比特幣為何安全,它會永遠值錢嗎?這是擊倒它的3種方法

比特幣價格起起落落,拉起一條引人注目的瘋長行情,區塊鏈也因此被推上了風口浪尖。新玩家不斷進場,你也躍躍欲試——不過等等,比特幣是什麼?

“買10台挖掘機挖比特幣”、“高價收藏實體比特幣”之類的情況只是笑話,那麼把區塊鏈當噱頭的傳銷組織呢?只能讓人歎息犯罪者的無孔不入了——不過等等,區塊鏈是什麼?

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吃著瓜也好,吃著瓜子也好,到底怎麼理解區塊鏈和區塊鏈數字貨幣(比特幣)呢?本文將分成兩個部分來拆解這些問題:第一部分,區塊鏈和比特幣到底是什麼;第二部分,比特幣有什麼可被攻破的“死穴”

本篇內容供初次接觸比特幣和區塊鏈的讀者閱讀,你不需要有什麼數學和計算機知識。

核心功能

以下段落中遊戲指代比特幣和區塊鏈網絡,而玩家遊戲的參與者

1.比特幣

比特幣網絡由許多台計算機連接而成,每個玩家在自己的計算機上安裝了比特幣客戶端,就連上了這個網絡。這個網中計算機千千萬萬,但是比特幣的產出是受程序自動控制的。比特幣網絡能自動協調連上網絡的每台計算機,控制每小時創造的比特幣數量。它利用你的電腦去解一個很難很耗時間的數學問題,通過這種方法製造貨幣,只有解開難題的計算機才能獲得比特幣賞金,所以更多算力意味著有更大的機會獲得更多的比特幣

這樣問題就來了:如何確定一個比特幣的合法主人是誰呢?如果別人偽裝成我付錢,安全又該如何保障?

別急,下面就要介紹保護比特幣的安全的電子簽名區塊鏈了。

2.電子簽名

比特幣並沒有實體貨幣,賣實體收藏幣的騙局就莫要再信了!

遊戲中每個玩家都可以擁有幾個“錢包”,錢包裏面當然是錢啦。但錢包是不記名的,使用電子簽名來識別和保護玩家。電子簽名的作用是證明:錢包是你的,你有權從錢包裏面花錢。

電子簽名分為兩部分,一部分是公鑰,一部分是私鑰。在其他玩家看來,公鑰就是你的錢包,而私鑰則是你用錢時用來證明身份的東西,要保護好不給別人知道哦!每次交易,遊戲都會用公鑰和私鑰一起進行計算,證明錢包是你的,防止惡意玩家假裝是你付款或者偽造成你收錢。

3.區塊鏈

電子貨幣如果只是一個虛擬數字,任何玩家都能隨便修改,這肯定是不行的。區塊鏈就是防止憑空造錢的武器,同時也能防止一筆錢被惡意花了兩次。

遊戲將所有交易串起來構成一個集中帳本,這個帳本包含了從第一筆交易開始的所有賬目,也就是一個交易鏈,這樣遊戲就能知道每個錢包的餘額。

但是這個帳本存在哪裏呢?因為遊戲不存在一個中心管理者,是去中心化的,所以原則上每一個玩家都有一個帳本的拷貝。當新的交易發生,這筆交易會廣播給其他玩家,同時核對帳本,把新交易計入到帳本拷貝裏。如果你試圖通過偽造帳本獲利,那麼你和其他玩家的帳本就會不一樣,交易時一核對,偽造就暴露無遺。所以說,理論上每一筆交易都要得到所有玩家的確認,每個玩家都有責任保障系統的安全。

但是實際上這很難做到,確認操作只能由一部分玩家來完成。這就給惡意玩家創造了機會,他們可以篡改和偽造自己的帳本拷貝,引起混亂。因此要設計一個機制增加偽造帳本的難度,同時也能容易識別出偽造的帳本。

4.哈希算法

這種防止偽造的方法就是哈希算法

哈希算法能將任意原始數據,不管是圖片還是文字,對應到特定的數字,這個數字稱為哈希值。要是數據被篡改,算出來的哈希值就會改變,因此識別偽造和防止偽造的問題都能解決了。(BT下載時用到的 MD5 碼就是一種哈希值,用於驗證下載下來的視頻沒有被篡改、被植入病毒什麼的。)

某比特幣礦場

哈希算法有個伴隨的缺點,要產生不那麼容易偽造的哈希值,需要消耗很多計算機資源,並不會有人自願這麼做。遊戲用獎勵貨幣的方式鼓勵一些玩家來計算哈希值,他們就被稱為礦工。幾筆時間接近的交易會被合在一起組成區塊鏈的一個區塊來計算哈希值,保證帳本難以篡改。

當然,只要惡意礦工的算力超過一半的礦工,他就仍舊可以偽造帳本,然後重新計算所有賬目的哈希值,讓其他礦工複製他的帳本。只是隨著礦工越來越多,這種事情也越不可能發生。

什麼是比特幣的“死穴”?

破解比特幣的思路,就是嚐試尋找核心功能的弱點。比如:

攻擊電子簽名算法:偷別人錢包裏的錢;

攻擊區塊鏈:增加其他礦工的成本,讓礦工變少,讓自己能得到更多的獎勵,或者嚐試控制絕大多數礦工,從而能惡意修改帳本。

這些攻擊有可能通過哪些手段來實施呢?

1.量子計算

量子計算機比傳統計算機算得更快,2016年谷歌聯合NASA建造了比普通計算機快1億倍的量子計算機,當然目前為止這項技術還停留在實驗階段。

電子簽名技術使用的公鑰加密算法,比較容易被量子計算機攻破,惡意玩家能嚐試偽造錢包偷別人的錢用。比特幣技術的維護者們考慮到了這個問題,雖然目前絕大多數電子簽名算法都有失效的可能,但是還是有一種稱為Lamport 簽名算法能抵抗量子攻擊

量子計算機的算力驚人,但是要破解哈希算法還是比較困難的,因此靠量子計算機偽造帳本仍然不太可能。而且由於錢包也經過哈希算法加密過,所以實際上惡意玩家也不容易偷別人的錢。據估計,攻破哈希算法的量子計算機需要1500多個量子比特,目前的技術也只能到100多個量子比特的程度。

雖然量子計算機聽起來是個可怕的對手,但是只有IBM、谷歌這樣的大公司才有足夠的財力和人力來開發和使用,惡意玩家使用量子計算機的可能性很低

當然,比特幣只是區塊鏈電子貨幣當中最有名的一種。很多後來崛起的電子貨幣在設計上加入了抗量子計算,比如設立於2015年的IOTA。量子計算機破解電子貨幣的可能性並不算高。

2.趕走競爭者

惡意礦工也可能嚐試獨占所有的獎勵,嚐試控制遊戲改寫帳本給自己憑空創造錢。想要這麼做,他可能就需要趕走其他礦工。如何做呢?

他可以嚐試讓其他礦主買不起挖礦的硬件。他可以嚐試增加電能的成本讓別的礦工的開銷增加。他可以增加網絡成本,讓自己的網絡速度比別人快很多,或者惡意讓他人的網絡速度下降,或者讓他人網絡裏無法傳輸比特幣交易數據。美國最近取消了“網絡中立”,就會引起類似的問題。

總的來說,就是增加其他人的成本。這樣,擁有更多的計算資源、更大的網絡帶寬、能付得起電費的玩家才能繼續挖礦,也更有機會掌控整個遊戲。但是這樣的操作需要足夠的金錢資源支撐,並不容易做到。

3.打擊信心

除了技術方面的手段外,還有就是打擊用比特幣進行實際消費的消費者的信心,主要是打擊比特幣的信用。

遊戲的匿名性雖然有助於防止個人隱私泄漏,卻也容易助長黑市交易。不合理技術的使用,也會給龐氏騙局提供便利。但是使用在智能電網、物流系統這類工業基礎設施上,區塊鏈技術就給能用戶帶來福利,這需要大公司的投入和支持。換名話說,好的工具要用在好的地方。

與此同時,挖礦成本的增加已經成為一個氣候變化問題,預計2017年消耗的電量已經占全球發電量的0.19%,預計在2019年其耗電量將會超過美國一年的耗電量。一次比特幣交易耗費的電能,足以供8戶美國普通家庭用一天。不過,在這一點上,未來的預期是比特幣挖礦的收益將慢慢變成零,參與挖礦的用戶會減少,另外硬件也會被設計得更省電,兩者都會減少能耗。

普通貨幣使用信任作為基礎,貨幣價格穩定才能用於交易。比特幣也是一樣的,只有幣值穩定,技術沒有漏洞,才能獲得大家的信任,用它來購買商品和服務。目前來看,這些還沒有完全做到,不過一些設計者已經在行動,設計價格穩定漏洞更少的新加密貨幣以替代可能已經過時的比特幣。

或許加密貨幣無論如何都會有自己的弱點,就像現行貨幣也有自己的缺點一樣。但是設計者和開發者們仍舊在努力修正,期望未來它會變得更好。

一個AI

據說第一次有記載的用比特幣購買商品的行為,發生在2010年5月17日:程序員Laszlo Hanyecz買了兩個達美樂披薩,花了10,000個比特幣。現在回頭一想,也是天價了……

本文來自:果殼網