什么是区块链技术？（区块链系列第一部分）

这是关于区块链的100部分系列的第一部分。

我们作为个人和企业，每天在线和离线与许多其他企业和服务提供商进行互动。我们在线购买衣服，从世界各地进口药品，并使用远程财务和银行服务。在这种情况下，尽管一切触手可及，但对另一方的信任却缺失，我们如何验证在线购买的衣服的真实性，或者如何知道我们进口的药品是真正的，而不是某种廉价的仿冒品，抑或我们如何知道我们的金融和个人数据是安全的，而不是被某个坐在世界某个角落的黑客滥用。始终需要一个系统，能够确保我们购买的物品是真实的，我们共享的数据是安全可靠的。始终需要一个可靠且强大的系统，使得信任不再成为个人和企业完成事务的障碍。

解决这些痛点的方案在于区块链技术。你可能听说过各种加密货币，如比特币、以太币、瑞波币等，而区块链就是驱动它们的技术。

加密货币由区块链技术驱动

区块链最近获得了广泛关注。它被称为颠覆性技术，甚至被许多行业专家称为价值互联网。区块链技术的发明可以与改变世界的轮子、发动机和互联网的发明相提并论。有人预测，区块链技术将在下一个十年占主导地位。

什么是区块链？

区块链是一种防篡改的分布式数字账本。这个数字账本是安全、可靠、透明和去中心化的，这意味着它不是由单一权威所控制。它就像银行用来跟踪所有客户交易的账本。然而，在银行，账本由银行控制，只有银行才能查看交易。而在区块链中，没有中央权威，账本在多台计算机上运行，并不需要任何一个人来验证或结算交易。

区块链是一个分布式数字账本

让我们通过一个现实生活中的类比来理解区块链是如何工作的。在这个类比中，我们将以 Google Drive 上的 Google Sheets 为例。虽然 Google Sheets 在技术上并不是一个区块链，但它是一个非常准确的类比，展示了区块链是如何运作的。

· 当有人在 Google Drive 中创建电子表格时，他们可以与多个人分享。在我们的类比中，这个电子表格可以比作一个区块链。

· 当与多个人共享时，电子表格通常是通过一大网络的计算机进行共享。拥有电子表格副本的计算机在区块链领域被称为节点。

· 网络上的每个节点都有访问相同电子表格的权限。每当有人编辑或修改电子表格时，所有网络上的计算机都会自动更新。因此，电子表格是实时更新的，网络上始终对所有人可见同一版本的电子表格。

电子表格在网络上的多台计算机间共享

相反，如果你在自己电脑上的 Excel 表格中输入数据，那只是一个文件，必须通过电子邮件与网络上的其他人共享。如果有人在 Excel 表格中进行了一些修改，就必须保存修改后的文件并发送给其他收件人。有时，可能会创建多个版本的同一 Excel 表格，很容易失去对最新版本的跟踪，并最终更新旧版本的 Excel 表格。而且，当记录或文件存在于一台中心计算机上时，它们容易受到黑客攻击和操控。

在区块链上，与 Google Sheets 一样，数字文档将有多个副本，网络上的每个节点/用户将拥有副本并能访问完全相同的文档。因此，不可能对其进行篡改。在对文档进行任何更改之前，绝大多数用户必须对此达成一致。这将控制权放在所有用户手中，而不是一个可被任何人随时更改的中心数据库。

此外，区块链技术通过加密技术得以保障，因此几乎不可能被黑客攻击和篡改内部数据。

区块链的属性

区块链有一些特性和属性，使其适合于如此广泛的行业：

1. 去中心化

去中心化是区块链的最关键组成部分之一。它甚至被视为一种颠覆性技术，将使网络去中心化。去中心化是指控制权从集中实体（个人、组织或团体）转移到分散的网络。

(a) 中心化和 (b) 去中心化网络

去中心化赋予你将你的重要资产（如数据、资金、文件）存储在一个网络中的权利，而该网络可以随时从世界任何地方通过互联网访问。通过这种去中心化技术，用户可以通过其私钥直接控制其资产。

用户还可以随时随地轻松将资产转移给任何人。去中心化的特性使得减少对第三方或中介在这些交易上的依赖。因此，降低了这些第三方服务提供商收取的高额交易费用。例如，当你将一笔钱转给你的朋友时，你必须依赖银行来完成此任务。但通过区块链，你可以在没有任何第三方参与的情况下完成这些交易。

这一概念的主要理由是将你的信任放在网络上，而不是放在像银行或政府这样的单个集中机构上。

去中心化系统的好处如下：

· 去中心化系统将权力移回用户手中，因为他们控制着自己的所有数据和交易。

· 去中心化系统很难被黑客攻击，并且不容易发生故障。由于在此类系统中没有集中点，因此它能够更好地抵御恶意网络攻击和意外故障。

· 由于数据不存储在第三方处，这消除了数据篡改和滥用数据的可能性。进一步消除这些第三方会显著降低交易成本。

· 在去中心化系统中，交易的处理时间减少到几分钟。此外，这些交易可以在任何一天的任何时刻进行处理，不受任何节假日等的影响。

· 在公共区块链中所做的更改对网络上的所有方都是可见的，从而使其透明。

2. 分布式账本

分布式账本是使区块链如此强大和有效的第二个关键特征。分布式账本这个词由两个术语组成——分布式和账本。账本，顾名思义，是所有交易的记录，而分布式意味着在同一网络的每个人都共享账本。分布式账本包含网络上每一笔交易的记录。

网络上的每个节点都可以访问此更新账本的副本。账本的任何更新或更改几乎会实时反映在网络中的所有副本。

分布式账本

参与相关方的分布式系统的一些主要优势如下：

· 分布式系统使跟踪货物移动变得更加容易，因为相同的账本在网络上的所有用户之间共享。这是许多大公司开始将区块链技术整合到其供应链中的主要原因之一。

· 所有交易都记录在一个单一的账本上，使得管理、查看、参考和验证交易变得更加容易。简单来说，它减少了管理多个账本所涉及的复杂性。

3. 不可变性

不可变性是区块链的另一个关键组成部分。不可以变更或篡改意味着一旦数据被记录在区块链中，就几乎不可能更改它，因此使其防篡改且不可变。为了更好地理解不可变性的概念，让我们以电子邮件为例。一旦你在电子邮件中与一群朋友分享了某个文档，你就无法撤回。撤回的唯一方法是让你所有的朋友删除那个电子邮件，这相当困难。这就是不可变在区块链网络中的工作方式。当你希望信任某样东西或想让某样东西更加可信时，这一点显得尤为重要。例如，假设你已经在电脑上创建了一个数据库，而如果你想更改数据，因为一切都在你的控制之中，你可以按任何想要的方式更改数据。但是，在区块链上，这种情况是不可行的。

4. 共识

顾名思义，区块链是一个存储交易或数据的区块链。每个区块可以被视为账本中的一页。

按时间顺序链接的区块在区块链中

在特定的固定时间间隔后，会生成一个新的交易区块。然后，该区块会发送到每个节点进行验证。一旦验证完成，该区块就会被添加到区块链中。参与节点对区块的这种验证和确认称为共识。

没有大多数节点的同意，任何交易区块都不能添加到账本中。一旦交易区块被添加到账本中，网络上的任何用户都无法编辑或删除它。

仅在每个节点确认通过后，区块才被添加到区块链中

5. 双重支出问题的解决方案

在理解区块链如何解决双重支出问题之前，让我们先了解双重支出实际上意味着什么。双重支出仅仅是指用户可能会花费同一货币单位两次的风险。双重支出是一个特定于数字货币的潜在漏洞。假设你去咖啡馆，点了一杯价值5美元的咖啡。你用现金支付。咖啡馆的服务提供商确认你已付款，你因此获得了咖啡。现在，这5美元是否可以在其他地方进行再次消费？答案是否定的。双重支出的问题在实物货币中从未出现过。但与实物货币不同，数字货币由能够轻松再生产或复制的数字信息组成。在数字货币的情况下，货币持有者可以制作数字Token的副本。他将现在拥有两个相同Token的副本。他可以将一个Token发送给商家，并将原始Token保留在自己手中。因此，数字货币的所有者实现了双重支出。

最初，双重支出是比特币非常严重的一个担忧，因为没有中央权威可以验证一个Token是否只消费一次。

数字货币/Token的双重支出

让我们再举一个真实生活中的场景，更好地理解数字货币的双重支出——假设你和朋友一起旅行，用手机拍了他的照片。他请你通过 WhatsApp 分享他的照片。你应他的要求分享了照片，但现在这张照片有两个副本——一个在他手中，另一个在你手中。这就是理解双重支出问题的经典例子。在传统的在线交易中，银行是确保没有双重支出的集中权威。

区块链，作为去中心化的，找到了通过共识机制解决双重支出问题的方法。共识机制要求用户对有效交易进行投票，只有在这种情况下，交易才会附加到最新的区块上。

让我们通过一个例子来理解——有三个人 Phil、Lyra 和 Matt。Lyra 拥有 1 个比特币。Lyra 将这个比特币发送给 Phil。同时，Lyra 进行另一笔交易，将相同的比特币也发送给 Matt。参与的区块链节点将拒绝第二笔交易。在向区块链提交交易之前，每笔交易必须通过账本记录进行验证。因此在第一个案例中，当 Lyra 将钱发送给 Phil 时，该交易将根据账本得到验证，这表明 Lyra 拥有 1 个比特币，这意味着她可以将她的 1 个比特币转给 Phil。因此，它成为一笔有效交易。但是在第二笔交易中，当 Lyra 向 Matt 发送钱时，在交易通过账本验证后，由于 Lyra 没有剩下的比特币，因此被拒绝，所以她无法向 Matt 进行任何交易。

区块链如何处理双重支出问题

因此，解决了双重支出的问题。

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