来源：战略前沿技术王源智库
本文摘自《崛起的超级智能：互联网大脑如何影响科技未来》
区块链是科技领域最有趣的技术之一。如何理解这项新技术？从互联网的技术生态、区块链的诞生、比特币的发展、互联网大脑模型的形成等方面阐述了区块链技术的优劣势和未来前景。因为涉及的知识点比较多，请指正。
背景
2008年，神秘的中本聪在密码邮件小组中首次提出了区块链的概念，同时，区块链也成为了“电子货币”比特币的核心技术。在麦肯锡的一份报告中，区块链技术被称为继蒸汽机、电力、信息、互联网技术之后，最有潜力引发第五次颠覆性革命浪潮的核心技术。另一方面，区块链科技产生的比特币、假币、ICO项目等引发的大量诈骗活动，也激起了一波社会诟病。
区块链技术和电子邮件、Tcp/iP、万维网、社交网络一样，是革命性的，引领着互联网的未来。还是有巨大缺陷的夸张技术？
为了了解区块链的历史地位和未来趋势，我们必须从互联网的诞生开始研究区块链技术发展的简史，探索区块链的动机，并推断区块链的未来。
1.在比特币诞生之前，五项互联网技术对区块链的未来产生了重大影响。
1969年，互联网在美国诞生。从此，互联网从美国的四个研究机构蔓延到了整个地球。应用已经从最早的军事和科学研究扩展到人类生活的方方面面。在互联网诞生以来的近50年里，有五项技术对区块链的未来发展具有重要意义。
1.诞生于1974年的TCP/IP协议：决定了区块链在互联网技术生态中的地位。
1974年，互联网发展迈出了最关键的一步，即由美国科学家文顿core和罗伯特卡恩共同开发的互联网核心通信技术TCP/IP协议正式颁布。
这个协议实现了不同计算机甚至不同类型网络之间的信息传输。只要遵循此协议，所有连接到网络的计算机都可以进行通信和交互。
总的来说，互联网数据能够穿越数万公里，到达需要的用户手中，主要是因为互联网世界形成了统一的信息传播机制。也就是说，互联网设备在传播信息时遵循一个统一的规律——TCP/IP协议。
了解TCP/IP协议对于掌握互联网和区块链具有重要意义。自1974年TCP/IP发明后，整个互联网在底层硬件设备之间，在中间网络协议和网络地址之间一直相对稳定，但在顶层应用层却有层出不穷的创新应用，包括新闻、电子商务、社交网络、QQ、微信、区块链技术等。
也就是说，在互联网的技术生态中，区块链是互联网顶层——应用层的新技术。它的出现、运行和发展并没有影响到互联网底层的基础设施和通信协议，它仍然是众多按照TCP/IP协议运行的软件技术之一。
2.诞生于1984年的思科路由器技术是区块链技术的模仿对象。
1984年12月，思科在美国成立。创始人是一对来自斯坦福大学的夫妇，分别是计算机中心的主任伦纳德波萨克和商学院计算机中心的主任桑迪勒纳。他们设计了一种称为“多协议路由器”的联网设备，并将其放在互联网的通信线路中，以帮助数据准确快速地从互联网的一端到达数千公里之外。
在整个互联网硬件层，有数以千万计的路由器在忙碌着它们的工作，指挥着互联网信息的传递。思科路由器的一个重要功能就是每台路由器都保存着完整的互联网设备地址表，一旦发生变化，就会同步到其他几千万台路由器(理论上)上，保证每台路由器都能计算出最短和
看到路由器的操作流程，会觉得很熟悉。这是区块链后来的重要特征。理解路由器的意义在于，1984年区块链的重要特性已经在路由器上实现了。对于路由器来说，即使节点设备损坏或被黑客攻击，也不会影响整个互联网信息的传输。
3.与万维网一起诞生的B/S(C/S)架构：区块链的对手和颠覆的对象。
万维网简称Web，分为Web客户端和服务器端。所有更新的信息只在Web服务器上修改，其他几千、几万甚至几千万台客户端电脑不保留信息，只有访问服务器才能得到信息数据。这种结构通常被称为互联网的B/S架构，也是中心架构。这个架构也是目前互联网最重要的架构，包括谷歌、脸书、腾讯、阿里巴巴、亚马逊等互联网巨头。
了解B/S架构对后续了解区块链技术将有重要意义。B/S架构是数据只存储在中央服务器，其他所有计算机都从服务器获取信息。区块链技术就是几千万台电脑没有中心，所有数据都会同步到所有电脑上，这是区块链技术的核心。
4.对等网络(P2P):区块链之父和技术基础。
对等网络P2P是另一种对应于C/S(B/S)的互联网基础设施。它的特点是许多相互连接的计算机处于对等的位置，它们之间没有划分。一台计算机可以用作服务器，为网络中的其他计算机设置共享资源，也可以用作工作站。
Napster是最早的P2P系统之一，主要用于音乐资源共享。Napster不能算是真正的对等网络系统。2000年3月14日，美国地下黑客网站Slashdot的邮件列表上发布了一条消息，称AOL的Nullsoft部门发布了Napster的开源克隆软件Gnutella。
在Gnutella分布式对等网络模型中，每一台联网的计算机在功能上都是等效的，既是客户端又是服务器，所以Gnutella被称为第一个真正的对等网络架构。
在过去的20年里，一些互联网科技巨头，如微软和IBM，包括自由派、黑客甚至侵犯知识产权的罪犯，不断推动对等网络的发展。当然，希望加强信息共享的互联网理想主义者也对对等网络倾注了极大的热情。区块链是对等网络架构的软件应用。它是P2P网络试图打破过去沉默的基准应用。
5.哈希算法：生成比特币和代币(通行卡)的关键
哈希算法是通过哈希函数将任意长度的数转换成固定长度的数的算法，如MD4、MD5、SHS等。它是由美国国家标准和技术研究所定义的加密函数家族的成员。
这个算法家族对整个世界的运行都非常重要。从互联网应用商店、电子邮件、防病毒软件到浏览器等等。这些都是在使用安全哈希算法，可以判断互联网用户是否下载了想要的东西，是否是中间人攻击或者钓鱼攻击的受害者。
区块链及其利用比特币或其他虚拟货币生成新币的过程，就是利用哈希算法的功能，获得符合格式要求的数字，然后区块链计划会对比特币进行奖励。
挖矿，包括比特币和代币，其实就是一个用哈希算法搭建的数学小游戏。但是因为竞争激烈，全世界的人都为了先获得奖励，使用了强大的服务器进行计算。于是，网上很多电脑都参与了这个小小的数学游戏，有些国家甚至耗电超过40%。
二、区块链的诞生和技术核心
区块链的诞生应该是人类科学史上最不寻常、最神秘的发明和技术，因为除了区块链，到目前为止，现代科学史上还没有找不到发明者的重大发明。
2008年10月31日，比特币创始人中本聪(化名)在密码学邮件群发表了一篇论文—— 《比特币：一种点对点的电子现金系统》。在这篇论文中，作者声称发明了一种不受政府或机构控制的新电子货币系统，而区块链技术是支撑比特币运行的基础。【1】
论文的预印地址是在http://www.bitcoin.org/bitcoin.pdf.从学术角度来看，这篇论文远远不够格。论文主体由八个流程图和相应的说明文字组成，没有名词和术语的定义，论文格式非常不规范。【1】
2009年1月，中本聪在SourceForge网站上发布了比特币系统开源软件区块链的应用案例。开源软件发布后，据说中本聪挖到了大约100万个比特币。一周后，中本聪将10枚比特币寄给了密码学家哈尔芬尼(Hal Finney)，这成为了比特币历史上的第一笔交易。随着比特币的蓬勃发展，对区块链技术的研究也开始呈现井喷式增长。【1】
向公众完整清晰地解释区块链确实很难。我们以比特币为对象，尽可能简单的介绍区块链的技术特点。
1.区块链是P2P的一个软件应用。
我们前面提到，21世纪初，互联网已经形成了两种类型的应用架构，即集中式B/S架构和非集中式P2P架构。阿里巴巴、新浪、亚马逊、百度等很多互联网巨头都是集中式B/S架构。简单来说就是将数据放在巨型服务器中，普通用户通过手机和个人电脑访问阿里、新浪等网站的服务器。
自21世纪初以来，已经有许多免费共享音乐、视频和论文的软件应用程序。大多采用P2P架构，即没有中心服务器。每个人的个人电脑都是服务器和客户端，身份是平等的。但是这种应用一直没有普及，主要是因为资源消耗大和知识版权的问题。区块链就是这个领域的一个软件应用。
2.区块链是一种全网信息同步的P2P软件应用。
对等网络也有许多应用。在许多情况下，并不要求每台计算机都保存相同的信息。每个人只存储自己需要的信息，必要时从其他电脑下载。
但为了支持比特币的金融交易，区块链要求发生的每一笔交易都要写入历史交易记录，并向所有安装了比特币程序的电脑发送变更信息。每一台安装了比特币软件的电脑都保存着比特币最新完整的历史交易信息。
这种全网同步的区块链，全网备份的特点，也就是区块链信息安全常说的，来源不可更改。虽然在实践中仍然不是绝对安全的，但是在用户数量非常大的情况下，在防止信息篡改方面确实有一定的安全优势。
3.区块链是一种使用哈希算法生成“pass (token)”并同步全网信息的对等网络(P2P)软件应用。
区块链的第一个应用是著名的比特币。在讨论比特币的时候，一个经常被提及的术语就是“挖矿”。那么什么是采矿呢？
形象的比喻是，区块链计划给矿工(玩家)256个硬币，编号为1，2，3.分别为256。每一次哈希操作都像扔硬币一样，同时扔出256个硬币。如果恰好前70的硬币落地后都朝上。矿工可以将这个数字告诉区块链计划，区块链将奖励矿工50个比特币。【2】
从软件程序的角度来看，比特币挖矿是用hash SHA256函数搭建的数学游戏。在这个小游戏中，区块链首先提供了一个有奖模式：给出一个256位的哈希数，但是这个哈希数的后70位都是零，然后玩家(矿工)不断地向哈希SHA256函数中输入各种数字，看这个函数是否能得到70个带零的数字。如果找到一个，区块链计划将奖励玩家50个比特币。实际挖掘和奖励更复杂，但上面的例子表达了挖掘和获取比特币的核心过程。
2009年比特币诞生的时候，每个奖励是50个比特币。诞生10分钟后，第一批50个比特币产生，此时的货币总量为50。然后比特币以每10分钟50个左右的速度增长。当总额达到1050万(2100万的50%)时，奖励减半至25。当总量达到1575万时(新增产量525万，是1050的50%)，奖励减半至12.5。根据比特币程序的设计，比特币的总量为2100万。
从上面的介绍可以看出，比特币是一种基于对等网络架构的猜谜游戏。每一个正确的猜测结果所奖励的比特币信息将会传送给所有玩家，并记录在每个玩家的历史数据库中。
4.区块链技术，比特币崛起产生的智能合约，通用证书，ICO，区块链基础平台。
从上面的介绍来看，比特币的技术并不是什么从天而降的新技术，而是众多互联网原创技术的巧妙结合，比如对等网络架构、全网同步路由、网络安全加密技术等，可以看作是一种组合创新的算法游戏。
因为比特币可以通过操作转换成法定货币，可以购买实物，通过升值获取暴利，所以全世界都不平静。抱着你行我素的态度，很多人都创造了自己的模仿比特币的软件应用。与此同时，利用政府难以监管点对点网络的优势，各种假币与比特币一起爆发。发生了多起诈骗潜逃案件，逐渐引起了世界各国政府的重视。
区块链基础平台：以区块链的技术框架，创造货币还是相当困难的。这时，区块链基础平台以太坊(Ethereum)等基础技术平台已经出现，普通人可以轻松制作出类似“比特币”的软件程序，各显神通，并邀请人们挖掘、投机钱币以获取利益。
Pass或token:如果每个比特币或山寨币都使用哈希算法创建的猜谜游戏来生成自己的货币，则这种货币统称为pass或token。
ICO:由于比特币和以太坊已经和其他国家的法币进行了兑换，所以在发行其他新的虚拟货币时，只允许比特币和以太坊购买发行的新币。这个发行硬币的过程叫做ICO，ICO的出现放大了比特币和以太坊的交易量。同时，很多ICO项目完全建立在虚无主义的项目基础上，导致了大量的诈骗案件。进一步加深了社会对区块链产生虚拟货币的负面认识。
智能合约：可以看作是区块链上的一个软件功能，是辅助区块链上各种虚拟货币交易的程序。具体功能就像淘宝上支付宝的资金托管一样。当一个用户收到的货物在支付宝上确认后，资金自动支付给买家和店主。智能合约也在比特币等区块链应用中承担这种中介支付功能。
三、区块链科技在互联网中的历史地位和未来前景
1.互联网技术的区块链在哪里？是顶级的新软件和架构。
我们在前面的TCP/IP介绍中提到，区块链和浏览器、QQ、微信、网游软件、手机APP一样，是互联网顶层应用层的一种软件形式。它的运行仍然依赖于TCP/IP架构来传输数据。只是与大多数应用层软件不同的是，它没有采用C/S(B/S)的中心软件架构。相反，它采用了一种不常见的对等网络架构。从这个角度来看，区块链无法颠覆互联网基础设施。
2.区块链想颠覆谁？想颠覆t的B/S(C/S)结构
它试图颠覆万维网的B/S和C/S结构，万维网实际上诞生于1989年。正如我之前所说。1989年，欧洲物理学家蒂姆伯纳斯-李发明上了万维网，放弃了申请专利。未来30年，公司包括谷歌、亚马逊、facebook、阿里巴巴、百度、腾讯等。利用万维网的B/S(C/S)结构成长为互联网巨头。
在他们的总部，建立了强大的中央服务器集群来存储海量数据，上亿用户从巨型服务器中获取所需数据，这也导致了云计算的出现。然后互联网巨头们把自己闲置的中心服务器资源开放出来，进一步吸收企业、政府、个人的数据。中央集权的互联网巨头对世界、对国家、对网民的影响力越来越大。
区块链的目标是试图通过将数据分发到每个互联网用户的电脑上来减少互联网巨头的影响。由此，可以看出区块链的真正对手和诞生于1990年的B/S(C/S)结构。但能否被颠覆，取决于它的技术优势和瓶颈。
3.区块链的技术缺陷：追求完全平等和自由带来的困境
区块链的技术缺陷首先来自其对等网络架构。比如目前淘宝是B/S结构，大量数据存储在淘宝服务器集群的机房里。亿万消费者通过浏览器从淘宝服务器网站获取最新信息和历史信息。
如果使用区块链技术，几亿人会在个人电脑或手机上保留一个完整的淘宝数据库，每一笔交易都会同步到其他几亿用户。这在现实中是完全不可能的。传输和存储的数据量太大。相当于建立了几亿个淘宝网站同时运行。
因此，区块链无法应用于数据量较大的项目，即使是规模较小的网站项目也很难使用区块链。到2018年，比特币已经运行了近10年，积累的交易数据已经让整个系统崩溃。
所以区块链采取了很多灵活的方式，比如建立中继节点和闪电节点。这两个概念也会让人混淆。通俗地说，区块链会借鉴它想要颠覆的B/S架构，建立一个数据服务器中心，成为区块链的中继节点，还会用类似浏览器的终端接入。这是区块链的闪电节点。
这种变化可以缓解区块链的技术缺陷，但它确实使区块链成为它所反对和集权的地方。由此可见，单纯的区块链技术由于其重大的技术缺陷，无法像万维网一样得到广泛应用。如果技术升级，部分采用B/S(C/S)结构，区块链将有一个集中的信息节点，不会保留它诞生时的梦想。
4.从互联网大脑模型看区块链的未来前景。
我们知道，互联网一般是指把全世界的计算机网络连接起来的互联网，并在此基础上发展出一个覆盖全球的全球互联网，称为互联网，即相互连接的网络结构。
自1969年互联网诞生以来，人类一直在从不同的方向对互联网领域进行创新，并没有一个统一的计划将互联网建设成什么结构。当时间的车轮来到2017年，随着人工智能、物联网、大数据、云计算、机器人、虚拟现实、工业互联网等科学技术的蓬勃发展，当人类仰头观看自己创造的庞大系统时，互联网大脑的模型和架构已经越来越清晰。【3】
依托万维网的B/S和C/S结构，腾讯QQ、微信、脸书、微博和twitter\\ Amazon发展出了一个神经元样的网络结构。互联网设备，尤其是个人电脑和手机，通过设备上的软件，将个人数据和功能空间显示在巨人的中央服务器上，并相互沟通，传递信息。互联网巨头通过中心服务器集群的软件升级，不断优化上亿终端的软件版本。在神经系统中，这是一个标准的中枢神经系统结构。
区块链的诞生提供了另一个神经元模型。而不是在巨头的集中服务中统一管理神经元，每个终端，包括个人电脑和个人手机，都成为一个独立的神经元节点，保持独立的数据空间，同步相互信息。在神经系统中，这是一个分布式的神经结构，没有中枢，有多个神经节点。
有趣的是，这两种不同类型的神经结构都出现在神经系统的发育过程中。在低等生物中，已经出现了类似区块链的神经结构，还有许多具有相同功能的神经节，它们都可以指挥身体的活动和反应。但随着生物的进化，这些神经节逐渐融合，进化到高等生物时，出现了中枢神经系统，中枢神经系统包含了大量用于相互作用的神经元。
动词（verb的缩写）对区块链在互联网中未来地位的判断
1.对比特币的认知：一种基于对等网络架构(P2P)的猜谜游戏，通过巧妙的金融和舆论操作，成为一种没有政府监管的‘世界货币’。
2.对区块链的认知：一款使用哈希算法生成“pass (token)”并同步全网信息的P2P软件应用。
3.区块链有特定用途，如大型选举投票、大型赌博、规避政府金融监管的金融交易等。而且还是不可替代的。
4.更多的时候，区块链技术会依附于互联网的B/S和C/S结构来扩展其功能，但它仍然是对互联网现有技术的一种补充。对于区块链目前设想的大部分应用场景，都可以用B/S和C/S架构实现，效率更高，技术更成熟。
5.无论从信息传输效率和资源消耗，还是从神经系统的进化来看，区块链都不可能成为互联网的主流架构，更谈不上未来互联网的颠覆性和革命性。
6.当然，从B/S和C/S架构发展而来的互联网巨头也有他们的问题，但这些问题可以在未来通过商业和政治手段逐步解决。
参考：
[1]谈比特币与区块链，曹著
[2]区块链，采矿进化，https://blog.csdn.net/duomoke/article/details/53101784,张正泽
【3】人工智能下一个热门话题，为什么要提出互联网大脑模型，刘峰http://blog.sciencenet.cn/blog-39263-1113272.html