区块链将引爆跨学科研究，比特币只是第一颗“核弹”
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作者 ：洒脱喜来自：巴比特
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跨学科研究涉及将两个或多个学科结合到一个活动或者项目当中，其思考方式是通过跨越边界来创造某种东西，比如HIV/AIDS和全球变暖问题，就需要运用不同的学科才能去尝试解决这种复杂问题[2]。
而新出现的区块链，它也是一种跨学科的产物，其涉及到的学科种类非常繁多，主要有数学、计算机科学、密码学、经济学、法学，此外还可能会涉及到政治学、哲学乃至宗教学等。
因此想要真正地掌握区块链，实际上是一件极其困难的事情，而在当今世界上，能够同时精通这些学科的人是极其罕见的，而比特币神秘的创造者satoshi nakamoto（中本聪）就是这样的一个人或者群体。
本文旨在简单地提炼出区块链涉及到的学科及一些具体的分支（限于篇幅和能力，这里仅提主要的几个学科），如果我们把区块链当作是一个兵工厂，那么接下来我们要做的，就是将它一点一点整理出来，然后再组装成武器，为接下来可能爆发的区块链战争作好准备。
(区块链主要涉及的学科)
在区块链的世界里，我们会遇到一大堆奇怪的术语，例如“coinbase”、“merkle root”、“block”等，而这些术语背后，其实都是数学在作为基础，而数学作为一个基础支柱层，它支撑着密码学和计算机科学，比如上图中提到的有限域和代数曲线，它们就是比特币区块链椭圆曲线算法ECDSA的基础，而像零知识证明算法，则是运用到了更多复杂的数学计算，也因此，区块链本质上是建立在数学基础之上的，反过来，它的兴起也在促进人们对数学学科的探索。
计算机科学实际是涉猎非常广泛的学科，并且它与密码学的关系非常密切，在本文当中，我们主要讲的是编程语言和分布式计算。
2、1 关于编程语言
当我们要使用某种区块链时，就需要去下载该区块链的软件，而软件就是通过编程语言编写的，例如比特币最初的客户端就是中本聪通过c++语言编写的，后面core还添加了Python语言版本，而另一大区块链平台以太坊，则拥有多个语言版本的客户端，例如使用Go语言的go-ethereum（geth），使用javascript语言的ethereumjs-lib，使用Rust语言的Parity等，此外，以太坊的智能合约则是通过solidity或者Vyper语言编写的[3]，又或者Facebook正在开发的Libra稳定币项目，它是通过一种新的编程语言Move[4]编写的。
随着区块链的发展，一些原本较为小众的语言开始逐渐发光，例如Rust语言就是这样的例子，此外，Go语言也越来越受区块链开发者们的欢迎，总的来说，当前区块链世界的编程语言选择思路大体上可分为四种，一种思路是像以太坊那样使用各种编程语言编写客户端，然后让用户自己去进行选择，另一种则是主动选择一种偏主流的语言去编写客户端，还有一种是重点考虑安全性去选择最合适的语言，最后一种是像Facebook这样的大厂自己去重新开发一门编程语言，至于哪种语言或者方式才是最合适的，这便是一个仁者见仁智者见智的话题了。
2、2 关于分布式计算
在计算机科学中，分布式系统是指一组计算机通过网络相互连接并通信后，协调各计算机行为而形成的系统，组件之间彼此进行交互以实现一个共同的目标，而区块链世界里的分布式系统主要类型有对等式（Peer-to-peer）架构和多层架构。
所谓对等式（Peer-to-peer）架构，是指没有提供特殊权限的体系结构，而系统中享有同等权利的节点我们称其为对等节点（Peer），使用这种架构的区块链，其去中心化程度是相对较高的，因此会有难以篡改的特性，但这种架构带来的弊端就是可扩展性较差，而其中最好的例子就是比特币。
与分布式计算密切相关的，就是共识算法，经典的共识算法有Paxos算法、Raft算法，而目前区块链市场上普遍使用的共识算法主要分为PoW、PoS、DPoS、PBFT等几个大类。
这些共识算法的权衡侧重点不同，因此很难进行同维度的比较。
在区块链世界，我们也会看到多层架构，这与web应用有些类似，像比特币采用的是主链+闪电网络（Layer 2）+侧链的架构，以太坊则是ETH1.0（PoW）+ETH2.0（分片链+PoS信标链+Plasma链、状态通道等layer 2）的架构，另外，当前还有像bloXroute这样的layer-0层扩展协议，但尚未接受广泛测试和验证。
2、3 关于集成电路和量子计算
在公链领域，维护网络是存在激励（coin或者token）的，在比特币早期时代，参与网络共识的矿工是使用的CPU设备进行挖矿，此后又过渡到GPU，再之后就发展到ASIC（专门为某种特定用途设计的集成电路）挖矿时代，而生产这些设备的公司是当前区块链行业最富有的一个群体。
这些年来，加密货币ASIC芯片的发展非常迅速，从13年的110nm到现在主流的7nm芯片，比特币网络的算力在这段时期更是经历了大约80万倍的增长[5]，这大大增加了比特币区块链网络的安全度，使其账本的公信力越来越强。
而另一个备受关注的计算机领域——量子计算，其与区块链行业也是密切相关的，如果说，今天的区块链不去发展，那么20年后成熟的量子计算技术将对区块链造成极大的破坏，这一点或许也是华为创始人任正非所讲到的“区块链在量子计算面前一钱不值”的本意。
简单说，假设我们能够穿越时空，然后拿到大约20年后成熟的量子计算机，那么我们就可以使用它去计算出今天大约1/3流通量（约650万BTC）的比特币[6]，但问题在于，我们并没有能够穿梭时空的机器，而区块链技术也是在不断发展的，相关的抗量子算法的研究会更容易落地，也就是说，最终量子计算成熟后，其对区块链并不会构成威胁，反而会是起到促进的作用。
3、1 关于哈希函数
加密货币哈希函数是将任意大小的数据映射成固定大小字符串的算法，哈希函数通常需要两个安全性要求：单向性和抗碰撞性，前者确保底层哈希函数不可逆，而后者则意味着我们难以找到具有相同哈希值的两输入。对于哈希函数，存在的两种威胁分别是哈希碰撞攻击和生日攻击。[7]。
而在区块链世界，最常用的哈希函数是SHA256，它是SHA（安全哈希算法）系列中的加密货币算法之一，而比特币的地址生成使用了双重SHA256（加密货币了两次）机制，从而提高了系统的安全性。
另外，在区块生成、签名消息摘要等地方，也都需要用到哈希函数。
3、2 关于数字签名
除了哈希函数之外，数字签名也是区块链中另一个必不可少的密码学组件，它们的存在，可以保证数据源的验证、不可抵赖性和完整性，这使得对手方不能在新消息上伪造有效签名。
在当前的区块链世界，ECDSA和EdDSA是最常用的两种数字签名方案，比如当前的比特币和以太坊就是采用的ECDSA，而Monero则是采用的EdDSA。
然而，这些签名方案并不是会一直被使用下去的，例如比特币开发者们就在讨论采用Schnorr签名来替换掉当前的ECDSA签名方案[8]，而以太坊则会采用BLS签名方案[9]，这些签名方案都有自己的独特之处，而它们共同存在的好处是可聚合签名，节省区块空间[10]。
3、3 关于零知识证明
所谓零知识证明，它要解决的问题，是让证明者能够在不向验证者提供任何有用信息的情况下，使验证者相信某个论断是正确的，简单说，它可以解决区块链的隐私问题。
随着区块链的发展，相关的零知识证明方案不断涌现了出来，例如Zcash使用的zk-SNARKs，Monero、Grin采用的Bulletproofs，以太坊3.0计划使用的Zk-STARKs[11]等。
而这些不同的零知识证明方案也有着各自的权衡，有的证明大小较小、验证较快，但需要可信设置，有的则不需要可信设置，但证明较大，而对于我们一般用户而言，似乎用户体验和相关费用可能会是更为关键的考虑因素，这也是区块链项目方需要去重点考虑的问题。
4、1区块链与博弈论
博弈论是研究参与者在系统的定义范围内做出的逻辑决策，而运用某些激励结构和机制，就可以导致参与者的行为变得可预测和诚实。
博弈论的典型例子被称为囚徒困境，而一个博弈的解称为纳什均衡。
例如，比特币网络通过奖励矿工BTC（一种经济激励）来激励他们使用自己的计算能力来保护网络，节点之间的共识是通过工作量证明（PoW）算法达成的，比特币的天才设计之处在于故意让挖矿变得困难和低效，从而使恶意参与者付出代价，这样，网络就可以确保节点不会偏离协议，这种促进良好行为和阻止不良行为的设置，就是运用到了博弈论。
而以太坊2.0采用的PoS系统，还进一步设置了惩罚措施，以惩罚恶意行为或者其他对系统不利的行为。
4、2区块链与奥派经济学
奥地利经济学是起源于奥地利维也纳的一种学派，这一经济学派非常重视自由市场，他们认为市场在没有任何外部力量干预的情况下会运行得最好，这是一种自下而上的工作方式，它与当前主流的凯恩斯经济学派是是相对立的，大多数的比特币学家都倾向于奥派经济学。
由于区块链世界当中，公链存在着原生资产，因此区块链与金融是密切相关的，而这些资产在不同的国家便会有不同的定义。
例如在中国，比特币、以太币等公链等原生资产就属于商品范畴，而ICO、IEO、STO等融资发代币的行为就属于涉嫌非法融资，是不被国家许可的。
而在美国，比特币、以太币等则属于财产或大宗商品范畴，用户需要进行纳税，而多数ICO代币项目就属于证券范畴，会受到SEC的监管，如果没有进行注册，则会遭到处罚甚至无法继续项目的运营。
而随着区块链稳定币的影响力越来越大，现有法律可能会得到更新[12]。
相比之下，无币区块链（联盟链）则与法律相对较远（安全）。
区块链是一个横跨了多种学科的新生领域，无论是有币的公有链还是无币的联盟链，都具有很大的尝试价值，而且在研究方向上，公链相对于联盟链会更具颠覆意义，但前者也会伴随着大量的法律风险。
区块链的技术战争已处在爆发边缘，而这势必将引发跨学科研究的新一轮高潮，如果说比特币是区块链世界的第一颗“核弹”，那么，接下来，我们还将迎来更多的区块链“杀伤性武器”。
参考资料：
1. A Note style=”box-sizing: border-box; text-decoration: none; color: rgb(238, 0, 0); border-bottom: 1px solid transparent; margin: 0px 4px; padding: 0px 0px 1px; overflow-wrap: break-word; transition: all 0.3s ease 0s;”>↵
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Interdisciplinarity↵
3. https://www.8btc.com/article/516934 ↵
4. https://www.8btc.com/article/433776↵
5.https://www.blockchain.com/charts/hash-rate?timespan=all↵
6. https://www.8btc.com/article/377559↵
7.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S108480451830362X↵
8. https://www.8btc.com/article/382107 ↵
9. https://www.8btc.com/article/488095 ↵
10. https://www.8btc.com/article/359642↵
11.https://www.8btc.com/article/484995↵
12.https://www.8btc.com/article/520460↵