区块链入门的几个基本问​​题

目录引人入胜，谈及相关技术

前言

一提到区块链，很多人都知道它是跟金融有关的东西，也就是钱。 与其说区块链，不如说我们经常用到的词应该是区块链技术。 这个说法其实揭示了它的本质——技术。 与区块链相关的另一个名词是什么？ 那当然就是大名鼎鼎的比特币（BitCoin）了。

比特币

比特币，你可以把它看成是一种电子货币，它的出现绝对不是偶然的，而是历史发展的必然。 在中本聪的论文（见附件）中，对比特币出现的前因后果大致描述如下（可能翻译有误）

在现实世界中，货币是由各国央行发行的。 这是一种中心化的发行机制。 说白了，很容易被中心化机构控制。

货币流通

电子货币：受信任的第三方（银行、支付宝等）负责货币流通

实物货币：人们将现金直接交给另一个人

当然，人与人之间直接交易，流通货币是安全的（除非遇到假钞，这种情况这里不讨论）

那么，让受信任的第三方作为汇款中介有什么问题呢？ 我觉得支付宝平时用的挺好的。 在中本聪的论文中，他说：

中心化第三方无法完全保证可信度

中心化第三方，所有交易和用户余额都存储在一个中心化数据库中，不能完全保证交易不可更改（因为只有一个人知道，你改了我跟谁说？）

在个人对个人的交易过程中，第三方作为中介也需要承担风险。 如果交易中的两个人发生争执，你觉得我作为担保人会吃亏吗？ 这无形中会增加风险。 这种交易的成本甚至可能让很多人放弃这种交易

中心化的第三方不是福利机构。 他们为什么要为你管理账户并与你争论？ 不是要收服务费吗？

那么，中本聪设想，在电子交易的过程中，是否可以通过某种方式让这个第三方，像现实世界中的高级交易一样，用户A直接将币转入用户B的账户？ 在钱包里？

于是乎，比特币才刚刚走上历史舞台。 . .

区块链

看完上面的内容，相信你已经对比特币的用途有了一个大概的了解。 在中本聪的论文中比特币哈希值查询网址，比特币是一种点对点的电子现金系统，那么作为物理世界中纸币对应的货币，电子现金需要解决哪些问题呢？

货币的发行，首先有一定的机制保证这些货币可以正常发行，就像央行发行软妹币一样。但是，不像央行发行软妹币。 我想发多少就发多少。 迟早会结束的。 我不会列举很多血腥的例子。

对于货币的转移，比特币这样的电子现金系统必须有一种机制来保证货币可以在用户之间转移，而这种转移不能再被第三方干预。

交易，余额等等，我要有一个机制来存储人与人之间产生的交易信息，我还需要记录一个人剩下多少钱，而这个过程不能让某个中心化的组织去做

上面提到的可以看作是比特币电子现金系统实现中必须解决的关键问题，那么如何解决这些问题呢？ 这就是今天的主角——区块链技术发挥作用的地方。 大致意思就是：什么是区块链，像比特币一样的一种电子货币，以及保证比特币功能的底层技术！

区块链的大秘密

下面我们通过一个故事来引出区块链技术的关键问题。

故事一

一个阳光明媚的早晨，时瑾一如既往地开开心心去上班。 一到公司，程潇就告诉他，老板觉得你很好，刚刚说要给你升职加薪。 他一听，心想肯定是骗了我，也就没当一回事。 没想到没过一会，盛哥又来了，和程潇说了同样的话比特币哈希值查询网址，时进的心开始怦怦直跳。 这是真的？ 片刻之后，同样的话，李晨也对他，对子墨，对韩宇也说了，这可是大事，时进开始信了，不得不信，毕竟这么多人都说了，这一定是真的！

故事二

一个阳光明媚的早晨，时瑾一如既往地开开心心去上班。 一到公司，马老师就告诉时进，公司决定给你升职加薪，时进立刻信了。

通过以上两个故事，大家可以看到，要让用户相信一件事情，其实有两种方式。 一是Story 1很多人都说是真的，二是有权威第三方说这是真的。 区块链技术正式采用故事1的思想来实现交易有效性的保证。

总结

这就是区块链技术最重要的思想——去中心化

当然，这种去中心化包括两层意思。 首先是货币发行的去中心化； 另一个是货币转移（流通）的去中心化。 这意味着货币的发行不再由中央银行这样的中心化机构控制，而是由整个系统决定。 至于决定货币发行的因素，我们以后再说； 同时，货币在用户之间的流通也需要去中心化。 用户直接将货币转账给另一个用户，无需第三方担保记账。 而是所有参与用户将共同保证大家共同见证交易，确保交易的有效性。 .

迷人

下面以比特币在用户之间的转账（交易）为例，介绍一下区块链的各种神奇机制。

广播交易信息

吃瓜群众收到交易信息后，拿出自己的笔记本，记下A和B的交易记录，一旦记录成功，不可撤销，不可更改。

划重点！！！

吃瓜群众为什么要给别人记账？ 这导致矿工挖矿，这也是比特币的发行机制。 也就是说，系统会对记账的用户给予相应的奖励。

吃瓜群众那么多，每个人都拿着一个小本子记账，那么最终的账本应该由谁来拿呢？因此，必须要有一种机制，让大家对最终的记账结果的有效性达成一致。 这就是比特币采用的共识机制——基于工作量证明的共识机制

女士们先生们，你们的笔记本背了吗？

接下去，在共识机制的保护下，获得最终记账权的人会将这笔交易的交易信息广播到全网，其他人对这笔交易进行核对确认，并在交易完成时将其记录在案。达到6个以上的确认。 （什么？为什么是 6？）

吃瓜群众在记录交易信息时，会打上时间戳（Hash值），形成完整的时间链。 这个时间戳其实是一个存在证明，说明交易真的发生了

每条确认的交易记录都会形成一个区块（Block）

块将由一个神奇的算法链接

滔滔不绝

好了，经过上面的操作，相信大家对比特币、区块链的基本概念，以及大概的流程都有了感性的认识（嗯。我好像知道领域什么是区块链了！）下面重点总结一下区块链思想与技术深入！

分散的

在比特币网络中，没有中心化的服务器，整个网络由各种节点组成，它们共同构成了一个去中心化的网络

货币发行的去中心化，在比特币网络中，货币的发行是通过“矿工挖矿”的机制来保证的，这种机制是一种完全去中心化的机制

货币的交易流程是去中心化的，比特币的每一笔交易都由网络中的所有节点共同保证，以确保其有效性和不可篡改

开放性

所有比特币用户的交易信息都记录在一个分布式账本中。 这个账本信息是对所有用户开放的，任何人都可以下载这个账本信息。

比特币网络开放，任何服务器都可以接入网络，还可以下载全额账本信息

不变的

每笔交易信息都存储在一个区块中，每个新产生的区块按照时间顺序（哈希值）链接在一起。 时间的不可逆性使得任何试图修改区块信息的操作都可以被追踪

每个新生成的块都使用卷哈希算法加密。 哈希涉及的因素不仅包括本次交易的信息，还包括前一个区块的哈希值。 这样，如果一个要修改一个区块的信息，就需要更改所有区块的信息，几乎不可能造假

相关技术

下图是一个真实块的展示。 这次我们要重点关注的块中的字段是：

位

随机数

散列

上一个区块

默克尔根

共识机制

区块链技术解决了去中心化网络中的价值表征和价值传递问题，而如何在这种分布式去中心化网络中对数据达成一致是一个非常关键的问题。 在我们的日常生活中，几乎所有的事情都是一个共识的过程。 而这恰恰是比特币的核心突破之一，即：如何在去中心化的环境中对某一笔交易事件达成共识。

共识机制的两大核心

经济激励：通过每个区块产生一定数量的新比特币来奖励参与者

引入外部资源保证安全：即通过大量的外部计算保证共识的安全性，即Proof of Work

达成共识的主要过程（产生新区块的过程）

监听：节点监听全网的交易信息，经过验证的交易会进入节点的内存池

构建：构建一个空块，称为候选块

交易：将内存池中的交易打包到候选区块

Build header：构建区块头，填写区块头的以下字段

Version number version字段：表示该区块遵守的验证规则

父块哈希值 Previous Block

使用merkle tree汇总所有交易，merkle root字段填写merkle root的hash值

时间戳时间戳字段

填写目标值 Bits 字段

操作：不断调整随机数Nonce，进行Hash计算，使计算出的Hash值满足一定的要求，即小于目标Hash。 （OR：计算出的Hash值的二进制表示有一定数量的前导0）

因为比较二进制数，其实比较的是前面的0，谁的0多谁就小。

打包：打包区块信息，广播（gossip协议）新区块

验证：其他节点验证通过后，将其（Previous Block）链接到主链（有没有侧链？嗯...）

等待：等待主链链接5个新区块（即5+1个区块）后，该区块正式生效，不可篡改。

这个达成共识的过程称为基于工作量证明的共识机制。 这里有几点需要说明：

如何理解工作量？

不断调整随机数进行SHA-256计算竞赛，就是计算机的计算能力。 这种基于计算能力的计算是一种工作负载。

为什么计算出的Hash值可以小于目标Hash来反映工作量呢？

骰子掷出的点数