从技术角度看区块链

标题图片：来自 Instagram 的 click_vision

最近区块链很火，经常有读者问我区块链是什么，能做什么。 我想为大家写一篇受欢迎的帖子。 今天看到池老师写的一篇关于区块链技术的热门帖子，写的非常好，所以今天转载分享给大家，以下为原文：

我在 2017 年 12 月 26 日写了一篇文章“”。我写了这篇关于区块链的文章：

区块链是一项可以改变世界的发明。 区块链起源于比特币，但并不局限于币圈。 区块链技术是解决存储、验证和数据保护问题的实用解决方案。 区块链可以被认为是一个去中心化的、极其安全的数据库。 更专业地说，区块链是一种基于密码学的分布式点对点共享账本，可广泛应用于金融服务、保险、医疗、政府等领域。 2018年应该是区块链技术起飞成熟的一年。

没想到，2018年伊始，区块链技术就像西天路上火焰山顶上最高的火焰。 很多人会问这么受欢迎，为什么我不知道。 事实上比特币属于典型的公有链，比特币在 2017 年最为流行，而区块链的上涨曲线直到 1 月份才出现。 看看区块链的微信指数就知道了：

当一个浪潮袭来，最好的办法就是去迎接它，找出发生了什么，而不是置之不理，或者干脆当它没有发生过。 最近看了一些相关资料，现在有了比较具体的认识，我写一篇白话文吧。 阅读时间约为九分钟。

区块链到底是什么？ 不知道真相的人通常会去维基百科，上面写着：

区块链（英文：blockchain或blockchain）是一种利用分布式数据库来识别、传播和记录信息的智能对等网络，也称为价值互联网。 中本聪于2008年在《比特币白皮书》中提出“区块链”概念，并于2009年创立比特币社交网络，并开发出第一个区块“创世区块”。

看完是不是发现都是汉字，为什么看不懂是什么意思呢？ 所以区块链的概念还是需要解释一下。 首先需要明确的是，区块链是一套协议和规范，用英文表达为Protocol，而不是具体的代码或项目。 了解了这套协议之后，你就可以基于不同的语言和技术来实现它，这和定义一套API，然后基于不同的技术来实现没有区别。

但是区块链在不同领域的人眼里可能是不同的东西。 不同的观点导致不同的结论。 金融领域的人会认为区块链是一个分布式账本，一个分布式、去中心化的记账系统。 搞安全和密码学的人会说，区块链是基于密码学的点对点网络。 而我们的程序员了解区块链技术，认为这不是保证最终一致性的分布式数据库。

会计系统

对于普通人来说，会计制度是最容易理解的，我们先从账本说起。 比如大家一起做生意，总得有个账本吧。 起初，这本账簿由会计管理。 但是，如果一个人管理比特币属于典型的公有链，总会出现不平衡的和解（比如挪用），于是大家开始轮流管理。 这种方法也有一个问题。 在有人记账本记账期间，一旦数据丢失或账本损坏，真正的原因就不清楚了。 最后，大家决定采用一种新的记账方式。 每个人都有自己的账本，谁改了自己的账本就必须告诉其他人，其他人也会在自己的账本上记一笔。 只要有人发现新账号不正确，就可以拒绝接受。 最终以多数人同意的账目为准。

这是一个分布式和去中心化的记账系统。 但是，时间长了，这种做法还是会出现问题。 有的人天天背，有的人偷懒不背，这样会造成不公平。 于是大家决定每天早上掷骰子，根据点数决定谁来记当天的账。 其他人检查一下，没有问题就复制过来。 并且，当天的记账人会得到一点奖励（这就是挖矿）。

去中心化的分布式数据库

上述记账系统是用软件技术实现的，是一个去中心化的分布式数据库。

什么是中心化？ 互联网早期，大多采用CS架构。 一台server有N个client，进行Client和Server的通信。 系统的可靠性在很大程度上取决于服务器。 这称为中和。

随着业务复杂度的增加，服务器端也开始拆分，横向纵向扩展，读写分离等，这就是我们常用的分布式架构系统，系统可靠性依赖于分布式系统的热备和容灾能力。 这个时候服务器虽然是分布式的，但是还是中立的。 大多数商业公司使用类似的结构和模型。

权力下放怎么样？ 也就是说，该数据库不属于任何组织或管理员。 只要服务器端由组织或管理员控制，就存在停机或数据篡改的风险。 区块链和P2P的网络通信技术终于实现了去中心化。 区块链的作用是存储信息，可以认为是一个数据库，任何人都可以通过P2P网络架设服务器，接入区块链网络，成为一个节点。 现在人人平等，人人都是服务器，没有服务器，每个节点既是生产者又是消费者。

您可以向任何节点读取和写入数据。 一旦写成，就是历史。 最终，所有节点都会同步数据，保证“账本”的一致性。

区块链没有管理员，不需要人工审核和干预。 那么每个人都可以写数据，数据的可信度怎么保证呢？ 如果数据被篡改了怎么办？ 不用担心，P2P网络只是为了信息交流，有共识算法和加密算法保证数据安全。

共识算法

关于共识算法和拜占庭将军问题，可以参考这篇文章，篇幅较长，但通俗易懂。

分布式共识和共识算法()

简单来说，共识算法就是保证少数服从多数，也就是我在记账系统里写的“最终以多数同意的账目为准”。 大多数人都同意的是事实。 这种规定听起来很吓人。 例如，我们常常从文学作品和历史经验中知道，真理往往掌握在少数人手中。 但是在P2P网络中，节点数不胜数，如果大部分节点一起作恶，除非这些节点都被某个组织控制。 这种可能性不是没有，只是概率很小。

总的来说，共识算法解决的是对一个提案（Proposal）达成共识的过程。 提案在分布式系统中的含义非常广泛，包括多个事件发生的顺序、某个key对应的值等，可以认为任何需要约定的信息都是提案。

通过共识算法和相关的加密算法，可以保证数据的安全性和一致性。

为什么要挖矿？

说到比特币，大家熟悉的就是矿机和矿机。 那为什么要挖矿？ 挖矿其实是一种激励和竞争机制。

在区块链系统中，总会选择一些节点进行数据的整理、验证、打包、广播等相关变更。 这个工作比较耗费资源，所以会有奖励机制。 负责打包的节点会得到系统奖励，类似于积分，对于比特币系统来说，就是奖励比特币。 有了奖励，很多节点都希望获得这样的奖励，所以一些区块链系统，比如比特币，会设计一种竞争机制，让每个节点依靠自己的算力和资源来抢夺这些数据。 如果你有机会打包，你会得到奖励，那就是比特币。 这个比赛的过程就是挖矿。

什么是算力？ 它是计算机每秒产生哈希冲突的能力。 也就是说，手头的矿机每秒可以进行多少次哈希碰撞。 算力越高，获得的奖励越多。

区块链的未来

很多人认为区块链的唯一应用就是发行虚拟货币。 近期，国内外市场也是一片火爆。 例如，拥有100多年历史的伊士曼柯达公司宣布推出“柯达币”（KodakCoin）和基于区块链技术的KodakOne平台。 ，让世界各地的摄影爱好者可以更好地控制图片的版权和交易。 然后股价飙升...

了解了区块链的技术特点后，我们知道区块链的能力远远超出了虚拟货币领域。 未来金融服务、物流、保险、医疗、共享经济、智能合约都应该有区块链。 .

当繁华逝去，所有的技术都会经历时间的洗礼。 经历了爆发期、衰退期，进入成熟期的技术，才是真正能够拥有生命力的技术。