比特币是时间:比特币是新的计时设备,是未来大时代的蒸汽机 - dergigi.com

21-02-13 banq

如果你还认为时间客观的,那么你可能很难认可比特币和看懂这篇文章,真正的时间虽然客观但不可知(康德的物自体不可知),人类可知的只是计时设备,比特币是新的计时设备:

时间就是金钱,金钱也是时间:人类所储存的集体经济能量的代表。但是,时间和金钱之间的联系比起初看起来要复杂得多。如果金钱不需要时间创造,那么它就不能很好地发挥作用,或者有作用的时间不长。正如我们将看到的那样,更深刻地讲,跟踪信息领域中的事物始终意味着跟踪时间。

金钱一旦数字化,我们就必须对时间的定义达成共识,这 就是整个问题所在。当要同步一个全球性、对抗性、分布式网络的状态时,同步时间几乎是一个棘手的问题。

如果时钟不受信任,您如何分辨时间?如果您的系统跨越星系,您如何创建奇异时间的概念?您如何在永恒的领域中衡量时间?

时间对我们来说仍然是一个巨大的谜。它不过是一个概念;我们不知道它是否存在... - 莎士比亚

要回答这些问题,我们将不得不仔细研究时间本身的概念以及比特币如何构成自己的时间:区块时间—通常称为区块高度。我们将探讨为什么计时问题与保存记录密切相关,为什么分散系统中没有绝对的时间,以及比特币如何利用因果关系和不可预测性来建立自己的现在感。 

计时装置已经多次改变了文明。正如刘易斯·芒福德(Lewis Mumford)在1934年指出的那样:“时钟,而不是蒸汽机,是现代工业时代的关键机器。” 如今,又有一种新时钟正在改变我们文明的计时装置,而不是计算机,而是现代信息时代的真正钥匙机器,这个时钟是比特币。

 

跟踪事物

让孩子学会数数事物,从而获得数字的概念。为了计数的目的,这些东西被认为是相同的,它们可能是单个对象或组。 - 大卫·尤金·史密斯

从广义上讲,有两种方法可以跟踪事物:物理令牌和分类帐。您可以直接使用现实世界的文物,例如给某人一个贝壳,一枚硬币或其他有形物品,或者可以通过在纸上写下所发生的事情来复制世界的状态。 

假设您是牧羊人,并希望确保您的整个羊群都返回家中。您可以在每只绵羊上戴上项圈,当绵羊回到家中时,您只需卸下项圈并将其挂在棚子里即可。如果每个项圈都有一个挂架,那么所有的挂架挂满后,就会知道每只羊都会安全地返回。

当然,您也可以计算它们并保留一个列表。但是,您必须确保每次开始计数时都创建一个新列表,并且还必须确保不对单个绵羊进行两次计数(或根本不计数)。

金钱本质上是一种追踪谁欠谁的东西的工具。从广义上讲,我们现在使用货币已经将一切划分为两类:物理事物和信息列表,使用更常见的说法:令牌和分类帐。

 

重要的是要意识到这些类别的固有差异,因此让我明确指出:第一种方法-物理令牌- 直接表示事物的状态。第二个是分类帐, 间接反映了事物的状态。每个都有优点和缺点。例如,令牌是物理的和分布式的;分类帐是信息性的和集中的。令牌本质上是不可信的;分类帐不是。

所有数字信息的类似账本的性质是双花问题(一笔钱被重复花了两次、双重支出)的根本原因。信息永远不能直接代表世界的状态。此外,信息的移动意味着复制。信息存在于一个地方,要“移动”它,您必须将其复制到另一个地方并从源头删除它。在物理领域中不存在此问题。在物理领域中,我们实际上可以将事物从A移到B。信息领域没有此属性。如果要将信息从列表A“移动”到列表B,则必须将其从A复制到B。没有其他方法。

另一种思考的方式是独特性。物理令牌是原子的独特复合物,其组装不易复制。纯信息不具有此属性。如果您可以阅读信息,则也可以完美地复制它。实际上,可以得出结论,物理令牌是唯一的,而数字令牌不是。我甚至会说“数字令牌”是用词不当。令牌可能代表秘密信息,但绝不会代表唯一,单一,不可复制的信息。

属性上的这种差异表明,实际上没有办法“移交”信息。无法像传递物理令牌那样传递数字令牌,因为您永远无法确定原始所有者是否破坏了他的信息。像所有信息一样,数字令牌只能像一个想法一样发布。

 

…如果您有一个苹果,而我有一个苹果,我们交换了苹果–每个人最终只能得到一个苹果。但是,如果您和我有一个主意并且我们交换了主意,那么我们每个人都会得到两个主意。 - 查尔斯·布兰南(1949)

物理代币(我们称为物理承载资产或“现金”)摆脱了这一困境。在现实世界中,如果您给我一个硬币,那么您的硬币就不见了。硬币没有神奇的复制品,给我的唯一方法是亲自交出。物理定律不允许您花双倍的钱。

在数字领域,因为我们一直在处理信息,所以双花是一个固有的问题。正如曾经复制文件或使用过复制粘贴的每个人都知道的那样,信息是可以完美复制的东西,并且它并不绑定到承载它的介质上。例如,如果您有数码照片,则可以将其复制一百万次,将某些副本存储在USB记忆棒上,然后将其发送给成千上万的人。完美的副本是可行的,因为信息允许进行完美无误的纠错,从而消除性能下降。最重要的是,几乎没有复制费用,也没有办法告诉原件是什么。

再说一遍:涉及信息时,就是复制。根本没有办法将数字信息从A移到B。这就是为什么双重支出问题如此棘手的原因。由于没有中央机构,所以无法无信任地将任何东西从A移到B。您始终必须相信原件将被删除,当涉及数字信息时,无法确定存在多少副本以及这些副本可能在哪里。

因此,使用数字“代币”作为金钱既不可能也永远行不通。由于令牌由于其独特的物理构造而难以复制,因此具有可靠性,因此这种优势在数字领域消失了。在数字领域,令牌不能被信任。由于信息固有属性的性质,数字货币唯一可行的格式不是令牌而是分类帐,这使我们面临时间问题。

 

令牌是永恒的,分类帐不是

对于物理令牌,交易时间无关紧要。您要么在口袋里有硬币,要么没有。您可以花,也可以不花。简单的拥有行为是支出的唯一前提。自然法则负责其余部分。从这个意义上讲,物理令牌是不可信且永恒的。

当谈到分类账时,实际拥有权就受到考验:控制账本的人需要确保一切井井有条符合自然法则:您不能花费自己没有的钱,也不能花费以前已经花费的钱,必须由人为规则来强制执行。这些规则支配分类帐的有序操作和维护,而不是自然法则。 

从物理定律转向人为规则是问题的症结所在。人为的规则可以弯曲和折断,而物理定律则没有那么多。例如,您不能简单地“组成”物理金币。您必须将其挖掘出来。但是,您绝对可以在纸上制成金币。为此,您只需在分类帐中添加一个条目,然后给自己几个硬币。或者,就中央银行而言,只需几次计算机按键操作就可以增加数万亿美元。(花哨的财务人员称其为“再抵押”,“部分储备银行业务”或“量化宽松”,但不要被愚弄,它们都是一样的:赚钱。)

为了使分类帐和操纵分类帐的人诚实,需要定期,独立的审核。能够对分类帐中的每个条目进行会计核算并不是一件奢侈的事情。审计师需要能够及时查看账簿,以保持分类账的诚实和正常运行。没有可靠的时间戳,就不可能验证分类帐的内部一致性。建立明确秩序的机制至关重要。

没有绝对的时间感,就无法确定交易顺序。而且,如果没有明确的交易顺序,就无法遵循分类帐的规则。您还能如何确保实际拥有多少钱?您还能如何确保事情井井有条符合自然法则?

代币和分类账之间的区别突出了保持时间追踪的必要性。在物理领域,硬币是永恒的文物,可以在无人监督的情况下进行交换。在数字领域中,硬币标记Coinstamping需要时间标记。

 

集中式硬币标记Coinstamping

解决双重支出问题(确保数字传输仅发生一次的问题)的常见方法是拥有交易的集中清单。一旦有了交易的集中清单,便有了一个可以作为唯一事实来源的分类帐。解决双重支出问题很容易,只需仔细检查清单并确保所有内容正确加总即可。这就是PayPal,Venmo,Alipay以及世界上所有银行(包括中央银行)通过中央权力机构解决双重支出问题的方式。

当然,问题在于收款人无法验证其中一位所有者没有将硬币花费双倍。常见的解决方案是引入受信任的中央机构(Mint),该机构检查每笔交易是否存在双重支出。[…]该解决方案的问题在于,整个货币体系的命运取决于经营铸币厂的公司,每笔交易都必须像银行一样通过铸币厂。 - 中本聪

值得指出的是,中本聪并未设法使信息不可复制。比特币的每个部分-其源代码,分类帐,您的私钥-均可复制。所有这些都可以复制和篡改。但是,中本聪设法建立了一个系统,该系统使完全违反规则的副本完全无效。比特币网络执行复杂的编排,以确定哪些副本有用,哪些无效,而正是这种编排将稀缺性带入了数字领域。就像指挥每个人舞步一样,都需要一个临时的标准来决定大家的节奏。

即便是集中式分类帐,也只能以一致的方式跟踪时间,才能解决双重支出问题。您始终需要知道谁给了谁,最重要的是:何时。在信息领域,没有时间标记就没有硬币标记。

必须强调的是,在分布式系统中将事件与时间点相关联是不可能的,这是无法解决分散账本的问题,直到中本聪发明了一种解决方案。

 

分散时间

时间和秩序有着非常密切的关系。正如莱斯利·兰伯特(Leslie Lamport)在1978年的论文《分布式系统中的时间,时钟和事件的排序》中指出的那样:“时间的概念是我们思维方式的基础。它源自事件发生顺序的更基本概念。” 由于缺乏协调的中心点,“之前”,“之后”和“同时”的看似直观的概念破裂了。用Lamport的话来说:“'发生在前'的概念定义了分布式多进程系统中事件的不变部分排序。”

也就是说:如果不允许某人负责时间,谁应该负责时间?如果没有中心参考框架,您如何才能获得可靠的时钟?

您可能会认为解决此问题很容易,因为每个人都可以使用自己的时钟。这只有在每个人的时钟都准确的情况下才有效,更重要的是,每个人的演奏都很好。在对抗系统中,依靠单个时钟将是一场灾难。而且,由于相对性,它在整个空间中无法始终如一地工作。

作为一个思想实验,想象一下如果每个人都负责自己的时间,那么如何欺骗系统。您可以假装您现在发送的交易实际上是从昨天开始的-由于某种原因它刚刚被推迟-因此,您仍然可以拥有今天花费的所有钱。由于每个分散式系统中都固有有异步通信,因此该场景不只是理论上的思想实验。消息确实确实会延迟,时间戳不正确,而且由于相对论效应和我们宇宙的自然速度限制,很难分辨出中央权威或观察员所缺少的事物的顺序。

为了更好地说明问题的可能性,我们来看一个具体的例子。假设您和您的业务伙伴都可以访问您的公司银行帐户。您在世界各地开展业务,因此您的银行帐户在瑞士,在纽约,而您的商业伙伴在悉尼。对您而言,这是1月3日,并且您在酒店享受一个美丽的星期日傍晚。对于她来说,已经是星期一早上了,所以她决定使用您的共享银行帐户的借记卡购买早餐。费用是27美元。可用余额为$ 615。当地时间是上午8:21。

同时,您将使用另一个链接到同一银行帐户的借记卡支付住宿费用。费用是599美元。可用余额为$ 615。当地时间是下午5:21。

这样一来,您就在同一时刻刷卡了。会发生什么?(亲爱的物理学家,请原谅我对“同一时刻”的使用-我们将忽略相对论效应以及目前我们的宇宙中没有绝对时间这一事实。我们还将忽略同步事件的概念并不存在) 。比特币已经足够复杂了!)

您银行的中央分类帐可能会在一笔之前已经收到另一笔交易,因此两个人中的一位会很幸运,如果交易恰好在同一滴答滴答声中达成, 也就是说在同一毫秒之内到达,那么银行将不得不决定谁来花这笔钱。

现在,如果没有银行怎么办?谁决定谁是第一个要刷卡的人?如果不仅是你们两个,而是数百甚至数千人在协调,该怎么办?如果您不信任那些人怎么办?如果其中一些人试图作弊,例如通过倒转时钟,使他们看起来像是在几分钟前花了钱,该怎么办?

需要一种与时间相关的工具来建立规范的排序并在没有任何中央协调员的情况下强制执行唯一的历史记录。 - Giacomo Zucco

这个问题正是为什么以前所有数字现金尝试都需要一个集中注册表的原因。您始终必须信任某人才能正确识别事物的顺序。需要一个集中的地方来保留时间。

比特币通过重新发明时间本身解决了这个问题。

 

保留时间,一次一个块

所有时钟都依赖于周期性过程,我们可以称其为“滴答”。从本质上讲,祖父钟所熟悉的滴答滴答与我们现代石英和铯钟的分子原子嗡嗡声相同。某些波动(或振荡),我们只计算这些波动,直到总计一分钟或一秒钟。

对于大型摆钟,这些摆动很长且很容易看到。对于更小,更专业的时钟,需要特殊的设备。时钟的频率-滴答的频率-取决于其用例。

大多数时钟具有固定频率。毕竟,我们想确切地知道时间。但是,有些时钟具有可变的频率。例如,节拍器具有可变的频率,您可以在打勾之前对其进行设置。尽管节拍器一旦设置便保持其速度恒定,但由于其内部机制是概率性的,因此每个刻度的比特币时间都不同。但是,目的都是一样的:保持音乐的生命力,使舞蹈得以继续。 

祖父的钟    〜0.5赫兹
节拍器      〜0.67 Hz至〜4.67 Hz
石英表      32768赫兹
铯133原子钟   9,192,631,770赫兹
比特币      1个块(0.00000192901 Hz *至∞Hz **)

比特币是一个时钟这一事实并不为人知。中本聪指出,整个比特币网络就像一个时钟,或者用他的话说就是:一个分布式时间标记的服务器。

在本文中,我们提出了一种使用对等分布式时间戳服务器生成交易时间顺序的计算证明的双花问题的解决方案。 - 中本聪

通过检查比特币白皮书末尾的参考资料,可以明显看出时间戳是要解决的根本问题。在总共八篇参考文献中,有三篇是关于时间戳的:

  • WS Stornetta的S. Haber(1991)如何为数字文档加上时间戳
  • D. Bayer,S。Haber,WS Stornetta(1992)提高数字时间戳的效率和可靠性
  • H. Massias,XS Avila和J.-J.设计的具有最小信任要求的安全时间戳服务。Quisquater(1999年5月)

正如Haber和Stornetta在1991年概述的那样,数字时间戳记涉及计算上的实际过程,这些过程使用户(或对手)无法对数字文档进行回溯或提前回溯。与物理文档相反,数字文档易于篡改,并且更改不一定会在物理介质本身上留下任何明显的迹象。在数字领域,伪造和操纵可能是完美的。

信息的可延展性使带有时间戳的数字文档成为一个复杂而复杂的过程。天真的解决方案不起作用。以文本文档为例。您不能简单地在文档末尾添加日期,因为所有人(包括您自己)都可以在将来简单地更改日期。您也可以首先弥补任何日期。

 

时间是因果链

即使在非数字领域,约会日期也是一个普遍的问题。在绑架案件中,所谓的“出示当天报纸身份验证”是对任意时间戳记问题的一般解决方案。

之所以可行,是因为报纸很难伪造且易于验证,很难伪造,通过这些事件的代理,这张照片证明了人质在报纸出版之日还活着。

这种方法强调了关键的概念之一:因果关系。时间箭头描述事件的因果关系。没有因果关系,没有时间。因果关系也是为什么加密哈希函数在为网络空间添加时间戳时如此重要的原因:它们引入了因果关系。由于实际上首先没有文档就不可能创建有效的密码哈希,因此引入了文档与哈希之间的因果关系:首先存在所讨论的数据,然后才生成哈希。换句话说:如果没有单向函数的计算不可逆性,网络空间就不会有因果关系。

有了这个因果构建块,就可以提出创建一系列事件的方案,将因果关系从A到B到C等等。从这种意义上讲,安全的数字时间戳将我们从以太的永恒位置转移到数字历史领域。

因果关系会及时修复事件。如果某个事件是由某些较早的事件确定的,并且又确定了某些后续事件,则该事件将被安全地夹在其历史位置中。- 拜耳

毋庸置疑,就经济计算而言,因果关系至关重要。而且由于分类账不过是多个合作参与者的经济计算的体现,因此因果关系对于每个分类账都是必不可少的。

令人着迷的是,使比特币正常工作的所有难题都已经存在。早在1991年,Haber和Stornetta引入了两种方案,这使得“很难或不可能产生错误的时间戳”,这是第一个依赖于受信任的第三方的解决方案;第二种更为复杂的“分布式信任”方案则没有依赖第三方,作者甚至发现了信任事件因果链所固有的问题以及重写历史记录所需的条件。用他们的话说,“唯一可能的恶作剧是准备一条伪造的时间戳链,时间长到足以用尽人们所预期的最可疑的挑战者。” 今天,比特币中存在一种类似的攻击媒介,其攻击率为51%

一年后,Bayer,Haber和Stornetta继承了他们以前的工作,并提议使用树代替简单的链表将事件联系在一起。今天我们称为默克尔树的就是简单的高效数据结构,可以确定性地从多个哈希中创建哈希。对于时间戳记,这意味着您可以有效地将多个事件捆绑为一个“刻度”。在同一篇论文中,作者提出,可以通过执行一次重复的“世界冠军锦标赛”来确定单个“获胜者”,以在公众场合(例如报纸)上广泛地发布由此产生的哈希值,从而改进1991年引入的分布式信任模型。听起来很熟悉?

正如我们将看到的,事实证明,报纸也是思考时间的第二要素:不可预测性的绝妙方式。

 

因果关系和不可预测性

虽然因果关系至关重要,但这还不够。我们还需要预测时间流动。在物理领域,我们观察自然过程来描述时间流。我们观察到熵的普遍增加,并将其称为时间箭头。即使在大多数情况下,自然法则在此箭头的方向上似乎被遗忘了,但实际上某些事情还是无法撤销的。

类似地,需要使用熵增加功能来在数字领域中建立时间箭头。一个几乎不可能解密的SHA256哈希或密码签名。 

如果没有这种熵的增加,我们可能会时不时地前进和后退。例如,斐波那契数的顺序是因果关系,而不是熵。序列中的每个数字都是由它前面的两个数字引起的。从这个意义上讲,这是一个因果链。但是,只是指出时间是没有用的,因为它完全可以预测。就像绑架者不能简单地站在显示当前日期的日历前面一样,我们不能使用可预测的过程作为时间证明。我们总是必须依靠无法预先预测的事物,例如今天报纸的头版。

比特币依赖于两种不可预测性:交易和工作量证明。就像没人能预测明天的报纸会是什么样,没人能预测下一个比特币区块会是什么样。您无法预测将包含哪些交易,因为您无法预测将来将广播哪些交易。而且,更重要的是,您无法预测谁会找到当前工作量证明难题的解决方案,以及该解决方案将是什么。 

但是,与绑架者的报纸相反,工作量证明实际上与直接发生的事情有关。它不仅仅是事件的记录,而是事件本身。工作量证明的概率直接性消除了对等式的信任。找到有效的工作量证明的唯一方法是进行大量猜测,而进行单个猜测则需要一点时间。这些猜测的概率总和就是构成比特币时间链的原因。

通过利用哈希链的因果关系和工作量证明的不可预测性,比特币网络提供了一种建立无可争议的见证事件历史的机制。

没有因果关系,以前发生的事情和之后发生的事情是不可能分开的。没有不可预测性,因果关系就毫无意义。

拜耳、哈伯和斯托内塔在1992年明确指出了每个绑架者的直觉理解:“要确定某个文档是在给定的时间之后创建的,必须报告在发生之前无法预测的事件发生了。”

正是因果关系和不可预测性的结合,才允许在本来就永恒的数字领域中创建一个人造的“现在”。正如拜耳(Bayer),哈伯(Haber)和斯托内塔(Stornetta)在其1991年的论文中指出的那样:“要求时间戳记的客户顺序及其提交的哈希值无法事先知道。因此,如果我们在签名证书中包含来自客户端请求的先前序列的位,那么我们知道时间戳记发生在这些请求之后。[…]但是,将以前文档中的位包含在证书中的要求也可以用来解决在另一个方向上限制时间的问题,因为时间戳公司除非掌握了当前请求,否则无法再发布以后的证书。”

所有的拼图都已经在那里。中本聪设法做到的是将它们组合在一起,以消除方程式中的“时间戳记公司”。

 

时间证明

让我们概括一下:要在数字领域使用金钱,我们必须依靠分类帐。为了使分类帐可靠,需要明确的顺序。为了建立顺序,需要时间戳。

中本聪(Satoshi Nakamoto)这样的天才实现了该解决方案:“要在对等基础上实现分布式时间戳服务器,我们将需要使用类似于Adam Back的Hashcash的工作量证明系统。”

我们需要使用工作量证明系统,因为我们需要数字领域固有的东西。一旦您了解了数字领域本质上是信息性的,那么显而易见的结论就是计算就是我们所拥有的。如果您的世界是由数据构成的,那么就可以对数据进行所有操作。 

工作量证明在点对点设置中工作,因为它是不信任的,并且它也是不信任的,因为它与所有外部输入(例如,钟表(或报纸)的读数)断开连接。它仅依赖一件事和一件事:计算需要工作,而在我们的宇宙中,工作需要能量和时间。

 

桥接时间

没有工作量证明,总是会遇到Oracle问题,因为物理领域和信息领域是永远断开的。绵羊清单上的标记不是您的绵羊,地图也不是领土,昨天报纸上写的内容不一定是现实世界中发生的事情。以同样的方式,仅仅因为您使用实际时钟来记下时间戳并不意味着实际上就是现在的时间。

坦率地说,根本没有办法相信数据代表现实,除非所讨论的现实是数据本身固有的。比特币经过难度调整的工作量证明的妙处在于,它创造了自己的现实,以及自己的空间和时间。

工作量证明提供了数字领域和物理领域之间的直接联系。更深刻地讲,这是可以以不信任的方式建立的唯一连接。其他所有内容将始终依赖于外部输入。

正如爱因斯坦向我们展示的那样,时间不是一成不变的事情。没有我们可以依靠的普遍时间。时间是相对的,并且不存在同时性。仅凭这一事实,即使没有对抗性参与者,所有时间戳(尤其是远距离)都固有地不可靠。(这就是为什么必须不断调整GPS卫星时间戳的原因。)

对于比特币来说,我们的人工时间戳不精确这一事实并不重要。首先也没有绝对参考系也没关系。它们仅需足够精确即可计算出2016个区块的平均值。为了保证这一点,只有在满足以下两个条件的情况下,才接受块的“ meatspace”时间戳:

  • 时间戳必须大于前11个块的中值时间戳。
  • 时间戳必须小于网络调整的时间加上两个小时。(“网络调整时间”只是连接到您的所有节点返回的时间戳的中间值。)

换句话说,难度调整是关于保持恒定的时间,而不是保持恒定的安全性,难度或能量消耗水平。

仅将金钱与能源联系起来不足以产生绝对的稀缺性,因为能源生产的每一项改善都会使我们创造更多的金钱。时间是我们永远无法利用的唯一事物。正如朱利安·西蒙(Julian Simon)所指出的,这是终极资源。这使比特币成为货币的最终形式,因为其发行与我们宇宙的最终资源(时间)直接相关。

难度调整至关重要,因为如果没有它,随着更多矿工加入网络或采矿设备效率提高,比特币的内部时钟将趋于越来越快。我们很快就会遇到比特币着手解决的协调问题。一旦阻止时间降到某个阈值(例如50毫秒)以下,就不可能在共享状态上达成共识,即使在理论上也是如此。从地球的一侧到另一侧需要大约66毫秒的光线。因此,即使我们的计算机和路由器是完美的,我们也将回到第一个正方形:给定两个事件,告诉哪个事件之前发生和哪个事件之后发生是徒劳的。如果不定期调整比特币的价格变动,我们会遇到比光速更快地解决协调问题的绝望问题。时间也是造成密码不稳定问题的根源,在第1章中已概述了密码工作的原因是时间上的不对称:建立密码墙需要很短的时间,而分解墙需要很长时间-除非您有一把钥匙。

因此,从某种意义上讲,至少从比特币网络的角度来看,工作量证明以及随之而来的难度调整会人为地减慢时间。换句话说:比特币强制执行内部节奏,其低频可以为同级之间的通信延迟提供足够的缓冲。每隔2016个区块,比特币的内部时钟就会重新调整一次,因此,平均而言,每10分钟只会发现一个有效的块。 

从外部角度看,比特币将全球广播的异步消息的混乱混乱汇集到一个并行的宇宙中,受其自身的规则以及自身对空间和时间的限制。从比特币网络的角度来看,内存池中的交易是永恒的。仅当事务包含在有效块中时,才会为其分配时间:包含在其中的块的编号。

这是一个多么优雅的解决方案。一旦您能够创建自己的时间定义,就可以轻松地理解之前发生的事情和之后发生的事情。反过来,就发生的事情,以什么顺序达成共识,以及因此,由谁欠谁的钱也变得微不足道。

难度调整可确保比特币内部节拍器的滴答声保持恒定。它是比特币乐团的指挥。这就是使音乐保持鲜活的原因。 

但是为什么我们首先要依靠工作呢?答案是三方面的。我们可以依靠它,因为计算需要工作,工作需要时间,并且所讨论的工作(猜测随机数)无法有效完成。

 

概率时间

为比特币区块找到有效的随机数是一种猜测游戏。这非常像滚动骰子,掷硬币或旋转轮盘。从本质上讲,您正在尝试寻找一个超出天文数字的大随机数。寻找解决方案没有任何进展。您要么中奖,要么没有中奖。

每次翻转硬币时,正面或反面出现的几率是50%-即使您之前翻转硬币20次,并且每次都正面向上。同样,每次等待比特币进入时,此秒被发现的机会约为0.16%。何时找到最后一个块都没有关系。下一个程序段的大致等待时间始终相同:〜10分钟。

因此,该时钟的每个滴答都是不可预测的。相对于我们的人类时钟,此时钟似乎是自发且不精确的。正如格里高利·特鲁贝茨考伊(Gregory Trubetskoy)指出的那样,这无关紧要:“这个时钟不精确并不重要。重要的是,每个人的时钟都一样,并且链条的状态可以明确地与此时钟的滴答声联系在一起。” 比特币的时钟可能是概率性的,但这并不是虚幻的。

由于网络中没有中央权限,因此可能会出现奇怪的情况。虽然不太可能,但有可能同时找到一个有效的区块(再次:对所有物理学家道歉),这将使时钟立即在两个不同的位置滴答作响。但是,由于这两个不同的块的内容很可能会有所不同,因此它们将包含两个不同的历史记录,两者都同样有效。

这被称为链拆分,是中本聪共识的自然过程。就像一群鸟短暂分裂成两群然后再次合并一样,由于猜测的概率性,比特币网络上的节点最终将在一段时间后收敛到共享的历史。

中本聪共识只是指出,在最重的链(即其中嵌入了最多的工作量证明)的链中可以找到正确的历史。因此,如果我们有两个历史记录A和B,则一些矿工将尝试以历史记录A为基础,其他矿工将尝试以历史记录B为基础。一旦其中一个找到下一个有效区块,另一组程序就被编程为接受该历史记录。他们处于历史的错误一边,而是转向最重的链条-根据定义,该链条代表了实际发生的事情。在比特币中,历史确实是胜利者所写的。

收款人需要证明在每次交易时,大多数节点都同意这是第一个收到的。[…]如果同一笔交易有多个重复使用的版本,则只有一个有效。付款收款人必须等待一个小时左右,然后才能认为它是有效的。届时,网络将解决所有可能的双花比赛。 - 中本聪

在这个简单的陈述中,存在着分布式协调问题的秘密。中本聪正是通过这种方式解决了我们的虚拟业务伙伴先前遇到的“同时付款”问题。他一劳永逸地解决了这一问题,该死的相对论影响!

 

结论

时间仍然是物理学中的一大奥秘,这使人们对物理学的确切定义提出了质疑。 - 豪尔赫·占姆(Jorge Cham)和丹尼尔·怀特森(Daniel Whiteson):《我们不知道:未知宇宙指南》,第117 – 118页(2017)

跟踪信息领域中的事物意味着跟踪一系列事件,而这又需要跟踪时间。跟踪时间需要商定一个“现在”,即将定居的过去与不确定的未来永远联系在一起的时刻。在比特币中,“现在”是最重的工作量证明链的提示。 

时间的结构有两个基本要素:因果联系和不可预测的事件。需要因果关系来定义过去,并且需要不可预测的事件来建立未来。如果事件的顺序是可预测的,则可以跳过。如果序列中的各个步骤未链接,则更改过去很简单。由于其内部的时间感,很难欺骗比特币。人们将不得不重写过去或预测未来。比特币的时间链阻止了两者。

从时间的角度看待比特币应该清楚地表明,“区块链”(因果关系将多个事件联系在一起的数据结构)不是主要的创新。

中本聪想到的一个新主意是如何在没有中央协调的情况下独立地商定事件的历史。他找到了一种实现分散时间戳记方案的方法,该方案(a)不需要时间戳公司或服务器,(b)不需要报纸或任何其他物理介质作为证据,即使在CPU时钟时间越来越快的环境中运行时也是如此。

在比特币中,因果关系是由单向函数提供的:协议的核心是加密哈希函数和数字签名。工作量证明难题以及与其他同行的互动都提供了不可预测性:您无法提前知道其他人在做什么,也无法事先知道解决方案的解决方案工作难题会。协调性通过难度调整,使比特币的时间与我们的时间联系起来的神奇调味料成为可能。如果没有物理和信息领域之间的桥梁,就不可能只依靠数据而在时间上达成共识。

比特币在时间上的意义远非一种。它的单位是金钱,因此可以存储时间,而网络是分散的时钟,因此可以节省时间。这个时钟的不懈跳动是产生比特币所有神奇属性的原因。没有它,比特币的复杂舞蹈就会瓦解。但是有了它,地球上的每个人都可以使用真正神奇的东西:Magic Internet Money。

 

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