談談《三體》裡的比特幣思想


談談《三體》裡的比特幣思想


第0章 引言

恭喜劉慈欣的《三體》獲得雨果最佳長篇故事獎。作為粉絲,一定要寫點什麼,以表達對作品的感激。

作為虛構類的文學作品,特別是小說體,對我來說看一遍足矣,日後想起其中的故事,不過是腦電波有一點波動,幾乎沒有拿起書再讀一遍的慾望。但《三體》卻是個例外,她能讓我一想起就有血脈噴張的激動,恨不得立即再去讀一遍。《三體》三部曲是硬科幻,裡面的技術描寫和邏輯思維都非常縝密,而且超前,這會嚇倒一些文科生,但這就是科幻作品最核心的魅力,瘋狂虛幻的想象,超越性的思維,背後需要堅實的細節和強大的邏輯。

本文要講的是《三體》裡的一個技術的兩段描述,這個技術和我們熱愛的比特幣原理是那麼的接近。

第1章 面壁者雷迪亞茲的“搖籃”

雷迪亞茲對抗三體入侵的辦法是這樣的。在水星上布上一百萬顆恆星級別的氫彈,如果三體文明即將入侵地球,屆時會對著無所不在的智子,向三體世界發出“人類將和他們同歸於盡”的宣言,引爆核彈炸掉整個太陽系。以此威脅三體文明。

作為面壁計劃,一旦三體文明知道這個信息,三體可以殺掉能引爆核彈的人,也就是雷迪亞茲,以阻止引爆。雷迪亞茲為了避免自己被殺掉,將核彈的起爆方式設計成一個“搖籃”。

“搖籃”意思是搖籃停止搖動,嬰兒就會醒。雷迪亞茲使用一個手錶似的裝置,不停向水星發射信號,水星上的氫彈系統不斷地接收,信號一旦中斷,系統將立刻引爆氫彈。這叫“反觸發系統”。

而“搖籃”信號源是採集雷迪亞茲的心跳、血壓、體溫等,對這些參數綜合分析,如發現不正常,就立刻停止反觸發信號發射,此時氫彈將被引爆。

但這個反觸發系統是可以破解的,信號從在地球上的雷迪亞茲傳到水星,這是一個複雜的通訊鏈路(看啊,比特幣愛好者們,“鏈”出現了),摧毀或屏蔽鏈路上任何一個節點,然後用一個偽信號源向下一級鏈路繼續發送反觸發信號,就可以使“搖籃”系統失去作用。

但問題來了,可以將信號節點全部加密,所有節點使用相同的加密算法,每次發送的信號都由這種算法產生,在外界看來每次的信號都是隨機的,每次都不同,但“搖籃”的發送和接收方卻產生完全相同或者有規律的序列值(程序員們,你們看到了“hash函數”的靈魂嗎)。接收方只有在收到與自己序列相對應的信號值時才認為信號有效。如果不破解加密算法,那偽信號就無效。

破解一個加密算法,在人類文明都不難,更何況三體世界,那個能操作11維世界的科技,使用降維展開粒子並蝕刻成集成電路,製作超級電腦的文明,破解這種加密算法,破解肯定是分分鐘的事了。

那如何辦呢?如何設計一個加密系統,能夠免於被破解呢?

高潮預警,下面高潮來臨,請各位準備好驚訝。

我先摘錄原文

“一個笨辦法,我這人,只能想出粗俗的笨辦法。”雷迪亞茲自嘲地笑笑說,“增加每個節點對自身狀態監測的靈敏度,具體作法就是每個通訊節點由多個單元組成,這些單元相距很遠,但相互之間由連續的通訊聯為一個整體,任何一個單元失效,整個節點就會發出終止反觸發的命令,這之後,即使偽信號源再向下一節點發送信號也不被承認。各單元相互之間的監測精度目前可以達到微秒級,就是說,要按照剛才那位先生的辦法,必須在一微秒內同時摧毀組成一個節點所有單元,再用偽信號源進行信號接續。每個節點最少由三個單元組成,最多可能有幾十個單元,這些單元之間的間距為三百公里左右,每一個都做得極其堅固。外界的任何觸動都會令其發送警告。在一微秒之內同時使這些單元失效,也許三體人能做到,但人類目前肯定是做不到的。”(摘錄《三體Ⅱ·黑暗森林》危機紀年第20 年,三體艦隊距太陽系4.15 光年)

我來畫張圖吧,

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圖中的每一個“單元”都能檢測前一個單元的信息,中間任何一個“單元”被替換或添加了些額外的信息,都會被後面的單元拒絕。

如果要偽造這條由通訊單元組成的通訊節點,那一定要將整個通訊節點裡的已經發送過的通訊單元,完整地複雜下來,並且使用同樣的加密算法生成同樣的下一個通訊單元。而這些工作必須在微秒級完成,並且要比原信號發射系統更快。

通訊節點和通訊節點之間,同樣使用單元之間的聯繫監測辦法,那地球和水星的這條通訊鏈,就堅不可摧了。

其實這就是比特幣的核心概念。

第2章 面壁者羅輯的“搖籃”

《三體》裡第二次出現通訊鏈路是在《黑暗森林》的結尾。

羅輯在太陽軌道上部署了三千六百一十四枚核彈,核彈引爆後,在太陽光和核爆引發的星際塵埃的共同作用下,將向宇宙廣播三體世界所在的半人馬星系和太陽系在宇宙間的座標圖。從而引發其他文明對三體和人類兩個文明的黑暗森林打擊。

而觸發這三千多枚核彈爆炸的系統,就是一套信號鏈路。原文描述如下:

“這是一個生命體徵監測儀,它通過一個發射器與一套搖籃系統聯結。你們一定記得兩個世紀前面壁者雷迪亞茲的事,那就一定知道搖籃系統是什麼。這個監測儀所發出的信號通過搖籃系統的鏈路,到達雪地工程部署在太陽軌道上的三千六百一十四枚核彈,信號每秒鐘發射一次,維持著這些核彈的非觸發狀態。如果我死去,搖籃系統的維持信號將消失,……”

原文沒有對這一鏈路系統更多的描述,只在後面通過羅輯的言語,補充了一句:

“不會,這套裝置比雷迪亞茲的要先進許多,我只要活著信號就不會中斷髮射。”

第3章 比特幣區塊鏈

要想完整理解比特幣,至少要理解以下幾個概念:1.公私鑰數字簽名;2.區塊鏈;3.時間戳;4.工作量證明。我這裡簡要描述下區塊鏈,以此和《三體》裡的“搖籃”系統對比。

“區塊”就是一個數據包,我們可以想象成一個一個封裝好的包裹,包裹裡面放的全是記錄數據的本子,這些數據可以想象成會計記賬本。

“區塊鏈”是指由一個一個區塊首尾相連形成的一條鏈條。

下面這張圖可以看成是承載比特幣的區塊鏈的兩個區塊。

談談《三體》裡的比特幣思想

而下面這張圖可以看成是區塊的模型。

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現在我來通俗一點解釋區塊鏈。

會計使用複式記賬本給個人、公司或者其他組織記賬,一頁一頁地記錄,形成一本完整的賬本。但如果有人從中間撕掉一頁,或者從一堆賬本里燒掉一本,是可以做到毫無痕跡的。這就是為什麼記賬需要由一批值得信任的人去做,會計是要有職業道德操守的。

如果換成電腦來記賬,在每一頁賬本的開頭就記錄一個“頁頭”,包含了前面所有頁的信息,包括頁與頁之間的順序,即將前面所有頁的信息通過一種加密算法,變成一句可記錄的數據。如果前面的頁有任何修改,通過相同的加密算法都會得出不一樣的結果。

記一頁,便將這一頁排隊插頁鏈最後,每一頁賬本都延長鏈一節,並把自己排在最後。

這裡的“頁”就是區塊。

這裡的“頁頭”就是區塊頭信息。

這裡的“加密算法”就是hash函數。

這裡的“頁鏈”就是區塊鏈。

這樣形成的區塊鏈,你要想偽造,你就必須將已經成形的前面的現有的鏈全部複製下來,並且比現在記賬的計算機更快的計算能力,產生下一個區塊。

而且現在(截止到2015年8月29日)承載比特幣系統的區塊鏈一共有372016塊,總數據容量達到了40G,而給這個比特幣系統計賬的計算機的計算能力達到了400P,即400千萬億次浮點計算。我國的天河二號超級計算機的運算能力是33P。

比特幣區塊鏈是堅不可摧的。

第4章 區塊鏈和“搖籃”

區塊鏈的核心概念是一個一個區塊相連形成鏈,每新增一塊區塊就鏈到鏈條最後,而每一個區塊都要包含前面整條鏈的加密信號。

“搖籃”的核心概念是一個一個通訊單元相連形成鏈,每新增一個通訊單元就鏈到鏈條最後,而每一個通訊單元都要包含監測前面鏈的信息。

這兩個概念是那麼多的相似。劉慈欣在2008年5月份出版了《三體Ⅱ·黑暗森林》,通過科幻的文筆寫出了搖籃系統。中本聰在2008年發表了名為《比特幣:一個點對點的電子現金系統》的論文中首先提出了比特幣。

劉慈欣是天才。中本聰是天才。

第5章 結束語

《三體》寫的太棒了,不讀三體的人生是不完美的人生。

比特幣設計的太棒了,不擁有比特幣的人生是有缺憾的人生。


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