干货:比特币就是时钟(上)_币世界+以太坊爱好者

2021-03-14 17:06 栏目:行业动态 来源:网络整理 查看()

当货币数字化的时候,我们必须就时间的定义达成共识,这就是问题所在。一个有着明亮光芒的钟悬挂在空中,

宣告时间是对是错。

罗伯特弗罗斯特,《我与夜晚熟稔》 (1928)

我们仍然没有弄清楚时间这个巨大的谜。时间只是一个概念;我们甚至不知道它是否真的存在…

——Clifford D. Simak,《莎士比亚的星球》 (1976)

俗话说,时间就是金钱。相反,金钱也是时间:时间是储存在人体内的全部经济能量。然而,时间和金钱的关系远比乍看起来复杂。如果不需要时间去创造货币,货币就不可能是货币,至少在很长一段时间内不能发挥它的作用。再往下想,在信息世界里追踪事物,就是追踪时间。

当货币数字化的时候,我们必须就时间的定义达成共识,这就是问题所在。也许你以为报时无非是看一眼旁边的钟。如果只处理日常工作,可以这么想。然而,如果我们想要一个全球分布式网络,在这个网络中,人们按照自己的方式同步推进状态,那么告诉时间将成为一个巨大的问题。如果时钟不可信,如何得到正确的时间?如果你的系统跨越星系,如何建立时间的概念?在一个没有时钟的世界里,你如何测量时间?时间到底是什么?

为了回答这些问题,我们必须进一步了解时间的概念,以及比特币是如何创建自己的时间单位(区块时间,俗称区块高度)的。我们将探讨的问题包括:为什么时间最终与记账相关联?为什么分权制没有绝对时间?比特币如何用因果关系和不可预测性来定义现在时?

计时手表多次给文明社会带来了巨大的变化。正如刘易斯芒福德在1934年所说:“工业时代最重要的机器不是蒸汽机,而是时钟。”如今,计时器再次推动了现代文明的变革:信息时代最重要的机器不是计算机,而是时钟。这个钟是比特币。

追踪

“让孩子学会数数东西,从而获得数的概念。在计数时,这些东西可以看作是完全相同的,它们可能是单个物体,也可能是一组物体。”

——大卫尤金史密斯,《初等数学教学》 (1900)

一般来说,我们可以通过两种方式跟踪对象:物理符号和账簿。可以直接用现实世界的物体,比如贝壳、硬币或者其他有形的东西(来表示相应的数量);你也可以通过在一张纸上写下发生的事情来复制世界的状态。

想象你是一个牧羊人,想确保每只羊都回家。你可以给每只羊套上项圈。每当一只羊回家,你就把它的项圈摘下来,挂在羊棚里。假设每个项圈都会挂在一个单独的钩子上,只要钩子是满的,就意味着所有的羊都到家了。当然,每次都可以数一数,列个清单。但是,每次开始计数时,都要做一个新表,防止重复计数或漏计数。

货币本质上是一种追踪债务的工具。一般来说,到目前为止充当货币的东西可以分为两类:实物产品和信息清单。更通俗的说,符号和书籍。

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在数字世界中,因为我们总是在处理信息,多重成本是一个固有的问题。任何复制过文件或者使用过复制粘贴功能的人都知道,信息是可以完美复制的,不会绑定到存储信息的介质上。假设你有一张数码照片,你可以复制一百万次,把一些拷贝保存在u盘里,发给成千上万的人。完美的复制是可以实现的,因为完美的修正手段可以用来消除一切缺陷。最重要的是,临摹几乎是免费的,和原作没什么区别。

再说一遍:信息只有复印件。数字信息不能从A移动到b,只能从A复制到b,如果复制成功,A处的原件会被删除,才能称为“移动”。所以多重成本的问题才这么难。没有权限,没有交易对手的风险,是不可能把A的任何信息传递给B的。我们必须相信原文会被删除。一个自然的副作用是,就数字信息而言,我们无法确定有多少副本存在,它们在哪里。

所以数字符号永远不能当钱用。符号因其独特的物理结构而难以复制,因此是可靠的。在数字世界,这种优势已经消失。在数字世界里,符号是不可靠的。由于信息的固有特性,数字现金唯一可行的形式只能是书籍,而不是符号。所以,数字现金不得不面对时间的问题。

象征物是不带时间属性的,账本不是

“看得见的是暂时的,看不见的是永恒的。”

哥林多前书4:18b

对于物理符号来说,交易发生的时间(你的钱从哪里来)并不重要。要么你有钱,要么你口袋里没钱。花不花。花钱的唯一前提是口袋里有钱。剩下的就交给自然法则吧。从这个意义上说,物理符号不需要信任,没有时间属性。

对于书来说,实物占有不太重要。管理书籍的人需要确保所有的账目都井然有序。物理定律原本赋予的特性(不属于自己的钱不能花,同样的钱也不能重复花)必须通过人为制定的规则来强制执行。是这些规则,而不是物理定律,让书本井然有序。

问题的关键在于从物理规律到人工规则的转变。后者可以修改,可以销毁,前者不行。比如,你不能“伪造”一枚实物金币,你必须从地下挖出黄金。但是,你可以在纸上伪造金币。你要做的就是在账本上加一个分录,声称你有一些金币。如果是中央银行,只需在电脑上敲几下键,就可以发行数万亿美元。(金融从业者称之为“再抵押”、“部分准备金制度”、“量化宽松”——,但不要被这些花里胡哨的名词搞混了,本质上就是假钱。)

为了确保账簿和管理账簿的人没有欺诈行为,我们必须定期独立审计账簿。检查书中的每一个条目没什么大不了的。审计人员应该能够检查过去的账簿,以确保账簿的可靠性和有效性。没有可靠的时间戳,我们无法验证书籍的内部一致性。我们必须建立一个确定交易顺序的机制。

没有绝对的时间概念,就无法确定交易顺序。如果不能确定交易顺序,就不能保证账本不是伪造的。另外,你还有什么方法可以证明你有多少钱?有没有其他方法可以保证所有账户都正常?

符号和书籍的区别凸显了追踪时间的必要性。在物理世界中,货币是一种没有时间属性的人工产物,可以在没有监管的情况下进行交易。在数字世界中,需要时间戳来标记货币。

中心化的货币标记

"时间可以刻下所有的痕迹,抹去所有的痕迹."

——Yahia Lababidi(生于1973年)

解决多费用问题(确保每个数字传输只发生一次)最常见的方法是创建一个集中的交易列表。一旦你有了一个集中的交易清单,你就有了一个分类账,可以作为唯一的真理来源。这时候很容易解决多费用的问题,只要仔细查看交易清单,确保每个账户都是正确的。这就是PayPal、Venmo、支付宝以及全球所有银行(包括央行)解决多重费用问题的方法:权限。

“这个过程的问题是收款人很难检查以前的持有人是否花了一定的钱。通常的解决方案是引入一个可信的第三方机构,或者像造币厂这样的机构,来测试每笔交易,以防止多次支付.这种解决方案的问题在于,整个货币体系的命运完全取决于造币厂。经营者,因为每笔交易都要经过造币厂的确认,这个造币厂就像一家银行。”

——中本聪,《白皮书》

应该注意的是,中本聪不能让信息不可复制。比特币的每一部分(源代码、账本、用户私钥)都可以复制。这一切都是可以复制篡改的。然而,中本聪成功地创造了一个系统,使违反规则的副本变得无用。比特币网络实施复杂的机制来决定哪些副本有用,哪些没有。正是这种机制给数字世界带来了稀缺性。这个机制就像舞蹈,需要控制节奏。

即使是集中账簿,也必须采用统一的时间追踪方法,解决多次支付的问题。当交易发生时,我们必须知道交易对手、交易金额,最重要的是交易时间。在信息字段中,没有时间戳就不能标记货币。

“必须强调的是,因为我们还没有能够解决分布式系统中事件和时间点之间的相关性问题,所以在中本聪发明解决方案之前,分散式书籍是无法实现的。”

—— regory Trubet skoy(2018)

去中心化的时钟

“时间会带走一切。”

——七叶树(公元前525-456年)

时间和秩序有着密切的关系。正如莱斯利兰波特在1978年的论文《分布式系统中的时间、时钟和事件顺序》中所说,“时间概念是我们思维方式的基石。它来自一个更基本的概念,即事件发生的顺序。”由于缺少一个中心协调时间点,“第一”、“第二”、“同时”等看似直观的概念没有参考。用兰波特的话说:“第一次出现的概念定义了分布式多进程系统中事件不变的顺序。”

换句话说,如果我们不能让某人管理时间,我们如何确定事件的顺序?没有一个中心参照系,如何才能得到一个可靠的时钟?

你可能觉得这个问题很好解决,因为每个人都可以用自己的时钟。但是,这个方法只有在大家的时钟都很准(大家都遵守规则)的情况下才有效。在一个人们有利益冲突的系统中,每个人都使用自己的时钟将是一场灾难。而且根据相对论,这种方法是不能穿越空间的。

我们来做一个思维实验:假设你生活在一个所有人都在追踪事件顺序的世界里,你怎么能欺骗别人?你可以假装今天发的一笔交易其实是昨天的(只是因为某种原因延迟了),这样你今天花的钱还是你自己的。由于每个分散的系统本质上都是异步通信,所以上述场景不仅仅是理论思维实验。消息被延迟,时间戳不准确。再加上相对论效应和宇宙的自然速度极限,没有集中的权威或观察者,我们很难区分事件的顺序。

“谁在那里?咚咚。”(“咚,咚!”“是谁?”)

——经典谐音梗

为了更好的说明这个问题,我们来看一个具体的例子。想象一下,你和你的商业伙伴可以访问你公司的银行账户。你的生意遍及全球,所以你在瑞士开银行账户,你住在纽约,你的商业伙伴住在悉尼。您在这里的时间是1月3日,您将在酒店舒适地度过周末夜晚。你的商业伙伴的时间已经是周一早上了,她决定用共享银行账户的借记卡买早餐。当时卡上余额615美元。当地时间是早上8:21。她的早餐花了27美元。

同时,您打算使用与银行账户相关联的另一张借记卡支付住宿费用。此时卡上余额为615美元。当地时间是5 : 21 pm。住宿费是599美元。

干货:比特币就是时钟(上)_币世界+以太坊爱好者

这就是为什么以前所有关于数字现金的尝试都离不开集中注册。也就是说,我们必须相信有人能够正确地决定事情的顺序。我们需要集中的参与者来充当集中的时钟。

比特币解决这个问题的办法就是重新定义时间。比特币是按块计量时间的,而不是按秒。

以区块为时间单位

皇帝的利益斗争是时代的风格;

揭穿谎言,让真相大白;

标记岁月,封印过去;

坚守黑夜,黎明醒来;

惩罚恶人,直到他们悔改;

——莎士比亚,《鲁克丽丝受辱记》 (1709)

所有的时钟都依赖于一个有规律的过程,这就是我们常说的“滴答”。从本质上说,旧钟的滴答声和现代石英钟、原子钟的嗡嗡声没什么区别。具体来说,我们通过时钟某个部分的摆动或振动次数来测量秒或分钟。

大摆钟的钟摆很长,摆动很明显。更专业的小时钟需要特殊的部件。时钟的振动频率(“滴答”的频率)取决于其应用场景。

大多数时钟的振动频率是固定的,这样可以准确地报时。然而,有些钟的振动频率是可变的。比如节拍器可以提前设置振动频率,一旦设置完成,就会以恒定的频率跳动。比特币的滴答间隔不同,因为它的内在机制是概率性的。但是,两者的目的都是一样的:放音乐让舞蹈继续。

经典时钟~ ~ 0.5Hz(Hz“Hz”表示一秒内周期性事件的频率)节拍器~ ~0.67 Hz到~ ~4.67 Hz石英表32768 Hz铯133原子钟9,192,631,770 Hz比特币块(0.0000192901 Hz *到 Hz**)

*创建块(6天)

* *块之间时间戳的增量值可以是负数。

比特币不就是一个时钟吗?中本聪暗示整个比特币网络就像一个时钟,用他的话说,就是一个分布式时间戳服务器。

本文将提出一种点对点分布式时间戳服务器,为一组交易的发生顺序生成计算证明,从而解决多次支付的问题。

中本聪,《比特币:一种点对点的电子现金系统》 (2009)

从比特币白皮书最后的参考来看,时间戳显然是一个根本性的问题。在8篇参考文献中,有3篇与时间戳有关:

《如何为数字文档加上时间戳》,S. Haber,W.S. Stornetta(1991)

《论如何提高数字时间戳的效率和可靠性》,D. Bayer,S. Haber,W.S. Stornetta(1992)

《如何设计一个信任最小化的安全时间戳服务》,H. Massias,X.S. Avila,J.-J. Quisquater(1999)

正如Haber和Stornetta在1991年所说,数字时间戳是用户(或反对者)不能利用计算过程向前或向后改变数字文档的日期。与纸质文档不同,数字文档容易被篡改,不一定会在物理介质上留下任何明显的痕迹。在数字世界中,伪造和篡改是无可挑剔的。鉴于信息的可塑性,在数字文档中添加时间戳已经成为一个非常复杂的过程。直观的解决方案根本不起作用。以一个文本文档为例,简单地在文档末尾添加日期是没有用的,因为任何人(包括你自己)都可以很容易地修改日期。更何况你可以从一开始就伪造日期。

(未完成)

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