一、区块链是一个去中心化的分布式账本

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介绍

区块链是比特币的底层技术，与比特币不同。有人说比特币是泡沫，甚至说“比特币是传销”。区块链作为继互联网之后的新一波技术，本身并无罪，炒币只是区块链中最基本的玩法。看完这篇文章，我们将能够了解区块链的大部分基础知识，从而远离保守和狭隘。

一、区块链是一个去中心化的分布式账本

区块链在英文中被称为区块链。用更官方的说法，区块链是一种集分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术于一体的新型应用模式。简单来说，就是分布式记账的一种应用模型，以去中心化、去信任的方式集中维护一个可靠的数据库。你可以把它想象成：我们每个人都有一个记录我们所有数据的小账本（一个小数据库）。所有的小型数据库通过网络连接在一起，形成一个分布式的大型数据库，大家一起维护、更新和共享数据。我们首先需要明确“去中心化”和“分布式账本”的概念。去中心化是相对于“中心化”而言的。

网上购买夹克的整个过程都依赖于支付宝，因此这个买卖过程是集中的。无论是PG TWO还是卖家，都只能完全信任背后的支付宝和马云。在很大程度上，中心化系统得到了资金和技术实力雄厚的机构和企业的信任和认可。

二、中心化和去中心化系统的优缺点

集中式系统具有管理效率高的优点，但缺点也很明显。仍然以支付宝为例，所有的交易记录和账本都存储在支付宝服务器上。假设有一天所有相关的服务器都不幸被坏人破坏了，那么PG TWO支付的钱（或卖家尚未收到的夹克钱），以及来自其他买卖双方的资金，甚至是你我的钱余额宝里的，就会消失在这个网络世界里，连灰烬都不会留下。我应该和谁谈谈？哪怕气愤的找到支付宝，对质：“余额宝我还有5万！” 但是中央账本已经彻底毁了区块链最直白的解释，谁能证明我的话是真的？如果没有有效的证据，最后我只能忍住眼泪，和这堆钱说再见。这时候去中心化系统的优势就凸显出来了。想象一下，如果全网有很多记账节点区块链最直白的解释，可以共同记录支付宝上的每一笔交易、转账、取款，这意味着全球所有支付宝账户都有很多备份；即使服务器被黑，同一份账簿副本也保存在其他节点上。在区块链的世界里，不需要大企业做信用背书。

三、区块链是分布式账本

因此，我们也可以说：区块链作为分布式账本，是一种建立信任的工具。从字面上看，“分布式”是指分布在不同的地方，每个节点单独工作。我们先把问题简单化，以借钱为例，说说分布式账本的工作原理。

皮卡丘借给熊本熊10元。皮卡丘和熊本熊分别在账本上记下：“皮卡丘→熊本熊：10日元” 皮卡丘将这个交易信息广播给其他节点；区块链上的其他节点验证此交易信息并确认无误后，将记录在各自的账户中。

第二步，如果借款人熊本熊为了买零食在账簿上虚报5日元怎么办？不容易默认，因为接下来皮卡丘会将“皮卡丘→熊本熊：10日元”的交易信息广播给全网节点，然后由各个节点进行验证。一旦经过验证的信息被记录在区块链上，就很难被篡改，除非——熊本熊拥有一台超过全网总算力51%的超级计算机（这个问题会在文末提到）。那为什么是皮卡丘而不是熊本熊广播呢？节点协助记账，防止债务人作弊等破坏信任的情况发生；一般来说，谁借钱，最后谁可能遭受财产损失，谁播。

四、密码学确保区块链数据库（几乎）是不可变的

在了解了去中心化分布式账本之后，我们继续探索区块链技术中的两个密码学概念：哈希函数和非对称加密。颠覆性的区块链技术当然不止于此，但上手区块链需要我们先掌握这两个概念。

只有你先了解了哈希函数和非对称加密，然后我们包含相关定义来解释区块链的运行原理，大家才不会感到困惑。

1、哈希函数

散列也可以写成散列。哈希函数属于密码学范畴，用于验证交易信息是否被操纵。哈希函数具有以下特点（不明白的可以跳过本段）：

在上面，明文就像我们登录知乎时输入的账号和密码。它们是我们可以理解的一串字符。哈希值是由数字和字母组成的固定长度字符串。基于以上特点，下面的例子可以帮助你理解：

借助Hash计算工具，我输入明文123456，得到对应的hash值（通过SHA256）：

8d969eef6ecad3c29a3a629280e686cf0c3f5d5a86aff3ca12020c923adc6c92

目前，人类还没有办法扭转这条凌乱的弦；也就是说，没有人能推断出这个hash值对应明文123456。然后我在明文框中输入：1234567；虽然只加了一个7，但是得到的hash值完全不一样：8bb0cf6eb9b17d0f7d22b456f121257dc1254e1f01665370476383ea776df414 建议你自己试一试，3秒就能看懂上面的内容： 一步一步的hash计算工具：输入一串明文（甚至"我爱你”也可以加密），注意第三栏SHA256的结果；然后更改其中一个字符并比较出现两次的哈希值结果。

2、非对称加密

这与对称加密有关。对称加密意味着你有一个密钥，通过它你可以加密一条信息；要想破解这些信息，只能拿到手中的钥匙。从头到尾使用同一个密钥进行加密和解密，所以称为“对称加密”。在区块链世界中，每个人都有两个唯一的密钥——公钥和私钥。公钥可以简单理解为可以显示给别人的银行卡号；私钥相当于银行卡密码。，必须要拼命保密，只有自己知道。记住另外两条规则：

为了保证通信方是正确的对象，防止明文被篡改（例如保证这封信的发送者一定是我），使用私钥对公钥进行加解密；被第三方收购

3、不可篡改的交易数据

还是以“皮卡丘借给熊本熊10块钱”为例，看看皮卡丘是怎么到熊本熊的地址赚钱的。

皮卡丘对明文“皮卡丘→熊本熊：10日元”进行哈希加密，得到64位字符串；皮卡丘用自己的私钥再次加密这个字符串，得到另一个字符串，这叫做“数字签名”；皮卡丘将以下交易信息打包到熊本熊并广播到全网记账节点：交易明文、皮卡丘的公钥和数字签名；熊本熊和其他节点接收到这个打包的消息；熊本熊等节点对明文进行哈希运算得到哈希值字符串H(A)；熊本熊等节点用皮卡丘的公钥解密数字签名，得到字符串H(B)；熊本熊等节点验证H(A)=H(B)，交易信息为真；交易完成。

皮卡丘的公钥可以解锁私钥加密的数字签名，证明公钥和私钥是一对，都属于皮卡丘，说明这个交易信息是皮卡丘创造的。也就是说，熊本熊欠的是皮卡丘的钱，不是卡达卡的钱，也不是别人的钱；而字符串 H(A) = H(B) 表示在区块链网络中传输时，交易信息没有被篡改。在继续下一节之前，让我们总结一下，在开放、复杂的区块链网络中，哈希函数和非对称加密确保交易记录不被篡改，交易由正确的人发起。

五、 区块链上的区块

区块链由挖矿产生的区块按时间顺序连接，本身就是一个可以持续增长的账本数据库。具体是什么挖矿，可以参考之前写的《什么是比特币挖矿？》矿工如何开采比特币？》，工作原理是通用的，所有的区块都是通过算力挖出来的。由于系统的初始设置，不同的区块链以不同的速度生成块。例如，比特币区块链每 10 分钟挖掘一个区块，而以太坊区块链大约需要 14 秒才能产生一个区块。每个区块包含在此期间产生的所有交易记录。例如，一个新开采的比特币区块包含前 10 分钟内的交易信息。此外，还包括前一个区块的时间戳和哈希值等（关于区块的组成，我们会在后续文章中详细了解，先掌握基础知识）。这是一个非常巧妙的设计：每创建一个新区块，都会打上相应的时间戳，新生成的区块会按照出块的先后顺序连接到链上。这样，区块链可以无限扩展，账本数据库也可以无限扩展，容纳无限的交易信息。更神奇的是，新区块中的每一笔交易数据都经过了相应的交易发起者的数字签名，链上的每个人都可以使用交易发起者的公钥（如上所述，公钥是公开的）来验证数字签名的真实性。此外，之前挖出的区块中的交易数据将永久记录在区块链上，几乎不可篡改。一个块包含许多交易信息。但是，根据哈希函数的特性，即使只对其中一个交易数据移动一位小数，生成的哈希值也会完全不同，整个区块和它所包含的所有交易信息也会完全不同. 变成无效数据。另一方面，篡改数据既困难又昂贵。利益相关方必须足够有钱，至少拥有全网51%的算力。为了达到这样的算力，知乎李占良说：矿机+电+其他，成本约为5.5亿人民币。综上所述，在这样一个充满不信任和危机的网络环境下，区块链可能是当前信任问题的最佳解决方案（一）.

总结

最后，我们总结一下区块链的核心概念：

账本分布存储在全网节点上。一个节点的账本销毁不会影响其他节点的正常运行；所有节点均可参与记账，共同维护区块链数据库；每个节点相互监督，构建无信任（免费）可信）系统。