摘要：區(qū)塊鏈技術(shù)通過給數(shù)字信息標(biāo)記時間戳，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)塊鏈必須運行在互聯(lián)網(wǎng)之上，由于對其它技術(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、互相連接的計算機(jī)等部分組成。

區(qū)塊鏈有時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，存儲在區(qū)塊中的數(shù)據(jù)取決于區(qū)塊鏈的類型。例如，一個比特幣區(qū)塊含有發(fā)送者、接收者、交易的比特幣數(shù)量信息。

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

每一個區(qū)塊都有一個獨一無二的哈希（Hash）值，可以理解成一個指紋，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造成哈希值發(fā)生改變。

因此，當(dāng)你想檢測各區(qū)塊中信息是否發(fā)生改變時，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。每一個區(qū)塊都含有：

數(shù)據(jù)

Hash值

上一個區(qū)塊的Hash值

舉例如下，假設(shè)有一個三個區(qū)塊的區(qū)塊鏈，第一個區(qū)塊沒有上一個區(qū)塊，即創(chuàng)世區(qū)塊，第二次區(qū)塊含有第一個區(qū)塊的哈希值，第三個區(qū)塊含有第二個區(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，這會造成區(qū)塊3以及所有后續(xù)區(qū)塊失效，因為沒有上一個區(qū)塊正確的哈希值。

因此，更改一個區(qū)塊會使得后續(xù)所有區(qū)塊都失效。

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

為了避免這個問題，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。工作量證明是一個計算問題，需要花費一定資源來解決，而驗證這個問題的答案所需要的時間比解決起來花費的資源要少得多。

在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，添加一個新的區(qū)塊到區(qū)塊鏈上需要花大概10分鐘計算出所需的工作量。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，篡改鏈上一個區(qū)塊則需要計算后續(xù)所有區(qū)塊的工作量，因此，哈希計算和工作量證明機(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對點網(wǎng)絡(luò)，所有人都可以加入，而不是通過中心化的實體來管理。當(dāng)有人加入到這個網(wǎng)絡(luò)中時，他會獲得區(qū)塊鏈的完整副本，每一臺計算機(jī)稱之為一個節(jié)點。

我們來看下，如果有人創(chuàng)建了新的區(qū)塊會發(fā)生什么。新的區(qū)塊會被發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的所有人，每個節(jié)點都需要驗證這個區(qū)塊，確保它沒有被篡改，驗證完成之后，每個節(jié)點將此區(qū)塊添加到各自的區(qū)塊鏈上。

網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點有了共識機(jī)制，他們對區(qū)塊是否有效達(dá)成一致，節(jié)點會拒絕被篡改過的區(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)點接受，這幾乎是一項不可能完成的任務(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)點驗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的驗證，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，因為一個對數(shù)據(jù)達(dá)成一致的共享賬本版本對所有持有者可用。

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

交易不可篡改 通過按時間順序注冊交易，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)點都有原區(qū)塊鏈的完整拷貝，即便大部分節(jié)點宕機(jī)，系統(tǒng)依然可用。

透明性 公有鏈的更改會對所有人可見，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 每個節(jié)點如何交換區(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時代的核心概念是智能合約，即“存活”在區(qū)塊鏈上的小型計算機(jī)程序，它是能自動執(zhí)行的自由計算機(jī)程序，通過檢查預(yù)先定義好的條件，如簡化、驗證、實施，用于替代傳統(tǒng)的合同。

區(qū)塊鏈 3.0 Dapps

Dapp是Decentralized application的縮寫，即運行在去中心化的點對點網(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現(xiàn)。

公有鏈

在公有鏈中，賬本對網(wǎng)絡(luò)中所有人可見，它允許所有人驗證區(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

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

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。

這是一個靠譜的項目，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。在這個系統(tǒng)中，區(qū)塊鏈上的交易是即時的，它可以存儲在用戶手機(jī)的數(shù)字投資組合中或通過瀏覽器訪問。

2017年1月，聯(lián)合國世界糧食計劃啟動了一個名為人道主義援助的項目，該項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)或銀行管理的點對點技術(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，當(dāng)你交易比特幣時，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

交易費過高 節(jié)點會優(yōu)先完成獎勵更高的交易，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)點會優(yōu)先完成獎勵更高的交易，交易量會積壓

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，這可能會影響不變性，共識機(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”之后，比特幣的交易成本變得相當(dāng)高

錯誤風(fēng)險 只要涉及人為因素，總會存在錯誤風(fēng)險。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)可以迅速解決錯誤

資源浪費 所有運行在區(qū)塊鏈上的節(jié)點必須達(dá)成共識，這使得宕機(jī)時間非常短暫，存儲在區(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，因為每個節(jié)點為達(dá)成共識不斷重復(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

每一個區(qū)塊都包含上一個區(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)庫分布在多個節(jié)點，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。

區(qū)塊鏈的三個版本，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過高，交易確認(rèn)慢，賬本太小，錯誤風(fēng)險

區(qū)塊鏈的重要實際使用案例有：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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