区块链发展史：从拜占庭将军问题到智慧契约

本文是为大家分享的区块链技术文章系列中的第一部分，在这篇文章中我们探一探区块链技术背后的历史，从上世纪80年代的拜占庭将军问题到今天的复杂的智慧契约，区块链是如何一步步走到今天的呢？

技术要点

区块链源自比特币，不过在这之前，已有多项跨领域技术，皆是构成区块链的关键技术；而现在的区块链技术与应用，也已经远超过比特币区块链。要追溯区块链（Blockchain）是怎么来的，不外乎先想到比特币（Bitcoin），比特币是第一个采用区块链技术打造出的P2P电子货币系统应用，不过比特币区块链并非一项全新的技术，而是将跨领域过去数十年所累积的技术基础结合。

比特币区块链所实现的基于零信任基础、且真正去中心化的分散式系统，其实解决一个30多年前由Leslie Lamport等人所提出的拜占庭将军问题。

1982年Leslie Lamport把军中各地军队彼此取得共识、决定是否出兵的过程，延伸至运算领域，设法建立具容错性的分散式系统，即使部分节点失效仍可确保系统正常运行，可让多个基于零信任基础的节点达成共识，并确保资讯传递的一致性，而2008年出现的比特币区块链便解决了此问题。而比特币区块链中最关键的工作量证明机制，则是采用由Adam Back在1997年所发明Hashcash（杂凑现金），为一种工作量证明演算法（Proof of Work，POW），此演算法仰赖成本函数的不可逆特性，达到容易被验证，但很难被破解的特性，最早被应用于阻挡垃圾邮件

在隐私安全方面的技术，可回溯到1982年David Chaum提出注重隐私的密码学网路支付系统，具有不可追踪的特性，成为比特币区块链在隐私安全面上的雏形，之后David Chaum也基于这个理论打造出不可追踪的密码学网路支付系统eCash，不过eCash并非去中心化系统。

在区块链中每笔交易，采用椭圆曲线数位签章演算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm，ECDSA），可追溯回1985年Neal Koblitz和Victor Miller分别提出椭圆曲线密码学（Elliptic curve cryptography，ECC），首次将椭圆曲线用于密码学，建立公开金钥加密的演算法。相较于RSA演算法，采用ECC好处在于可以较短的金钥，达到相同的安全强度。到了1992年，由Scott Vanstone等人提出ECDSA。

区块链最早源于比特币，但区块链的应用却不仅于此。

过去几年也陆续出现许多基于区块链技术的电子货币（统称为Altcoins)，不过随着比特币持续备受争议，各国政府与金融机构纷纷表态，直到近1、2年，大家才终于意识到区块链的真实价值，远超过于电子货币系统。

区块链可结合认许制

若要将比特币与区块链技术分开来看，最大的不同之处在于，由于比特币为虚拟货币应用，因此面临各国法规的限制，但区块链现在已经可结合认许制或其他方式来管控节点，决定让哪些节点参与交易验证及存取所有的资料，并提供治理架构（Governance Structure）及商业逻辑（Business Logic）两大关键特性。目前区块链可分为非实名制和实名制两种，前者如比特币区块链，后者如台大地的GCoin区块链。现在的区块链已经可结合认许制 (Permissioned)，来配合金融监管所需的反洗钱 (AML) 与身份验证 (KYC) 规范。而银行和金融机构想采用的都是实名制的区块链。

区块链演进阶段

区块链技术随着比特币出现后，经历了几个不同的阶段，常见的分法将比特币视为Blockchain 1.0，为数位货币（Currency）应用，Blockchain 2.0开始出现如智慧资产（Smart Assets）、智慧契约（Smart Contracts）等货币以外的应用，Blockchain3.0则是指更复杂的智慧契约，将区块链用于政府、医疗、科学、文化与艺术等领域。

区块链新创DTCO执行长李亚鑫基于现有的分法进行补充，他认为，Blockchain 2.0以彩色币（Colored Coin）为代表，在区块链上运行Open Assets Protocal，可传递货币以外的数位资产，如股票、债券等。而从Blockchain 2.0之后，可再分出一类属于Blockchain 2.5的应用，包括代币（货币桥）应用、分散式帐本（Distributed Ledgers）、资料层区块链（Data Layers Blockchain）、结合人工智慧（Artificial Intelligent），以及无交易所的国际汇款网路，以Ripple为代表，资料层、分散式储存则以Factom、MaidSafe为代表，Blockchain3.0则以Ethereum为代表。

他表示，Blockchain2.5跟Blockchain3.0最大的不同在于，3.0较强调是更复杂的智慧契约，以2.5则强调代币（货币桥）应用，如可用于金融领域联盟制区块链，如运行1:1的美元、日圆、欧元等法币数位化。由于区块链协议几乎都是开源的，因此要取得区块链协议的原始码不是问题，重点是要找到好的区块链服务供应商，协助导入现有的系统。而银行或金融机构得对区块链有一定的了解，才能知道该如何选择，并应用于适合的业务情境。去年金融科技（Fintech）才刚吹进亚洲，没想到才过几个月，一股更强劲的区块链技术也开始引爆，全球金融产业可说是展现了前所未有的决心，也让区块链迅速成为各界切入金融科技的关键领域。

尽管现在就像是区块链的战国时代，不过银行或金融机构要从理解并接受区块链，到找出一套大家都认可的区块链，且真正应用于交易上，恐怕还需要一段时间。这次只比国外晚了半年，引爆点可从台大释出一套自行开发的开源区块链协议GCoin，并宣布将成立金融科技暨区块链中心说起，短短一周的时间，便引发各界高度关注，接着研讨会不断，不过，由于区块链具有较高的技术门槛，大家都知道它拥有许多特性跟好处，但却迟迟处于观望阶段，就连区块链的新创业者，也非常稀少。银行业目前也还卡在门口，除了少数金控开始分享这个议题之外，多数金融业者仍处于试图理解技术面的阶段。

技术演进：区块链是怎么来的

1982年

拜占庭将军问题

Leslie Lamport等人提出拜占庭将军问题（Byzantine Generals Problem），把军中各地军队彼此取得共识、决定是否出兵的过程，延伸至运算领域，设法建立具容错性的分散式系统，即使部分节点失效仍可确保系统正常运行，可让多个基于零信任基础的节点达成共识，并确保资讯传递的一致性，而2008年出现的比特币区块链便解决了此问题。

David Chaum提出密码学网路支付系统

David Chaum提出注重隐私安全的密码学网路支付系统，具有不可追踪的特性，成为之后比特币区块链在隐私安全面的雏形。

1985年

椭圆曲线密码学

Neal Koblitz和Victor Miller分别提出椭圆曲线密码学（Elliptic Curve Cryptography，ECC），首次将椭圆曲线用于密码学，建立公开金钥加密的演算法。相较于RSA演算法，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基于先前理论打造出不可追踪的密码学网路支付系统，就是后来的eCash，不过eCash并非去中心化系统。

Leslie Lamport提出具高容错的一致性演算法Paxos。

1991年

使用时间戳确保数位文件安全

Stuart Haber与W. Scott Stornetta提出用时间戳确保数位文件安全的协议，此概念之后被比特币区块链系统所采用。

1992年

Scott Vanstone等人提出椭圆曲线数位签章演算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm，ECDSA）

1997年

Adam Back发明Hashcash技术

Adam Back发明Hashcash（杂凑现金），为一种工作量证明演算法（Proof of Work，POW），此演算法仰赖成本函数的不可逆特性，达到容易被验证，但很难被破解的特性， 最早被应用于阻挡垃圾邮件。Hashcash之后成为比特币区块链所采用的关键技术之一。（Adam Back于2002年正式发表Hashcash论文）

1998年

Wei Dai发表匿名的分散式电子现金系统B-money

Wei Dai发表匿名的分散式电子现金系统B-money，引入工作量证明机制，强调点对点交易和不可窜改特性。不过在B-money中，并未采用Adam Back提出的Hashcash演算法。Wei Dai的许多设计之后被比特币区块链所采用。

Nick Szabo发表Bit Gold

Nick Szabo发表去中心化的数位货币系统Bit Gold，参与者可贡献运算能力来解出加密谜题。

2005年

可重复使用的工作量证明机制（RPOW）

Hal Finney提出可重复使用的工作量证明机制（Reusable Proofs of Work，RPOW），结合B-money与Adam Back提出的Hashcash演算法来创造密码学货币。

2008年

Blockchain 1.0：加密货币

数位货币与支付系统去中心化、比特币：Satoshi Nakamoto（中本聪）发表一篇关于比特币的论文，描述一个点对点电子现金系统，能在不具信任的基础之上，建立一套去中心化的电子交易体系。

2012年

Blockchain2.0：智慧资产、智慧契约

市场去中心化，可作货币以外的数位资产转移，如股票、债券。如Colored Coin便是基于比特币区块链的开源协议，可在比特币在区块链上发行多项资产

2014年

Blockchain 3.0：更复杂的智慧契约

更复杂的智慧合约，将区块链用于政府、医疗、科学、文化与艺术等领域。

2016年

Blockchain 2.5：金融领域应用、资料层

Blockchain2.5：强调代币（货币桥）应用、分散式帐本、资料层区块链，及结合人工智慧等金融应用

Blockchain 3.0：更复杂的智慧契