比特币——技术创新还是庞氏骗局？

【写在前面】2019年6月，Facebook发布Libra白皮书，宣示其使命是“为数十亿人建立一种简单、无国界的货币和基本金融措施”。 8月，中国人民银行也发声，强调要加快我国法定数字货币（DC/EP）的研发。 当一系列数字加密货币计划如火如荼地提上日程时，最早出现的数字加密货币——比特币，却还处在风口浪尖。 追随者称之为“革命”，反对者称之为“骗局”。 》，什么是对，什么是错？比特币背后是什么技术，数字签名、区块链等术语？11月10日，在似是而非的课堂上，陈奕嘉老师用简单却精彩的表达方式让同学们对深入理解比特币是什么，启发学生进一步思考比特币。

“大家都知道，一个比特币值多少钱？” 陈奕嘉老师开门见山地问了大家一个很“真实”的问题。 不知道在座的同学有多少对比特币的市场价格有很深的了解。 11月10日，比特币兑美元实时汇率为8857.83，即1比特币兑8857.83美元，约合人民币6万元。 至此，这么小的“硬币”，本应是小面额的硬币，却变成了超过所有纸币面额的“硬币”。 在这个“硬币”之前，很多争论还在继续。

在进一步讨论围绕比特币的各种争论之前，陈一嘉先生带着大家回顾一下比特币的起源和发展：

2008年8月18日注册域名bitcoin.org

2008年10月31日，中本聪发布了比特币白皮书：《比特币：一种点对点的电子货币系统》。 比特币背后的工作机制，包括时间戳服务器、工作量证明等，都可以在那里找到。

2009 年 1 月，中本聪发布比特币开源软件。

2009 年 1 月 12 日，第一笔交易发生，中本聪向哈尔芬尼支付了 10 个比特币。

第一次实物交易发生在 2010 年，当时用 10,000 个比特币购买了两片披萨。 陈老师开玩笑说，10000枚比特币按现价计算价值近9000万美元。 “这是世界上最贵的披萨比特币庞氏骗局是什么意思，以前没有过，以后也几乎不可能了。” 实物交易的出现，也意味着比特币成为一种可以实物交易的“货币”。

在中本聪的白皮书中，我们可以看到中本聪希望基于比特币实现的三大理想：匿名化、去中心化和无通胀，这也将成为争论的焦点之一。 题外话，陈一嘉老师给我们分享了几个关于中本聪是谁的猜想，包括提出工作量证明的Hal Finney，提出智能合约的Nick Szabo，甚至声称要证明猜出ABC的数学极客望月新一，终于不得不遗憾地承认，自从 2010 年交出比特币代码和网络的控制权后，中本聪就销声匿迹了，没有人知道他是谁，甚至不知道他在哪里。

基于比特币的匿名性，最需要这样一种货币，最先关注它的当然是一些不法商人。 比如前段时间的Wanna Cry勒索病毒，要求勒索者使用比特币支付。 比特币最早的主要用户来自网络黑市。 可以说，最早的大规模商业应用出现在一个叫做丝绸之路的网络黑市。 黑市主要贩卖各种违禁药品。 当 FBI 于 2013 年 10 月关闭丝绸之路时，比特币交易涉及 150,000 名买家和 4,000 名卖家。 FBI没收了多达144万枚比特币，目前价格接近3000万美元。 虽然丝绸之路最终被关闭，但比特币在其中的作用让人们明白了它作为交易货币的作用，比特币也进入了高速发展阶段。 由于与犯罪活动的密切联系，为维护金融秩序，防范潜在的犯罪活动，各国政府纷纷做出应对。 2013年3月，美国财政部金融犯罪执法网络制定虚拟货币法律法规； 同年12月，中国政府禁止金融机构使用比特币。 去年2月，中国政府全面禁止使用比特币，这也导致比特币大幅下跌。

在看过比特币的起源和发展之后，陈一嘉先生并没有对比特币是革命还是骗局给出自己的判断。 相反，他从支持者和反对者的角度解释了双方的代表人物和观点。 希望能启发学生思考。 只有对比特币的优缺点有了一定的了解之后，才不会陷入狂热信徒的拥护或批判之中。

支持者的代表是Roger Weir，人称比特币耶稣。 他从 2011 年开始大力投资比特币，并成立了比特币基金会。 货币独立宣言中提出的“反建制、反国家、反体制”的理想。 此外，比特币的支持者还有史蒂夫班农、著名物理学家张首晟、丹华资本创始人等人。 陈奕嘉老师指出，这种思想可以追溯到古典自由主义经济学家哈耶克的思想。 叶克设想了一个完全自由的市场，可以生产、发行和管理货币比特币庞氏骗局是什么意思，从而消除政府对货币的干预。 同时，陈一嘉先生还提到，网络黑市丝绸之路的创始人在法庭上的辩护也是基于自由主义。

在反对者中，巴菲特从投资角度指出比特币“不是一种可以产生价值的资产”，从而告诫投资者“远离比特币，它基本上是海市蜃楼”。 新凯恩斯主义者、2008年诺贝尔经济学奖得主保罗·克鲁格曼在《比特币是庞氏骗局》中直言比特币是“泡沫”，直指自由主义者的理论基础。 他认为追捧比特币是一种“邪教”，“其追随者相信邪恶的政府会窃取他们所有的资产”。 芝加哥大学法学教授埃里克波斯纳和2001年获得诺贝尔经济学奖的另一位新凯恩斯主义者约瑟夫斯蒂格利茨认为，“比特币是一个幻想。 一种安全、私密、去中心化的互联网货币，也蕴含着自我毁灭的种子”，不法犯罪活动通过比特币发生，却又不得不受到政府的严格限制，而在限制之下，比特币将失去其广受青睐的优势，失去其应有的地位。市场需求，变得与传统主权货币无异。

紧接着，陈一嘉先生介绍了比特币的运行机制。 对于数字货币而言，由于数字信息容易复制，因此保证货币不“双花”即避免数字货币的双重支付非常重要。 解决重复支付的经典方法是引入第三方机构。 陈奕嘉老师以支付宝为例，阐述了第三方机构的作用：每一笔交易都要经过支付宝，支付宝保证交易的真实性和唯一性。 但经典方法背后的缺陷也很明显。 当第三方机构不再被信任，或第三方机构为了自身利益擅自破坏交易规则时，交易将难以进行。

于是，分布式账本即区块链的概念应运而生。 每笔交易不再由一个中央机构记录和维护，而是由每个人记录和维护。 只要一半以上的交易参与者不受控制，账本信息就无法被篡改。 陈奕嘉老师详细讲解了区块链上发生的过程，如何广播全网、包含区块、形成区块链等，让同学们基本了解区块链的运行机制，理解所谓的“ “挖矿”就是找到对应区块的工作量证明，使记账成功，作为记账的奖励，对应的用户将获得新产生的比特币。

不仅如此，陈一嘉老师还带领同学们进入了更深层次的技术核心：公钥密码学实现比特币数字签名和加密哈希函数实现工作量证明。

在传统的加密通信中，编码方和解码方使用同一个共享密钥来实现明文和密码之间的转换。 毫无疑问，这样的共享密码是加密通信中最薄弱的环节。 在公钥加密系统中，密钥分为公钥和私钥：公钥加密的内容只能用私钥解密，私钥加密的内容只能用公钥解密. 在实际使用中，公钥是公开的，而私钥则由其持有者保密。 当任何人想向公钥的拥有者发送消息时，只需要用公钥加密消息并发送给接收者即可； 这样的消息只能由持有私钥的人破译。 相反，如果一些信息是用私钥加密的，其他人可以通过公钥解密； 这样，可以确认信息发送者的身份。 这种非对称加密系统大大提高了信息传播的安全性。 该系统的安全性源于如果只知道公钥就难以计算私钥。 陈奕嘉先生举了著名的RSA公钥加密系统的例子，向我们展示了如何根据两个大素数生成公钥和私钥，并用它们进行编码和解码。 陈一佳老师指出，目前已知的破解RSA公钥加密的方法中，核心步骤是质数分解，目前无法在多项式时间内完成。 这就是这个加密系统的可靠性。

与RSA中生成公钥和私钥的过程类似，密码哈希函数也是一类易于计算但其反函数难以计算的函数。 陈义嘉先生给出了加密哈希函数的数学性质，并解释了比特币系统如何利用这些性质来实现工作量证明。

课程最后，陈奕嘉老师再次深化问题，向同学们介绍了P vs. NP问题。 其中，P问题是指图灵机可以在多项式时间内解决的问题。 之后陈老师说无论是RSA加密系统还是比特币使用的SHA256加密哈希函数，都是一个多项式可解的问题，也就是P问题。 破解这些加密算法的本质是求解一个P时间过程的逆过程。 陈老师通过解P时过程逆过程的难点，向我们展示了计算复杂度理论的一角。 事实上，我们目前完全无法证明P≠NP。 而这个问题已经被公认为现代数学中最紧迫的问题之一。 因此，比特币的安全性目前是基于一个数学假设。 最后，陈奕嘉老师还提到了近期受到广泛关注的量子计算，并阐述了量子计算与比特币安全的关系。

当下课铃声响起时，依然热情洋溢的同学们向老师报以热烈的掌声。

关于作者：

大数据学院2018级本科生张志杰

计算机学院2017级研究生顾康正