撰文 | 趙維杰

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2008年，化名中本聰?shù)纳衩乜茖W家發(fā)表文章《比特幣：一種點對點式的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》（Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System），區(qū)塊鏈技術(shù)自此橫空出世。2017年下半年到2018年上半年期間，伴隨著比特幣市值的幾度飆升與震蕩，區(qū)塊鏈一詞也一度成為風靡世界互聯(lián)網(wǎng)的搜索熱詞。作為比特幣背后的基礎(chǔ)技術(shù)，區(qū)塊鏈技術(shù)為數(shù)據(jù)存儲與價值交換提供了一種安全可靠的去中心化模式，它的應(yīng)用前景被眾多學術(shù)界及企業(yè)界人士寄予厚望。 

面對這一新興技術(shù)潮流，中國政府在謹慎中給予關(guān)注。2017年9月，七部委發(fā)布《關(guān)于防范代幣發(fā)行融資風險的公告》，全面禁止ICO（Initial Coin Offering，首次幣發(fā)行）。另一方面，2018年5月工信部發(fā)布的《2018年中國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》則認為，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)開始，并將在更多中國實體經(jīng)濟領(lǐng)域中落地應(yīng)用。在由《國家科學評論》（National Science Review，NSR）組織、NSR副主編郭雷院士主持的區(qū)塊鏈主題論壇中，來自學術(shù)界和區(qū)塊鏈技術(shù)公司的多名專家對區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景進行了深入的討論。

郭雷：區(qū)塊鏈技術(shù)為什么能受到這么多的關(guān)注？它到底能夠做什么？

鄭志明：我先來談一談區(qū)塊鏈的重要性。從互聯(lián)網(wǎng)時代開始，我們實現(xiàn)了信息的互聯(lián)；后來移動通信技術(shù)普及，又實現(xiàn)了人與人之間的互聯(lián)；現(xiàn)在，5G技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，我們又即將實現(xiàn)萬物互聯(lián)。

在信息、人、物都實現(xiàn)了互聯(lián)之后，我們下一步需要的是什么？是價值的互聯(lián)與交換。價值連接的基礎(chǔ)是信任，人們迫切地希望能夠通過某種技術(shù)和機制來建立信任，為價值的流轉(zhuǎn)建立低成本的運行通道。而區(qū)塊鏈剛好提供了能夠滿足條件的解決方案，它可以為數(shù)據(jù)和交易提供安全、不可篡改的存儲和記錄方式，從機制層面上解決信任問題。

此外，從經(jīng)濟學角度看，信任機制的建立是可以促進經(jīng)濟發(fā)展的。經(jīng)濟學家費雪討論過經(jīng)濟發(fā)展與價值交換之間的關(guān)系，現(xiàn)代貨幣主義理論的代表人物弗里德曼又對費雪的觀點進行了闡釋，這個闡釋可以簡單概括為：GDP約等于流動貨幣（可以是狹義流動貨幣M1或者廣義流動貨幣M2）與價值流動速度的乘積。信任機制的建立可以加速價值的流動，也就可以促進GDP，也就是經(jīng)濟的發(fā)展。

甘國華：區(qū)塊鏈的可應(yīng)用范圍很廣，目前可以主要歸納為交易支付、數(shù)據(jù)存證、溯源以及智能合約等幾個方面。這些應(yīng)用又可以大致分為純鏈上業(yè)務(wù)以及鏈上鏈下相結(jié)合的業(yè)務(wù)。

數(shù)字貨幣是純鏈上業(yè)務(wù)的代表，它的業(yè)務(wù)客體，也就是數(shù)字貨幣，是完全在區(qū)塊鏈上產(chǎn)生、流轉(zhuǎn)和消亡的。而鏈上鏈下相結(jié)合業(yè)務(wù)的一個例子是溯源。比如在不久前引起轟動的疫苗質(zhì)量事件發(fā)生后，就有人提出可以用區(qū)塊鏈來對疫苗生產(chǎn)、運輸、使用的全過程進行可溯源的記錄。在這種業(yè)務(wù)中，確保鏈下物理世界中的客體與鏈上標記客體的一致性是一個關(guān)鍵問題。

鄭志明：我認為，如果一個應(yīng)用場景符合下面六個特征中的一個，我們就可以考慮在其中應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)：這個場景具有多方交互性；需要可信性；需要去中介化；具有原子性；需要隱私性；或者，其生產(chǎn)關(guān)系需要本質(zhì)性調(diào)整。符合這些特征的場景是非常多樣化的，包括供應(yīng)鏈管理、垃圾管理、文化娛樂、智能制造、社會公益、政府管理等。區(qū)塊鏈的應(yīng)用遠不止于金融領(lǐng)域。

鄧小鐵：關(guān)于區(qū)塊鏈的應(yīng)用，我想最先落地的應(yīng)該是甘博士所說的“純鏈上業(yè)務(wù)”，也就是完全電子化和數(shù)據(jù)化的業(yè)務(wù)。比如電子金融、電子資源共享、電子游戲等。

另一方面，區(qū)塊鏈還可能有助于社會利益和個人利益的共同實現(xiàn)。互聯(lián)網(wǎng)帶來了很多公共服務(wù)的軟件和系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)通常都會或多或少地損害個人隱私。有時候，這些系統(tǒng)在整體上帶來社會進步，但卻在特定場景中讓應(yīng)用它的個體遭受損失。如何在其中尋找平衡，是現(xiàn)代社會需要面對的問題。

谷歌曾經(jīng)有一條著名的準則，叫做 “不作惡”（Don’t be evil），這是一個企業(yè)對社會和用戶做出的主觀承諾。但是我想，我們能否將區(qū)塊鏈技術(shù)與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合起來，通過機制設(shè)計建立起一個人類生活服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。在這個網(wǎng)絡(luò)中，人與人之間的誠信是由機制本身所要求和保證的，而不需要依賴于企業(yè)的自律。

陳婧：一個好的區(qū)塊鏈系統(tǒng)可以在大規(guī)模的分布式系統(tǒng)中高效地建立共識。共識與日常生活密不可分，從金融活動到數(shù)據(jù)共享，人們都需要針對“誰擁有什么、誰做了什么”等問題達成共識，只有在這些共識的基礎(chǔ)上，人們才能進行進一步的交流和合作。區(qū)塊鏈提供了一種建立共識的新方式，因此與日常生活息息相關(guān)。

除了共識，機制設(shè)計也是保證區(qū)塊鏈環(huán)境安全、健康的重要因素之一。學術(shù)界已經(jīng)從理論上設(shè)計出了很多優(yōu)秀的博弈機制，但在實際應(yīng)用中所使用的，通常還是那些傳統(tǒng)和簡單的機制。這與公眾的接受能力有關(guān)。我們很難在一個大型經(jīng)濟系統(tǒng)里面，讓公眾都去理解、接受和信任一個復(fù)雜的機制。所以，在區(qū)塊鏈的機制設(shè)計中，簡單、可解釋、好分析是非常重要的標準。為了達到這些標準，我們甚至可以犧牲掉一些性能方面的優(yōu)化。

郭雷：區(qū)塊鏈具有安全、不可篡改、去中心化等特點。這些特征是由哪些算法和技術(shù)支撐的？

王小云：我來談一談區(qū)塊鏈中的密碼學技術(shù)。密碼學技術(shù)為通信的安全性提供保障，在區(qū)塊鏈中主要涉及三種密碼學算法。第一是加密算法，它保證數(shù)據(jù)的機密性，確保無關(guān)者不能看到信息的內(nèi)容。第二是電子簽名技術(shù)，它保證數(shù)據(jù)來源的可靠、合法、可認證。第三是哈希函數(shù)，它保證區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的不可篡改性。同時，電子簽名的不可篡改性也是由哈希函數(shù)來保證的。不可篡改性是區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)特征，所以哈希函數(shù)是區(qū)塊鏈技術(shù)中非常重要的一環(huán)。

哈希函數(shù)具有很多優(yōu)勢。首先，它兼顧了安全性和便捷性。哈希函數(shù)不需要密鑰，所以可以便捷地應(yīng)用于各種場景。同時，它又具備抗原像攻擊、抗第二原像攻擊、抗碰撞攻擊等安全屬性，具備很高的安全性。

其次，哈希函數(shù)為系統(tǒng)的可證明安全性提供保障。傳統(tǒng)的可證明安全性算法，比如零知識證明，都是交互式的。而哈希函數(shù)是非交互式的，在很多場景中，可以不需要反復(fù)迭代，一次性完成證明。這可以大大降低通信過程的復(fù)雜程度。

最后，哈希函數(shù)可以提供綁定技術(shù)。綁定技術(shù)通常也稱為比特承諾，在這個過程中，A先將消息的哈希值的發(fā)送給B，一段時間后再將對應(yīng)的被壓縮信息（被綁定信息）也發(fā)送給B，B可以用哈希函數(shù)來計算被綁定信息的哈希值，同時驗證被綁定信息是否匹配。綁定技術(shù)在交易、支付、存證、溯源、合約等各種業(yè)務(wù)中發(fā)揮作用，保證這些過程的安全性，因此對于區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用非常重要。

陳婧：近年來，也有一些新的區(qū)塊鏈算法出現(xiàn)。在傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈算法中有一個三角難題，認為安全、性能、去中心化這三者只能三選二，無法三者兼顧。比特幣和以太坊都是如此。而現(xiàn)在新的技術(shù)，比如Algorand的新型共識系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)三者兼顧。

我們的新共識系統(tǒng)不再基于中本聰?shù)摹肮ぷ髁孔C明”方式，而是基于一種獨特的拜占庭協(xié)議，使用我們自己的“權(quán)益證明”方式。安全性方面，我們可以證明在惡意節(jié)點所占權(quán)重不超過三分之一的情況下，這個系統(tǒng)在最壞的情況下也是安全的，其中的交易信息不可篡改、鏈不會分叉，而且區(qū)塊一旦產(chǎn)生就馬上是得到認可的最終的區(qū)塊。在性能方面，由于我們不再使用工作量證明模式，就不再需要“挖礦”和求解哈希函數(shù)，所以它所要求的計算量是很低的。只要擁有一臺普通的筆記本電腦，任何人都可以加入這個系統(tǒng)，成為一個擁有全部權(quán)限的節(jié)點。在去中心化方面，我們并沒像現(xiàn)在的基于權(quán)益證明的共識系統(tǒng)一樣做出妥協(xié)，只允許少數(shù)節(jié)點參與共識協(xié)議。在我們的系統(tǒng)中，所有節(jié)點都可以按照其權(quán)益份額全權(quán)參與到共識系統(tǒng)中。

甘國華：最新的發(fā)展趨勢還包括鏈網(wǎng)技術(shù)和跨鏈技術(shù)，以及區(qū)塊鏈技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合。很多場景中，物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的節(jié)點是可以共用的；物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生大數(shù)據(jù)，而區(qū)塊鏈又是數(shù)據(jù)存儲和跟蹤的工具。

郭雷：在區(qū)塊鏈領(lǐng)域，還有哪些需要進一步研究和解決的問題？

鄭志明：剛剛陳婧提到了區(qū)塊鏈中的三角難題，我想這其中的三點，安全性、性能、去中心化，確實是區(qū)塊鏈技術(shù)的核心指標，如何對三者進行統(tǒng)籌優(yōu)化、使系統(tǒng)適用于各個具體的應(yīng)用場景，會是領(lǐng)域中持續(xù)的研究方向。

甘國華：沒錯。此外還有容量問題和通訊問題。目前受區(qū)塊大小的限制，區(qū)塊鏈上能夠保存的數(shù)據(jù)量是有限的，我們要去平衡區(qū)塊大小和效率。而要把區(qū)塊鏈上的交易廣播出去，又需要通訊技術(shù)的更大支持。

另外我想，對于現(xiàn)在的區(qū)塊鏈，尤其是智能合約，我們似乎還沒有從數(shù)學上證明它的正確性和合理性。

鄧小鐵：現(xiàn)在的很多區(qū)塊鏈系統(tǒng)，包括以太坊，都是圖靈完備的。而對于這些圖靈完備的系統(tǒng)，很難從理論上去證明它的合理性。事實上，關(guān)于區(qū)塊鏈是否一定需要是圖靈完備的，也是一個需要探討的問題。

我還想到另一個需要研究的問題。區(qū)塊鏈有很多經(jīng)濟學上的應(yīng)用，這其中會衍生出一些經(jīng)濟學問題。在未來的經(jīng)濟系統(tǒng)中，算法和人工智能將發(fā)揮越來越重要的作用，其中的新型經(jīng)濟學問題是值得研究的。

陳婧：的確如此。區(qū)塊鏈金融和傳統(tǒng)金融有相同也有不同。區(qū)塊鏈上產(chǎn)生的虛擬化數(shù)字資產(chǎn)就和傳統(tǒng)資產(chǎn)不同：傳統(tǒng)物理資產(chǎn)通常只涉及使用權(quán)，而區(qū)塊鏈上的代幣資產(chǎn)可能與用戶的決策權(quán)、投票權(quán)相關(guān)，所以在資產(chǎn)轉(zhuǎn)移的過程中，就不僅僅是使用權(quán)的轉(zhuǎn)移，也伴隨著決策權(quán)和投票權(quán)的轉(zhuǎn)移。理清新經(jīng)濟模式與傳統(tǒng)模式的相同和不同之處，會是很有意思的研究。

郭雷：監(jiān)管也是區(qū)塊鏈相關(guān)的重要問題。對于匿名性和去中心化的區(qū)塊鏈，如何進行監(jiān)督和管理？

鄭志明：在世界范圍內(nèi)，沒有任何一項技術(shù)是可以在不接受監(jiān)管的情況下落地應(yīng)用的。而且從技術(shù)上講，區(qū)塊鏈與監(jiān)管并不沖突。事實上，作為不可篡改，并且公開透明的數(shù)據(jù)鏈，區(qū)塊鏈可能是更易于監(jiān)管的。我們需要發(fā)展一種“監(jiān)管融入技術(shù)”的模式，在區(qū)塊鏈中加入監(jiān)管節(jié)點，獲得全面、實時的監(jiān)管數(shù)據(jù)。

王小云：從密碼學角度講，區(qū)塊鏈雖然是去中心化的，但仍然使用公鑰和電子簽名技術(shù)，這就意味著，我們可以從技術(shù)上將區(qū)塊鏈賬號與真實世界聯(lián)系起來，可以用電子簽名技術(shù)保證賬號和數(shù)據(jù)的合法性、可靠性和真實性。我前面提到，哈希函數(shù)和電子簽名技術(shù)是區(qū)塊鏈的核心技術(shù)，而區(qū)塊鏈的監(jiān)管同樣要依賴于這些技術(shù)。

甘國華：兩位老師說得很對。在監(jiān)管層面上，區(qū)塊鏈技術(shù)是中性的，它既有匿名性、保護隱私的一面，也有透明化、防篡改，利于監(jiān)管的一面。我想，區(qū)塊鏈監(jiān)管的具體實施有兩種途徑，一種是相對的實名制，這里面涉及到王老師所說的電子簽名技術(shù)，另一種就是鄭老師所說的，加入具有一定權(quán)限的監(jiān)管節(jié)點。

此外，監(jiān)管本身正是區(qū)塊鏈的一個重要的應(yīng)用方向。如果我們能夠利用區(qū)塊鏈準確地記錄和追蹤什么人在什么時間地點對什么客體做了什么事情，那么就可以實現(xiàn)對很多實際領(lǐng)域的溯源和監(jiān)管。

鄧小鐵：我曾經(jīng)參與過關(guān)于另一項技術(shù)的監(jiān)管問題的討論，那時我提出了一個建議，我想這個建議也同樣適用于區(qū)塊鏈：在監(jiān)管問題上，企業(yè)應(yīng)當主動向政府部門提出建議，幫助政府部門了解如何對企業(yè)進行有效監(jiān)管。這可以幫助企業(yè)和政府之間形成有效的、交互式的討論氛圍，對于一個健康的監(jiān)管體制的建立是很有幫助的。

郭雷：在互聯(lián)網(wǎng)和通信行業(yè)中，標準化是非常重要的一環(huán)。目前是否已經(jīng)有區(qū)塊鏈相關(guān)的標準在建立中？

甘國華：有。在國內(nèi)，我個人就參與了工信部下屬中國信息通信研究院“可信區(qū)塊鏈標準”的制定，這一標準已經(jīng)成為了國際電信聯(lián)盟（ITU）標準體系的一部分。此外，工信部電子標準所也在積極參與相關(guān)ISO標準的制定。

王小云：對區(qū)塊鏈技術(shù)的標準化，首先就是對其三種核心算法，也就是加密算法、電子簽名和哈希函數(shù)的標準化。其中，加密算法的標準化已經(jīng)比較成熟。關(guān)于哈希函數(shù)的標準化，在2004和2005年，美國國家標準與技術(shù)研究院的MD5和SHA-1密碼被成功破解 [譯注：這兩個算法是由王小云教授破解的] 之后，中國和美國分別推出了哈希函數(shù)相關(guān)的SM3算法和SHA-2、SHA-3算法，這些新算法目前正在申請ISO標準，并且已經(jīng)進入了最后的標準擬定階段。

當然，還需要對區(qū)塊鏈的協(xié)議框架進行標準化，這屬于密碼協(xié)議層的范疇。在這方面，近年來多種技術(shù)涌現(xiàn)，很難馬上得到一個統(tǒng)一的標準。但我想，經(jīng)過五到十年的發(fā)展，我們將可以得到比較統(tǒng)一、可以應(yīng)用于各種場景的區(qū)塊鏈協(xié)議框架標準。

陳婧：業(yè)界對于區(qū)塊鏈標準的需求是越來越急迫的。新的區(qū)塊鏈系統(tǒng)不斷問世，每一個新系統(tǒng)都宣稱自己在某些性能上取得了突破。終端用戶不可能自行了解所有新技術(shù)、新系統(tǒng)的細節(jié)并判斷其性能的高低。所以學術(shù)界、工業(yè)界和政府需要擔負起制定標準的責任。

確定通用的性能參數(shù)并建立嚴格的數(shù)學評估方法非常重要。安全性、可擴展性和去中心化程度應(yīng)該是主要的評估標準。比如說，參與模式可以分為幾個類別：是不是每一個節(jié)點都可以直接和自由地參與共識；是不是有一些節(jié)點需要將自身權(quán)利授權(quán)給其他節(jié)點；或者在參與過程中，節(jié)點的權(quán)益是否需要被“鎖定”。組織模式同樣有幾種類型：許可型、聯(lián)合型、無許可型等。此外，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也是區(qū)塊鏈標準化中的一個因素，所需帶寬和信息的傳輸方式需要被考慮。

除此之外，可能還有一些不常被提起的因素同樣影響著區(qū)塊鏈系統(tǒng)的性能。在區(qū)塊鏈標準的制定過程中，我們需要考慮到各種各樣的因素。

郭雷：目前區(qū)塊鏈的發(fā)展處于哪個階段、什么程度？

甘國華：我認為區(qū)塊鏈的發(fā)展基本符合美國高德納咨詢公司提出的技術(shù)成熟度曲線（The Hype Cycle），熱炒概念的過熱階段已經(jīng)過去，進入到行業(yè)穩(wěn)定繁榮之前的低谷期。目前，中國對虛擬貨幣嚴格管理，幣圈發(fā)展受限，而鏈圈正在向各個領(lǐng)域扎根和落實。我認為，在經(jīng)過一段時間的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)調(diào)整之后，到2020年左右，我們將可以看到區(qū)塊鏈在各行業(yè)之中得到真正的應(yīng)用。

鄧小鐵：關(guān)于區(qū)塊鏈的發(fā)展，我一直有一個疑問，就是最終會有幾條鏈存活下來的問題。不久前，比特黃金遭到惡意攻擊，說明鏈與鏈之間的互相攻擊已經(jīng)開始。當紙幣（交子）最初在中國出現(xiàn)的時候，是由16家富商共同負責發(fā)行，但最終統(tǒng)一成了一家。在未來，會不會只剩下一條區(qū)塊鏈、一種代幣呢？最近不同幣種之間的算力競爭也對區(qū)塊鏈市場也造成巨大擾動。

王小云：我想這個問題應(yīng)該分兩種情況討論。第一種情況是零散的區(qū)塊鏈應(yīng)用，對于很多需要不可篡改性的安全性的場景，我們都可以建立一個區(qū)塊鏈來滿足其具體要求。這樣的零散的應(yīng)用會非常多，每一個具體應(yīng)用都可以有自己的一條區(qū)塊鏈。而對于一些大的應(yīng)用領(lǐng)域，我們可以用區(qū)塊鏈來構(gòu)建它的整體框架。在這樣的情況下，每個領(lǐng)域只需要保留一個或者兩個成熟的區(qū)塊鏈架構(gòu)就足夠了。

郭雷：最后一個問題，目前國內(nèi)外的區(qū)塊鏈研究和發(fā)展情況有哪些異同？

甘國華：我不久前參加了一個區(qū)塊鏈知識產(chǎn)權(quán)相關(guān)的峰會，在會上看到數(shù)據(jù)，目前區(qū)塊鏈相關(guān)的專利申請是由中、美兩國主導(dǎo)的，技術(shù)方面和應(yīng)用方面的專利都是如此。但就我的個人感受來講，在底層技術(shù)層面，我們和國外還有一定差距，但我們在應(yīng)用方面的投入非常積極，這可能和我們已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面表現(xiàn)出色有關(guān)。此外，國外通常是幣-鏈結(jié)合，而國內(nèi)強調(diào)無幣區(qū)塊鏈。

鄧小鐵：在基礎(chǔ)理論方面，中國確實和國外有差距。但我們也看到，國內(nèi)學術(shù)界也已經(jīng)開始關(guān)注這一領(lǐng)域，不少高校和研究所都建立了區(qū)塊鏈相關(guān)的實驗室。而且，陳婧、石潤婷（Elaine Shi）、宋曉東（Dawn Song）等在美華人科學家都在這一領(lǐng)域中表現(xiàn)十分出色。

另外，我認為國內(nèi)學術(shù)界的研究應(yīng)當和產(chǎn)業(yè)界保持一定的距離。因為學術(shù)界的工作應(yīng)該有創(chuàng)新性和前瞻性，如果只研究已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)界中應(yīng)用的技術(shù)，就不可能為還沒有出現(xiàn)的未來技術(shù)做出貢獻。再比如說，目前許多國家都出于現(xiàn)實考慮，對虛擬貨幣態(tài)度保守。但學術(shù)界也許不應(yīng)該完全中斷相關(guān)研究，因為如果我們現(xiàn)在完全放棄了虛擬貨幣，而多年之后虛擬貨幣又成為了主流，我們將會失去加入這個體系的機會或技術(shù)儲備，這種阻斷效應(yīng)即便不是永久性的，也會花費我們很多時間和精力才能彌補。在區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展方向上，我們廣闊的市場需求對區(qū)塊鏈應(yīng)用有著其它市場少有的廣闊原生推動力，有望在下一階段在區(qū)塊鏈實用領(lǐng)域有突出的表現(xiàn)。

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