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比特币的前世今生:可以凭空制造出数字货币吗?

作者:张蕾,比特币和区块链研究者、“积分币”创始人。目前从事区块链的项目咨询、项目研发,并开展网络视频教学。

如需区块链相关技术投稿,请邮件至邮箱jingqi@csdn.net

在DigiCash系统中,如果你的账户拥有100元,怎么能保证你能换取价值100元的商品呢? 答案就是,你先要把100元现金存入银行,银行才会给你发行100元的数字货币。

在另一个称为e-Gold的系统中,你需要向金库中存入一定量的黄金,才能换取等价值的数字货币的发行权利。

所以这些数字货币,实际上都是跟法定货币挂钩的,或者说基于法定货币发行的数字货币。如果法定货币的价格发生波动,那么对应的数字货币的价格也将波动。

如果有了国家授权,那么政府或银行能否凭空发行一种数字货币吗?这种货币的发行和估值都是独立的,价格是独立浮动的,并且可以按照价格换取产品和服务。

要发行一种真正意义上的数字货币,自由地流通,还要有真实的价值,首先我们要保证货币的数量是受到控制的,是有稀缺性的。其次,要保证数字货币具备防伪性。

今天我们先讲稀缺性。稀缺性是货币存在的基础,这也是最早贝壳、黄金能成为流通货币的根本原因。

而保证数字货币的稀缺性是困难的,因为数字货币的表现形式是一串数字,一个普通的电脑一分钟就能产生出无限多的数字货币出来,而用人为的方式去限制数字货币发行的速度和数量,是存在道德风险的。

在数字技术领域,人们想出了一个解决方案:让电脑去计算一个“数学谜题”,答对了就可以制造出一个币;再回答另一个问题,再制造另一币。通过这种办法,增加数字货币的稀缺性。

这种方法,最早在1992年,由密码学家Dwork和Naor提出。1997年,Adam Back在一个名为Hashcash的项目中也独立地提出了类似的想法。

但是,这两个项目产生的初衷都不是关于数字货币的,而是用在防止垃圾邮件上的。当你发送邮件时,你需要解答一个谜题,然后才能发生邮件;如果你的答案不对,对方就收不到你的邮件。这个过程通常只需要几秒钟。普通人每天发送邮件的数量是有限的,所以这个解答谜题的时间基本可以忽略。而对于垃圾邮件发送者来说,一次性要发送成千上万封邮件,这种解答谜题的方法可以有效抑制垃圾邮件的产生。

随着密码学的发展,关于谜题的算法也在不断更新。Rivest 和 Shamir(就是RSA密码的发明人)提出了一个方案。他们观察到,在Hashcash中计算多个谜题的时间成本只是简单的计算单个谜题的时间之和,这和我们法定货币的制造成本是不一样的。在法定货币的生产中,首先需要投入很大的资金用于防伪技术的研发、设备的采购等。但是当货币真正开始生产后,成本却很低。换一句话就是:固定成本很高,边际成本很低。Rivest 和 Shamir 希望数字货币的发行成本也能达到类似的效果:制造第一个币的成本很高,以后的币成本就很低。这里不再详细解释他们的解决方案,他们已经把数字货币的发行问题提高了一个新的高度。

Hashcash在防止垃圾邮件方面还有一些独特的特性,非常值得探讨:

  1. 每一个谜题都跟某一个邮件相关,一个谜题的答案不可能用在其他谜题上。为了保证这个特性,每一个谜题都跟发送和接受双方、发送内容和发送时间有关;
  2. 邮件接收者,可以非常方便地检验发送者的答案是否正确,不需要重复计算谜题;
  3. 各个谜题之间都是相互独立的,没有相关性的。这就意味着,解决了一个谜题,并不会改变解决其他谜题的时间;
  4. 随着电脑硬件的升级,解答谜题的时间越来越短,算法可以自动地调节谜题的难度。

这些特性对以后的Bitcoin产生了很大的影响。事实上,Bitcoin同样采用了谜题的思路来增加Bitcoin的稀缺性,跟Hashcash本质上是一样的。

在后来的一次访谈中,Hashcash的创始人Adam Back说,Bitcoin只不过是在Hashcash的基础上扩展了一些抑制通胀的功能罢了。我想他是羡慕Bitcoin这么成功,有点吃醋了。

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