区块链技术简史与未来展望

区块链是科技领域最受关注的技术之一。 如何理解这项新技术？ 阐述了区块链的技术发展和未来前景。 由于涉及的知识点较多，不当之处欢迎读者指正。 网页格式

——作者算法

1 背景

2008年，神秘的中本聪在密码学邮件群中首次提出区块链的概念。 同时，区块链成为“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Chain技术被称为继蒸汽机、电力、信息和互联网技术之后，最有可能引发第五轮颠覆性革命的核心技术。 另一方面，由区块链技术产生的比特币、山寨币、ICO项目引发的大量欺诈活动也引发了社会批评浪潮。

区块链技术是否像电子邮件、Tcp/iP、万维网、社交网络一样，是引领互联网未来的革命性技术； 还是存在巨大缺陷的夸张技术？浏览器

要了解区块链的历史地位和未来趋势，就得从互联网的诞生开始，研究区块链技术发展的简史，发现区块链背后的原因，推断区块链的未来。 安全

2 5个对区块链未来有重大影响的互联网技术

1969年，互联网在美国诞生。 从此，互联网从美国的四家研究机构扩展到整个地球。 在应用方面，它已经从最初的军事和科学研究扩展到人类生活的方方面面。 互联网诞生50年，有5项对区块链未来发展意义重大的技术。

1、1974年诞生的TCP/IP协议：决定了区块链在互联网技术生态微信中的地位

1974年，互联网发展最关键的一步是正式引入互联网核心通信技术——由美国科学家文顿·瑟夫和罗伯特·卡恩共同开发的TCP/IP协议。互联网

该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。 所有连接到网络的计算机只要遵守这个协议就可以进行通信和交互。架构

通俗地说，互联网数据可以跨越数万公里到达需要的计算机用户，这主要是因为互联网世界已经形成了统一的信息传播机制。 即互联网设备在传播信息时遵循一个统一的规律——TCP/IP协议。

区块链技术简史与未来展望，从互联网演进的角度分析

了解TCP/IP协议对于掌握互联网和区块链非常重要。 1974年TCP/IP发明后，整个互联网在底层硬件设备、中间网络协议和网络地址之间已经比较稳定。 ，但在最顶层的应用层却有着层出不穷的创新应用，包括新闻、电子商务、社交、QQ、微信、区块链技术等。

也就是说，在互联网的技术生态中，区块链是互联网最顶层——应用层的新技术。 它的出现、运行和发展并没有影响互联网底层的基础设施和通信协议，仍然是基于 TCP/IP 协议运行的众多软件技术之一。

2、1984年诞生的思科路由器技术：区块链技术的模仿对象

1984年12月，思科公司在美国成立。 创始人是来自斯坦福大学的一对夫妇，计算机中心主任Leonard Bosack和商学院计算机中心主任Sandy Lerner。 “多协议路由器”组网设备放置在互联网的通信线路中，帮助数据从互联网的一端准确快速地传输到千里之外的另一端。

在整个互联网硬件层中，有数以千万计的路由器在忙碌着工作，指挥着互联网信息的传输。 Cisco路由器的一个重要功能是每个路由器都保存了完整的Internet设备地址表。 一旦有变化，就会同步到剩下的几千万台路由器上（理论上），保证每台路由器都能计算出最短最快的路径。

当你看到路由器的操作过程时，你会觉得非常熟悉。 这就是后来区块链的重要特征。 了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。对于路由器来说，即使一个节点设备被破坏或被黑客入侵，也不会影响整个互联网的信息传输。

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

万维网简称万维网，分为Web客户端和服务器。 所有更新的信息只在Web服务器上修改，其余几千、几万甚至几千万的客户端计算机不保留信息，只是在访问服务器时获取信息数据。 这种结构通常被称为因特网。 B/S架构，即中央架构。 这种架构是目前互联网最主要的架构，包括谷歌、Facebook、腾讯、阿里巴巴、亚马逊等互联网巨头都采用了这种架构。

了解B/S架构，对于后续了解区块链技术具有重要意义。 B/S架构是指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。 区块链技术有几千万台没有中心的计算机，所有的数据都会同步到所有的计算机上。 这是区块链技术的核心。

4. 点对点网络（P2P）：区块链之父和技术基础

对等网络P2P是与C/S（B/S）相对应的另一种互联网基础设施。 一台计算机可以作为服务器，设置共享资源供网络中的其他计算机使用，也可以作为工作站使用。

Napster是最早的P2P系统之一，主要用于音乐资源共享，Napster不能算是一个真正的点对点网络系统。 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部门发布了一款开源的Napster克隆软件Gnutella。

在Gnutella分布式对等网络模型中，每台联网的计算机在功能上都是等价的，既是客户端又是服务器，因此Gnutella被称为第一个真正的对等网络架构。

近20年来，微软、IBM等互联网上的一些科技巨头，以及自由派、黑客，甚至侵犯知识产权的不法分子，不断推动着对等网络的发展。 当然，互联网上想要加强信息共享的理想主义者也将大量的热情投入到点对点网络中。 区块链是一种点对点网络架构的软件应用。 它是试图打破过去沉寂的点对点网络的标杆应用。

5. 哈希算法：生成比特币和代币（证书）的关键

哈希算法是一种利用哈希函数将任意长度的数转换为固定长度值的算法。 著名的散列函数如：MD4、MD5、SHS等。它是美国国家标准与技术研究院定义的密码函数家族的成员。

这一系列算法对整个世界的运行非常重要。 从互联网应用商店、电子邮件、杀毒软件，到浏览器等，都在使用安全的哈希算法，可以判断互联网用户是否下载了他们想要的东西，也可以判断互联网用户是否被偷盗- 中间攻击或网络攻击。 网络钓鱼攻击的受害者。

区块链及其应用比特币或其他虚拟货币产生新币的过程，就是利​​用哈希算法的作用进行计算，得到符合格式要求的数字，然后由区块链程序对比特币进行奖励。

挖矿，包括比特币和代币，其实是一种用哈希算法构建的小数学游戏。 然而，由于竞争激烈，全世界的人都使用强大的服务器进行计算，以抢先获得奖励。 结果网上很多电脑都参与了这个数学小游戏，甚至耗掉了一些国家40%以上的电量。

3 区块链的诞生与技术核心

区块链的诞生应该是人类科学史上最奇特、最神秘的发明和技术，因为除了区块链，迄今为止，现代科学史上还没有找不到发明人的重大发明。

2008年10月31日，比特币创始人中本聪（化名）在密码学邮件组发表论文——《比特币：一种点对点电子现金系统》。 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型电子货币系统，区块链技术是支撑比特币运行的基础。

2009年1月，中本聪在SourceForge网站上发布了区块链的应用案例——比特币系统的开源软件。 开源软件发布后，听说中本聪挖了大约100万个比特币。 Satoshi Ben 向密码学专家 Hal Finney 发送了 10 个比特币，这也成为比特币历史上的第一笔交易。 随着比特币的蓬勃发展，区块链技术的研究也开始呈现井喷式增长。 【1】

要把区块链完整清楚地解释清楚，确实很难。 下面我们以比特币为对象，尽可能通俗易懂地介绍区块链的技术特点。

1. 区块链是一种点对点（P2P）软件应用

前面我们提到，在21世纪初，互联网形成了两种应用架构，中心化的B/S架构和去中心化的点对点网络（P2P）架构，比如阿里巴巴、新浪、亚马逊、百度、 etc. 很多互联网巨头都有中心化的B/S架构。 简单来说，数据存储在巨型服务器中，普通用户通过手机、电脑访问阿里、新浪等网站的服务器。

进入21世纪以来，出现了很多免费分享音乐、视频、论文的软件应用。 它们中的大多数使用对等网络 (P2P) 架构，但没有中央服务器。 所有客户的地位都是平等的。 但是，这类应用一直没有普及，主要是资源消耗大和知识产权问题。 区块链是该领域的一种软件应用。

2. 区块链是一种点对点网络（P2P）软件应用程序，可以在整个网络中同步信息

对等网络的应用方法也有很多。 在许多情况下，不需要每台计算机都保存相同的信息。 您只存储您需要的信息，并在需要时将其下载到其他计算机。

但是，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被写入历史交易记录，并将找零信息发送给所有安装了比特币程序的计算机。 每台安装了比特币软件的计算机都与所有历史比特币交易信息保持同步。

区块链的全网同步、全网备份特性，常被称为区块链信息安全，源头不可更改。 虽然在实践中仍然不是绝对安全的，但是当用户数量非常多时，在防止信息篡改方面确实具有一定的安全优势。

3. 区块链是一种点对点网络（P2P）软件应用，使用密码生成“货币”并在整个网络中同步信息

区块链的第一个应用是大名鼎鼎的比特币。 在讨论比特币时，经常提到的一个词就是“挖矿”。 那么挖矿到底是什么？

形象的比喻就是区块链程序给矿工（游戏玩家）256枚币，编号为1、2、3……256。 每进行一次Hash运算，就像抛硬币一样，同时抛出256个硬币。 落地后，如果碰巧前70个数字的硬币全部正面朝上。 矿工可以把这个数字告诉区块链程序，区块链会奖励50个比特币给矿工。 【2】

从软件程序的角度来看，比特币挖矿是一个用哈希 SHA256 函数构建的数学小游戏。 区块链首先在这个小游戏中规定了一个获胜模式：给出一个256位的哈希数，但是哈希数的后70位全为0，然后玩家（矿工）不断输入各种数字给出哈希SHA256功能，看你是否可以使用这个功能来获得一个 70 位数字，如果你找到一个，区块链程序将奖励玩家 50 个比特币。 实际的挖矿和奖励比较复杂，但是上面的例子表达了挖矿和得到比特币的核心过程。

2009年比特币诞生时，每笔赏金为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个。随后，比特币以每10分钟50个左右的速度增长。 当总量达到1050万（2100万的50%）时，赏金减半为25。当总量达到1575万（新增产出525万，即1050的50%）时，赏金再次减半至12.5。 根据比特币程序设计，比特币总量为2100万枚。

从上面的介绍来看，比特币可以看作是一种基于点对点网络架构的猜谜游戏。 每次正确猜中结果奖励的比特币信息将传递给所有玩家，并记录在数据库中每个玩家的历史记录中。

4、由于比特币的兴起，区块链技术产生的智能合约、通用代币、ICO和区块链基础平台

从上面的介绍来看，比特币技术并不是从天上掉下来的新技术，而是各种原始互联网技术的结合，例如对等网络架构、全网同步路由、网络安全加密技术等。 . 嗯，可以看成是一种组合创新的算法游戏。

因为比特币可以通过操作换取法币，购买实物，通过升值获取巨额利润，所以整个世界都不平静。 抱着“你能行，我也行”的态度，许多人已经创建了自己的类似比特币的软件应用程序。 同时，利用政府难以监管点对点网络的优势，各种山寨币与比特币一起爆发。 其中，发生了多起诈骗和潜逃事件，逐渐引起了各国政府的重视。

以区块链技术框架建立货币，在技术上还是相当困难的。 这时，区块链基础平台以太坊等基础技术平台应运而生，让普通人也可以轻松创建类似“比特币”的软件程序。 神通广大，邀人入游戏挖币、炒币，从中获取收益。

如果各种“比特币”、“山寨币”利用哈希算法创造出一种猜谜游戏，生成自己的“货币”，这种“货币”统称为“代币”或“代币”。

因为比特币和以太币已经与各国法定货币兑换，所以当其他新的虚拟货币发行时，只允许比特币和以太币购买新发行的币。 这种发币的过程称为ICO，ICO的出现被放大了。 比特币、以太坊交易量。 同时，很多ICO项目完全建立在虚无项目之上，导致大量诈骗案件频频发生。 进一步加深了社会对区块链生成虚拟货币的负面认识。

智能合约可以看作是区块链上的一种软件功能，是一种辅助各种虚拟货币在区块链上进行交易的程序。 具体功能就像淘宝支付宝的资金托管。 当一个用户收到货物，在支付宝上确认后，款项自动支付给买家和货主在比特币中区块链是指，智能合约在比特币等区块链应用中也承担了这一中介支付功能。

4 区块链技术在互联网中的历史地位和未来展望

1. 互联网技术中的区块链在哪里？是一种新的软件和架构之上

我们在前面的TCP/IP介绍中提到，区块链和浏览器、QQ、微信、网络游戏软件、手机APP等一样，是互联网最顶层——应用层的一种软件形态。 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，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？想颠覆万维网的B/S（C/S）结构

它试图颠覆1989年诞生的万维网的B/S、C/S结构，我之前说过。 因为1989年欧洲物理学家Tim Berners-Lee发明万维网后放弃申请专利。 此后的30年里，包括谷歌、亚马逊、Facebook、阿里巴巴、百度、腾讯等在内的公司都利用万维网的B/S（C/S）结构成长为互联网巨头。

在他们的总部，建立了一个强大的中央服务器集群来存储海量数据。 数以亿计的用户从庞大的服务器中获取他们需要的数据。 开放服务器资源，进一步吸纳企业、政府、个人的数据。 中心化的互联网巨头对世界、国家和互联网用户的影响力越来越大。

区块链的目标是通过将数据分发到每个互联网用户的计算机上来试图减少互联网巨头的影响。 因此可见，区块链真正的对手和想要推翻它的是B/S（C/S）结构。 但能否被颠覆，还要看它的技术优势和瓶颈。

三、区块链的技术缺陷：追求完全平等自由带来的困境

区块链的技术缺陷首先来自其点对点网络架构。 比如淘宝，目前是B/S结构。 海量数据存储在淘宝服务器集群机房。 数以亿计的消费者通过浏览器访问淘宝服务器。 当前和历史信息的网站。

如果用区块链技术，就是在亿万用户的个人电脑或手机上保存一个完整的淘宝数据库，每发生一笔交易，都会同步给其他亿万用户。 这在现实中是完全不可能实现的。 传输和存储的数据量过大。 相当于创建了上亿个同时运行的淘宝网站。

因此，区块链无法应用于数据量大的项目，更小的网站项目也难以使用区块链。 到 2018 年，比特币已经运行了将近 10 年，积累的交易数据已经导致整个系统崩溃。

因此，区块链采用了很多灵活的方式，比如创建中继节点、闪电节点等。 研究了结构，创建了数据服务器中心，成为区块链的中继节点，也通过类似浏览器的终端访问。 这就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，但它确实让区块链成为它所反对的东西，去中心化。 由此可见，单纯的区块链技术由于其技术特性存在重大缺陷，无法像万维网那样得到广泛应用。 如果技术升级，会采用一些B/S（C/S）的结构，这会让区块链变得中心化。 的信息节点，不再维持诞生时的梦想。

4、从互联网大脑模型看区块链的未来前景

我们知道，互联网泛指将世界范围内的计算机网络相互连接起来的互联网。 在此基础上在比特币中区块链是指，发展出覆盖全球的全球互联网，称为互联网，是互联互通的网络结构。

自1969年互联网诞生以来，人类从不同的方向对互联网领域进行了创新。 没有一个统一的计划来把互联网建设成一个结构。 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、工业互联网等科技的蓬勃发展，当人类抬头看到巨大的自己创造的系统，互联网大脑的模型和结构越来越清晰。 【3】

经过近20年的发展，依托万维网的B/S、C/S结构，腾讯QQ、微信、Facebook、微博、twitter、亚马逊等都发展出了类神经元的网络结构。 互联网设备，尤其是我的电脑和手机，通过设备上的软件，把我的数据和功能空间映射到巨人的中央服务器上，加好友互相交流，传递信息。 互联网巨头通过中央服务器集群的软件升级，不断优化亿万终端的软件版本。 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种神经元模型，不再是在巨头中心化服务中统一管理神经元，每个终端，包括我的电脑，我的手机，都变成一个独立的神经元节点，保留独立的数据，在神经系统中，这是一个分布式的没有中心和多个神经节点的神经结构。

有趣的是，神经系统的发育已经显示出这两种不同类型的神经结构。 在低等生物中，出现了一种类似区块链的神经结构，具有多个具有相同功能的神经节，它们都可以指挥身体活动和反应。 然而，随着生物体的进化，这些神经节逐渐融合。 当有生命存在时，就出现了中枢神经系统，其中包含大量的神经元进行相互作用。

5 区块链在互联网未来的地位判断

对比特币的理解：一种基于点对点网络架构（P2P）的小数猜谜游戏，经过精密的金融和舆论运作，成为不受政府监管的“世界货币”。

对区块链的理解：一种点对点网络（P2P）软件应用，它使用哈希算法生成“令牌（tokens）”，用于全网信息的同步

区块链有特定的用途，比如大规模选举投票、大规模赌博、逃避政府金融监管的金融交易等，它仍然是不可替代的。

在更多情况下，区块链技术会依附于互联网的B/S、C/S结构，实现功能的扩展，但整体仍是对互联网现有技术的补充。 目前区块链设想的大部分应用场景都可以用B/S和C/S结构实现，效率更高，技术也更成熟。

无论是从信息传输效率和资源消耗的角度，还是从神经系统的进化角度，区块链都不可能成为互联网的主流架构，更谈不上是未来互联网的颠覆和革命。

当然，从B/S和C/S结构发展起来的互联网巨头也有他们的问题，但这些问题在未来可以通过商业和政治手段逐步解决。 . .

参考：

【1】谈比特币和区块链，曹正军，【2】区块链，挖矿进化，张正泽 【3】人工智能下一个热点的讨论，为什么要提出互联网大脑模型，刘峰