什么是区块链？一篇文章读懂70%的区块链入门知识

区块链是比特币的底层技术，与比特币不一样。 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技术浪潮，本身是无辜的，炒币只是区块链最初级的玩法。 看完本文，我们将能够了解区块链的大部分基础知识，从而远离保守主义和狭隘主义。

区块链是一种去中心化的账本。 我们首先需要厘清“去中心化”和“分布式账本”这两个概念。 去中心化是相对于“去中心化”而言的。 以PG二买夹克和熊本熊借钱为例，我们来看看中心化系统和去中心化系统的区别。

网上购买夹克的整个过程都依赖支付宝，因此买卖过程是中心化的。 不管是PG TWO还是卖家，在这一点上，我们只能完全信任支付宝和背后的马云。 在更大的范围内，中心化系统得到了资金雄厚、技术实力雄厚的机构和企业的背书。 集中制具有管理高效的优点，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保存在支付宝的服务器上。 假设有一天所有相关服务器不幸被坏人破坏，那么PG TWO的付款（或者卖家还没有收到的外套钱），以及其他买卖双方的资金，甚至是你我所有的钱在余额宝里，会消失在这个网络世界，一尘不染。 我应该和谁谈谈？ 就算去支付宝，气呼呼的对着说：“我余额宝里还有5万！” 但是中央账本已经全部销毁，谁能证明我的话是真的？ 如果拿不到有效的证据，最后只能强忍着泪水，与这一笔钱说再见。

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，可以共同记录支付宝上的每一笔交易、转账、提现，这意味着所有的支付宝账户在全球都有很多备份； 即使服务器被黑了，同样的账本 Replicas 也很好的保存在其他节点上。 在区块链的世界里，不需要大企业做信用背书。

区块链是分布式账本

因此，我们也可以说：作为一种分布式账本，区块链是一种建立信任的工具。 从字面上理解，“分布式”就是分布在不同的地方，各个节点各自独立工作。 我们先把问题简单化，以借钱为例，谈谈分布式账本的工作原理。

1 皮卡丘借给熊本熊10块钱。

2 皮卡丘和熊本熊分别在账本上记下：“皮卡丘→熊本熊：10日元” 3 皮卡丘将这条交易信息广播给其他节点； 4 区块链上的其他节点对交易进行验证，确认信息无误后，将记录在各自的账本中。 在第2步中，借款人熊本熊为了买零食，在自己的账本上虚报了5日元怎么办？ 背债并不容易，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——熊本有一台超过全网总计算能力51%的超级计算机（这个问题会在文末提到） .

那为什么是皮卡丘直播而不是熊本熊直播呢？ 节点协助记账的目的是防止债务人作弊等破坏信任的情况发生； 一般来说，谁借钱到最后可能会遭受财产损失，谁播谁。

当约定的还款日到来时，如果熊本熊食言说他没有借钱，皮卡丘可以使用区块链与他对质账本上的交易信息。

密码学使区块链数据库（几乎）不可变

了解了去中心化的分布式账本之后，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。 当然，颠覆性的区块链技术远不止这些，但是入门区块链需要我们先掌握这两个概念。 只有先了解了哈希函数和非对称加密，后面加上相关定义来解释区块链的运行原理，大家才不会一头雾水。 1）哈希函数

哈希也可以写成散列。 哈希函数属于密码学范畴，用于验证交易信息是否被篡改。 哈希函数有以下特点（不懂的请跳过本段）：

1 如果明文A对应的hash值为H(A)，则可以通过A计算出H(A)，但不能通过H(A)反推A； 2 如果明文A≠明文B，则H(A)≠H(B)； 3 如果对明文A进行了微不足道的篡改，那么计算出的哈希值与原来的H(A)完全不同。 上面的明文就好比我们登录知乎时输入的账号和密码。 它们是一串可以被理解的字符。 哈希值是由数字和字母组成的固定长度的字符串。 基于以上特点，下面的例子可以帮助大家理解：

借助Hash计算工具，输入明文123456，得到对应的哈希值（根据SHA256）：8d969eef6ecad3c29a3a629280e686cf0c3f5d5a86aff3ca12020c923adc6c92

目前，人类还没有办法推导出这个乱七八糟的字符串； 也就是说，没有人可以推断出这个哈希值对应于明文123456。

然后我在纯文本框中输入：1234567； 虽然只加了一个7，但是得到的hash值完全不同：8bb0cf6eb9b17d0f7d22b456f121257dc1254e1f01665370476383ea776df414

建议大家自己尝试一下，3秒就能看懂以上内容： 分步哈希计算工具：输入一串明文（连“我爱你”都可以加密），注意第三列SHA256的结果； 然后改变其中一个字符，比较两次出现的哈希值结果。

2）非对称加密 这是相对于对称加密而言的。 对称加密就是你有一把钥匙，可以加密一段信息； 想要破解这些信息，只能拿到手中的钥匙。 自始至终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，每个人都有两把独一无二的钥匙：公钥和私钥。 公钥：可以简单理解为银行卡号，别人可以看到； 私钥：相当于银行卡密码，必须保密，只有自己知道。再记住2条规则： 1.私钥可以生成公钥和地址（有了地址，对方就可以汇款到你）; 2、私钥加密，公钥解密（加密和解密不是同一个密钥，所以称为“非公钥”。对称加密）； 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，我们来看看皮卡丘是怎么把钱寄到熊本熊的地址的。 1 皮卡丘对明文“皮卡丘→熊本熊：10日元”进行哈希处理比特币区块链每个区块的组成，得到一个64位的字符串；

2 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，称为“数字签名”； 3 皮卡丘将以下交易信息打包发送给熊本熊，广播给全网记账节点：本次交易的明文、皮卡丘的公钥和数字签名； 4 熊本熊等节点收到此打包消息； 5 熊本熊等节点对明文进行哈希计算，得到哈希值字符串H(A)； 6、熊本熊等节点使用皮卡丘的公钥解密数字签名得到字符串H(B)； 7、Kumamon等节点验证H(A)=H(B)，交易信息真实； 8 交易完成。 皮卡丘的公钥可以解开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。 这条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，不是柯达，也不是别人的钱； 而字符串H(A)=H(B)，表示交易信息在区块链网络中传输时，交易信息没有被篡改。

在进入下一节之前，我们总结一下，在一个开放复杂的区块链网络中，哈希函数和非对称加密： 1 确保交易记录未被篡改 2 确保交易记录由正确的人发起

区块链上的区块

区块链是由挖矿产生的区块按时间顺序连接起来的，它本身就是一个可以不断增长的账本数据库。 具体什么是挖矿，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？ 》，工作原理可以通用，通过算力挖出区块。

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，比特币区块链大约每 10 分钟开采一个区块，而以太坊区块链大约需要 14 秒才能产生一个区块。 每个区块包含了这段时间内产生的所有交易记录，例如，一个新挖出的比特币区块包含了前10分钟内的交易信息。 此外，还包括时间戳和前一个区块的哈希值等（我们将在后续文章中详细了解区块的组成，在这里掌握基本知识）。 这是一个非常巧妙的设计：每产生一个新的区块，都会打上相应的时间戳，新产生的区块会按照区块被挖出的时间顺序上链。 这样，区块链可以无限扩展，账本数据库也可以无限扩展，容纳无穷无尽的交易信息。

更神奇的是，新区块中的每笔交易数据都由相应的交易发起人进行数字签名，链上的每个人都可以使用交易发起人的公钥（如前所述，公钥是公开的）进行验证数字签名的真实性。

此外，先前开采的区块中的交易数据将永久记录在区块链上，几乎无法篡改。 一个区块中包含了很多交易信息，但是根据哈希函数的特点，即使你只是将其中一个交易数据移动一个小数点，生成的哈希值也会完全不同，整个区块和所有的它包含的交易信息将完全不同。 成为无效数据。

另一方面，篡改数据既困难又昂贵。 感兴趣的人必须足够富有，并且至少拥有全网 51% 的算力。 要做到这样的算力，知乎同学李占良说：矿机+电费+其他，成本大概是5.5亿人民币。 综上所述，在这样一个充满不信任和危险的网络环境中比特币区块链每个区块的组成，区块链可能是目前解决信任问题的最佳方案（其中之一）。

总结

最后总结一下区块链的核心概念： 1. 图书分布存储在全网节点上。 某个节点的账本销毁不会影响其他任何节点的正常运行； 2、所有节点都可以参与记账，共同维护区块链数据库； 3 各节点相互监督，构建无信任（trust-free）系统。