什么是区块链？一篇文章阅读70%的区块链基础知识

区块链是比特币的底层技术，与比特币不同。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一波技术，本身并无罪，炒币只是区块链中最基本的玩法。看完这篇文章，我们将能够了解区块链的大部分基础知识，从而远离保守和狭隘。

区块链是一种去中心化的账本

我们首先需要明确“去中心化”和“分布式账本”的概念。去中心化是相对于“中心化”而言的。以 PG 2 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于支付宝，因此这个买卖过程是集中的。无论是PG TWO还是卖家，都只能完全信任背后的支付宝和马云。在很大程度上，中心化系统得到了资金和技术实力雄厚的机构和企业的信任和认可。

集中式系统具有管理效率高的优点，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存储在支付宝服务器上。假设有一天所有相关的服务器都不幸被坏人破坏了，那么PG TWO支付的钱（或卖家尚未收到的夹克钱），以及来自其他买卖双方的资金，甚至是你我的钱余额宝里的，就会消失在这个网络世界里，连灰烬都不会留下。

我应该和谁谈谈？哪怕气愤的找到支付宝，对质：“余额宝我还有5万！” 但是中央账本已经彻底毁了，谁能证明我的话是真的？如果没有有效的证据，最后我只能忍住眼泪，和这堆钱说再见。

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、取款，这意味着全球所有支付宝账户都有很多备份；即使服务器被黑，同一份账簿副本也保存在其他节点上。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：区块链作为分布式账本，是一种建立信任的工具。从字面上看，“分布式”是指分布在不同的地方，每个节点单独工作。我们先把问题简单化，以借钱为例，说说分布式账本的工作原理。

1 皮卡丘借给熊本熊 10 美元。

2 皮卡丘和熊本熊分别在账本上写下：“皮卡丘→熊本熊：10日元”

3 皮卡丘将此交易信息广播给其他节点；

4. 区块链上的其他节点验证交易信息，确认后记录在各自的账本上。

第二步，如果借款人熊本熊为了买零食在账簿上虚报5日元怎么办？不容易默认，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，就很难被篡改区块链怎么上币，除非——熊本熊拥有一台超过全网总算力51%的超级计算机（这个问题会在文末提到）。

那为什么是皮卡丘而不是熊本熊广播呢？节点协助记账，防止债务人作弊等破坏信任的情况发生；一般来说，谁借钱，最后谁可能遭受财产损失，谁播。

在约定的还款日，如果熊本熊违背了自己没有借钱的承诺，皮卡丘可以使用区块链，对账本上的交易信息。

密码学确保区块链数据库（几乎）不可变

在了解了去中心化分布式账本之后，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。颠覆性的区块链技术当然不止于此，但上手区块链需要我们先掌握这两个概念。

只有你先了解了哈希函数和非对称加密，然后我们包含相关定义来解释区块链的运行原理，大家才不会感到困惑。

1）哈希函数

散列也可以写成散列。哈希函数属于密码学范畴，用于验证交易信息是否被操纵。哈希函数具有以下特点（不明白的可以跳过本段）：

1 如果明文A对应的哈希值为H(A)，则可以通过A计算H(A)，但不能通过H(A)逆推导出A；

2 若明文A≠明文B，则H(A)≠H(B)；

3 如果对明文A进行了可忽略的篡改，那么计算出的hash值与原来的H(A)完全不同。

在上面，明文就像我们登录知乎时输入的账号和密码。它们是我们可以理解的一串字符。哈希值是由数字和字母组成的固定长度字符串。基于以上特点，下面的例子可以帮助你理解：

借助Hash计算工具，我输入明文123456，得到对应的hash值（通过SHA256）：

8d969eef6ecad3c29a3a629280e686cf0c3f5d5a86aff3ca12020c923adc6c92

目前，人类还没有办法扭转这条凌乱的弦；也就是说，没有人能够推断出这个哈希值对应于明文 123456。

然后我在明文框中输入：1234567；虽然只添加了一个 7，但得到的哈希值完全不同：8bb0cf6eb9b17d0f7d22b456f121257dc1254e1f01665370476383ea776df414

建议大家自己试一试，3秒就能看懂上面的内容： 移动哈希计算工具：输入一串明文（连“我爱你”也可以加密），注意计算结果SHA256 的第三列；然后更改它的一个字符，比较两次出现的哈希结果。

2）非对称加密

这与对称加密有关。对称加密意味着你有一个密钥，通过它你可以加密一条信息；要想破解这些信息，只能拿到手中的钥匙。从头到尾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，每个人都有两个唯一的密钥：公钥和私钥。

公钥：可以简单理解为一个银行卡号，可以给别人看；

私钥：相当于银行卡的密码，必须保密，只有自己知道。

记住另外两条规则：

1 私钥可以生成公钥和地址（有了地址，对方可以给你汇款）；

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，看看皮卡丘是怎么到熊本熊的地址赚钱的。

1 皮卡丘对明文“皮卡丘→熊本熊：10日元”进行哈希加密，得到64位字符串；

2 比卡丘用自己的私钥再次对该字符串进行加密，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，并向全网记账节点广播：交易明文、皮卡丘公钥和数字签名；

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运算，得到哈希值字符串H(A)；

6 熊本熊等节点用皮卡丘的公钥解密数字签名，得到字符串H(B)；

7 熊本熊等节点验证H(A)=H(B)，交易信息真实；

8 交易完成。

比卡丘的公钥可以解锁用私钥加密的数字签名，证明公钥和私钥是一对，都属于比卡丘。这个交易信息是比卡丘创造的：也就是说，熊本熊欠皮卡丘的钱，而不是卡达卡或者其他人的；而字符串H(A) = H(B)，表示交易信息在区块链网络中传输时，交易信息不被篡改。

在继续下一节之前，让我们总结一下，在开放、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 确保交易由正确的人发起

区块链上的区块

区块链由挖矿产生的区块按时间顺序连接，本身就是一个可以持续增长的账本数据库。具体是什么挖矿，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？》，工作原理是通用的，所有的区块都是通过算力挖出来的。

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，比特币区块链每 10 分钟挖掘一个区块，而以太坊区块链大约需要 14 秒才能产生一个区块。

每个区块包含在此期间产生的所有交易记录。例如，一个新开采的比特币区块包含前 10 分钟内的交易信息。此外，还包括前一个区块的时间戳和哈希值等（关于区块的组成，我们会在后续文章中详细了解，先掌握基础知识）。

这是一个非常巧妙的设计：每创建一个新块，都会打上一个对应的时间戳，新生成的块会按照出块的先后顺序连接到链上。这样，区块链可以无限扩展，账本数据库也可以无限扩展，容纳无限的交易信息。

更神奇的是，新区块中的每一笔交易数据都经过相应的交易发起者的数字签名，链上的每个人都可以使用交易发起者的公钥（如上所述，公钥是公开的）来验证真实性的数字签名。

此外，之前挖出的区块中的交易数据将永久记录在区块链上，几乎不可篡改。一个区块包含大量的交易信息。但是，根据散列函数的特性，即使只是将一个小数点移到其中一个交易数据上，生成的散列值也会完全不同。整个区块及其包含的所有交易信息都将成为无效数据。

另一方面，篡改数据既困难又昂贵。利益相关方必须足够有钱，至少拥有全网51%的算力。实现这样的算力，知乎李占良表示：矿机+电+其他的成本，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机的网络环境下，区块链可能是当前信任问题的最佳解决方案（一）.

总结

最后区块链怎么上币，我们总结一下区块链的核心概念：

1 账本分布存储在全网节点上。一个节点的账本销毁不会影响其他节点的正常运行；

2 各节点可参与记账，共同维护区块链数据库；

3 各节点相互监督，构建无信任系统。

到目前为止，我们已经涵盖了 70% 的区块链基础知识。内容有点过头了，建议大家先消化一下。

区块链网络上的陌生人为什么会承认区块的有效性？为什么他们愿意不遗余力地帮助记账？剩下的 30%（包括共识机制和奖励机制等）将在下一章详细解释。

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