屬于涉嫌非法融資,是不被國家許可的。

而在美國,比特幣、以太幣等則屬于財產或大宗商品范疇,用戶需要進行納稅,而多數ICO代幣項目就屬于證券范疇,會受到SEC的監管,如果沒有進行注冊,則會遭到處罰甚至無法繼續項目的運營。

而隨著區塊鏈穩定幣的影響力越來越大,現有法律可能會得到更新。

相比之下,無幣區塊鏈則與法律相對較遠。

六、小結

區塊鏈是一個橫跨了多種學科的新生領域,無論是有幣的公有鏈還是無幣的聯盟鏈,都具有很大的嘗試價值,而且在研究方向上,公鏈相對于聯盟鏈會更具顛覆意義,但前者也會伴隨著大量的法律風險。

區塊鏈的技術戰爭已處在爆發邊緣,而這勢必將引發跨學科研究的新一輪高潮,如果說比特幣是區塊鏈世界的第一顆“核彈”,那么,接下來,我們還將迎來更多的區塊鏈“殺傷性武器”。

參考資料:

1.ANoteontheOriginof“Interdisciplinary”:https://items.ssrc.org/from-our-archives/a-note-on-the-origin-of-interdisciplinary/?

2.https://en.wikipedia.org/wiki/Interdisciplinarity?

3.https://www.8btc.com/article/516934?

4.https://www.8btc.com/article/433776?

5.https://www.blockchain.com/charts/hash-rate?timespan=all?

6.https://www.8btc.com/article/377559?

7.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S108480451830362X?

8.https://www.8btc.com/article/382107?

9.https://www.8btc.com/article/488095?

10.https://www.8btc.com/article/359642?

11.https://www.8btc.com/article/484995?

12.https://www.8btc.com/article/520460?

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