溫斯頓·邱吉爾說(shuō)過(guò)一句名言，大概意思是：你回首看得越遠(yuǎn)，你向前也會(huì)看得越遠(yuǎn)。比特幣印證了這句話：比特幣的非凡和成功之處不在于它處于任何組件研究的前沿，而在于它整合了許多不相關(guān)領(lǐng)域的舊創(chuàng)意。

本文回顧了比特幣和區(qū)塊鏈的學(xué)術(shù)譜系，展示了其組合創(chuàng)新的典范。文章雖然很長(zhǎng)，但著墨之處，句句都切中技術(shù)演進(jìn)中的關(guān)鍵點(diǎn)?？v觀全文，如下圖目錄所示，讀者很容易建立比特幣技術(shù)路線的整體圖景。文章分別梳理總賬本，貨幣，礦工的技術(shù)路線，層層遞進(jìn)，闡述這三個(gè)不同領(lǐng)域的技術(shù)積累如何匯集于比特幣這一神奇的創(chuàng)意。

值得一提的是，關(guān)于分布式一致性和共識(shí)機(jī)制，目前主流的分布式技術(shù)，包括各種云計(jì)算解決方案，都沒(méi)有直面拜占庭故障，那么基于大規(guī)模P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的比特幣是如何解決這些問(wèn)題呢？以及又是如何激勵(lì)節(jié)點(diǎn)參與共識(shí)呢？相信本文會(huì)給你精彩的答案！

如果你已經(jīng)在媒體上看到過(guò)比特幣，并且對(duì)密碼學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究有一定的了解，那么你可能會(huì)有如下的印象：從David Chaum開(kāi)始(文獻(xiàn)10,12)，幾十年來(lái)很多人對(duì)數(shù)字現(xiàn)金(digital cash)的努力研究，最終都沒(méi)有獲得商業(yè)上的成功。因?yàn)檫@些工作需要一個(gè)集中的銀行服務(wù)器來(lái)控制系統(tǒng)，而沒(méi)有任何一家銀行愿意為其背書。隨著比特幣的出現(xiàn)，提出了一種不需要銀行的去中心化加密貨幣(cryptocurrency)方案，數(shù)字現(xiàn)金(digital cash)終于大獲成功。比特幣的發(fā)明者，神秘的中本聰，并不是一個(gè)學(xué)術(shù)界的人，比特幣與早期的學(xué)術(shù)方案并無(wú)相似之處。

*譯注：David Chaum，數(shù)字現(xiàn)金之父，早在1983年，在比特幣出現(xiàn)的25年前，David Chaum發(fā)明了數(shù)字現(xiàn)金(digital cash)。

本文認(rèn)為，幾乎所有比特幣的技術(shù)組件都起源于20世紀(jì)80年代和90年代的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)（見(jiàn)圖1）。 這并不是為了削弱中本聰?shù)某删停侵赋鏊驹诰奕说募绨蛏稀?事實(shí)上，通過(guò)追溯比特幣思想的起源，我們可以將中本聰洞察力的真正飛躍歸結(jié)為一個(gè)特定的，復(fù)雜的方式——一種組合創(chuàng)新（把底層組件整合在一起）的方式。這有助于解釋為什么比特幣花了這么長(zhǎng)時(shí)間才被發(fā)明。已經(jīng)熟悉比特幣工作原理的讀者可以從這個(gè)歷史回溯中獲得更深入的了解（更多介紹，參考Arvind和Narayanan等人的Bitcoinand Cryptocurrency Technologies(文獻(xiàn)36)。 比特幣的思想文化史也可以作為一個(gè)展示學(xué)術(shù)界、外部研究者和從業(yè)者之間合作關(guān)系的研究案例，并且為這些不同的群體之間如何彼此合作獲益提供經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

*譯注：比特幣可謂組合式創(chuàng)新的典范。

1 總賬本(The Ledger)

如果你擁有安全的總賬本，那么將其用于數(shù)字支付系統(tǒng)的過(guò)程很簡(jiǎn)單。例如，如果Alice通過(guò)PayPal給Bob 100美元，則PayPal從Alice的賬戶中扣除100美元，并將100美元存入Bob的賬戶。這大體上和傳統(tǒng)銀行業(yè)務(wù)中發(fā)生的事情差不多，雖然銀行的復(fù)雜業(yè)務(wù)之間并沒(méi)有一個(gè)共享的總賬本。

總賬本的概念是理解比特幣的起點(diǎn)。它記錄了系統(tǒng)發(fā)生的所有事務(wù)，并且對(duì)系統(tǒng)的所有參與者開(kāi)放，并被他們信賴。比特幣將系統(tǒng)的支付記錄轉(zhuǎn)換為貨幣記錄。在銀行業(yè)務(wù)中，賬戶余額代表可以從銀行取出來(lái)的現(xiàn)金，但一個(gè)比特幣代表什么？就目前而言，比特幣代表包含固定價(jià)值的一次買賣（交易）。

在互聯(lián)網(wǎng)這樣參與者之間可能互不信任的環(huán)境中，怎樣才能如何建立一個(gè)總賬本？讓我們從簡(jiǎn)單的部分開(kāi)始：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇。這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須滿足一定的屬性要求——總賬本應(yīng)該是不可變的。更準(zhǔn)確地說(shuō)，只能增加：可以添加新的交易，但不能刪除、修改或?qū)σ延薪灰字匦屡判?。除此之外，還需要一種方法來(lái)獲得總賬本狀態(tài)的密碼摘要。摘要是一個(gè)簡(jiǎn)短的字符串，可以避免存儲(chǔ)整個(gè)總賬本。如果總賬本被篡改，所產(chǎn)生的摘要必然會(huì)發(fā)生變化，從而可以檢測(cè)到篡改。 需要這些屬性的原因是：與存儲(chǔ)在單個(gè)機(jī)器上的常規(guī)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，總賬本是由相互不信任的一組參與者共同維護(hù)的全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 這與去中心化數(shù)字總賬本(decentralizing digital ledgers, 文獻(xiàn)7,13,21)的方法是不同的，在分布式數(shù)字總賬本中，參與者維護(hù)本地總賬本，并且由用戶查詢這些總賬本來(lái)解決沖突。