干货-一分钟搞懂区域链原理

干货 | 一分钟搞懂区块链原理

下面这些是关于区块链原理的概念。

01.区块链

【维基百科】

区块链（英语：blockchain 或 block chain）是用分布式数据库识别、传播和记载信息的智能化对等网络, 也称为价值互联网。

【老猫解读】

block chain，block是块，可以理解成把交易信息打包成的数据块，chain就是链条，可以理解为按照顺序把block连接起来，所有使用者都能查到按序列打包成的数据块，这其实就是个大账本，这个账本记录了所有的交易数据。

举例子：那么区块链是如何开始工作的呢？假设全世界就有一个大账本，这个账本管理着我们的钱，由很多人共同维护。我在此刻给你发送了十块钱，然后我把这个事情通过网络对所有维护账本的人喊了一声，你收到我发给你的十块钱后也通过网络对所有维护账本的人喊了一声。于是，第一个听到我们两个声音的维护者立刻把这笔账记好。然后维护者对其他维护者说，我已经完成记账了，大家根据我记得账把这个数据补全了。

【李笑来解读】

区块链技术的目标，就是“拥有一个历史数据不可篡改的数据库”。

在真实的世界里，每个商业模式都是需要记账的，每月一次，一年12本，那么这是12个子账簿构成一个总账。只不过在比特币的世界，每10分钟它发布一个子账本，每个子账本里有过去10分钟产生的所有的交易记录，不可更改，然后再把它们串起来。

02.去中心化

【维基百科】

去中心化（英语：decentralization）是互联网发展过程中形成的社会关系形态和内容产生形态，是相对于“中心化”而言的新型网络内容生产过程。

去中心化的性质源自于使用分布式账本的区块链（Blockchain）技术。

【李笑来解读】

区块链技术的目标，就是“拥有一个历史数据不可篡改的数据库”。实现这个目标的手段是什么呢？以第一代的区块链技术为例（比特币所使用的就是“第一代区块链技术”），去中心化、奖励机制、共识机制这三种方法拼在一起，就实现了区块链技术的目标。所以，去中心化，只是实现这个目标的手段，并且还只是实现目标的手段之一。

所谓的去中心化，并不是“消灭所有的中心”。在现实里，实际上是这样的：由“原本只有少量的大中心”，慢慢演化成“有大量的更小规模的中心”。比如目前为止，区块链世界里已经有几千个交易所了。

【只想一句话搞懂】

比如你在某宝上买东西，需要把钱先打给第三方支付宝，然后等你确认收货后，支付宝再把钱打给卖方。而去中心化是没有了第三方，通过区块链技术解决了信用问题，是个人对个人的交易，所有的交易记录每个人都可查询且不可更改。

03.对等式网络

【维基百科】

对等式网络（peer-to-peer，

简称P2P），又称点对点技术，是无中心服务器、依靠用户群（peers）交换信息的互联网体系，它的作用在于，减低以往网络传输中的节点，以降低数据丢失的风险。与有中心服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个用户端既是一个节点，也有服务器的功能，任何一个节点无法直接找到其他节点，必须依靠其户群进行信息交流。

【只想一句话搞懂】

网络上的每一台计算机都可以互相访问，计算机之间也没有主次之分，各自都有绝对的自主权。这种网络的优点是安装维护方便，每台机器都可以是服务器，也都可以是客户机。相应的成本也会便宜很多。

04.哈希函数、哈希值

【百度百科】

哈希函数就是能将任意长度的数据映射为固定长度的数据的函数，主要应用于信息安全领域中加密算法。简单的说，哈希算法是一种只能加密，不能解密的密码学算法，可以将任意长度的信息转换成一段固定长度的字符串。将消息压缩得到的消息摘要就是HASH值，HASH值可以看作是原信息数据存储的逻辑位置，是用于保护原数据的指纹。

哈希在区块链中的应用，就是通过哈希算法对一个交易区块中的交易信息进行加密，并把信息压缩成由一串数字和字母组成的散列字符串，区块链的哈希值能够唯一而精准地标识一个区块。

【只想一句话搞懂】

哈希算法保证了比特币挖矿不能逆向推导出结果。所以，矿工持续不断地进行运算，本质上是在暴力破解正确的输入值（哈希值），谁最先找到，谁就能获得比特币奖励。

05.共识机制

【维基百科】

由于加密货币多数采用去中心化的区块链设计，节点是各处分散且平行的，所以必须设计一套制度，来维护系统的运作顺序与公平性，统一区块链的版本，并奖励提供资源维护区块链的使用者，以及惩罚恶意的危害者。这样的制度，必须依赖某种方式来证明，是由谁取得了一个区块链的打包权（或称记账权），并且可以获取打包这一个区块的奖励；又或者是谁意图进行危害，就会获得一定的惩罚，这就是共识机制。

【只想一句话搞懂】

比如在区块链应用—比特币中，为了维持区块链这个大账本的顺利运转，会通过某种方式证明谁是记账最快的人或作恶的人。这种证明方式就是共识机制。

06.工作量证明

【维基百科】

工作量证明（Proof-of-Work，PoW）是一种对应服务与资源滥用、或是阻断服务攻击的经济对策。共识机制的一种。一般是要求用户进行一些耗时适当的复杂运算，并且答案能被服务方快速验算，以此耗用的时间、设备与能源做为担保成本，以确保服务与资源是被真正的需求所使用。现时此一技术成为了加密货币的主流共识机制之一，如比特币所采用的技术。

【只想一句话搞懂】

在区块链这个大账本中，记账最快的那个人把自己的记账结果通知给大家，大家通过验证这个记账结果，就可以证明这个人为了得到这个记账结果做了大量的计算工作。

07.权益证明

【维基百科】

共识机制的一种。权益证明(Proof-of-stake, PoS)是以共识算法的方式，使用伪随机数的方式指定持有货币的人为交易的验证者，并创造新的区块并接续在最长的链后面。共识机制的一种。

【只想一句话搞懂】

权益证明与你拥有的数字货币的数量和时间有关。你拥有的货币越多以及持有的时间越长，那么你的话语权就越大。

08.公共链、私有链、联盟链

【维基百科】

公共链是真正的完全去中心的区块链。用户不用注册就能匿名参与，无需授权就能访问网络。公链的任何区块都对外公开，任何人都可以发送价值。

商业组织正在为各种应用开发分布式分类账和其他区块链启发的软件。由于这些软件被中心化机构控制，不具有区块链去中心化的属性，被称为私有链。私有链的价值主要是提供安全可追溯不可篡改自动执行的运算平台，必须先注册取得许可才可以访问和使用。

联盟链是行业内的可监管区块链。联盟链仅限于联盟成员参与，成员参与区块链运行需要按照规则获取读写记账的权限。 成员需要注册才可使用。 联盟链由机构成员共同维护，提供成员管理，认证，授权，监控，审计功能。

【只想一句话搞懂】

公共链，私有链，联盟链三者的区别主要体现在注册门槛，权限，使用范围和适用领域上。

共有链中任何人都可以参与区块链数据维护和读取，完全去中心化，不受任何机构控制，比特币就是共有链的代表。

私有链对单独的个人或实体开放，参与的节点只有自己，数据的访问和使用有严格的权限管理，一般用作内部审计使用。

联盟链则是指参与区块链的节点是事先选择好的，对特定的组织或团体开放。

09.默克尔树

【《区块链技术指南》】

默克尔树（又叫哈希树）是存储hash值的一棵树。它是一种二叉树，由一个根节点、一组中间节点和一组叶节点组成。最下面的叶节点包含存储数据或其哈希值，每个中间节点是它的两个孩子节点内容的哈希值，根节点也是由它的两个子节点内容的哈希值组成。

【只想一句话搞懂】

默克尔树是存储hash值的一棵树，底层数据的任何变动，都会传递到其父亲节点，一直到树根，数据间有强关联性。默克尔树经常运用于快速比较大量数据，快速定位修改和零知识证明。

10.椭圆曲线加密

【《精通比特币》

（英文书名 Mastering Bitcoin，作者 Andreas M. Antonopoulos）】

椭圆曲线加密法是一种基于离散对数问题的非对称（或公钥）加密法，可以用对椭圆曲线上的点进行加法或乘法运算来表达。在比特币系统中，我们用公钥加密创建一个密钥，用于控制比特币的获取。密钥对包括一个私钥，和由其衍生出的唯一的公钥。整个流程可以概括为：有私钥后，使用椭圆曲线乘法的单向加密函数产生一个公钥，然后在用单向加密哈希函数生成比特币地址，公钥用于接收比特币，而私钥用于比特币支付时的交易签名。

【只想一句话搞懂】

在区块链中基于私钥生成公钥的单向加密函数，用来保证比特币支付和交易的安全。