比特币的诞生和分散支付系统的优势
在前两章中，你发现了当今的货币是什么，一种价值的抽象。我们还注意到，随着数字货币的出现，货币的概念已经变得越来越模糊。
在这一章中，我们将看看区块链技术的背后是什么，以及它如何让我们创造和使用数字货币。
本章将涵盖以下主题:
- 比特币是如何产生的
- 通向比特币的项目
- 比特币简介
- 传统支付系统如何工作
比特币是如何产生的
我们的核心目标是理解区块链是如何运作的，以及为什么比特币变得如此受欢迎。然而，为了做到这一点，我们需要快速回顾一下近期历史上发生的一些宏观经济事件。比特币在全球经济和金融危机期间的推出是货币史上最重要的事情之一。
区块链技术通常被称为货币互联网或价值。让我们首先概述一下导致比特币出现的一系列事件，这是全球公认的第一个区块链技术应用。
比特币白皮书发表于 2008 年 10 月，那一年全球经济和金融危机席卷全球。不管是不是巧合，比特币似乎完美地解决了法定货币的许多缺陷。
一个鲜为人知的事实是，比特币区块链的创世纪区块，记录了其第一笔交易，包含其创造者中本聪的隐藏信息。文本引用了英国报纸《泰晤士报》的一个标题，显示了比特币区块链推出日期的证据，并声明如下——《泰晤士报》，2009 年 1 月 3 日，财政大臣处于第二次银行救助的边缘。
除了证明创世纪区块的日期，这条信息似乎被巧妙地设计成表达当时全球金融体系的悲惨状况。这也暗示了拟议的解决方案作为改善货币体系的踏脚石的重要性。嵌入在创世纪区块中，并考虑到比特币区块链的不可改变和强大的性质，这条信息对后代来说是一个永恒的提醒。
经济危机的开始
自 1971 年布雷顿森林协定解体和现代法定货币体系引入以来，世界进入了一个外汇汇率基本自由波动的新时代。各国央行开始实施各种货币政策来管理各自经济体的货币供应。世界各地的货币政策目标可能有所不同，但一个普遍接受的共同主题是通胀目标制。这样做是为了提供健康、稳定、低的通货膨胀率，促进持续的经济增长。通过以低通胀率为目标，全球央行旨在创造稳定的经济环境，在价格不会大幅上下波动的情况下，为消费者和企业的经济活动提供正确的激励。
多年来，这一战略在不同国家取得了不同程度的成功。
在同一时期，全球出现了前所未有的信贷增长和债务积累，导致了次贷危机、全球信贷紧缩和全球经济衰退。当银行开始倒闭，对新经济企业的投资减少时，世界各地的政府和中央银行意识到他们需要做些什么来刺激经济；于是，一轮又一轮的 q 量化宽松()开始了。
**这导致了前所未有的新法定货币供应进入经济，以及接近零(在某些情况下甚至是负)的利率，这是另一个在标准经济理论和实践中闻所未闻的经济现象。
印这么多钱背后的想法是为了刺激经济，拯救金融体系免于崩溃。然而，正如经常发生的那样，这种政策也有一些副作用。全球股票和房地产等实物和金融资产的价格大幅上涨，从而降低了法定货币的储值性。
比特币的诞生
自全球经济衰退以来，社会不平等也明显加剧。同样，这是由于大量流动性或新的货币供应进入全球金融体系并涌入资产类别，如房地产、股票市场和风险资本。这当然抬高了它们的价格。由于这些资产类别通常最容易被富有的投资者获得，他们使用精明的资产管理公司的服务，净效应是财富差距越来越大。另一方面，大部分拥有很少或没有可投资资产的人，他们的收入主要来自劳动工资，几乎没有经历过同样的财富效应。这可能对近年来的全球政治格局产生了影响，但由于政治经济学不在我们的讨论范围之内，我们就不讨论了。
长话短说，在全球经济和金融格局发生如此前所未有的重大事件之际，比特币诞生了。
通向比特币的项目
在我们刚刚描述的经济事件的同时，技术社区也在经历着自身的演变。许多才华横溢的技术人员一直在努力解决问题，以实现安全的数字货币支付。
事实上，比特币白皮书引用了著名的科学出版物，如威廉·费勒的概率论及其应用简介，由约翰·威利父子公司于 1957 年出版；戴伟的 BMoney 论文，1998 年出版；还有亚当在 2002 年写的 Hashcash -拒绝服务对策论文。
在我们深入比特币区块链之前，我们应该告诉你，数字货币的概念并不全新，当然也不是比特币发明的。比特币的创始人 Satoshi 考虑并利用了现有的科学研究，在几个学科中开展了他的项目。他还添加了一些自己的创新解决方案，并以一种出色的方式将所有东西整合在一起。
以下是比特币出现之前一些值得注意的科学突破的总结，其中一些是比特币的基础:
- 20 世纪 80 年代初，杰出的数学家 David Chaum 发表了几篇关于密码学及其在电子支付系统中的应用的研究论文。几年后，他成立了 DigiCash Inc .，开发 eCash 软件，使用户能够以数字格式存储资金，由银行加密签名。用户也可以在任何接受电子现金的商店消费这种数字货币。没有必要在供应商那里开一个账户或者给他们你的信用卡号码。下图可以更好地说明这一点:
- 1998 年，计算机工程师戴伟发表了一篇论文，提出了他所谓的 B-Money，这是一种基于点对点网络的匿名分布式电子现金系统，其中节点(参与网络的计算机)共同维护和更新交易账本。中本聪在他最初的比特币白皮书中提到了 B-Money，这一事实凸显了戴伟工作的重要性。这可以从下图中看出:
- 1997 年，Adam Back 介绍了他的 Hashcash 概念。这是一个用来防止垃圾邮件的系统。这个想法是，为了发送一封电子邮件，用户的计算机需要先做一些计算。由于进行这样的计算需要时间、能量和处理能力，这增加了发送电子邮件的成本基础。这一成本预计不会让合法的电子邮件用户望而却步，因为他们发送的电子邮件数量相当低，而这应该会阻止垃圾邮件发送者，他们每天发送数千封电子邮件。为此，使用散列函数，它是一种特殊类型的数学函数。为了找到计算难题所需的解决方案，计算机需要多次计算散列函数。
- 类似于 Hashcash 的概念在更早的时候就被提出来了，在 1992 年由 Cynthia Dwork 和 Moni Naor 发表的一篇论文中，题目是通过处理或打击垃圾邮件来定价。他们的主要想法是要求用户计算一个中等难度的函数，以获得对共享资源的访问，从而防止无意义的使用。
- 一个密切相关的主题，术语工作证明是由计算机科学家马库斯·雅各布松和阿里·朱尔斯在 1999 年首次提出的。他们把它定义为在特定的时间内完成了一定量的计算工作的证明。
正如 Satoshi 在白皮书中描述的那样，比特币的工作证明算法也实现了类似的想法:
网络通过将事务散列到基于散列的工作证明的连续链中来为事务添加时间戳，从而形成一个不重做工作证明就无法更改的记录
所以，基本上，工作证明是一个证明，一定量的计算工作已经由计算机完成。这样的工作有明显的成本。因此，工作证明是外部资源被投入到一定量的工作中的证明，因此，所做的工作有价值。
- 大约在同一时间，另一位杰出的计算机科学家 Nick Szabo 提出了比特币黄金的概念，这一概念从未在实践中实施，但被称为比特币架构的直接前身。尼克·萨伯这样描述他的想法:
“我开始思考难以解决的问题和开采黄金的难度之间的类比。如果一个谜题需要时间和精力去解决，那么它就可以被认为是有价值的。这个解决方案可以作为一枚数字硬币送给某个人。”
在 BitGold 网络中，解开的密码难题将被发送到社区，如果被接受，这项工作将归功于完成这项工作的人。这将转化为新生成的数字硬币。一个新的谜题只有在找到前一个谜题的解决方案并被社区接受后才会发布。在解决这些任务的过程中，提出解决方案的社区成员将拥有越来越多的新数字财产。系统的这一方面为网络提供了一种验证新硬币并给其打上时间戳的方法。除非大多数当事人同意接受新的解决方案，否则他们无法开始下一个难题。Nick Szabo 提出了一个关于数字价值创造的很好的观点，因为这个过程中所需的计算工作是不可伪造的。直到一个网络参与者想出了解决办法，才额外发了硬币。因此，这种数字货币供应稀缺，难以生产，并且可以安全地存储和转移。这是一个非常接近比特币挖矿的概念。
- 早期加密货币社区的另一位杰出人物是哈尔·芬尼。他是一名计算机科学家，后来与 Satoshi 一起参与了第一笔比特币交易。Hal Finney 对日益增长的数字货币系统研究做出了宝贵的贡献，在早先介绍的工作证明概念的基础上，引入了可重复使用的工作证明。可重复使用的工作证明的目的是作为代币。正如一枚金币的价值是由制造它所需要的原始黄金的价值支撑的一样，一个可重复使用的工作证明令牌的价值是由为了产生它而完成的工作的价值来保证的。而且，正如我们已经知道的，这项工作的价值是由现实世界的计算机资源和完成这项工作所需的电力来支持的。他引用了尼克·萨伯(Nick Szabo)关于数字商品的“比特黄金”概念，事实证明，创造数字商品的成本很高。
前面提到的所有科学里程碑，以及其他几个，都对数字货币的发展和比特币的诞生做出了巨大贡献。之前的大部分项目都有比特币的一个或多个特征，但没有一个项目对比特币最终解决的问题有完整有效的解决方案。他们主要依靠中央支付结算系统，与传统金融系统的运作方式没有太大区别。
现在，记住所有这些背景，让我们直接进入比特币的工作方式。
比特币简介
那么，比特币是什么？也许最好从它的创始人中本聪的话开始，我们可以在最初的白皮书比特币:点对点电子现金系统中找到这句话。它声明如下:
“电子现金的纯点对点版本将允许在线支付直接从一方发送到另一方，而不经过金融机构。数字签名提供了部分解决方案，但是如果仍然需要可信任的第三方来防止重复花费，那么主要的好处就失去了。我们提出了一种使用对等网络来解决重复花费问题的解决方案。网络通过将事务散列到一个基于散列的工作证明的持续链中来标记事务的时间戳，形成一个不重做工作证明就无法更改的记录。”
为了理解 Satoshi 说这些话的意思，我们必须更详细地解释几个重要的概念。
首先，比特币的创造者非常强调网络的点对点性质。这意味着比特币是一个去中心化的网络。没有任何中央政党负责管理这个系统。这是一个真正民主的平台，开放给每个人参与和贡献。比特币的网络可以在下图中看到:
正如中本聪所建议的，主要的想法是建立一个没有中介的系统，防止网络上的同行单独参与的重复支出。
在比特币出现之前，如果没有可信的中央机构参与，人们无法通过互联网直接交易。这是因为以电子方式传输的金钱不同于其他类型的信息或数字项目。你可以拍一张照片，并与你在脸书上的所有朋友分享，但如果你有一美元并想分享，你不能给你的每个朋友都发一美元。
当用户试图同时花费相同单位的数字货币两次时，就会发生重复消费，通过复制数字货币有效地增加了他的钱。这相当于在现实世界中伪造货币。
如果存在重复支出，这个体系将不会是一个有效的价值储存手段，也将缺乏货币的一个基本前提，即稀缺性。
假设你在网上购物，你想用数字货币支付。让我们假设你的钱包里有几枚硬币。你喜欢亚马逊上的一部全新电影，Audible 上的一本有声读物。你想要两样都有，但是你拥有的数字货币只够买这两样中的一个。如果你能使用相同的数字货币购买两种商品会怎么样？
在亚马逊或 Audible guys 知道你花了两次相同的硬币之前，你将能够在几秒钟内在两个网站上点击购买，并下载产品。
双重消费以及比特币是如何解决的
重复消费是数字货币特有的问题，因为数字信息可以相对容易地复制。实物货币没有这个问题，因为它们不容易被复制。你可能知道所有保护你钱包里的钞票不被任何人复制的措施。
比特币是第一个以去中心化的方式解决重复花费问题的数字货币系统，解决方案确实优雅而巧妙。比特币网络上的所有交易都被记录在一个共享的公共交易日志上，也被称为区块链数据库。在比特币区块链上，网络会为所有者消费特定硬币的第一笔交易打上时间戳，并拒绝同一所有者随后消费同一枚硬币的任何尝试，从而消除了重复消费。这个网络是智能的，它的模块记录着谁现在拥有一枚硬币，谁已经花掉了它。
在这一点上，你可能会想:好吧，但这似乎不是一个如此不可思议的创新。毕竟，他们只是把所有的交易按照表面的顺序记录在账本上，就像任何银行或类似的金融中介机构一样。
是的，但是这种解决方案的独特之处在于，交易验证和记录是以分散的方式由整个网络完成的，而不是由单一的、可信的中央机构完成的。
Satoshi 的目标是消除可能成为潜在中心故障点的第三方。因此，任何此类验证都必须由对等方自己执行，而不是由任何中间人执行。
在下一节中，我们将更详细地讨论比特币的分散模式与现有的传统金融基础设施有何不同。
传统支付系统如何工作
正如预期的那样，我们的目标是讨论区块链网络的参与者如何确保复式记账原则得到遵守。我们还将展示该解决方案与遗留财务系统的其他现有解决方案有何不同。
在比特币区块链中，支付是通过一种所谓的共识机制来结算的，这种机制基于植根于博弈论的经济激励。迷茫？我们将在下面的段落中用更简单的术语解释它。
共识过程协调了所有网络参与者的利益，因此他们的最佳行动方案是支持所有交易的真实验证和记录保存。稍后我们将更详细地讨论共识机制。现在，以下是 Satoshi 自己想要分享的关于这个问题的内容:
“当然，问题是收款人不能证实其中一个所有者没有重复花费硬币。一个常见的解决方案是引入一个可信的中央机构，或薄荷，检查每笔交易的重复支出。每次交易后，硬币必须返回到造币厂以发行新的硬币，并且只有从造币厂直接发行的硬币才被信任不会被重复花费。这种解决方案的问题是，整个货币体系的命运取决于经营造币厂的公司，每笔交易都必须经过他们，就像银行一样。
我们需要一种方法让收款人知道以前的所有者没有签署任何更早的交易。就我们的目的而言，最早的交易才是最重要的，所以我们不在乎以后的重复消费。确认不存在交易的唯一方法是了解所有交易。在基于铸币厂的模型中，铸币厂知道所有的交易，并决定哪个先到达。要在没有可信方的情况下实现这一点，交易必须公开宣布，我们需要一个系统，让参与者就接收订单的单一历史达成一致。收款人需要证明在每笔交易时，大多数节点都同意这是第一笔收到的交易。"
因此，问题的根源是确保一个共识过程，通过这个过程，网络中的所有参与者在任何给定的时间都在同一页面上。这一过程必须如此稳健，以至于所有参与者都用自己的钱来信任它。简单的解决办法是引入一个可信的中央机构来管理交易账目，就像银行一样。历史已经多次表明，这样的核心政党或中间人可能会带来自身的风险，而且已经被妥协的次数太多了。
因此，Satoshi 选择了更困难的解决方案:在全球支付系统中确保和维护分散的共识。事实上，这个问题非常复杂，以前没有人解决过。
让我们通过几个例子来说明不同的现有支付系统是如何工作的。
银行电子转账
几个世纪以来，银行一直是传统的支付中介。他们为客户维护账户，处理支付，并提供其他金融服务。他们还管理相关的金融基础设施。目前，电子银行转账通过以下方式完成:
- 账户持有人要求从他或她的银行账户向另一个银行账户进行银行转账。
- 发送银行使用 IBAN 和 BIC 代码将付款导向其目的地。 IBAN 代表国际银行账号。这是一个识别银行账户以促进跨境交易的国际系统。代表业务识别码，也用于支付识别。 *** 发送银行通过一个名为 SWIFT 的安全通信网络向接收银行发送报文。这代表环球银行金融电信协会。该消息包含对收款银行的指示，以便向目的地账户付款。 所涉及的银行必须彼此持有对等账户，或者支付必须通过相应的银行进行，该银行是在交易的相对方的两个银行都持有账户的另一个中介。 实际的转移不是瞬时的；资金从汇款人的账户转移到收款人的账户可能需要几个小时，甚至几天。 所有参与转账的银行都从汇款人和收款人那里获得服务费。*
**整个过程可以用下图来总结:
信用卡和借记卡交易
信用卡和借记卡交易涉及更长的中间人名单。除了付款人和收款人的银行(他们持有账户的地方)，两边还有一堆其他支付处理器，中间是 Visa 或 Mastercard 网络。Visa 和 Mastercard 在这个价值链中拥有巨大的市场力量，这一点很容易从它们的利润率中看出。每个人都可以在他们的财务账户中查看，因为他们是上市公司。
基本的信用卡或借记卡交易包括以下步骤:
- 消费者在销售点 ( POS )向商家或零售商发起支付。这是通过 POS 终端(如果在商店中)或网站(如果在线)完成的。
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然后，商家将销售数据传输给商家收单机构。商户收单机构可以是商户开户的银行，或者是另一个支付处理机构。很多参与卡计划的银行都将这部分基本属于后台功能的工作外包给外部提供商。
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商户收单机构通过诸如 Visa 或 Mastercard 的卡网络发送交易请求数据。
- 卡网络向发卡银行发送交易请求数据。
- 发卡银行通过卡支付网络将资金汇回。
- 卡支付网络将资金传递给商户收单机构。
- 最后，商户收单机构贷记商户的存款银行账户。
- 不用说，参与这一过程的所有中介都因通过系统传递资金而获得可观的费用。
该系统可以用下图来概括:
如果双方的银行决定将更多后台交易处理外包给第三方中介，这一过程可能会涉及更多步骤。理论上，整个周期可以在 12 小时内完成，但通常需要 3 至 4 天，这取决于所涉各中介机构之间的个别合同协议。
PayPal 交易
PayPal 是另一个电子支付中介。这是一家全球性的互联网公司。其服务主要针对电商，连接客户和商家。使用 PayPal 并持有账户的各方都可以通过该系统相互付款。PayPal 还集成了传统的银行和信用卡支付基础设施。
PayPal 不像银行一样受到监管，因为它不像银行那样运作部分准备金制度。这与吸收存款、用这些存款发放贷款以及仅保留一小部分存款作为准备金的活动有关。这显然给存款人带来了信用风险。由于 PayPal 不这么做，它作为一个汇款机构遵循更宽松的法规。这种模式是相当集中的，类似于银行模式，并受制于与之相关的所有风险。
集中支付系统和分散支付系统的区别
总的来说，设计一个集中支付架构比设计一个分散支付架构要容易得多。然而，集中式模型呈现了来自黑客的安全威胁，因为这种攻击有一个明确且有吸引力的目标。集中式系统也为客户提供了更昂贵和低效的解决方案，因为它容易造成垄断或卡特尔。这使得市场力量集中在一小批中间商手中，他们可以以交易费的形式获取不成比例的巨额价值。传统金融基础架构给客户带来的结果是昂贵、缓慢的交易。这个领域已经很长时间没有任何重大创新了，颠覆的时机已经成熟。
相比之下，一个去中心化的支付网络，如比特币，在交易处理中实现了更困难的去中心化共识的解决方案。这种设计使其能够为所有相关方提供更高效的解决方案。支付直接从点对点进行，安全性和处理由整个网络保证。资金的发送和接收只需几分钟。所有网络参与者始终保持对交易分类账的当前状态的共识。
摘要
听起来很棒，不是吗？正如你在本章中所看到的，直接的、对等的互动对所有相关方来说总是一个更好的解决方案。没有寻租中介夹在中间，从交易对手那里榨取价值。现在，我们有技术在支付中这样做，以及在涉及价值转移或记录保存的任何其他类型的交易中这样做！
你了解了比特币是如何产生的，以及它的作用。我们还将其与传统银行系统进行了比较。
现在，如果你对这个解决方案感兴趣，让我们继续深入了解比特币的工作原理！****
