作者：灑脫喜，來源：巴位元
戰爭因其非預期的後果而臭名昭著，但其也加速了組織、科學、技術、社會和政治變革。第一次世界大戰就是這樣的例子。
1919年，一些學術團體的代表成立了美國學術團體理事會，之後的五年裡，“跨學科”（interdisciplinary）一詞開始出現，其最初的含義相當於“合作研究”[1]。
跨學科研究涉及將兩個或多個學科結合到一個活動或者專案當中，其思考方式是透過跨越邊界來創造某種東西。比如HIV/AIDS和全球變暖問題，就需要運用不同的學科才能去嘗試解決這種複雜問題[2]。
而新出現的區塊鏈，它也是一種跨學科的產物，其涉及到的學科種類非常繁多，主要有數學、電腦科學、密碼學、經濟學、法學，此外還可能會涉及到政治學、哲學乃至宗教學等。
因此想要真正地掌握區塊鏈，實際上是一件極其困難的事情，而在當今世界上，能夠同時精通這些學科的人是極其罕見的。而比特幣神秘的創造者satoshi nakamoto（中本聰）就是這樣的一個人或者群體。
本文旨在簡單地提煉出區塊鏈涉及到的學科及一些具體的分支（限於篇幅和能力，這裡僅提主要的幾個學科）。
如果我們把區塊鏈當作是一個兵工廠，那麼接下來我們要做的，就是將它一點一點整理出來，然後再組裝成武器，為接下來可能爆發的區塊鏈戰爭作好準備。
(區塊鏈主要涉及的學科)
一、區塊鏈與數學
在區塊鏈的世界裡，我們會遇到一大堆奇怪的術語。
例如“coinbase”、“merkle root”、“block”等，而這些術語背後，其實都是數學在作為基礎，而數學作為一個基礎支柱層，它支撐著密碼學和電腦科學，比如上圖中提到的有限域和代數曲線，它們就是比特幣區塊鏈橢圓曲線演算法ECDSA的基礎。
而像零知識證明演算法，則是運用到了更多複雜的數學計算，也因此，區塊鏈本質上是建立在數學基礎之上的，反過來，它的興起也在促進人們對數學學科的探索。
二、區塊鏈與電腦科學
電腦科學實際是涉獵非常廣泛的學科，並且它與密碼學的關係非常密切，在本文當中，我們主要講的是程式語言和分散式計算。
2.1 關於程式語言
當我們要使用某種區塊鏈時，就需要去下載該區塊鏈的軟體，而軟體就是透過程式語言編寫的，例如比特幣最初的客戶端就是中本聰透過c++語言編寫的，後面core還新增了Python語言版本。
而另一大區塊鏈平臺以太坊，則擁有多個語言版本的客戶端，例如使用Go語言的go-ethereum（geth），使用javascript語言的ethereumjs-lib，使用Rust語言的Parity等。
此外，以太坊的智慧合約則是透過solidity或者Vyper語言編寫的[3]，又或者Facebook正在開發的Libra穩定幣專案，它是透過一種新的程式語言Move[4]編寫的。
隨著區塊鏈的發展，一些原本較為小眾的語言開始逐漸發光，例如Rust語言就是這樣的例子，此外，Go語言也越來越受區塊鏈開發者們的歡迎。
當前區塊鏈世界的程式語言選擇思路大體上可分為四種：一種思路是像以太坊那樣使用各種程式語言編寫客戶端，然後讓使用者自己去進行選擇；另一種則是主動選擇一種偏主流的語言去編寫客戶端；還有一種是重點考慮安全性去選擇最合適的語言；最後一種是像Facebook這樣的大廠自己去重新開發一門程式語言。
至於哪種語言或者方式才是最合適的，這便是一個仁者見仁智者見智的話題了。
2.2 關於分散式計算
在電腦科學中，分散式系統是指一組計算機透過網路相互連線並通訊後，協調各計算機行為而形成的系統，元件之間彼此進行互動以實現一個共同的目標。區塊鏈世界裡的分散式系統主要型別有對等式（Peer-to-peer）架構和多層架構。
所謂對等式（Peer-to-peer）架構，是指沒有提供特殊許可權的體系結構，而系統中享有同等權利的節點，我們稱其為對等節點（Peer）。使用這種架構的區塊鏈，其去中心化程度是相對較高的，因此會有難以篡改的特性，但對等式架構的弊端就是可擴充套件性較差，而其中最好的例子就是比特幣。
與分散式計算密切相關的，就是共識演算法，經典的共識演算法有Paxos演算法、Raft演算法，而目前區塊鏈市場上普遍使用的共識演算法主要分為PoW、PoS、DPoS、PBFT等幾個大類。
這些共識演算法的權衡側重點不同，因此很難進行同維度的比較。
在區塊鏈世界，我們也會看到多層架構，這與web應用有些類似，像比特幣採用的是主鏈+閃電網路（Layer 2）+側鏈的架構，以太坊則是ETh2.0（PoW）+ETH2.0（分片鏈+PoS信標鏈+Plasma鏈、狀態通道等layer 2）的架構。
另外，當前還有像bloXroute這樣的layer-0層擴充套件協議，但尚未接受廣泛測試和驗證。
2.3 關於積體電路和量子計算
在公鏈領域，維護網路是存在激勵（coin或者token）的，在比特幣早期時代，參與網路共識的礦工是使用的CPU裝置進行挖礦，此後又過渡到GPU，再之後就發展到ASIC（專門為某種特定用途設計的積體電路）挖礦時代，而生產這些裝置的公司是當前區塊鏈行業最富有的一個群體。
這些年來，加密貨幣ASIC晶片的發展非常迅速，從13年的110nm到現在主流的7nm晶片，比特幣網路的算力在這段時期更是經歷了大約80萬倍的增長[5]，這大大增加了比特幣區塊鏈網路的安全度，使其賬本的公信力越來越強。
而另一個備受關注的計算機領域——量子計算，其與區塊鏈行業也是密切相關的，如果說，今天的區塊鏈不去發展，那麼20年後成熟的量子計算技術將對區塊鏈造成極大的破壞，這一點或許也是華為創始人任正非所講到的“區塊鏈在量子計算面前一錢不值”的本意。
簡單說，假設我們能夠穿越時空，然後拿到大約20年後成熟的量子計算機，那麼我們就可以使用它去計算出今天大約1/3流通量（約650萬BTC）的比特幣[6]。
但問題在於，我們並沒有能夠穿梭時空的機器，而區塊鏈技術也是在不斷髮展的。相關的抗量子演算法的研究會更容易落地，也就是說，最終量子計算成熟後，其對區塊鏈並不會構成威脅，反而會是起到促進的作用。
三、區塊鏈與密碼學
3.1 關於雜湊函式
加密雜湊函式是將任意大小的資料對映成固定大小字串的演算法，雜湊函式通常需要兩個安全性要求：單向性和抗碰撞性，前者確保底層雜湊函式不可逆，而後者則意味著我們難以找到具有相同雜湊值的兩個輸入。對於雜湊函式，存在的兩種威脅分別是雜湊碰撞攻擊和生日攻擊。[7]。
而在區塊鏈世界，最常用的雜湊函式是SHA256，它是SHA（安全雜湊演算法）系列中的加密演算法之一，而比特幣的地址生成使用了雙重SHA256（加密了兩次）機制，從而提高了系統的安全性。
另外，在區塊生成、簽名訊息摘要等地方，也都需要用到雜湊函式。
3.2 關於數字簽名
除了雜湊函式之外，數字簽名也是區塊鏈中另一個必不可少的密碼學元件，它們的存在，可以保證資料來源的驗證、不可抵賴性和完整性，這使得對手方不能在新訊息上偽造有效簽名。
在當前的區塊鏈世界，ECDSA和EdDSA是最常用的兩種數字簽名方案，比如當前的比特幣和以太坊就是採用的ECDSA，而Monero則是採用的EdDSA。
然而，這些簽名方案並不是會一直被使用下去的，例如比特幣開發者們就在討論採用Schnorr簽名來替換掉當前的ECDSA簽名方案[8]，而以太坊則會採用BLS簽名方案[9]，這些簽名方案都有自己的獨特之處，而它們共同存在的好處是可聚合簽名，節省區塊空間[10]。
3.3 關於零知識證明
所謂零知識證明，它要解決的問題，是讓證明者能夠在不向驗證者提供任何有用資訊的情況下，使驗證者相信某個論斷是正確的，簡單說，它可以解決區塊鏈的隱私問題。
隨著區塊鏈的發展，相關的零知識證明方案不斷湧現了出來，例如Zcash使用的zk-SNARKs，Monero、Grin採用的Bulletproofs，以太坊3.0計劃使用的Zk-STARKs[11]等。
而這些不同的零知識證明方案也有著各自的權衡，有的證明大小較小、驗證較快，但需要可信設定，有的則不需要可信設定，但證明較大，而對於我們一般使用者而言，似乎使用者體驗和相關費用可能會是更為關鍵的考慮因素，這也是區塊鏈專案方需要去重點考慮的問題。
四、區塊鏈與經濟學
4.1 區塊鏈與博弈論
博弈論是研究參與者在系統的定義範圍內做出的邏輯決策，而運用某些激勵結構和機制，就可以導致參與者的行為變得可預測和誠實。
博弈論的典型例子被稱為囚徒困境，而一個博弈的解稱為納什均衡。
例如，比特幣網路透過獎勵礦工BTC（一種經濟激勵）來激勵他們使用自己的計算能力來保護網路，節點之間的共識是透過工作量證明（PoW）演算法達成的.
比特幣的天才設計之處在於故意讓挖礦變得困難和低效，從而使惡意參與者付出代價，這樣，網路就可以確保節點不會偏離協議，這種促進良好行為和阻止不良行為的設定，就是運用到了博弈論。
而以太坊2.0採用的PoS系統，還進一步設定了懲罰措施，以懲罰惡意行為或者其他對系統不利的行為。
4.2 區塊鏈與奧派經濟學
奧地利經濟學是起源於奧地利維也納的一種學派，這一經濟學派非常重視自由市場，他們認為市場在沒有任何外部力量干預的情況下會執行得最好，這是一種自下而上的工作方式，它與當前主流的凱恩斯經濟學派是是相對立的，大多數的比特幣學家都傾向於奧派經濟學。
五、區塊鏈與法學
由於區塊鏈世界當中，公鏈存在著原生資產，因此區塊鏈與金融是密切相關的，而這些資產在不同的國家便會有不同的定義。
例如在中國，比特幣屬於商品範疇，而ICO、IEO、STO等融資發代幣的行為就屬於涉嫌非法融資，是不被國家許可的。
而在美國，比特幣、以太幣等則屬於財產或大宗商品範疇，使用者需要進行納稅，而多數ICO代幣專案就屬於證券範疇，會受到SEC的監管，如果沒有進行註冊，則會遭到處罰甚至無法繼續專案的運營。
而隨著區塊鏈穩定幣的影響力越來越大，現有法律可能會得到更新[12]。
相比之下，無幣區塊鏈（聯盟鏈）則與法律相對較遠（安全）。
六、小結
區塊鏈是一個橫跨了多種學科的新生領域，無論是有幣的公有鏈還是無幣的聯盟鏈，都具有很大的嘗試價值，而且在研究方向上，公鏈相對於聯盟鏈會更具顛覆意義，但前者也會伴隨著大量的法律風險。
區塊鏈的技術戰爭已處在爆發邊緣，而這勢必將引發跨學科研究的新一輪高潮，如果說比特幣是區塊鏈世界的第一顆“核彈”，那麼，接下來，我們還將迎來更多的區塊鏈“殺傷性武器”。
參考資料：
1. A Note on the Origin of “Interdisciplinary”： https://items.ssrc.org/from-our-archives/a-note-on-the-origin-of-interdisciplinary/；
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。
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