五分钟理解区块链

导语

老拙文科出身，技术素人。如果能在5分钟内说清楚区块链，那么其他小白应该可以在五分钟内理解。

第一部分：区块链的形成机理

技术点说，区块链是一个去中心化的分布式记账系统。

通俗点说，就是许多人争着抢着为某些人的交易进行记录。

为什么争着抢着？因为有报酬。

通常所说的矿工，其实就是一个记账员。通常所说的挖矿，就是一个提供账本，记录交易的过程。

首先，你要证明你有提供账本和记账的能力。技术点说，你要先解一个哈希函数，来证明你有能力；

随后，你要生产一张用于记账的账页纸，方便在上面记账。这张账页纸，就是区块。每提供一张账页纸（一个区块），系统就会自动给你12.5个比特币作为奖励。不要问这些钱是哪儿来的，是系统自动印出来的，与印刷人民纸相同。

次后，你可以根据某些人的要求，把他们的交易记录在这些账页纸（区块）上。要求你记录交易的人会向你支付记录费用。出价高的，记账员们会抢着记录。如果费用出得低，你可以不抢这个单，其他记账员谁愿记录谁记录。

再后，交易记录完了，就需要把记载交易内容的账页纸给穿起来，订成账册。这就形成了“区块链”。

再后，这些穿起来的账册，分别有不同的版本储存在不同的记账员那里，这就是“分布式记账”。如果某一个记账员的账册记错了，那么这个账册就会作废，不能再继续记录。怎么知道你记错了呢？因为你的账册与其他多数记账员保存的账册不一致，你就会被认为是借的。

这就是投票机制。

再后，如果你心存恶念，在记账时把“张三欠李四100万”，有意写成“张三欠我100万”怎么办？这就需要一个验证密码，即所谓的“公钥”和“私钥”。

第一步：先“哈希”一下

你想成为一个记账员，想去记账，想赚钱。所以你必须先解一个问题（solve a puzzle)，以证明你有记账的能力，这叫工作证明(Proof of Work)。

你要解决的这个问题，首先肯定不能太容易，否则大家就都来做记账员了。但结果要非常容易验证，否则验证的成本与记账相同，这个记账就没有意义。

这个被解决的问题，就是要先解一个哈希函数。

哈希函数是一种散列函数。至于什么是散列函数，老拙不知道，反正是不管你输入什么内容，多少内容，最终都会出现一个固定数位的输出值。例如，我输入了一个词“anders”在表内，马上就出现了下面红框内的一组固定数字。这组数字，就是“anders”的哈希值。

别问我为什么一个“anders"，会变成下面这一串数字？

爸爸妈妈为什么生的是你而不是他，难道非要查出基因图谱来吗？反正这是一种很高深莫测的算法。

如果输入的是海量的数据，如下图所示，哪怕输入的是一整座图书馆的数据，得到的同样是一组固定数字的哈希值。

你瞧，数字不一样了吧？数字很长，看前四位就能判断了。

哦，忘了告诉你，哈希函数是一个单向散列函数。也就是，你输入的记录能得出一组数字，但你根据得出的数字，却不能反向推出输入的记录。这一点不要忘记。

第二步：生产一页记账纸（区块）

赚钱记账的最好手段，其实不是记账，而是生产记账用纸，也就是创建“新区块”(block)。

区块是怎么建的呢？很简单，你只要能解出一个前四位都是零的哈希值，就能建一个新区块。

解这个哈希值的过程，就是一个挖矿的过程。

例如，我们找到了一个前四位为“零”的随机数，就创建了名称为“1”的记账纸，也就是“区块”。随后，我们把别人要记录的交易内容，例如“hi”，记进了区块，哈希值随之改变，前四位极可能就不再是“零”了。因此，作为一个敬业的矿工，我们要再开启一段”挖矿“旅程，找出一个新的前四位为“零”的随机数（Nonce），经计算，这个值是59396。

我们每“挖”出一个新的区块，系统就自动给我们12.5个比特币作为奖励。这个制度设计很巧妙，考虑了无利不起早的人性。

第三步：把这些记账纸串成账册（区块链）

我们现在记好了第一页账单，接下来要记下一页了。

但这两个区块怎么连接呢？

每个区块都有两个哈希值。第一个是前一区块的哈希值，就是区块1中的“0000000”；第二个是本区块的哈希值，就是“00001578”。第二个区块中的第一个哈希值，就是“00001578”，与前一个区块的第二个哈希值相同，就像把两页用一个孔穿在一起一样。

这就像第一页账册中，写的是“年末余额”，第二页账册中，写的是“年初余额”。第二年的“年初余额”，与第一年的“年末余额”必须一致。

在形成这本账册的过程，如果任何人修改了前两个区块的内容，其哈希值都会随之改变，那么下一个区块的哈希值就会与前一个出现差异。就像你偷偷改了前一年的“年末余额”，那么第二年的“年初余额”就会与它对不上一样。

因此，你只要看最后一个区块的哈希值，就马上能验证出前面的区块是否被篡改过。

在这些连起来的账册中，当然是有交易记录的：

例如，Darcy向Bingle支付了$25，这笔交易他们请记账员，也就是矿工，在区块链中记录下来。矿工们不白记账，他们会从Darcy和Bingle那里拿到记账费用，这是矿工们在创建区块的收入之外，第二个收入来源。

第四步：如果真出现了记录不一致怎么办？

我们刚才提到，每一个记账员，都会保存这些账册上的交易记录。但如果这些记账员，也就是所谓的矿工们，保存的交易记录不一致怎么办？

首先，他们要进行投票(vote)，哪边的记录是大多数人的记录，就以他们的记录为准。这也就是咱们通常所说的“共识”。

例如，记账员1账册最后的哈希值与记账员3相同，前几位都是“000012”，但记账员2的账册的哈希值前几位却是“000059”。那么结果就是抛弃记账员2的账册。

区块链在不断延伸的过程中，一定会出现记录差异，这里的术语是“分叉”(FORK)。例如从第“i+2”个区块开始，大家出现了差异，那么就遵从刚才所说的投票原则，按照多数人的记录内容继续向下延伸。在下面这张图里，分叉一得到了大家的共识，就继续延伸，而分叉二则被抛弃。

而作为所有的参与者，都会把“最长的链”，作为有效的链。

第二部分：区块链的逻辑是什么？

区块链的逻辑，其实是用哈希、广播、分布式记账，投票和激励等功能，极大提高了交易记录的篡改成本，让它变得无限可信。

用哈希值这种方法，让每一个区块都与前一个区块相连，任何对前一个区块数据的篡改，都会被后面的区块发现。

用广播这种方法，每一个交易记录都会在全网公开，无数个记账员都会把它记入账册，加大了信息的可靠性。

用分布式记账这种方法，无数个账本，在无数个记账员手里，人手一册，篡改的难度几何级加大。

如果真的出现了记录差异，那就用投票这种方法来解决。真理虽然不一定掌握在多数人手里，但大家记录的同样数据，往往是多数人相同的记录，更为可靠。

不要担心这些记账员被收买，他们付出了劳动，也获得了回报。可如果他们偷偷篡改记录，却可能白白浪费自己的算力。

当然，如果某个记账员，手里掌握有足够的算力，总能比其他人更快地算出那个哈希值，他有可能利用某一个过去的分叉，来改写历史。但只要算力足够分散，这种事情发生的概率就非常之低。比特币之所以比其它加密货币更被人接受，就是因为它的区块链算力更分散。

区块链是一个天才的设计，也是人类信任链条的一次重塑。想想人类历史上，即便是对黄金的信任形成，也经历了前后上千年。但对比特币的这种货币信任，却只经历了短短十年的光景。

可以说，比特币的辉煌，完全是建立在区块链技术的基础之上。

最后，如果大家对这篇介绍不满意，还可以登陆页面：https://anders.com/blockchain/，那里有最详尽的动画解释。老拙的许多图，都是从那里扒下来的。

https://www.aganjinrong.com/post/860

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作者：老拙，白俄罗斯大学法学硕士、北大国际工商管理硕士、北大在读金融学博士，拥有多重专业背景和超过20年从业经验的资本市场老炮儿。原文发布于阿甘社区。