探討公鑰密碼學在創造數字硬通貨過程中的革命性作用

密碼學是一門研究保護及破譯密碼的藝術。比特幣運用一種叫作公鑰密碼學的特殊密碼學來使其價值儲存及轉移系統更爲便利。正是通過這一機制， Alice 才能保證其比特幣無輕易失盜之虞，或將一部分比特幣發送給 Bob，又或 Coinbase 獎勵才能發給礦工。「Cryptocurrency」這一術語正是來源於「crypto-」（校對注：原意爲「隱寫術」，代指密碼學）和「currency」的結合。在比特幣基礎教程系列的這第三部分裏，我們將探討在創造數字硬通貨及其在社會影響的過程中，公鑰密碼學所發揮的作用。

爲了充分理解公鑰密碼學的重要性，我們必須先退幾步來理一下，從原理上講，我們的社會是如何圍繞財產的概念組織起來的。

原文標題：《密碼學如何重新定義私有產權？》
作者：Hugo Nguyen
翻譯 & 校對：李麗 & 阿劍

什麼是財產？

財產從未被廢除，也永遠不會被廢除，只不過主人會變而已。有史以來最公平的制度是每個人，而非沒有人，（都）擁有財產。 ——A. N.Wilson

財產的範圍非常廣泛，並且，由於社會認同和環境的變化，財產概念的構成部分經常會變。比如，早期所討論的財產幾乎一直都只指土地。因爲那時土地是導致衝突及權力爭奪現象不斷出現的主要源頭，所以土地自然就佔據着古代思想家們的頭腦。之後，隨着社會的發展，財產就擴展到包括無形資產，如專利和版權，然後又延伸到包括一切被認爲是生存及自由所必需的東西。

給個正式定義的話，財產是一個由當地主權國家所定義和實施的法律概念。具體實施依據政治制度，從君主制到共產主義再到民主制等各有差異。

關於財產的討論要追溯到希臘文明時期。柏拉圖（Plato）和亞里士多德（Aristotle）這兩位西方哲學之父爲後來綿延 2500 年的激烈且有時極度血腥的爭論奠定了基礎。

柏拉圖可能受了斯巴達人（Spartans）的影響，他反對任何種類的私有財產，包括男性的老婆和孩子。他抵制「我的」和「不是我的」以及「他的」和「不是他的」這些概念。他認爲私有財產會腐蝕人的靈魂：它會使人貪婪、嫉妒和暴戾。一個理想的柏拉圖式社會將徹底消滅私有財產。這一學派後來發展成了一個成熟的體系，共產主義之父卡爾·馬克思（Karl Marx）對此多有建樹。

亞里士多德，即柏拉圖最優秀的學生，則持不同想法。亞里士多德反對柏拉圖認爲公共財產能消除惡習及暴力的觀點，他認爲共享財產的人會比那些自己享有私有財產的人更容易發生衝突。亞里士多德還認爲私有制對社會進步至關重要，因爲只有關係到個人切身利益時，人才會努力爭取。而且，只有當個人的私有財產權受到尊重，人們纔有機會充分成長、成爲品行端正的人。正如史學家理查德·派普斯（Richard Pipes）雄辯地指出：「人類必須有所得，纔會付出行動。」

柏拉圖（公元前 427-347 年）和亞里士多德 （公元前 384-322 年）

柏拉圖反對私有財產的中心論點建立在道德的基礎上。亞里士多德也以道德爲基礎迴應了柏拉圖。但是亞里士多德的一些論點超出了道德範疇，可歸於經濟實證領域。（有趣的是，亞里士多德和他的老師一樣，反對貿易和追逐利潤，因此他沒有建立一個自洽的經濟學框架。）

自柏拉圖和亞里士多德以來，關於財產的討論主要包括四個方面：道德、政治學、心理學和經濟學。其中關於私有財產的心理學和經濟學理論可能是最重要的，因爲它們想解釋真實世界爲何如此，而非構想世界應該是什麼樣子。

關於財產的一個基本問題是，財產和主權到底哪個更先產生？

一些有影響力的思想家，如哈林頓（Harrington）和洛克（Locke）就認爲財產要先於主權。他們認爲即使國家不存在，人類也能憑直覺理解財產。

對於他們而言，國家的主要職能就是保護產權。評價一個主權國家的標準是該國對這一職責的履行程度。洛克進一步推論：如果一個國家未能履行其保護產權的職能，那麼個人有權反抗國家。資本主義和現代經濟學之父亞當·斯密（Adam Smith）持有類似觀點。斯密意識到財產與政府彼此依賴，但仍主張「沒有財產，文明的政府是不可能存在的，因爲其主要職能就是保護財產所有權」。（然而，在產權是否是「自然的」這一問題上，史密斯與洛克的觀點不同——他認爲產權是「獲得的」權利，而非「自然的」權利）。

相反，其他思想家們，尤其是霍布斯（Hobbes），則認爲恰恰相反，財產是由國家創造出來的。他認爲財產只是權威的產物，是對權威的認可。

尤其是在 20 世紀後半期，越來越多的證據證明哈林頓和洛克的觀點是正確的。20 世紀發生的一場大規模的社會實驗試圖通過傳播共產主義來廢除私有財產。這一實驗引發了冷戰和世界上數不勝數的代理戰爭（校對注：proxy war，意思是指使第三者來發動的戰爭），於 1962 年古巴導彈危機時達到高潮，並最終於 1991 年蘇聯解體時戲劇性收尾。蘇聯解體後，其餘的共產主義國家分爲兩大陣營。有些轉向了資本主義，如很多中歐和東歐的國家。有些則只是名義上的共產主義，如中國和越南——在這些國家，政治體制自稱代表「資產階級」，但經濟的運行方式與資本主義國家很相似。幾乎所有幸存的共產主義國家都已經採用了自由市場意識形態，且被迫要（在一定程度上）尊重產權以便存活下來。

總之， 20 世紀向我們展示了一點，即那些未能發揮保護產權作用的政府要麼下臺了要麼最終被迫尊重私有財產。這就證明了國家服從財產需要，且是其衍生物，而非相反。總的來說，財產先於國家。

雖然這樣，但在短期到中期，個人確實還是要依賴國家來保護他們的產權，而且如果國家未做到這點，個人會承受很多痛苦。我們來看看密碼學是如何幫助打破這個依賴循環的。但是首先，我們要快速回顧一下現代密碼學是如何產生的。

公鑰密碼學

在近代以前，密碼學的發展一直是由戰爭和相互競爭的國家來推動的。

在二戰（WW2）以前，古典密碼學給人的感覺更多是晦澀難懂，而非數學上的嚴謹。如果裏面涉及任何數學，那只是偶然。這一點隨着技術的發展出現了變化：

• 電報的發明極大地增加了要保護的數據量
• 無線電的發明提高了對公共通信渠道加密的需求，因爲求助於低可偵測性技術並不可靠
• 計算機的發明給密碼分析帶來了令人難以置信的算力；破解密文也變得容易多了

這些發展到二戰期間達到高潮，盟軍在艾倫·圖靈 (Alan Turing) 的鼎力幫助之下，英勇地破解了德國最先進的密碼裝置恩尼格瑪密碼機 （the Enigma machine）。恩尼格瑪密碼機的破解毫無疑問終結了古典密碼時代（校對注：此處及下文的「密碼」（cipher）指的都是某種加密及解密方法，而非 password （登錄系統用的口令）或者一段具體的密文），並呼喚密碼學家尋找更強大的密碼——建立在更堅實的數學基礎上的密碼。

一個時代的終結：恩尼格瑪密碼機——圖片來源：LukaszKatlewa, CC 3.0

幸運的是，我們有探索前進道路的線索。古典密碼的一個主要問題是所謂的密鑰分發問題——一個對所有對稱密碼而言都很普遍的問題（對稱密碼是指用同一個鑰匙去加密和解密的密碼學技術）。在對稱密碼使用過程中，由於不推薦密鑰重用，（發送一次密文就需要一個密碼，因此）要分發的密鑰數量就與要被保護的數據量成正比——如前所述，需要保護的數據量以前所未有的速度激增。因此，當時的一大研究領域是尋找廉價而安全的大規模分發密鑰的方法。對非對稱密碼的洞見始於一些密碼學家們反過來思考這個問題：我們真的需要分發密鑰嗎 ?

這一研究方向最終把搜索範圍縮小到了單向函數，且不久就找到了全新的解決辦法——一個不需要分發密鑰的解決辦法。 Diffie、Hellman 和 Merkle 於 1976 年發現了公鑰密碼學，即有史以來第一個非對稱密碼。一年後，Rivest、 Shamir 和 Adleman 發佈了第一個實現，即現在著名的 RSA 算法。在 RSA 算法發明的幾年前，英國的 Ellis 和 Cocks 獨立發現了公鑰密碼學，但並沒有實現。而且， Ellis 和 Cocks 的研究是保密的，長達 27 年都沒有公開承認過。

至此，公鑰密碼學這一現今被認爲是 2000 年來最偉大的密碼學成就誕生了。這一技術花了幾十年才滲透到大衆當中，這在很大程度上要歸功於密碼朋克運動的努力。密碼朋克預見到國家壟斷這項新技術會造成巨大的權力不對等和對個人自由的潛在威脅，便承擔着令人難以置信的風險把公鑰密碼學帶給平民百姓。他們成功以後，大門便一直敞開、再也不受人控制了。有史以來第一次，個人可以負擔得起軍用級加密技術了。

但是直到比特幣被髮明出來，公鑰加密學才得以發揮其所有潛能。其在數字硬通貨裏的運用將重新定義私有財產。

私有數字產品：一個自相矛盾的說法？

個人電腦和網絡的出現帶來了一個新的資產類別：數字產品。數字產品是用不同編碼格式打包的無形信息數字位，比如維基百科文章、MP3 文件、軟件等等。

數字產品開創了一個以前從未見過的信息分享新時代。任何信息都可以以幾乎爲零的邊際成本迅速複製並大規模分發。

然而，早期數字產品並沒有顯著改變私有財產的屬性。事實證明，數字產品是出了名地難以保持隱私性。

建立對數字產品排他所有權的問題在於數字產品是可複製的。但這並沒有使人們停止嘗試。國家和企業對數字產品施加控制的首選方法是制度。比如，美國製定了一項複雜的出口管制和法規計劃來防止機密（尤其是先進技術的知識）被泄露給其他國家。在企業中，三大唱片公司和五大電影製片廠花了一大筆錢爲反盜版法遊說，以及控告那些違法的人。同樣，大型軟件公司也在學習如何建立專利戰資金。在這過程中，他們利用專利制度來削弱小公司。在最好的情況下，實施數字資產排他性的監管解決方案也是既昂貴又無效。而在最壞的情況下，他們創造了一種只有少數玩家才能鑽制度的空子的環境。

非監管解決方案同樣無效。有一個這樣的例子就是數字版權管理 (DRM), 一種旨在限制數字產品使用的訪問控制技術。 DRM 確實提供了一些基本的安全措施來防止盜版。然而， DRM 有一個致命的弱點：只要安全措施被攻破一次，就沒有追索權了。

我們在創造數字排他性方面看到的有限成功來自遊戲行業。遊戲開發者發現如果他們可以在自己設計的遊戲裏創造虛擬物品（數字產品的一個子集），這些物品可加到遊戲設定裏去，也可以是一個不錯的獎金收入來源。由於遊戲開發者 100% 控制着這些虛擬物品的運作環境，他們可以對這些虛擬物品施加一些限制，而這些限制在其他情況下是不可能的，包括讓這些虛擬物品難以訪問或極爲稀罕。然而，遊戲內虛擬物品的應用有限，且遊戲用戶依賴遊戲開發者不要改變遊戲規則。

這樣看來，數字產品和私有財產似乎是相悖的。如果某物是數字化的，則該物幾乎不可能成爲私人的或只歸某人所有。私有數字產品聽起來就像是一個自相矛盾的說法。

無法排他地擁有數字產品意味着所有人都可以利用它們。個人可以利用數字產品來提高自己的能力，但國家也可以通過數據收集、監管和宣傳來使自己更強大——有了數字產品，一切都更容易了。純粹的數字產品不會改變個人與國家之間的權力結構。

但是，只要我們克服了兩大主要障礙，數字產品就能成爲私有財產：

稀缺性：無限量複製和分發數字產品的便利性正是使得排他性所有權難以實現的原因。

可轉移性：通過銷售來處置資產的能力是所有權的重要組成部分。沒有了這種能力，所有權就沒什麼用處了。

結果證明這兩個所需屬性也是貨幣的先決條件。如果我們能創造一種稀有且可轉移的數字產品，那這種產品不僅可以爲私人所有，它還會變成一種很好的價值儲存手段，而且最終會成爲一種新的貨幣形態，即數字「硬」通貨。

比特幣解決了這兩個問題。比特幣創造了數字稀缺性，它在軟件中給自己強加了一個固定的供應量上限（作爲一種共識規則），然後通過一個去中心化的挖礦機器網絡用很多能量（以工作證明的形式）來保護共識規則。只要挖礦的權力是足夠去中心化的，就幾乎不可能改變這一先定的供應規則或使網絡癱瘓。我們在本系列的第一部分深入討論了這一關鍵性創新。

另一方面，可轉移性的問題可通過利用公鑰密碼學來解決。具體說來，公鑰密碼學的一個獨特應用就是生成難以僞造的數字簽名。數字資產可以與一個公私密鑰對結合在一起。這個鑰匙對之後可以根據需要生成任意數量的數字簽名，每個數字簽名代表一件標的資產。這些數字簽名有效地「標記」了資產，使之能在個體間進行轉。

總之，公鑰密碼學，加上數字稀缺性，給了我們數字硬通貨。數字硬通貨繼承了數字產品的所有優點：即時、無國界性和不可調控或控制性。最重要的是，這一硬通貨可以爲私人所有。

使用公私密鑰對的數字簽名——圖片來源：維基百科，CC 4.0

此中的革命性，無論如何誇大都不過分。

有史以來第一次出現了一種完全獨立於司法權和法律的私有財產形式。私鑰及其控制的比特幣是事實上的私有財產，而非法律上的。

公鑰密碼學在數字硬通貨中的應用極大地改變了束縛了人類社會數千年的社會契約：個體需要國家來保護財產，而國家反過來需要個體爲其持續存在提供資金。人們不禁要問，如果保障財產的安全性是一個國家的主要職能，那麼在一個依靠數字硬通貨來運轉的世界裏，國家的作用——和權力會顯著減弱嗎？

總之，公鑰密碼學在數字硬通貨中的應用重新定義了私有財產，並有可能根除我們所知的社會基礎。其後果可能需要幾十年才能顯現，但一旦發生，其影響便會極其深遠。

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