# 關於區塊鏈的8個問題（入門級）

## 1 什麼是區塊鏈？

區塊鏈是一種軟體技術，本質上是一種分散式的資料庫。

首先，區塊鏈的主要作用是儲存資訊，任何需要儲存的資訊都可以寫在區塊鏈上，也可以從裡面讀取，所以它是資料庫。

其次，區塊鏈不止存在於某一個人那裡，所有人都可以架設伺服器，加入到區塊鏈的網路裡，成為其中的一個節點，所以它是分散式的。在區塊鏈網路裡，不存在一箇中心的節點，所有的節點都是平等的，都儲存著完整的資料庫資訊，你可以向任何一個節點寫入/讀取資料，因為所有節點最後都會同步，保持區塊鏈的一致。

舉個例子，可以把區塊鏈想象成一個賬本，裡面記錄著一些轉賬的記錄。但這個賬本不止一本，而是任何想要的人都可以得到一本賬本，而且每本賬本的記錄都是同步且一致的。

## 2 區塊鏈就是比特幣嗎？

不是。

上面說了，區塊鏈是一種技術，而比特幣是這種技術的第一個成功應用。

比特幣誕生於2008年的一篇論文，一個署名為中本聰的人，提出了一種構想，可以創造出一種不受政府和其他任何人控制的貨幣，這種貨幣就是比特幣。

這種沒有任何資產支援的貨幣，看似是不可能的狂想，但居然變成了現實，其價格也一路上漲，從開始花一萬個比特幣買一個披薩，到2017年漲到了兩萬美元一個，成為了所有人都在關注的焦點。

目前知乎上還記錄著一個真實的錯過一個億的[例子](https://www.zhihu.com/question/19982269)，：

![圖1](https://seo.s3.didiyunapi.com/seo/zhihu.jpg)

這個在2011年底的回覆，五年後的2017年，比特幣真的到達了歷史高點，真的可以稱為神預言了。2011年底一個比特幣的價格大約是2美元，6000元人名幣可以買500個，到2017年最高點的兩萬美元1個，也就是1000萬美元，6000多萬人民幣，四捨五入這就是一個億呀，同志們。

## 3 區塊鏈是憑空出現的全新技術嗎？

不是。

區塊鏈技術其實是一些已經存在技術的整合，它結合了密碼學、雜湊演算法、P2P網路等已有技術，給出了一種解決問題的新思路，不可否認它的創新，但說它是革命性的創新也有點誇大其實了。

## 4 區塊鏈最大的特點是什麼 ？

沒有管理員，不能被篡改。

區塊鏈是無中心的，分散式的系統。無中心意味著沒有管理員，沒有管理員也就是說沒有一個人可以輕易更改區塊鏈上的記錄，這種不可篡改的特點，導致沒有人能控制區塊鏈，這也就保障了區塊鏈上儲存資訊的可信性。

## 5 區塊鏈如何實現不能被篡改？

透過更新資料的難度和鏈式機制保證。

區塊鏈就是由一個個區塊連線而成的鏈。在賬本的例子中，可以把每個區塊想象成賬本中的一頁，區塊鏈就是一頁頁裝訂在一起構成的賬本。

每個區塊記錄的資訊由兩部分組成：

- 區塊頭：記錄當前區塊的特徵值
- 區塊體：記錄實際資料

區塊頭裡面記錄了一些特徵值，包括生成時間、實際資料的雜湊、上一個區塊的雜湊等。其中需要理解的一個概念是雜湊，所謂"雜湊"就是計算機可以對任意內容，計算出一個長度相同的特徵值。區塊鏈的 雜湊長度是256位，這就是說，不管原始內容是什麼，最後都會計算出一個256位的二進位制數字。而且可以保證，只要原始內容不同，對應的雜湊一定是不同的。

因此，透過雜湊，可以保證兩點：

- 每個區塊的雜湊都是不一樣的，可以透過雜湊標識區塊 
- 如果區塊內容改變了，雜湊值會變

接下來，就是鏈式結構精妙的地方了，由於鏈上的每個區塊都儲存了上一個區塊的雜湊值，這時，如果要篡改區塊鏈上的資訊，只修改一個區塊的內容是不行的，因為修改了這個區塊的資料後，該區塊的雜湊值會變，這樣原來的下一個區塊發現新計算的雜湊值和原來儲存的雜湊值不一致，下一個區塊就不承認該區塊的內容了。如果要讓下一個區塊承認該區塊修改後的內容，則需要依次修改鏈上後面的所有區塊才行。

但是，修改區塊內容就要計算雜湊，而雜湊的計算是一個很耗時耗力的工作，基本不可能被一方獨自完成。

因此，這種獨自修改的困難加上鍊式結構帶來的聯動機制，保證了區塊鏈的內容可信性，也就是說內容一旦寫入就無法被篡改。

在賬本的例子中，如果要修改其中一頁的記錄，則需要修改這一頁以及該頁後面所有頁的記錄才行，而修改記錄本身需要的橡皮是一個 很難獲取到的資源，而且每頁修改都要重新獲取橡皮，這就加劇的困難導致了記錄很難修改。

## 6 區塊鏈如何保證寫入資料的可信？

透過金鑰和寫入確認來保證。

以比特幣的交易的過程為例，當 A 要支付給 B 10個比特幣，這就是一筆交易。要完成這筆交易，需要兩步：

1. 申報交易：提交這筆交易的必要資訊，驗證這比交易的可信性
2. 確認交易：驗證過程，將交易記錄在區塊鏈上，記錄後資料不可被修改

在申報交易的時候，轉出比特幣的一方，此筆交易中的 A 需要提供以下幾個資訊：

- 交易的金額 
- 上一筆交易的雜湊（你從哪裡得到這些比特幣）
- 本次交易雙方
- 支付方的公鑰
- 支付方的私鑰生成的數字簽名

驗證這筆交易是否屬實，需要三步：

- 第一步，找到上一筆交易，確認支付方的比特幣來源。
- 第二步，算出支付方公鑰的指紋，確認與支付方的地址一致，從而保證公鑰屬實。
- 第三步，使用公鑰去解開數字簽名，保證私鑰屬實。

透過這幾步，就能保證 A 確實是這筆錢的主人，同時 A 確實有這筆錢。這樣就保證了這筆交易是真實的，可以被記錄的。

在交易確認階段，這筆交易會被記錄在區塊鏈上，透過上述區塊鏈的特性保證交易不能被篡改。

## 7 除了比特幣還有什麼值得關注的區塊鏈技術？

以太坊 和 Hyperledger。

根據網路範圍可以將區塊鏈劃分為：公有鏈、聯盟鏈、私有鏈三類。

**公有鏈**

公有鏈就是完全對外開放，任何人都可以任意使用，沒有許可權的設定，也沒有身份認證之類，不但可以任意參與使用，而且發生的所有資料都可以任意檢視，完全公開透明。

比特幣就是一種公有鏈網路系統。除了比特幣，**以太坊**是最值得關注的公有鏈。以太坊(ethereum)區塊鏈平臺是 2013 年 12 月，Vitalik Buterin 提出的，除了可基於內建的以太幣(ether)實現數字貨幣交易外，還提供了圖靈完備的程式語言以編寫智慧合約(smart contract)，從而首次將智慧合約應用到了區塊鏈 。以太坊的願景是建立一個永不停止、無審查、自動維護的去中心化的世界計算機。

**聯盟鏈**

允許授權的節點加入網路，可根據許可權檢視資訊，往往被用於機構間的區塊鏈，稱為聯盟鏈或行業鏈。

2015 年 12 月，Linux 基金會發起了 **Hyperledger** 開源區塊 鏈專案，旨在發展跨行業的商業區塊鏈平臺。Hyperledger 提 供 了 Fabric 、 Sawtooth 、 Iroha 和Burrow 等多個區塊鏈專案，其中最受關注的專案是Fabric。不同於比特幣和以太坊，Hyperledge Fabric專門針對於企業級的區塊鏈應用而設計，並引入了成員管理服務。

**私有鏈**

所有網路中的節點都掌握在一家機構手中，稱為私有鏈。

目前好像沒有專門的私有鏈專案，或者說把聯盟鏈部署在一家就是私有鏈了吧。

## 8 區塊鏈有什麼用？

我也不知道，歡迎大家來找我討論，不吝賜教。

雖然各種文章給出了很多區塊鏈的應用場景，但是有哪些是必須靠區塊鏈才能解決的，而傳統的分散式資料庫解決不了的，我也沒有想明白。

對於公有鏈這種完全對外開放和公開的系統，還有一定的應用場景和不可替代性。但要考慮到效能和可用性，沒有想到合適的場景。

對於聯盟鏈，有了成員認證，感覺完全可以在分散式資料庫的基礎上進行修改而來，而且不需要太多修改，把 transcation log 每家儲存一份就夠了，同樣可以達到分散式且不可篡改，成本比基於區塊鏈來做小得多。

不過也要承認包裝的作用，雖是新瓶裝舊酒，但可能大家關心的就是新瓶而已。

作者：厚之成

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如何快速讀懂區塊鏈

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