最近經(jīng)常看到或聽(tīng)到區(qū)塊鏈和比特幣的關(guān)鍵詞，但是對(duì)于像我這中菜鳥(niǎo)級(jí)別的如何簡(jiǎn)單通俗的理解區(qū)塊鏈呢？

　　1.區(qū)塊鏈的舉例

　　區(qū)塊鏈的本質(zhì)是一個(gè)分布式的公共賬本，任何人都可對(duì)這個(gè)賬本進(jìn)行核查，但不存在單一的用戶可以對(duì)它控制。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的參與者共同維持賬本的更新：它只能按照嚴(yán)格的規(guī)則和共識(shí)進(jìn)行修改。

　　舉例：如果A借了B 100塊錢，這個(gè)時(shí)候，A在人群中大喊“我是A，我借給了B 100塊錢！”，B也在人群中大喊“我是B，A借給了我100塊！”此時(shí)路人甲乙丙丁都聽(tīng)到了這些消息，因此所有人都在心中默默記下了“A借給了B100塊錢”。這個(gè)系統(tǒng)中不需要銀行，也不需要借貸協(xié)議和收據(jù)，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，甚至不需要人與人長(zhǎng)久的信任關(guān)系（比如B突然又改口說(shuō)“我不欠A錢！”，這個(gè)時(shí)候人民群眾就會(huì)站出來(lái)說(shuō)“不對(duì)，我的小本本上記錄了你某天借了A100塊錢！”）。

　　這是一個(gè)去中心化的系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)中沒(méi)有了權(quán)威的中心化代理，信息的可信度和準(zhǔn)確性便會(huì)面臨問(wèn)題。

　　可能你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，在上述的模型中，所謂的“100塊錢”已經(jīng)不重要了。換句話說(shuō)，任何東西都可以在這個(gè)模型中交換，甚至你可以憑空杜撰一個(gè)東西，只要大家承認(rèn)，你就可以讓你杜撰的東西流通。比如：我在人群中高喊一聲“我創(chuàng)造了10個(gè)查克拉！”，我甚至不需要知道查克拉是什么，也不需要關(guān)心世界上是不是真的有查克拉，只要大家都聽(tīng)到，然后在自己的小本本上記下“LaiW3n有10個(gè)查克拉”，于是我就真的有100個(gè)查克拉了。從此以后，我便可以聲稱我給了某人1個(gè)查克拉，只要路人甲乙丙丁都收到并且承認(rèn)了這一信息，那我就算完成了這次交易，哪怕世界上沒(méi)有查克拉。又比如：“比特幣”，區(qū)塊鏈?zhǔn)潜忍貛诺牡讓蛹夹g(shù)，真正的區(qū)塊鏈和比特幣比上述的模型復(fù)雜太多，細(xì)節(jié)也豐富太多。

　　但是存在以下問(wèn)題：

　　假設(shè)過(guò)了很長(zhǎng)一段時(shí)間，憑空創(chuàng)造的查克拉已經(jīng)在這個(gè)系統(tǒng)中流通了起來(lái)，大家都開(kāi)始認(rèn)可了查克拉。但是這個(gè)系統(tǒng)中一共就只有10個(gè)查克拉，于是有人動(dòng)了壞心思，他在人群中高呼“我有10個(gè)查克拉！”怎么辦？大家是直接在本本上記下他有10個(gè)查克拉么，這樣不是人人都可以偽造查克拉了么？

　　為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，決定在我創(chuàng)造查克拉的時(shí)候給我的查克拉打上標(biāo)記（更準(zhǔn)確地說(shuō)，我是給我喊的那句“我創(chuàng)造了10個(gè)查克拉”打上標(biāo)記，比如標(biāo)記為001），這樣以后在每一筆交易的時(shí)候，我在高喊“我給了某某1個(gè)查克拉！”的時(shí)候，會(huì)附加上額外的一句話：“這1個(gè)查克拉的來(lái)源是記為001的那條記錄，我的這句話標(biāo)記為002！”。我們?cè)俪橄笠稽c(diǎn)，某人喊話的內(nèi)容的格式就變成了：“這句話編號(hào)xxx，上一句話的編號(hào)是yyy，我給了某某1個(gè)查克拉！”，這樣就解決了偽造的問(wèn)題。其實(shí)上述模型就變成一個(gè)簡(jiǎn)化的中本聰?shù)谝话姹忍貛艆^(qū)塊鏈協(xié)議。

　　看到這里基本已經(jīng)能夠生動(dòng)形象又不涉及任何細(xì)節(jié)地解釋區(qū)塊鏈了。但是任然存在以下疑問(wèn)：

　　“憑啥？”

　　“憑啥你喊一句話我就幫你記？我的小本本不要錢么？”。為了激勵(lì)大家?guī)臀覀髟捄陀涃~，我決定給第一個(gè)聽(tīng)到我喊話并且記錄在小本本上的人一些獎(jiǎng)勵(lì)：第一個(gè)聽(tīng)到我喊話并記錄下來(lái)的人，你就憑空得到了1個(gè)查克拉，這個(gè)查克拉是整個(gè)系統(tǒng)對(duì)你幸苦記賬的報(bào)酬，而你記錄了這句話之后，要馬上告訴其它人你已經(jīng)記錄好了，讓別人放棄繼續(xù)記錄這句話，并給你自己的記錄編號(hào)讓別人有據(jù)可查，然后你再把我的話加上你的記錄編號(hào)一起喊出來(lái)，供下一個(gè)人記賬。

　　當(dāng)這個(gè)規(guī)則定下以后，這個(gè)系統(tǒng)中一定會(huì)出現(xiàn)一批人，他們開(kāi)始豎著耳朵監(jiān)聽(tīng)周圍發(fā)出

　　的聲音，以搶占第一個(gè)記賬的權(quán)利。比如概念 “比特幣挖礦”。畢竟1比特幣=1K-nK美元。

　　比特幣挖礦機(jī)，就是用于賺取比特幣的電腦，這類電腦一般有專業(yè)的挖礦芯片，

　　多采用燒顯卡的方式工作，耗電量較大。用戶用個(gè)人計(jì)算機(jī)下載軟件然后運(yùn)行特定算法，

　　與遠(yuǎn)方服務(wù)器通訊后可得到相應(yīng)比特幣，是獲取比特幣的方式之一。

　　“聽(tīng)誰(shuí)的？”

　　在這個(gè)系統(tǒng)中，如果我和另一個(gè)人C幾乎同時(shí)地喊出一句：“為了艾澤拉斯！”。由于聽(tīng)眾所處的位置不同，一定會(huì)有人先聽(tīng)到我說(shuō)的那句話，而另外一些人則先聽(tīng)到C的那句話，如果我們規(guī)定只能有一個(gè)人說(shuō)出這句話，那到底這句話是誰(shuí)說(shuō)的？

　　如果不加任何條件，那么上述的情況一定會(huì)這樣發(fā)展：一部分人認(rèn)為這句話是我說(shuō)的，在聽(tīng)到這句話之后開(kāi)始記賬，之后他們所做的所有事情都是基于這個(gè)事實(shí)，并且隨著這個(gè)信息一次次的傳下去，這條信息鏈會(huì)越來(lái)越深；而另外一群認(rèn)為是C先說(shuō)這句話的人，也會(huì)按照這樣的趨勢(shì)發(fā)展。這樣，原本是一條唯一的信息鏈，在我們喊出“為了艾澤拉斯”這句話之后，分叉了？

　　這會(huì)導(dǎo)致怎樣的情況呢？按照我們的設(shè)想，應(yīng)該每個(gè)人的小本本上記錄的東西都是一樣的，都是一條可以把所有信息串聯(lián)起來(lái)的鏈條。但是在這一刻，他們小本本上記錄的東西不一樣了？以后還怎么確定交易和信息的真實(shí)性？

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，又追加了新的規(guī)則，增加記錄編碼的難度，即比特幣挖礦難度，保證記錄的唯一性（保證節(jié)點(diǎn)之間的同步）?！辈恢烙梦ㄒ恍允欠駵?zhǔn)確？

　　2.區(qū)塊鏈的應(yīng)用

　　區(qū)塊鏈幾乎可以應(yīng)用到任何領(lǐng)域，在金融、物流、公共服務(wù)等領(lǐng)域都有大量案例。中國(guó)央行早在2016年就表態(tài)支持區(qū)塊鏈。2016年11月，中國(guó)政府正式把區(qū)塊鏈列入十三五規(guī)劃綱要中?！　”热缳F州超過(guò)3000億的脫貧脫貧攻堅(jiān)基金，要通過(guò)300多個(gè)單位的運(yùn)作，惠及493萬(wàn)貧困人口，如何確保扶貧資金募款，投資，使用管理等環(huán)節(jié)正確運(yùn)作呢？區(qū)塊鏈具有多方共識(shí)，交易溯源，不可篡改等技術(shù)特點(diǎn)，使它在確保信息可信、安全、可追溯等方面具有傳統(tǒng)技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。以城市為單位，第一個(gè)發(fā)布區(qū)塊鏈白皮書的就是貴陽(yáng)市。

　　如果仔細(xì)觀察，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)馬云最近兩年在公共場(chǎng)所提及最多的概念便是信用體系?；ヂ?lián)網(wǎng)在未來(lái)不會(huì)是創(chuàng)業(yè)主體，而是像空氣一樣成為我們生活的一部分。

　　螞蟻金融便是馬云最為看重的業(yè)務(wù)體系，在馬云的構(gòu)想下，未來(lái)人們的生活將無(wú)現(xiàn)金，并可以用信用兌換商品。這一實(shí)現(xiàn)，十分需要一種革命性的信用機(jī)制。這一機(jī)制在2016年的支付寶App里已經(jīng)悄然 上線---螞蟻區(qū)塊鏈

　　3.從技術(shù)角度簡(jiǎn)單理解區(qū)塊鏈

　?。?）區(qū)塊鏈的本質(zhì)

　　區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N特殊的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　首先，區(qū)塊鏈的主要作用是儲(chǔ)存信息。任何需要保存的信息，都可以寫入?yún)^(qū)塊鏈，也可以從里面讀取，所以它是數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　其次，任何人都可以架設(shè)服務(wù)器，加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，成為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。區(qū)塊鏈的世界里面，沒(méi)有中心節(jié)點(diǎn)（去中心化），每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是平等的，都保存著整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。你可以向任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)，寫入/讀取數(shù)據(jù)，因?yàn)樗泄?jié)點(diǎn)最后都會(huì)同步，保證區(qū)塊鏈一致。

　　（2）區(qū)塊鏈的最大特點(diǎn)

　　區(qū)塊鏈沒(méi)有管理員，它是徹底無(wú)中心的。其他的數(shù)據(jù)庫(kù)都有管理員，但是區(qū)塊鏈沒(méi)有。如果有人想對(duì)區(qū)塊鏈添加審核，也實(shí)現(xiàn)不了，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)目標(biāo)就是防止出現(xiàn)居于中心地位的管理當(dāng)局。

　　沒(méi)有了管理員，人人都可以往里面寫入數(shù)據(jù)，怎么才能保證數(shù)據(jù)是可信的呢，這就是區(qū)塊鏈奇妙的地方。

　?。?）區(qū)塊

　　區(qū)塊鏈由一個(gè)個(gè)相連的區(qū)塊（block）組成。區(qū)塊很像數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄，每次寫入數(shù)據(jù)，就是創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊。

　　每個(gè)區(qū)塊包含兩個(gè)部分：

　　區(qū)塊頭（Head）：記錄當(dāng)前區(qū)塊的元信息

　　區(qū)塊體（Body）：實(shí)際數(shù)據(jù)

　　區(qū)塊頭包含了當(dāng)前區(qū)塊的多項(xiàng)元信息

　　生成時(shí)間

　　實(shí)際數(shù)據(jù)（即區(qū)塊體）的 Hash

　　上一個(gè)區(qū)塊的 Hash

　　。。.。。.

　　Hash 就是計(jì)算機(jī)可以對(duì)任意內(nèi)容，計(jì)算出一個(gè)長(zhǎng)度相同的特征值。區(qū)塊鏈的 Hash 長(zhǎng)度是256位，不管原始內(nèi)容是什么，最后都會(huì)計(jì)算出一個(gè)256位的二進(jìn)制數(shù)字。而且可以保證，只要原始內(nèi)容不同，對(duì)應(yīng)的 Hash 一定是不同的。

　　舉例來(lái)說(shuō)，字符串123的 Hash 是a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0（十六進(jìn)制），轉(zhuǎn)成二進(jìn)制就是256位，而且只有123能得到這個(gè) Hash。

　?。?）Hash 的不可修改性

　　區(qū)塊與 Hash 是一一對(duì)應(yīng)的，每個(gè)區(qū)塊的 Hash 都是針對(duì)”區(qū)塊頭”（Head）計(jì)算的。

　　Hash = SHA256（區(qū)塊頭）

　　區(qū)塊頭包含很多內(nèi)容（包括上一個(gè)區(qū)塊的Hash、當(dāng)前區(qū)塊體的Hash等，見(jiàn)上圖）。這意味著，如果當(dāng)前區(qū)塊的內(nèi)容變了，或者上一個(gè)區(qū)塊的 Hash 變了，一定會(huì)引起當(dāng)前區(qū)塊的 Hash 改變。

　　如果有人修改了一個(gè)區(qū)塊，該區(qū)塊的 Hash 就變了。為了讓后面的區(qū)塊還能連到它，必須同時(shí)修改后面所有的區(qū)塊，否則被改掉的區(qū)塊就脫離區(qū)塊鏈了。Hash 的計(jì)算很耗時(shí)，同時(shí)修改多個(gè)區(qū)塊幾乎不可能發(fā)生，除非有人掌握了全網(wǎng)51%以上的計(jì)算能力。

　　正是通過(guò)這種聯(lián)動(dòng)機(jī)制，區(qū)塊鏈保證了自身的可靠性，數(shù)據(jù)一旦寫入，就無(wú)法被篡改。這就像歷史一樣，發(fā)生了就是發(fā)生了，從此再無(wú)法改變。

　?。?）采礦

　　由于必須保證節(jié)點(diǎn)之間的同步，所以新區(qū)塊的添加速度不能太快。試想一下，你剛剛同步了一個(gè)區(qū)塊，準(zhǔn)備基于它生成下一個(gè)區(qū)塊，但這時(shí)別的節(jié)點(diǎn)又有新區(qū)塊生成，你不得不放棄做了一半的計(jì)算，再次去同步。因?yàn)槊總€(gè)區(qū)塊的后面，只能跟著一個(gè)區(qū)塊，你永遠(yuǎn)只能在最新區(qū)塊的后面，生成下一個(gè)區(qū)塊。所以，你別無(wú)選擇，一聽(tīng)到信號(hào)，就必須立刻同步。

　　所以，區(qū)塊鏈的發(fā)明者故意讓添加新區(qū)塊，變得很困難。他的設(shè)計(jì)是，平均每10分鐘，全網(wǎng)才能生成一個(gè)新區(qū)塊，一小時(shí)也就六個(gè)。

　　這種產(chǎn)出速度不是通過(guò)命令達(dá)成的，而是故意設(shè)置了海量的計(jì)算。也就是說(shuō)，只有通過(guò)極其大量的計(jì)算，才能得到當(dāng)前區(qū)塊的有效 Hash，從而把新區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈。由于計(jì)算量太大，所以快不起來(lái)。

　　這個(gè)過(guò)程就叫做采礦（mining），因?yàn)橛?jì)算有效 Hash 的難度，好比在全世界的沙子里面，找到一粒符合條件的沙子。計(jì)算 Hash 的機(jī)器就叫做礦機(jī)，操作礦機(jī)的人就叫做礦工。

　?。?）難度系數(shù)

　　你可能會(huì)有一個(gè)疑問(wèn)，人們都說(shuō)采礦很難，可是采礦不就是用計(jì)算機(jī)算出一個(gè) Hash 嗎，這正是計(jì)算機(jī)的強(qiáng)項(xiàng)啊，怎么會(huì)變得很難，遲遲算不出來(lái)呢？（比特幣挖礦機(jī)，就是用于賺取比特幣的電腦，一般有專業(yè)的挖礦芯片，多采用燒顯卡的方式工作）

　　原來(lái)不是任意一個(gè) Hash 都可以，只有滿足條件的 Hash 才會(huì)被區(qū)塊鏈接受。這個(gè)條件特別苛刻，使得絕大部分 Hash 都不滿足要求，必須重算。

　　區(qū)塊頭包含一個(gè)難度系數(shù)（difficulty）這個(gè)值決定了計(jì)算 Hash 的難度。舉例來(lái)說(shuō)，第100000個(gè)區(qū)塊的難度系數(shù)是 14484.16236122。

　　區(qū)塊鏈協(xié)議規(guī)定，使用一個(gè)常量除以難度系數(shù)，可以得到目標(biāo)值（target）。顯然，難度系數(shù)越大，目標(biāo)值就越小。

　　Hash 的有效性跟目標(biāo)值密切相關(guān)，只有小于目標(biāo)值的 Hash 才是有效的，否則 Hash 無(wú)效，必須重算。由于目標(biāo)值非常小，Hash 小于該值的機(jī)會(huì)極其渺茫，可能計(jì)算10億次，才算中一次。這就是采礦如此之慢的根本原因。

　　區(qū)塊頭里面還有一個(gè) Nonce 值，記錄了 Hash 重算的次數(shù)。第 100000 個(gè)區(qū)塊的 Nonce 值是 274148111，即計(jì)算了 2.74 億次，才得到了一個(gè)有效的 Hash，該區(qū)塊才能加入?yún)^(qū)塊鏈。

　?。?）難度系數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)

　　就算采礦很難，但也沒(méi)法保證，正好十分鐘產(chǎn)出一個(gè)區(qū)塊，有時(shí)一分鐘就算出來(lái)了，有時(shí)幾個(gè)小時(shí)可能也沒(méi)結(jié)果?？傮w來(lái)看，隨著硬件設(shè)備的提升，以及礦機(jī)的數(shù)量增長(zhǎng)，計(jì)算速度一定會(huì)越來(lái)越快。

　　為了將產(chǎn)出速率恒定在十分鐘，區(qū)塊鏈發(fā)明者還設(shè)計(jì)了難度系數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制。他規(guī)定，難度系數(shù)每?jī)芍埽?016個(gè)區(qū)塊）調(diào)整一次。如果這兩周里面，區(qū)塊的平均生成速度是9分鐘，就意味著比法定速度快了10%，因此難度系數(shù)就要調(diào)高10%；如果平均生成速度是11分鐘，就意味著比法定速度慢了10%，因此難度系數(shù)就要調(diào)低10%。

　　難度系數(shù)越調(diào)越高（目標(biāo)值越來(lái)越?。?，導(dǎo)致了采礦越來(lái)越難。

　?。?）區(qū)塊鏈的分叉

　　即使區(qū)塊鏈?zhǔn)强煽康?，現(xiàn)在還有一個(gè)問(wèn)題沒(méi)有解決：如果兩個(gè)人同時(shí)向區(qū)塊鏈寫入數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，同時(shí)有兩個(gè)區(qū)塊加入，因?yàn)樗鼈兌歼B著前一個(gè)區(qū)塊，就形成了分叉。這時(shí)應(yīng)該采納哪一個(gè)區(qū)塊呢？

　　現(xiàn)在的規(guī)則是，新節(jié)點(diǎn)總是采用最長(zhǎng)的那條區(qū)塊鏈。如果區(qū)塊鏈有分叉，將看哪個(gè)分支在分叉點(diǎn)后面，先達(dá)到6個(gè)新區(qū)塊（稱為”六次確認(rèn)”）。按照10分鐘一個(gè)區(qū)塊計(jì)算，一小時(shí)就可以確認(rèn)。　　現(xiàn)在的規(guī)則是，新節(jié)點(diǎn)總是采用最長(zhǎng)的那條區(qū)塊鏈。如果區(qū)塊鏈有分叉，將看哪個(gè)分支在分叉點(diǎn)后面，先達(dá)到6個(gè)新區(qū)塊（稱為”六次確認(rèn)”）。按照10分鐘一個(gè)區(qū)塊計(jì)算，一小時(shí)就可以確認(rèn)。

　　為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，區(qū)塊鏈也有自己的代價(jià)。一是效率，數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)塊鏈，最少要等待十分鐘，所有節(jié)點(diǎn)都同步數(shù)據(jù)，則需要更多的時(shí)間；二是能耗，區(qū)塊的生成需要礦工進(jìn)行無(wú)數(shù)無(wú)意義的計(jì)算，這是非常耗費(fèi)能源的。