摘要：區(qū)塊鏈技術(shù)通過給數(shù)字信息標(biāo)記時(shí)間戳，使其無法回溯或篡改。因此，除創(chuàng)世區(qū)塊外，所有區(qū)塊均含有上一個(gè)區(qū)塊的哈希值，這是保證區(qū)塊鏈安全的關(guān)鍵技術(shù)，下面將講解它的工作原理。它允許基于區(qū)塊鏈技術(shù)的金融交易，被用于貨幣和支付。

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簡(jiǎn)而言之，區(qū)塊鏈就是由許多包含信息的區(qū)塊組成的鏈條。區(qū)塊鏈技術(shù)通過給數(shù)字信息標(biāo)記時(shí)間戳，使其無法回溯或篡改。區(qū)塊鏈不需要銀行或政府第三方機(jī)構(gòu)的參與，用于金錢、產(chǎn)權(quán)、合同等的安全交易，當(dāng)數(shù)據(jù)記錄到區(qū)塊鏈上后，幾乎不可更改。

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N軟件協(xié)議（類似于email使用的SMTP），但區(qū)塊鏈必須運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)之上，由于對(duì)其它技術(shù)的影響，因此也被成為元技術(shù)。區(qū)塊鏈由數(shù)據(jù)庫、軟件應(yīng)用、互相連接的計(jì)算機(jī)等部分組成。

區(qū)塊鏈有時(shí)候被用于指比特幣區(qū)塊鏈，以太坊區(qū)塊鏈，或其它虛擬貨幣、數(shù)字代幣，但通常情況下是指分布式賬本。

區(qū)塊鏈不是比特幣，是比特幣使用了區(qū)塊鏈技術(shù)

比特幣是數(shù)字代幣，區(qū)塊鏈?zhǔn)歉櫽涗洈?shù)字代幣擁有者的賬本

沒有區(qū)塊鏈就沒有比特幣，但是沒有比特幣照樣能有區(qū)塊鏈

接下來，我們通過理解區(qū)塊鏈的組成部分來學(xué)習(xí)它的結(jié)構(gòu)

區(qū)塊鏈?zhǔn)前畔⒌膮^(qū)塊組成的鏈條，存儲(chǔ)在區(qū)塊中的數(shù)據(jù)取決于區(qū)塊鏈的類型。例如，一個(gè)比特幣區(qū)塊含有發(fā)送者、接收者、交易的比特幣數(shù)量信息。

鏈上的第一個(gè)區(qū)塊被稱為創(chuàng)世區(qū)塊，其后的每一個(gè)區(qū)塊都與前一個(gè)區(qū)塊相連接。

每一個(gè)區(qū)塊都有一個(gè)獨(dú)一無二的哈希（Hash）值，可以理解成一個(gè)指紋，用于鑒定區(qū)塊及其中所有信息的唯一性。所以當(dāng)區(qū)塊創(chuàng)建之后，區(qū)塊中任何信息的更改都會(huì)造成哈希值發(fā)生改變。

因此，當(dāng)你想檢測(cè)各區(qū)塊中信息是否發(fā)生改變時(shí)，哈希值是非常有用的。如果區(qū)塊的哈希值改變，那就不是原來的區(qū)塊了。每一個(gè)區(qū)塊都含有：

數(shù)據(jù)

Hash值

上一個(gè)區(qū)塊的Hash值

舉例如下，假設(shè)有一個(gè)三個(gè)區(qū)塊的區(qū)塊鏈，第一個(gè)區(qū)塊沒有上一個(gè)區(qū)塊，即創(chuàng)世區(qū)塊，第二次區(qū)塊含有第一個(gè)區(qū)塊的哈希值，第三個(gè)區(qū)塊含有第二個(gè)區(qū)塊的哈希值。

因此，除創(chuàng)世區(qū)塊外，所有區(qū)塊均含有上一個(gè)區(qū)塊的哈希值，這是保證區(qū)塊鏈安全的關(guān)鍵技術(shù)，下面將講解它的工作原理。

假設(shè)攻擊者可以更改區(qū)塊2中的數(shù)據(jù)，區(qū)塊2的哈希值對(duì)應(yīng)發(fā)生改變，但是區(qū)塊3依然包含原區(qū)塊2哈希值，這會(huì)造成區(qū)塊3以及所有后續(xù)區(qū)塊失效，因?yàn)闆]有上一個(gè)區(qū)塊正確的哈希值。

因此，更改一個(gè)區(qū)塊會(huì)使得后續(xù)所有區(qū)塊都失效。

哈希是防止篡改的良好機(jī)制，但如今高速計(jì)算機(jī)每秒鐘能計(jì)算出成千上萬個(gè)哈希值，攻擊者在幾分鐘之內(nèi)就能篡改一個(gè)區(qū)塊，然后重新計(jì)算所有區(qū)塊的哈希值使得整個(gè)區(qū)塊鏈?zhǔn)А?/p>

為了避免這個(gè)問題，區(qū)塊鏈?zhǔn)褂昧?b>作量證明的概念，一種降低區(qū)塊創(chuàng)建速度的機(jī)制。工作量證明是一個(gè)計(jì)算問題，需要花費(fèi)一定資源來解決，而驗(yàn)證這個(gè)問題的答案所需要的時(shí)間比解決起來花費(fèi)的資源要少得多。

在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，添加一個(gè)新的區(qū)塊到區(qū)塊鏈上需要花大概10分鐘計(jì)算出所需的工作量。在上例中，如果攻擊者更改了區(qū)塊2中的數(shù)據(jù)，就需要花10分鐘計(jì)算出區(qū)塊2的工作量，然后才能更改區(qū)塊3以及后續(xù)區(qū)塊中的數(shù)據(jù)。

工作量證明機(jī)制讓篡改區(qū)塊變得非常困難，篡改鏈上一個(gè)區(qū)塊則需要計(jì)算后續(xù)所有區(qū)塊的工作量，因此，哈希計(jì)算和工作量證明機(jī)制保證了區(qū)塊鏈的安全。

另外，還有一種保證區(qū)塊鏈安全的方法，那就是分布式。區(qū)塊鏈?zhǔn)褂昧朔植际降狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，所有人都可以加入，而不是通過中心化的實(shí)體來管理。當(dāng)有人加入到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，他會(huì)獲得區(qū)塊鏈的完整副本，每一臺(tái)計(jì)算機(jī)稱之為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

我們來看下，如果有人創(chuàng)建了新的區(qū)塊會(huì)發(fā)生什么。新的區(qū)塊會(huì)被發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的所有人，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要驗(yàn)證這個(gè)區(qū)塊，確保它沒有被篡改，驗(yàn)證完成之后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)將此區(qū)塊添加到各自的區(qū)塊鏈上。

網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)有了共識(shí)機(jī)制，他們對(duì)區(qū)塊是否有效達(dá)成一致，節(jié)點(diǎn)會(huì)拒絕被篡改過的區(qū)塊。

因此，如果想成功的篡改區(qū)塊鏈：

需要篡改鏈上的所有區(qū)塊

重新計(jì)算所有區(qū)塊的工作量

控制區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中至少50%以上的算力

以上都完成之后，篡改的區(qū)塊才能被網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)接受，這幾乎是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)，所以區(qū)塊鏈?zhǔn)窍喈?dāng)安全的。

步驟一 有人發(fā)起一筆交易，該交易可能涉及加密貨幣，合同，記錄或其他信息；

步驟二 在節(jié)點(diǎn)的幫助下，該交易被廣播到P2P網(wǎng)絡(luò)中；

步驟三 借助已知的算法，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證交易的合法性和用戶狀態(tài)；

步驟四 交易一旦完成，新的區(qū)塊被添加到區(qū)塊鏈上，從此永久不可篡改。

以下列舉了區(qū)塊鏈技術(shù)如此受歡迎的原因

彈性恢復(fù) 區(qū)塊鏈通常是冗余型的架構(gòu)，即便在系統(tǒng)遭受大規(guī)模攻擊的情況下，多數(shù)節(jié)點(diǎn)依然可用。

高效率 在金融行業(yè)中，區(qū)塊鏈由于不需要冗長(zhǎng)的驗(yàn)證，結(jié)算和清算過程，可以通過更快地結(jié)算交易來發(fā)揮重要作用，因?yàn)橐粋€(gè)對(duì)數(shù)據(jù)達(dá)成一致的共享賬本版本對(duì)所有持有者可用。

高可靠性 區(qū)塊鏈證明并驗(yàn)證相關(guān)方的身份，移除了重復(fù)的記錄，降低費(fèi)率并加速交易。

交易不可篡改 通過按時(shí)間順序注冊(cè)交易，區(qū)塊鏈證明了所有操作的不可更改性，這意味著任何新的區(qū)塊被添加到區(qū)塊鏈賬本后，都不能被刪除或更改。

阻止欺詐 共享信息和共識(shí)的概念可防止由于欺詐或貪污造成的可能損失。在以物流為基礎(chǔ)的行業(yè)中，區(qū)塊鏈作為一種監(jiān)督機(jī)制，可以降低成本。

安全性 攻擊傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫會(huì)直接導(dǎo)致特定目標(biāo)奔潰。有了分布式賬本技術(shù)，由于任何節(jié)點(diǎn)都有原區(qū)塊鏈的完整拷貝，即便大部分節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，系統(tǒng)依然可用。

透明性 公有鏈的更改會(huì)對(duì)所有人可見，這提供了更高的透明度，并且所有交易都是不可篡改的。

協(xié)作性 每個(gè)節(jié)點(diǎn)如何交換區(qū)塊鏈信息都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，由此來保證所有交易的合法性，合法的交易會(huì)被逐筆添加到區(qū)塊鏈上。

去中心化 不需要第三方中介的介入，允許參與方之間直接交易。

區(qū)塊鏈 1.0：貨幣

DLT（分布式賬本技術(shù)）的使用產(chǎn)生了第一個(gè)也是最明顯的應(yīng)用：貨幣。它允許基于區(qū)塊鏈技術(shù)的金融交易，被用于貨幣和支付。比特幣便是這一領(lǐng)域最突出的例子。

區(qū)塊鏈 2.0：智能合約

區(qū)塊鏈2.0時(shí)代的核心概念是智能合約，即“存活”在區(qū)塊鏈上的小型計(jì)算機(jī)程序，它是能自動(dòng)執(zhí)行的自由計(jì)算機(jī)程序，通過檢查預(yù)先定義好的條件，如簡(jiǎn)化、驗(yàn)證、實(shí)施，用于替代傳統(tǒng)的合同。

區(qū)塊鏈 3.0 Dapps

Dapp是Decentralized application的縮寫，即運(yùn)行在去中心化的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的后端代碼。和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)App一樣，Dapp也有前端代碼和用戶界面，可使用任何能與后端交互的編程語言實(shí)現(xiàn)。

公有鏈

在公有鏈中，賬本對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有人可見，它允許所有人驗(yàn)證區(qū)塊，將包含交易信息的區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈中。公共網(wǎng)絡(luò)鼓勵(lì)人們加入并自由使用，任何人都能使用公共區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。

私有鏈

私有鏈存在于某一機(jī)構(gòu)中，它只允許該機(jī)構(gòu)特定的人驗(yàn)證和添加交易區(qū)塊，但允許網(wǎng)絡(luò)中所有人查看。

聯(lián)盟鏈

對(duì)于聯(lián)盟鏈，它只允許組織中的機(jī)構(gòu)成員驗(yàn)證和添加交易區(qū)塊，賬本可以公開或開放給部分組員。聯(lián)盟鏈用于多個(gè)機(jī)構(gòu)之間，僅被已授權(quán)的節(jié)點(diǎn)控制。

如下表所示，區(qū)塊鏈技術(shù)在許多領(lǐng)域被廣泛使用

聰明的迪拜政府在2016年引入了區(qū)塊鏈戰(zhàn)略，使用區(qū)塊鏈技術(shù)，企業(yè)家和開發(fā)人員將能夠與投資者和領(lǐng)先公司建立聯(lián)系，目標(biāo)是建設(shè)有利于各行各業(yè)發(fā)展的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)系統(tǒng)，使迪拜成為世界上最幸福的城市。

這是一個(gè)靠譜的項(xiàng)目，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的CRaaS(客戶留存即服務(wù))，它基于為相關(guān)網(wǎng)絡(luò)附屬的業(yè)務(wù)生成代幣。在這個(gè)系統(tǒng)中，區(qū)塊鏈上的交易是即時(shí)的，它可以存儲(chǔ)在用戶手機(jī)的數(shù)字投資組合中或通過瀏覽器訪問。

2017年1月，聯(lián)合國世界糧食計(jì)劃啟動(dòng)了一個(gè)名為人道主義援助的項(xiàng)目，該項(xiàng)目是在巴基斯坦信德的偏遠(yuǎn)地區(qū)開發(fā)的。通過使用區(qū)塊鏈技術(shù)，被援助人員接收到的錢，食物和所有類型的交易都注冊(cè)在區(qū)塊鏈上，以此確保了過程的安全性和透明度。

什么是加密貨幣？

和傳統(tǒng)貨幣美元一樣，加密貨幣是交易的媒介，但它旨在通過某些密碼學(xué)原理所實(shí)現(xiàn)的過程來交換數(shù)字信息。加密貨幣是一種數(shù)字貨幣，被視為替代貨幣和虛擬貨幣的一種。

加密貨幣是一種基于數(shù)字加密技術(shù)的承載工具，貨幣持有人擁有所有權(quán)，沒有其他記錄保留所有者的身份。1998年，魏岱發(fā)表了“B-Money”，這是一個(gè)匿名的分布式電子現(xiàn)金系統(tǒng)。

什么是比特幣？

比特幣是由一個(gè)化名中本聰的人在2009年推出的，是一種不被任何中心機(jī)構(gòu)或銀行管理的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)。如今，發(fā)行比特幣和管理交易都在網(wǎng)絡(luò)上集中進(jìn)行，比特幣也是目前世界上主流的加密貨幣。比特幣是開源和為公眾設(shè)計(jì)的，沒人具有控制權(quán)，發(fā)行量總共2100萬枚，目前比特幣市值為120億美元。

任何人都可以使用比特幣而無需支付任何手續(xù)費(fèi)，當(dāng)你交易比特幣時(shí)，發(fā)送者和接收者直接交易而不需要第三方參與。

區(qū)塊鏈和比特幣

比特幣是使用了區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字代幣，區(qū)塊鏈?zhǔn)歉櫽涗洿鷰懦钟姓叩馁~本。沒有區(qū)塊鏈就沒有比特幣，而沒有比特幣照樣能有區(qū)塊鏈。其它主流的加貨幣：

以太坊

比特現(xiàn)金

瑞波幣

萊特幣

交易費(fèi)過高 節(jié)點(diǎn)會(huì)優(yōu)先完成獎(jiǎng)勵(lì)更高的交易，這是由商業(yè)中供需關(guān)系原則決定的

交易確認(rèn)慢 由于節(jié)點(diǎn)會(huì)優(yōu)先完成獎(jiǎng)勵(lì)更高的交易，交易量會(huì)積壓

賬本太小 數(shù)據(jù)量過大是獲取區(qū)塊鏈的完整副本是不可能的，這可能會(huì)影響不變性，共識(shí)機(jī)制等

交易成本，網(wǎng)絡(luò)速度 在最初幾年被吹捧為“幾乎免費(fèi)”之后，比特幣的交易成本變得相當(dāng)高

錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn) 只要涉及人為因素，總會(huì)存在錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。區(qū)塊鏈用作數(shù)據(jù)庫，則所有傳入數(shù)據(jù)必須具有高質(zhì)量。雖然人為干預(yù)可以迅速解決錯(cuò)誤

資源浪費(fèi) 所有運(yùn)行在區(qū)塊鏈上的節(jié)點(diǎn)必須達(dá)成共識(shí)，這使得宕機(jī)時(shí)間非常短暫，存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)永久不可篡改。但是這些都是資源浪費(fèi)，因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)為達(dá)成共識(shí)不斷重復(fù)同一任務(wù)。

區(qū)塊鏈?zhǔn)怯砂畔⒌膮^(qū)塊組成的鏈條

區(qū)塊鏈不是比特幣，是比特幣使用了區(qū)塊鏈技術(shù)

所有區(qū)塊都有唯一的哈希值

每一個(gè)區(qū)塊都包含上一個(gè)區(qū)塊的哈希值

向區(qū)塊鏈（這里指比特幣）中添加區(qū)塊需要工作量證明

區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)庫分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)，不是中心化的

區(qū)塊鏈技術(shù)具有彈性恢復(fù)、去中心化、高效率、高可靠和交易不可篡改的特點(diǎn)。

區(qū)塊鏈的三個(gè)版本，區(qū)塊鏈1.0：貨幣，區(qū)塊鏈2.0：智能合約，區(qū)塊鏈3.0：去中心化應(yīng)用。

區(qū)塊鏈的三種類型：公有鏈、私有鏈、聯(lián)盟鏈

使用區(qū)塊鏈技術(shù)的不好之處包括交易費(fèi)過高，交易確認(rèn)慢，賬本太小，錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)

區(qū)塊鏈的重要實(shí)際使用案例有：迪拜智慧城市，提升客戶留存率，聯(lián)合國人道主義救援項(xiàng)目

比特幣使用了區(qū)塊鏈技術(shù)，不被任何中心機(jī)構(gòu)和銀行控制

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