石建兵：数字加密货币是价值的一种数字表达

加密货币是一种虚拟货币。 根据欧洲银行管理局2014年给出的定义：“虚拟货币是一种不是由央行等发行、不完全与法定货币挂钩、但可以用于支付的价值数字表达方式，它可以通过电子方式转移、存储或交易的“以数字形式存在的虚拟货币一般分为三类：（1）电子货币：由中央银行发行并以电子形式存储的法定货币； (2)中心化虚拟货币。 货币：由私人组织集中发行和管理，仅用于购买特定平台内的虚拟商品或服务。 可以用法币购买，也可以随着时间的推移赚取，但不能自由兑换法币，比如Q币； （3）去中心化 虚拟货币：没有中心化机构（如中央银行或私人机构）来控制和管理发行。 它采用加密技术对其进行识别，通过网络社区内部协议框架进行控制，可用于支付、交易和存储。 加密货币属于第三类。

虽然名称都是数字加密货币，但每种加密货币所使用的技术略有不同。 目前主流技术发展有三种：（1）以比特币为代表的第一代区块链技术，（2）基于合约的智能技术以太坊（）技术，（3）以物联网区块链交易为代表的IOTA技术。 由于加密货币完全公开程序源代码，一般只需在现有基础上进行轻微的技术改进、微调，甚至分支和分叉，就可以很容易地发行新的加密货币。 因此，各种各样的代币正在世界各地迅速出现。 难怪。

1. 货币从理论到实践

以比特币为例。 它本质上是一个计算机系统，但其运行机制设计巧妙。 2008年，一个化名“中本聪”的个人（或组织）发表了一份仅有九页的技术白皮书，提出了一个解决方案：让现金系统运行在点对点的网络环境中，直接控制由一方发起并支付给另一方，无需任何金融机构（信用中介）的参与，并防止双重支付问题。 其目标很明确：剥夺主权国家的铸币权，放弃银行业和其他媒介，重塑货币发行机制和支付方式。 2009年1月，比特币系统悄然上线，但当时大多数人认为这只是小圈子内的智力游戏。

“中本聪”的思想与主张经济自由主义的经济学家弗里德里希·冯·哈耶克（ von Hayek，1899~1992）一脉相承。 哈耶克于1976年在《货币的非国家化》中提出“货币的非国家化和去中心化”的观点。 但由于时代背景和技术条件，“民间银行是否有足够动力保证币值稳定”、“去中心化后的货币竞争形式”等问题当时无法解决。 2008年，随着相关理论和技术的发展和成熟，一切障碍“突然”被消除，比特币这个精心设计的计算机系统得以上线。

2. 去中心化和加密特性

比特币系统的主要特点之一是“去中心化”，即所有环节都不需要中介。 这有两层含义：一是技术层面，指的是运行在没有中心节点的点对点（P2P）网络系统（peer-to-peer ）上的系统； 另一个是操作层面，即没有管理中心来发行货币和协商交易。 对等网络是一种无中心的网络结构，其中所有计算机连接在一起并直接相互通信。 这提出了两个问题。 第一，这种网络没有一个中心节点进行整体调度，那么如何相互通信； 其次，货币发行没有管理中心，如何相互信任。 前者是系统容错问题，后者本质上是信任和共识问题。 要理解这个问题，可以参考美国计算机科学家莱斯利·兰伯特在1982年提出的“拜占庭将军问题”。这种困境以历史军事问题的形式展开。 拜占庭帝国时期，由于地域辽阔，军事部署分散，各地将领必须保持一致，才能保证战斗的胜利。 众所周知，将军有忠诚者、叛徒，甚至可能还有间谍。 问题是如何通过信使传递消息，保证军事行动的一致性。 兰伯特当时证明，只要有超过2/3的忠诚将领忠诚，就能在行动上达成共识。 1999年高效且易于实现的新算法出现后，建立无中心的分布式计算网络成为可能。 在操作层面，解决将军的问题可以让素未谋面或没有中介的两方达成共识，建立互信，完成交易。 它还可以确保系统不被混入的“坏人”侵蚀并最终崩溃。

比特币的另一个特点是加密。 加密在系统中无处不在。 甚至连交易的支付和收款账户都是加密的，即字符和数字形式的地址。 它依赖的加密算法主要有两种：非对称加密算法和哈希算法（也称散列算法）。 非对称加密可以成对出现两个密钥：公钥（ key）和私钥（ key）。 数据可以用公钥加密，但只有相应的私钥才能解密； 反之亦然。

公钥及其变形用于流通（实际上地址是公钥的变形），私钥用于签名。 可以通过相互验证来付款。 哈希算法可以将任意输入的原始文本转换为固定长度的哈希值（hash value）。 例如，如果原文是一本大字典，哈希值可以只有几十到几百个数字（长度根据需要而定），哈希计算有优势。 如果字典多一页或者少一页，甚至只改变一个单词，哈希值就会发生很大的变化。 哈希值可以看作是对原文的压缩，具有像指纹一样的原文特征。 只要原文不变，哈希值就不会改变。 另外，哈希值无法还原为原文，保护了原文的机密性。 加密货币独特的无意义账户结构形式是哈希计算与非对称加密算法的结合。 最初，随机生成一个永不重复的私钥。 私钥通过特定算法生成公钥，公钥再次进行哈希处理。 然后取出指纹并转换为地址。 私钥很难记住，一般存储在“比特币钱包”中，用于支付（发起交易）时的签名。 “比特币钱包”可以本地或远程存储。 如果私钥丢失，则永远无法找回。 系统未设置争议解决方式。

3. 区块链与数字货币

当需要进行转账时（系统称之为“交易”），用私钥对交易内容进行签名，形成“转账签名”和“转账公钥”。 交易内容、转账签名、转账公钥的组合就是交易记录，向全网广播。 记账时，只要三者共同验证，结果正确即可完成交易。 所谓“区块”，就是十分钟左右时间内确认的交易按时间顺序打包的结果，相当于账本的页数。

最关键的技术是区块链协议和共识算法。 区块链协议就是如何把相册链接起来，共识过程就是所谓的工作量证明，形象的叫“挖矿”。 网络中的每个节点都是一个“矿工”。 挖矿是指矿工贡献自己的计算资源来竞争解决数学问题。 这个问题与上一个专辑（区块）的记账内容的哈希值有关，并且只是哈希值的函数。 系统会在前面添加任意数字。 调整任意数字可以大大增加计算难度。 矿工试图通过在自己的计算机上重复计算来找到这个任意数字。 谁先找到这个号码，谁就获得新专辑的记账权。 由于这个过程不需要中介机构的参与，所以也被称为机器信用。

记账时，验证当前时间段内的所有交易记录，然后将交易按时间顺序打包，形成新的相册。 新专辑链接到主链后，像广播一样传播到整个网络，其他矿工收到新专辑的副本并保存在本地。 这个过程就是“分布式账本”存储，即每个人都有一个账本。 唯一赢得记账权的矿工将获得系统奖励和交易费用，以鼓励矿工继续贡献算力来维持系统的运行。 在记账过程中验证交易也是非常巧妙的。 交易记录实际上是可以由计算机运行的脚本，即“可编程”。 验证过程中，通过运行脚本，您可以快速排除错误支付、杜绝重复支付，完成交易确认。 但对于金额较大的情况，交易时需要将6张专辑全部录制。 目的是保证交易的安全，但也带来了交易确认时间较长的问题。

系统的秘密就在于“链”。 链的意义有两个层次：（1）相册（区块）与相册（区块）之间除了序号之外，还添加了上一页的指纹特征值。 使用任意难以计算的数字作为前向验证的印记； （2）系统中仅使用最厚的账本（最长的链）作为主链。 这可以防止过去的交易数据被篡改。 由于每一页都有前一页的指纹特征，篡改任何一个交易数据都会产生连锁反应。 如果交易被修改，页面的指纹就会改变，后续相册页面无法连接。 它可以很容易地被识别为伪造的并从主链中删除。 另外，如果你想继续留在主链上，你必须在很短的时间内做到这一点。 重新计算所有后续专辑的特征值显然是不可能的，而且即使可以做到，也不值得这样做。 这种机制可以防止系统因内部攻击而崩溃。 本质上，拜占庭将军问题是通过技术设计和制度安排更好地解决的，而最好的选择是所有矿工都成为“忠诚将军”。

系统内记账竞争、大额交易确认需要6个区块、固定相册大小等问题看似不完美，但实际上都是排队博弈论的结果，通过交易费（挖矿费）的机制设计来激励矿工。 ）。 愿意提供最高强度的算力才能保证系统未来能够持续运行。

4. 有争议的货币

比特币系统不需要中介机构，交易不受地域限制。 可以通过互联网进行交易，并且可以在世界任何地方进行转账，从而实现国际化。 交易只需要地址，与人无关，不需要理由，所以是匿名的、私密的。 因此，过去缺乏业务支持，更多地用于“暗网”等场合的黑市交易，以逃避监管。

尽管加密货币在过去十年的实际运作中备受争议，但它也促成了一些新金融技术的出现：（1）分布式公共记账：一些传统科技公司、大型跨国银行机构和国际商品交易机构等已经开始应用此类技术进行系统改造； （2）点对点网络：可以进行超大规模分布式计算、搜索引力波、预测和设计蛋白质结构、研究气候变化趋势等； （3）共识算法中包含的机器信任开辟了新时代，可用于会计审计、知识产权保护等领域； （4）可编程合约：能够自动确定交易条件的智能合约，可应用于智能财产、清算、数字产权保护等领域； （5）经济理论的经验证据：验证了以往难以实验的双边市场、排队博弈等理论。

这类新技术给社会经济其他领域带来了新的变化。 首先，它可以充当经济新引擎，通过技术创新和应用培育新商机，加速经济社会转型升级。 在实际应用中，可以节省企业成本，提高数字经济运行效率。 机器信任也为社会信用报告带来了新的管理视角，使得篡改、否认和欺诈的成本高昂，推动了可信安全的发展。

《光明日报》（2018年4月4日第14页）