产生、特点、应用丨一文读懂数字货币

数字货币的产生

1.1 货币的产生及发展

货币并非天然产生,而是源于物品交换的需要。在原始社会中因为自给自足的生活形态,偶尔零星的交易通过直接的物物交换即可达成。随着历史的演进,人类社会产生分工,直接物物交换的弊端日益明显——必须存在双重巧合才能达成交易:

1)交换双方需同时需要对方的物品;

2)待交换的物品价值正好大致相等。

为了解决这一问题,人们逐渐采用某种具体的物品作为“特殊商品”,以其为中介,先把自己的物品交换成一定数量的特殊商品,然后使用该特殊商品“购买”自己想要的物品。

这种“特殊商品”就是货币。早期的货币根据特定区域的不同生产条件和生活方式,选用不同的物品,如我国夏商时代的海贝、古印度的牲畜、古巴比伦人的大麦、美洲的可可豆和烟草等,形成了形形色色的古代货币。伴随经济的进一步发展,交换的范围日益扩大,对货币的要求越来越高,包括:便于携带、储存、计量,不易磨损,价值稳定等。金属(如金、银、铜、铁等)在这些方面表现出较大的优势,导致形形色色的货币逐渐向金属货币集中,取代了自然货币和其它材质的货币。

金属货币数千年的历史,一直经历着两个演变过程:由贱金属(如铜、铁)向贵金属(如金、银)演变,由称量货币向铸币演变。前者使得货币的材质更加集中,后者使得货币的发行成为一种权力。这两个过程在西方国家表现得尤为明显,在公元前后的罗马帝国,凯撒大帝实施了金本位,奥古斯都则把金币与银币的铸造规定为皇帝特权。

金属货币存在重量过大、磨损较高、携带不便的缺点,逐渐也不太适合于频繁的大范围交易环境,作为金属货币象征符号的纸币因此出现。我国南宋时期的交子、欧洲17世纪的银行券都是早期的纸币。早期欧洲纸币(和我国的“银票”)相当于金属货币的持有凭证,以金属货币为基础、与金属货币可以自由兑换,二者可同时流通。

到19世纪末,西方经济出现了速度空前的膨胀与发展,纸币逐渐成为主要的流通货币,但是它们仍然以贵重金属储备作为发行保证,经历了银本位、复本位和金本位的演变。大致在同一时期,工业化国家先后禁止商业银行发行银行券并把权力集中于中央银行。当时,与银行券同时流通的,还有一种由国家发行并强制使用的纸质货币。有的国家所称的“纸币(paper currency,paper money)”即专指这种钞票。

经历1929-1933年的世界经济危机,任何形态的金本位都不复存在,代替它们的是不兑换银行券制度。在国际货币体系中,为应对金本位消失后的货币兑换比率问题,曾短暂实行过金兑换本位制。二战末期,美国占据世界经济中心地位,44个国家形成了以美元为中心的布雷顿森林体系,确定了美元的含金量,其它各国货币按其含金量与美元定出比价。

1971年8月15日,美国宣布停止向各国政府或中央银行按照官价兑换黄金,这实际上意味着绝大多数国家的货币与黄金切断了最后一丝联系。世界全面进入纸币本位制时代,国家不规定纸币的含金量,也不允许纸币与金(银)兑换,纸币作为主币流通,具有无限法偿能力。中央银行通过信贷程序发行纸币,纸币成为信用货币。纸币发行量一般由国家根据经济发展的需要来决定,并对其实行严格的管理,称为“有管理的通货制度”。

1.2 比特币的诞生

比特币这个概念,最早由中本聪(Satoshi Nakamoto)2008年11月在一个隐秘密码学讨论小组中贴出的一篇研究报告《Bitcoin: A

Peer-to-Peer Electronic Cash System(比特币:一个点对点的电子现金系统)》中提出。随后,他又开发出最早的比特币发行、交易和账户管理的系统。

自从互联网诞生以来,“数字货币”理念就一直是个热门话题,但面临如何解决伪造和双重支付(double spending)这一重大挑战。数字货币只是单纯的信息,如何才能避免人们将它轻易地进行复制粘贴,然后随心所欲地进行支付,是至关重要的问题。

在比特币出现之前,比较常见的解决办法是建立一个中央结算体系,来对所有交易进行实时记账,同时确保人们用完的电子货币不能再重复使用。这种办法需要一个有信誉的第三方机构来管理整个体系。日常生活中的银行系统都是采用这样的中央结算体系。

比特币却通过公开分布式账本(即区块链Blockchain)的方法来避免双重支付,完全摒弃了中央清算机构的管理。比特币所有的历史交易都通过区块(Block)的方式记录进账本,这个账本并不保存在某个中央服务器,而是全网公开,保存在每个连入比特币网络的节点上。

当一笔完整的交易指令被发出后,信息就在比特币网络内快速传播。网络节点开始计算该交易是否有效(即账户余额是否足够支付),并试图生成包含该笔交易信息的块。当累计有6个区块包含该笔交易信息时,才被认为“验证通过”,正式确认交易成功。

图 1 比特币的稳定运行机制

如图 1所示,新的比特币是通过运行软件的形式制造出来的,从表象上看,这种货币供应机制与金银等贵金属货币的供应机制有一定的类似,因此常被形象的称为“挖矿(Mining)”,而挖矿的人则被称为“矿工(Miner)”。

挖矿的本质就是争夺记账权。比特币的世界里,每约10分钟会向全网公开账本上记录一个数据块(Block),这个数据块里包含了这10分钟内全球被验证的所有交易。而确认这个数据块的机会,是需要矿工通过计算来争取的,每抢到一个新的区块的记账权,就允许获胜者向自己的账户增加一笔固定数目的比特币作为奖励。如果这10分钟内某个矿工没抢到记账权,他就需要重新进入下一轮争抢记账权的过程。

而争夺记账权的模式是通过计算随机数的哈希值来夺取的,由于哈希计算结果的随机性,没有办法优化算法,只能通过穷举法进行随机运算,这时候谁的运算能力大,谁就越有机会先找到这个数字。因此“发现”新数据块的可能性是建立在他的计算能力与全网计算能力总和的比较之上的。

因此,由于“挖矿”可以获得比特币,通过“挖矿”完成“记账”的行为,并且同时完成了新比特币的“发行”,矿工获得了经济激励,因此整个比特币的发行和维护就形成了一个正反馈的闭环,这是比特币去中心化系统得以稳定运行的基础。

为了更多地抢夺记账权,会有越来越多的算力加入比特币网络,使得比特币网络的算力总和不断增加,但是在比特币网络中,新币的生产速度是预先设定的。通过对计算难度的调整,使得每个交易区块的生成时间保持在10分钟左右,最初每成功抢到一个块的奖励是50个比特币。区块链的规模每达到21万的整数倍(每四年会达到一次),成功抢到块获得的奖励便会减半:先从50个比特币减少至25个,再从25个减到12.5个。以此类推,大约到2140年整个系统大约将产生 2100万枚比特币,达到事先设定好的总量上限。之后比特币不再增加,比特币矿工的收益将由转账手续费支付。

数字货币的特点

2.1 去中心化

2009年1月3日,比特币系统正式开始运行,比特币的第一个区块(也称“创世区块”)诞生了。不久后的2009年1月12日,中本聪通过比特币系统发送了10个比特币给密码学家哈尔芬尼,这也是比特币系统自上线以来完成的第一笔交易。尽管充满了争议,但从技术角度来说,比特币它是数字货币乃至货币历史上的一次了不起的创新。

2009年上线以来,它在没有任何中心机构运维参与的情况下,在全球范围内运行了8年多的时间,最大支持过单笔1.5亿美元的交易。而根据http://blockchain.info统计,截止到2017年2月22日为止,平均每天有约2.3亿元的28万笔交易写入比特币区块链账本中,并且截至到当前比特币系统已累计生成超过45万个区块。专家预测到2019年将会有500万的比特币用户,这个不断增长的群体可以在在线商城中购买比特币,并把这些比特币放入他们的数字钱包,然后用来购买商品和服务。

比特币是完全去中心化的,它不依赖于中本聪,也不依赖于任何的中心化机构,而是仅仅依赖于其系统中完全透明的数学原理—加密和共识算法。这就是技术创新所带来的美好,人们不再需要再为了信任某个机构而进行一系列的保护措施。基于区块链技术,我们可以把信任交给技术,交给算法。这是比特币和区块链技术受到如此大关注和追捧的最主要原因。

比特币作为一种基于区块链技术创造出的虚拟数字货币,主要是希望解决之前的数字货币所存在以下的几个问题:

1)货币的发行以及相关政策都是被控制在中心化发行机构的手中;

2)以前的货币清算,都要受到中心化机构控制,无法做到匿名化交易;

3)由于中心化机构的超发,货币自身的价值无法得到保证;

当前的银行系统,它作为货币的第三方机构,确实可以有代价的解决上面的几个问题,但是如果把交易范围扩大到全球范围,又有哪一所银行能确保它在全球都可以信任的呢?于是,就有人提出想法,是否可以设计出一套分布式的数据库系统,它在全球范围内都可访问,并完全中立、公正、安全。很多的研究者都努力探索并提出了一些解决方案,但都由于种种原因未能真正被社会接纳,而比特币是第一个获得成功的去中心化数字货币。

2.2 无需信任的可信系统

以比特币为代表的数字货币,均依赖于其独特的技术组合,即区块链系统,区块链系统是一种无须信任的可信系统。

区块链以密码学的方式维护一份不可篡改和不可伪造的分布式账本,并通过基于协商一致的规范和协议(共识机制)解决了去中心化的记账系统的一致性问题,其基本概念包括:

1.交易(Transaction):区块链上每一次导致区块状态变化的操作都称之为交易,每一次交易对应唯一的交易哈希值。如在区块上插入一条数据就是一笔交易,一段时间后便会对交易进行打包。

2.区块(Block):打包记录一段时间内发生的交易和状态结果,是对当前账本的一次共识。每个区块以一个相对平稳的时间间隔加入到链上,如比特币区块链的打包时间控制在10分钟一个块。

3.链(Chain):区块按照时间顺序串联起来,通过每个区块记录上一个区块的哈希值关联,是整个状态改变的日志记录。

这些基本概念可通过图 2所示的区块链主要结构帮助理解:

图 2 区块链的主要结构

区块链技术体系中不是通过一个权威的中心化机构来保证交易的可信和安全,而是通过加密和分布式共识机制来解决信任和安全问题,其主要技术创新包括:

1.分布式账本

交易是由分布式系统中多个节点共同完成。每一个节点都记录完整的交易记录,因此它们都可以参与监督交易合法性、验证交易的有效性。不同于传统的中心化技术方案,区块链中没有任何一个节点有权限单独记录交易,从而避免了单一记账人或节点被控制而造假的可能性。另一方面,由于全网节点参与记录,理论上讲,除非所有的节点被破坏,否则交易记录就不会丢失,从而保证了数据的安全性。

2.加密技术和授权技术

区块链技术很好的吸收了当前对称加密、非对称加密、哈希散列算法的许多优点,并使用了数字签名技术来保证交易的安全性,其中最具代表性的是使用椭圆曲线加密算法生成用户的公私钥对和使用ECDSA(椭圆曲线数字签名算法)来保证交易安全。打包在区块上的交易信息对于参与共识的所有节点是公开的,但是账户的身份信息是经过严格加密的。

3.共识机制

共识机制是区块链系统中各个节点达成一致的策略和方法。区块链的共识机制替代了传统应用中保证信任和交易安全的第三方中心机构,能够降低由于各方不信任而产生的第三方信用、时间成本和资本耗用。数字货币常用的共识机制主要有PoW、PoS等,共识机制既是数据写入的手段,也是防止篡改的手段。

综上所述,以比特币为代表的数字货币,运用区块链技术,以密码学、分布式账本、共识机制为基础,维持了一个无须信任的可信系统。并且随着算力的增加,破解该系统所需要的成本不断上升,使得数字货币的可信程度甚至超过了以政府信用为背书的传统货币体系,因此交易的参与方不需要相互了解或者信任,不需要中央银行这样的中介,就能安全地完成交易。

2.3 点对点交易

数字货币所采用的区块链网络架构一般采用的是基于互联网的P2P(Peer-to-peer)架构,在P2P网络中,每台计算机,每个结点都是对等的,它们共同为全网提供服务。在P2P网络中,没有任何中心化的服务端,每台主机都可以作为服务端响应请求,也可以作为客户端使用其他节点所提供的服务。P2P通信不需要从其他实体或CA获取地址验证,因此有效地消除了篡改的可能性和第三方欺骗。所以P2P网络是去中心化和开放的,这也正符合区块链技术的理念。

在区块链网络中,所有的节点地位均等且以扁平式拓扑结构相互连通和交互,每个节点都需要承担网络路由、验证区块数据、传播区块数据等功能。

由于数字货币采用了点对点的网络架构,因此以数字货币进行的交易的具体信息,仅有交易的双方可见,无须再经过第三方监管或者担保,从而保证了交易信息的匿名性和隐私性。

2.4 全球支付

以比特币为代表的数字货币,从诞生之初就没有任何中心化机构的控制,因此数字货币也是无国界的货币。

数字货币可以在任意一台接入互联网的电脑上管理。不管身处何方,任何人都可以通过运行完整节点进行数字货币的挖掘、购买、出售或收取。

传统的跨国汇款,会经过层层外汇管制机构,而且交易记录会被多方记录在案。但如果用比特币等数字货币进行交易,直接输入交易方的地址,发送并等待区块链网络确认交易后,大量资金就可以直接汇达对方账户。不经过任何管控机构,也不会留下任何跨境交易记录。因此可以很方便地进行跨境的交易和汇款。

数字货币的主要应用

3.1 支付功能

众所周知,资金跨机构、跨空间流动具有一定的成本,资金流动成本以刷卡手续费、跨行转账费、货币转换费等方式体现出来。成本的本质是维持信用货币的中心化机构,如央行和银行体系的人员、场地、设备等成本。

数字货币作为互联网货币,只要有网络的地方,就可以像收发电子邮件一般,以一种较低成本的方式收发货币。

数字货币支付的较低成本,吸引了美国、澳大利亚、日本、德国等数万商家接受了比特币、莱特币等数字货币的支付方式,其中包括微软、戴尔等巨头。

商家一般使用Bitpay、Coinbase等第三方支付方式,用户选择数字货币付款,第三方支付公司将会把对应的法币打给相应的商家,并收取较低的手续费。

3.2 跨国汇款

1.跨境小额支付

比特币在跨国小额支付中得到了越来越多的应用,例如买家购买国外软件时,金额较小时,难以进行跨国汇款。并且中小卖家申请跨国网银较为困难。而使用比特币等数字货币进行支付,只需要一个比特币地址就能比较方便地进行收付款。

2.跨国大额汇款

由于比特币等数字货币具有较大的波动性,不适用于跨境的大额汇款,因此以瑞波币为代表的一系列数字货币,致力于完成以数字货币为基础的跨境汇款网络。

瑞波币的区块链,即瑞波共识账本(RCL)之前曾被用于大量的汇款实验,包括2016年4月西班牙和墨西哥之间的即时资金转账。2016年7月,加拿大到德国的一笔瑞波区块链支付花费了20秒时间;9月,渣打银行的一笔跨境转账只用了10秒钟。

对比而言,信用卡跨国支付的手续费成本为3%-4%,而使用数字货币的成本远低于此。

因此,数字货币在国际汇款上的种种优势,使得部分进出口贸易开始自发使用比特币等数字货币。

3.3 投资与投机

1.炒作标的

比特币等数字货币,由于其技术的高壁垒、去中心化引发的争议,显示出了远远超过其它投资品的波动幅度,天然地适合进行投机与炒作。

比特币作为一种标准化、全球化、高波动、7乘24小时不停止交易的炒作标的,在波动性上远胜于股票、外汇、贵金属等电子盘炒作标的,因此吸引了大量热钱参与炒作。目前比特币作为炒作标的吸引的资金,已经远远超过了作为支付系统吸引的资金。

2.价值储存

黄金由于总量有限,因此虽然在短时间尺度上有涨有跌,但是在长时间尺度上有着保值增值的表现。

和黄金总量有限一样,比特币等数字货币的总量大多是恒定的,比如比特币总量恒定在2100万个。从长期来看,比特币和黄金一样有着保值增值的功能。

数字货币在价值储存方面还有以下一些优点:

1)只需要在境内用本国货币即可购买;

2)购买后存储账户完全匿名;

3)私钥储存即可储存数字货币,存储成本几乎为零;

4)任何有网络的地方都可以兑换资金;

因此,在这些巨大的优势下,数字货币作为数字黄金的保值增值功能,也是一个不可小觑的应用。

3.4 ICO众筹

随着数字货币的发展,越来越多种类的数字货币出现在了公众的视野中。区块链+行业的业务场景,慢慢延伸出巨大的想象空间。各场景下的区块链项目方开始运用区块链生态系统中内生的ICO融资方式获得启动和发展资金。

1. ICO的定义

ICO(全称“Initial Crypto-Token Offering”)指的是ICO项目方通过出售尚未公开发行的加密货币筹集资金,该笔资金用于项目方启动或实现项目由概念设计向现实转化。

ICO一般都是发生在项目早期阶段,筹集的资金多数用于项目启动和开发。以太坊作为一个智能合约的应用平台是比较成功ICO项目案例之一,在2014年,以太坊在为期42天的以太币预售中,一共募集到31531个比特币。

2. ICO的作用机制

ICO项目方通常通过白皮书作为与支持者和市场沟通的第一步。白皮书内容包括项目介绍、项目需求、融资需求、项目创始团队的代币持有量、接受的代币类型以及ICO持续的时间等;同时还有其他文档、目标以及其他有助于潜在投资人了解并评估该项目的信息。由于ICO发生在项目完成前,项目细节的全面性及透明性是获取信任与支持的关键。

ICO开始后,加密数字代币便可以出售,通过代币相应权益为参与者带来价值。

一般ICO至少持续数周的时间,以便项目方尽可能地融到更多资金。某些ICO项目案例中,项目方会设置一个总融资额度,如果成功融资,项目开始进入到下一个阶段。如果资金未筹集到项目方最低要求,则支持者所支持的资金将返回到支持者手中,ICO失败。如果在规定的时间内完成融资需求,筹集的资金将用于项目启动和发展。

ICO结束后,项目即可启动。ICO发行的代币将在数字交易平台上市与其他代币或法币进行交易,其价格受整个加密货币市场波动、项目进展资讯以及新增特性等影响。

ICO代币的作用主要有以下几点:

1)可以转让和交易,但无固定回报;

2)可在经济价值上映射ICO标的的股权;

3)应用于项目和其生态建设,例如:抵用手续费等;

4)用于利益相关者的激励机制:如用户创始团队持有和行使机制。

3. ICO的作用与问题

ICO最大的两个贡献就是解决了融资难和资产流动问题,自身带有更多的金融属性。ICO的出现为创业企业或中小项目方提供了一条新的融资出路。项目方可以不再专注于传统投融资形式,而是更加注重构建基于用户、应用和市场组成的商业模式。根据CoinDesk的数据统计,截止2017年6月,区块链创业公司通过ICO融资高达3.27亿美元,超过VC的融资金额2.95亿美元。

ICO作为一种新生事物,未来如何形成跨国监管体系将成为重要课题。在现阶段的发展中,由于没有合理的监管手段,也会出现跑路或诈骗等不良事件。此外,ICO项目相比于传统的融资手段,存在信息披露不充分、项目方的合规信息缺失、发起人的背景不清晰等问题,因此ICO的整体法律风险、政治风险和经济风险都比较高,这些都是ICO行业正常发展的阻碍,但其作为一种新兴的融资手段,未来仍有一定的发展前景。

3.5 其他应用

此外,数字货币在信息公开、慈善募捐、身份验证,甚至在线博彩等领域还有一些应用,但都属于其拓展性应用。