第十四章
区块堆

1992年，在尼尔·斯蒂芬森所发表的小说《雪崩》一书中对“虚拟实境”的描写是一切的开始。[1]那是站在现实世界之巅所能看到的虚拟世界。25年之后的今天，它仍然用音乐般的预言激励着极客们，让他们兴奋不已：

10年前，当阿宽（Hiro）第一次看到这个地方的时候，单轨铁路的软件还没有完成。为了方便出行，他和伙伴们不得不动手开发汽车和摩托车的软件。他们把各自写好的软件拿出来，在电子之夜的黑色沙漠中比赛，一较高下。[2]

穆尼布·阿里在他的权威论文《基于信任的新型互联网络设计》中引用了这段话，这篇论文的合作者是莱恩·谢伊和裘德·尼尔森，以及他们在普林斯顿大学的导师迈克尔·弗里德曼。[3]这个团队走进了电子之夜，试图用某种架构来点亮黑暗，让它成为一个不一样的互联网——一个超越了七层通信技术的元信任世界。

阿里，这个大胆项目的关键人物，将其称为区块堆（Blockstack）。自从12岁的时候在巴基斯坦第一次接触互联网后，他已经在这个领域里取得了长足的进步。由于在学校里表现上佳，门门课程得A，母亲给他买了一台电脑，以示奖励，这让小男孩的心里充满了感激和兴奋。虽然他的父亲是国家军事情报部门的负责人，但这个家庭并不富裕，先购买电脑就意味着要推迟添置洗衣机。

“那是什么型号的电脑？”15年后的2017年，我在区块堆公司的办公室里问他。这间办公室位于大琼斯街靠近鲍威伊街区附近。

“哦，是英特尔386。”

“是的，”我说，“那是微处理器，我是说那是什么牌子的电脑？是哪个公司生产的呢？”

阿里看上去很困惑，然后回答说：“哦，我不知道。电脑是我自己组装的。”

我意识到我们在这里谈论的是当年12岁的巴基斯坦科技天才。2016年在曼哈顿发表的TED演讲的幻灯片中，展示了一张他15年前的照片，一个小男孩穿着带有徽章的校服衬衫和红色短裤，右胳膊搂着弟弟，[4]他们在巴基斯坦的一条混浊的河边，站在一道木制的跨栏上。这是世界不同文化和科技之间的一座桥梁，充满了隐喻性的含义。

那个曾经自己组装电脑的小男孩长大之后可以重新设想一个全球网络。但是，要想从中挣脱出来需要勇气和智慧。就像现在他新建立的“基于信任”的互联网模式一样，桥的另一端并没有提供任何保证，也没有任何安全的避风港。

2005年，阿里在拉合尔大学管理学院拿到了计算机科学的学位。但是，他在巴基斯坦几乎看不到任何机会，于是他制订了一个大胆的计划，想要获得位于斯德哥尔摩的瑞典计算机科学研究所的奖学金。瑞典人很乐意录取他，但并没有给他提供经济支持。由于没有钱也没有工作，阿里感到非常沮丧。他考虑从桥上退回去，但是固执的性格推着他继续往前走。

他想出了一个计策——一种可能帮他前进的过渡性贷款。他向瑞典人保证，他已经在拉合尔获得了出国留学的奖学金，瑞典人对此非常尊重。然后，他去了一家银行，在他瑞典“奖学金”的基础上获得了一笔1000美元的贷款。这让他终于踏上了前往斯德哥尔摩的旅程，对于斯堪的纳维亚这个城市以及这个城市里的食物和住宿费用，他只有非常模糊的概念。

学院录取了阿里，他终于安顿了下来，但是食物依然是每天的挑战。1000美元越用越少，他只好每天下午5点钟的时候步行去附近的麦当劳买一个鱼肉三明治和一些薯条充饥。每天早上，就嚼几块学院咖啡时间提供的松饼再喝一点饮料了事。[5]

阿里日渐消瘦，他的父母都看在眼里，也倍感担心，但是天才总会崭露头角，尤其是当他依然饥肠辘辘的时候，他的计算机接口工作给教授们留下了深刻的印象。他回忆说，在斯德哥尔摩的3个月是他最多产的时期，他写了3篇重要的研究论文，获得了重要的推荐，并在桥的另一边获得一些岌岌可危的支配权。

就在1000美元即将花光的时候，阿里在荷兰找到了一份研究工作。为欧洲共同体标准机构的联合主席工作，专攻当时尚充满未来气息的“物联网”（IoT）。他所关注的介质访问控制层，必然涉及“物”连接到网络时的安全问题。在获得了更多热情洋溢的推荐之后，他登上了美国计算机科学研究的巅峰——学期之内在普林斯顿大学攻读博士学位，夏天的时候则在斯坦福大学做研究。

阿里在普林斯顿大学的导师，计算机科学家、密码学家迈克尔·弗里德曼在对等网络的理论和实践方面工作了20年。他与马丁·卡萨多共同撰写了标准教科书《对等》（Peer to Peer）中的两章。[6]如今，他是著名的开源时间序列数据库的首席技术官。阿里感谢弗里德曼，感谢他“带着我一起思考各种分布式系统问题的每个细节。通过观察他设计和优化系统，我认识到做系统研究是一门无与伦比的艺术”。

阿里在普林斯顿大学追随珍妮弗·雷克斯福德研究网络处理器和虚拟机，夏天的时候在斯坦福大学追随马丁·卡萨多学习软件定义的网络。这让他成为固定硬件和可编程软件领域既有实践又有哲思的严肃研究者。卡萨多还创办了行业领先的网络虚拟化公司尼西亚（Nicira），并最终以12亿美元的价格卖给了VMWare公司。本·霍洛维茨就是那个总爱揭露破坏性真相的大卫·霍洛维茨的儿子，他靠发明VMWare软件发了大财。后来卡萨多也加入了他的公司，成为安德里森·霍洛维茨基金的风险投资合伙人。

无论是软件定义的网络还是网络功能虚拟化，阿里都沉迷其中。网络已经从一个由硬件功能主导的七层结构，转变为一个主要由软件模拟硬件功能定义的两层结构。就像斯蒂芬森笔下的阿宽和追寻中本聪的人一样，阿里生活在一个可以摆脱物质世界局限，从而进入电子之夜的时代，并由此创造“虚拟实境”，让你能够梦想成真。

七层模型由一个层次化的堆栈组成，其中低层的功能由高层的功能控制。最下面是物理层，包括光纤线路、微波振荡器、混频器、1550纳米和900纳米激光器、光电探测器、硅路由器、掺铒放大器，以及双绞线、天线、同轴电缆等无限多的内容。在上层的命令下，它们携带数据包穿行于网络之中。由于这些都很难设计并生产，这层硬件设备是现代电子奇迹的核心之所在。但当阿里在普林斯顿读书的时候，这个行业的大部分人都忽略了硬件，大家一窝蜂都在关注如何生产以太网中的图灵机。

要理解当今的互联网，你必须把这些硬件奇迹当成理所当然的事情，并用关键“堆栈”来建造城堡。用计算机的语言来说就是可以模仿硬件，并在虚拟的线程、核心和链条中超越它。但是，从微物质到虚拟实境的演变始于国际标准组织（ISO）的开放系统互联（OSI）模型的七层网络结构。

在开放系统互联堆栈中，物理层之上是数据链路，这是硬件成为“固件”的媒介。而软件定义了电子规格、计时规则和电子—光子转换，并使信息能够在一个节点或计算地址之间的链路上传输。交换机的操作处于第二层，其功能只是将数据包传递到下一个节点。本地网络，如以太网或Wi-Fi功能，就是在这个级别上得以实现。如果避开了高速互联网，你就可以在第二层的数据链路上传输比特和字节。

第三层是网络层，是路由器的领域，它结合了传输层（第四层）建立并构成了TCP/IP Internet协议的端到端连接。这是整个系统的IP地址和传输控制协议的传输，包括网络端到端的连接。第三层是封包的头文件，是封包的身份和地址。第四层负责数据包的实际传输和接收、流量管理、负载均衡和命令正确应答（ACKS）（收到）和否定应答（NAKS）（正在等待），以此来保证连接的实现。第三层和第四层往往是中央权力的堡垒。在这里是互联网名称与数字地址分配机构（ICANN），甚至是联合国的国际电信联盟（ITU）这样的政府及其情报部门机构关注的焦点，能够据此追溯域名和地址。当他们发现丝路这样的黑市购物网站网址，或者阿尔法湾（Alpha Bay）这样的“暗网”的时候，就可以通过第三层找到它。

在第四层之上是第五层。这是最为重要的会话层。它从头到尾控制着特定的双向通信，无论是视频流、Skype通话、会话启动协议会议、消息交换、电子邮件，甚至是任何需要证实的交易，都在这一层上发生。

第六层和第七层是表示和应用程序的方案——用户界面、窗口、格式、操作系统等。这些都可以归结为超链接（点击一个单词就可以进入一个新页面）和通用资源定位器（URL）地址的巧妙方案。日内瓦欧洲核子研究中心的蒂姆·伯纳斯-李在1989年发明了这一套体系，使之成为他所发明的万维网的一部分。伯纳斯-李想要把所有的数据连接到一个网络上，成为一个工具箱，以便轻松地建立一个网络，“让每个人都可以一起使用，成为共享的创意协作空间”。

由于现在70％的链接都是通过谷歌和脸书来处理，伯纳斯-李不禁要担心他所发明的网络是否正在消亡。于是他成为区块堆的追捧者。“当他听到我们在做什么的时候，他高兴得甚至跳起了舞。”区块堆的软件主管裘德·尼尔森描述道。

为了描述《遥观宇宙：带宽充裕之后的世界》（Telecosm）一书中的开放系统互联堆栈，我使用打电话来举例说明。拿起电话听到拨号音（物理层信号），这个动作现在经常呈现出模拟形式。然后拨号（每一个数字移动呼叫另一个链接到目的地），听铃声（表示网络连接和信号传输）。当你打通电话的时候，意味着你已经通过了开放系统互联堆栈的前4层。然后你说“你好”开始会话，你选择英语就意味着你选择了某种呈现形式。会话构成了应用层，挂断便结束了通话。

唯物主义者可能会认为物理层就是一切，而软件必胜主义者则认为这一切都在他的脑子里，但网络的绝妙之处在于它的二元性。在数以万亿计的微型芯片晶体管、语音干扰分析装置（VIAS）和踪迹的推动下，物理层最终变得就像它的巧妙和不可或缺一样，既不透明又深不可测。软件逻辑在上面的层次结构中增殖并定义了硬件的功能。

由于每个组件的速度都符合摩尔定律，许多特殊用途的设备（专用集成电路ASICS、网络芯片、网络处理器、传输控制协议TCP加速器、流量管理器和路由查找表内容可寻址存储器）就不再那么必不可少了。速度越来越快，密度越来越大，可编程的通用硬件也越来越多，如此便可以达到替换的效果。

在路由器、交换机和其他网络设备中取代自定义设备的是功能强大的服务器，这些服务器是基于英特尔、凯威半导体（Cavium）和迈络思（Mellanox）等公司的多核通用微处理器而生产，再由日渐复杂和集成的软件链接在一起。通用硬件已经变得越来越快、越来越便宜，它控制着整个行业的巨大市场，包括数十亿计的智能手机和视频游戏控制台等业务。随着时间的推移，原本在互联网上以每秒数万亿次的光纤速度运行的昂贵硬件将会被这些软件所取代。

有了好的软件，快速服务器上的英特尔至强（Xeon）微处理器就可以执行路由器和交换功能。以前实现这些功能需要使用思科（Cisco）精心定制的硬件，如太阁（Tiger）和昆腾公司的量子流，或来自以色列EZchip/Mellanox公司所生产的纤速网络处理器。

最后，谷歌避开了大多数专门的网络硬件，采用了跨大型数据中心部署，并通过软件将数千台服务器集成在一起。图灵机器和图灵的思想一样无形且易变。实现路由器、计算机、交换机或互联网都可以被“虚拟化”，它们根本不需要特定的硬件形式来表现。

引领这一变化的是卡萨多、雷克斯福德、弗里德曼、霍洛维茨以及整个行业里的数百位其他研究人员，这些网络科学家引导着阿里以及其他区块链的发明者们来研究基于这些原理的区块链工程。他们小心翼翼地将在更高层次上控制平面与更低层次上的数据平面分开。这种设计确保了这些体系结构具有独特的流线型和可扩展性。

阿里的这一切成就都始于在巴基斯坦时的那第一台电脑。那是他在混装和匹配电子元件，并将其组装成一台电脑之后应得的奖励。他回忆说，当时组装好电脑后他感觉非常困惑。21世纪初的巴基斯坦，电脑就像谚语中所说的“丛林中的汽车”。“一辆汽车可能会有些引人注目的特性——灯光、暖气、空调、遮蔽和保护——但汽车只有在道路上开起来才会变得真正令人兴奋。”阿里完全被那台电脑迷住了，当他通过网景浏览器上网时，生活从此发生了改变。通过覆盖整个世界的万维网，虽然身在巴基斯坦，他也成为全球信息经济的一员。

正如阿里所意识到的那样，网景的崛起标志着网络历史上的一个转折点——为数据提供新的可访问通道。它的浏览器提供了互动性、文本、图像、安全性和跨网络转换的可能。它将布兰登·艾克发明的直译式脚本语言嵌入动态网页的页面和事务表单中。这是一个安全嵌套层，可以通过网络实现安全的商业链接。通过一个Java虚拟机，就可以从任何一个操作系统的巴比塔中移植应用程序。

网景公司的创始人把网络看作创造性表达各种相互关联的场所，从照片到视频，无所不包。其创始人马克·安德里森和投资人吉姆·克拉克——硅图公司3D“几何引擎”的发明者——都预计3D虚拟实境会出现在游戏和虚拟世界之中。通过网景、安德里森、艾克、克拉克以及诸位同事的帮助，阿里已经拥有将网页制作成动画的能力，也可以将之与全世界分享并创造财富。

1995年网景公司的IPO也意味着互联网开始了分配回报。在上市的第一天，该公司股价几乎涨了两倍，总市值超过30亿美元，一时间受益者众，这极大地激励了企业家，他们纷纷出资挑战当时的计算机行业。在接下来的5年里，谷歌、亚马逊和将近1000家网络公司纷纷启动IPO，这有效地推动了分布式互联网应用的繁荣。在我所称的“微观世界法则”之下，创新果断地走向了网络的方方面面。

这是科技创业的高潮。然而，2000年之后，创业公司的数量增长陷入了停滞。除了最大的科技公司以外，几乎没有什么公司能成功IPO。安然（Enron）事件之后，《萨班斯-奥克斯利法案》的监管规定，若想进入公共市场需要预先支付大约200万美元，并在文书工作中实施严格的会计制度，并降低了信托的门槛，这对创业文化和财政毫无裨益。

如此典型的胡闹使得公司上市的成本高得让人望而却步，其典型特征是所有公司通信的“公平披露”法律化。如果事事都必须通过律师的话，你可能就不会再说任何让人感兴趣的话。除了那些最大的公司，其他公司都变成了几乎零熵的交流领域。所有数据都能回溯，没有任何内部细节，也就降低了数据的重要性。

2012年阿里来到普林斯顿大学的时候，网景公司已经破产，取而代之的是推出了免费版，并与Windows 95捆绑搭售的微软浏览器Explorer。微软通过收购Spyglass浏览器，开启了互联网巨头公司购买创新的先河，从而平息了网景的挑战。碰巧，Spyglass的主要设计师是网景的安德里森和埃里克·拜纳，他们在伊利诺伊大学的超级计算机中心开发了Mosaic这一基本概念。微软获得了一个优雅的模块化浏览器，还让网景的发明者们同室操戈。

IPO不足的现象持续了十多年。2016年的9个月里，美国连一次IPO也没有。相反，风险资本家在他们的“畜栏”里保留了数以百计的“独角兽”。在优步和爱彼迎的引领之下，几乎所有这些公司在IPO时的市值都高于当年的网景。与谷歌／字母表或脸书这样的巨无霸公司合并相比，大多数公司对上市并没有很大的兴趣。与微软和网景等早期互联网公司的估值不同，“独角兽”的估值主要并不是要有利于公众，回报（和烧钱率）主要流向持有这些股票的风险资本家，以及购买了其中一些股票的巨贾们。

2012年，阿里和他的朋友莱恩·谢伊加入了普林斯顿创业俱乐部，并共同推出新的互联网应用。2013年春天，他们发现自己陷入了莫名其妙的困境。他们所走的互联网之路如今都涌向了那些庞大的数据中心枢纽，而这些中心几乎不能提供任何安全或隐私保护。除了少数几家互联网巨头以外，互联网已经没有什么经济效益可言了。

这是一场带有严重缺陷的圈地运动。一个不安全的网络不能保护产权、不能保护隐私、无法托管安全、无从谈论高效的交易、无法允许微支付阻止垃圾邮件，更没办法建立可靠的身份。谷歌、脸书、亚马逊、苹果和其他公司都以自有的“安全空间”作为回应。如此一来，他们就可以锁定目标客户，提供相应的商业服务。

正如阿里所写的那样：“目前，随着在线服务的频繁使用，用户数据被锁定在诸如脸书和雅虎之类的‘数据筒仓’之中，谷歌和别的系统不能实现服务的迁移。这导致一个集约式的数据模型的出现；不可避免的是这些‘数据筒仓’终将被攻破。最近50亿雅虎用户信息被盗便是证据。”[7]

这些仓筒，或者说是“带有围墙的花园”，正是让伯纳斯-李感到沮丧的地方，[8]它们为自己的所有者服务，却破坏了网络的全球一致性，并导致越来越多的分割。在这些细分市场中，谷歌、苹果、脸书、亚马逊等公司收集了越来越多的私人数据，并用防火墙和加密等形式将这些信息囤积起来，但随着时间的推移，他们发现集约化并不能带来安全。将数据放在中央存储库中反倒是帮助黑客解决了最难解决的问题——这等于告诉他们哪些数据是重要的，并直接告诉他们那些重要信息的位置，从而使整个互联网处于危险之中。

谷歌动员了“全明星反黑客特警队”来反击黑客。由此诞生了保护用户数据安全的行业。这个行业通过应对病毒爆发、重大数据盗窃、拒绝服务攻击、恶意软件、恶意广告、钓鱼计划、勒索软件和其他危害，达到保护用户数据的目标。每一个互联网领域对安全的回应都是向其客户灌输一大堆安全事务。事实上，这些不仅对提高安全性毫无帮助，而且安全问题每年都在以各种方式恶化安全性。“安全”程序仅仅是让那些毛手毛脚的数据持有者告诉法庭，他们正在尽其所能，并指出他们在这类程序上的巨额支出。

互联网已经变成一个漏洞百出、千疮百孔的计划。在这个计划中，大部分资金和权力都可以被谷歌等公司的顶级应用程序所吸收。我们需要一个区块堆，它可以将关键的地址、个人数据和指向存储地址的指针保存在区块链上安全且不可变的数据库中。

正如阿里和谢伊所理解的那样，安全不是一款应用或一款视频游戏，而是一种体系结构。为了设计这样的结构，阿里成为一名美国公民，与布兰登·艾克、维塔利克·布特林以及其他先驱一起，在互联网上领导了一场基于分散的、对等的原则上重建互联网的运动。

注解：

[1]　尼尔·斯蒂芬森：《雪崩》，纽约：班塔姆斯匹克塔出版社，1992年版。

[2]　同本章注释[1]，第27页。“单轨电车（monorail）是一款免费的公用软件，它能使用户快速、顺畅地在街道上行驶……”

[3]　穆尼布·阿里：《基于信任的新型互联网络设计》（博士论文，普林斯顿大学，2017年6月）。https://muneebali.com/thesis。

[4]　Tedx演讲，纽约。https://www.youtube.com/watch? v=qtOIh93Hvuw&t=28s。

[5]　穆尼布·阿里：“尚未被工程师们引进到美国的东西”，《媒体》，2015年4月26日。https://medium.com/@muneeb/living-on-one-mcfsh-a-day-for-theamerican-dream-592ed97c1bab。

[6]　安迪·奥拉姆编著：《对等》，塞瓦斯托波尔，加利福尼亚州：欧雷利联合公司，2001年版。这本书是20世纪90年代研究分布式系统和密码学的宝库，在我们时代的加密货币的井喷中开花结果。迈克尔·弗里德曼等人建议建立的第一个加密令牌和电子货币是“魔咒”，成为加密货币先驱。弗里德曼在麻省理工学院和普林斯顿大学主要致力于小额支付研究、“零知识证明”、数字现金、数学哈希以及其他相关内容。在对等的情况下，他对该书中“自由避风港”概念（一个匿名存储系统，其中的文件发布者有权决定文档的生存期）有重要的贡献（第159—187页）。他负责的章节“可计算性”（第271—340页）解决了小额支付、“哈希现金”、声誉系统、双重开支、工作证明和其与区块链相关的问题。与弗里德曼合作撰写本章节的罗杰·丁德林是罗恩·莱维斯特的学生。罗恩·莱维斯特是RSA算法安全的发明者和支持者，他与阿迪·沙米尔合作研究数字现金问题，另一位合作者是大卫·莫尔纳，是加密领域的高手，与伯克利大学、哈佛大学和微软颇有渊源。这些人都有可能是中本聪。

[7]　穆尼布·阿里：《基于信任的新型互联网络设计》，第60页。

[8]　伯纳斯-李：在“查理·罗斯谈话节目”中有所涉及。https://charlierose.com/videos/29038。