区块链到底是怎么蹦出来的？

昨日各类币大跌，跌得那叫一个酸爽……

以三大最具代表性的加密货币比特币、以太币和瑞波币为例。

2010年50美分1万个、2013年1美元1个的比特币，不久前涨到了1.9万美元，现在跌到了1.1万美元——

嗯，跌得太多太多了！

2014年以太币ICO（世界上第一个ICO项目）众筹到31529.36个比特币，售出60102216个以太币，算下来，1个比特币等于1906个以太币，按当时比特币的价格算，1个以太币大约0.3美元，最高涨到1400美元，现在跌到960美元——

嗯，跌得太多太多了！

2017年12月12日的瑞波币，价格还只有0.25美元一个，2008年1月4日就涨到了3.5美元，20天涨了14倍，现在跌到1美元——

嗯，跌得太多太多了！

你一定想要了解，这些加密货币背后的区块链到底是怎么来的。

区块链技术到底是什么玩意儿，为什么引得众人如此追捧？

罗马不是一天建成的，区块链技术也不是一下子蹦出来的。

1982年，一个叫莱斯利-兰伯特的计算机科学家（Leslie Lamport，2013年图灵奖得主），对点对点通信中信息丢失的问题进行了研究，他提了个问题，如果信息传输者本人不够可靠，那么有没有可能让所有人得到一致的信息？

为了说明这个问题，他形象地列举了拜占庭将军问题（Byzantine failures）。

拜占庭帝国国土辽阔，每一支军队都分隔很远，将军与将军之间只能靠信差传递消息，如果一场战争需要将军们一致行动，那么要求绝大多数将军得到的信息必须完全一致。

然而，由于信差可能叛变，传递虚假信息，如何在有成员谋反的情况下，其余忠诚的将军在不受叛徒的信息影响下达成一致协议？

这就是拜占庭将军问题——

简单来说，就是如何在大家互不信任的情况下，达成一致协议并实现合作。

接下来要解决的，是信息传递的准确性和私密性问题

——用人话说，就是信息传输中的加密和解密。

下图是一个典型的密码系统。

用数学公式表示：

C = EK1(P)，通过加密方法E，用密钥K1对信息明文P进行加密，然后得到密文C。

P = DK2(C)，通过解密方法D，用解密密钥K2对密文C进行解密，然后得到明文P。

传统加密系统通常称之为“对称加密”，因为加密和解密密钥可以互相推算——这叫可逆性。

对称加密很快就出现了标准算法，被称之为DES（Data Encryption Standard）。

DES速度较快，适用于加密大量数据的场合，但加密强度也一般；

后来又出现了3DES（Triple DES）算法，其含义是基于DES，对一块数据用3个不同的密钥进行三次加密，强度更高；

后来又出现了AES（Advanced Encryption Standard）——高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高。

但不管怎么加密，对称加密的最大问题是——指定一个密钥，还得把密钥分发给需要解密的人。而只要分发密钥，就存在着泄密的可能，这本身就是一种矛盾。

为了应对这个矛盾，1976年，两位密码学大师Diffie和Helman提出了一种新的密码系统概念：非对称密码算法。

啥意思呢？就是说，非对称密码算法的加密密钥和解密密钥完全不同，从加密密钥推算出解密密钥基本不可能。

有牛人提出想法，就有牛人开始向这个方向努力——很快的，RSA、ElGamal、Rabin、Pohlig-Hellman、McEliece等算法（数学不好的话，你也不用管是什么算法）都冒了出来。

有了非对称加密算法，很多私密消息就可以放心交给信差传递了。

举例来说，财主想让很多美女妹妹给我写情书，但我不希望其他任何人看到内容，我就可以用非对称密码算法生成一对密钥BK1和BK2，我随意选择一个密钥比如BK1公布给所有人，这个就被称为“公钥”，但保留BK2不告诉任何人，这个就是“私钥”——BK1加密的东西，只有BK2能打开。

这样一来，妹妹A看到我的公钥BK1之后，就可以放心大胆地给我写情书了，用公钥BK1把情书文件加密之后发给我，只有我的私钥BK2才能打开，即使谁把这个情书给劫走了也没法阅读……

非对称加密方法好不好？

当然好！路财主从此都可以背着大家天天在家读情书了……

可惜，美中不足的是，所有的公钥算法都有一个问题：速度太慢。

而且，密钥越长（意味着越安全），计算速度更是急剧变慢。

1985年，又有两个牛人提出了椭圆曲线密码学（Elliptic Curve Cryptography，ECC），首次将椭圆曲线用于密码学，建立了公开密钥的加密算法——相较于RSA算法，采用ECC好处在于可用较短的金钥，达到相同的安全强度。

1990年，David Chaum尝试着在互联网上建立起一套不可追踪的密码学网路支付系统，就是后来的eCash，不过当时的eCash并非去中心化系统。

同年，提出“拜占庭将军”问题的Leslie Lamport，提出了具有高容错性的分布式一致性算法Paxos协议——这是一个精巧而又强大的算法协议，它可以让参与分布式处理的每个参与者逐步达成一致意见。

解释起来比较复杂，Lamport假定有一个叫做Paxos的希腊城邦，采用民主投票的方式决定某个提议或进程，但没有哪个城邦居民能够花全部精力和时间来参与投票和决议，Paxos算法的目标，就是让他们在个别人缺席的情况下，按照少数服从多数的原则，就某个议题达成一致意见。

1991年，StuartHaber与W. Scott Stornetta提出，用时间戳（就是事情发生时的准确时间）就可以确保数位文件安全的协议；1992年，ScottVanstone等提出椭圆曲线数位签章算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm，ECDSA），为文件签名的匿名性和安全性建立了新的标准。

1995年，美国国家安全局公布安全杂凑标准（Secure Hash Standard），被称为“FIPS PUB 180”，但这个加密系统很快就被发现有漏洞而遭到破解，所以被国家安全局撤回；1995年，FIPS重新发布了修订版本FIPS PUB 180-1，这就是通常所说的SHA-1，被称为哈希（Hash）算法。

哈希计算的含义：

对任意一个数字消息（现代计算机能把任何信息转化为二进制编码），均能计算出一个固定长度的字符串（俗称“消息摘要”），而且可以保证，只要原始内容不同，Hash输出的内容也不会相同——简单说就是，输入信息与Hash结果一一对应。

特别强调的是，哈希过程不可逆——也就是说，由消息可得到唯一对应的字符串，但由这个字符串无法推算出“消息”到底是什么。

2002年，Adam Back发表论文，发明了Hashcash（散列现金）技术，它依赖于哈希计算来生成一种工作量证明（Proof of Work，POW），因为哈希计算的不可逆特性，Hashcash就实现了容易被验证、基本不能被破解和伪造的特性。

至此，区块链的核心基础技术已经全部出现。

接下来，就是见证奇迹的时候了。

敬请关注本公号下一篇文章“奇迹出现：比特币与区块链的出现”。