到底什么是区块链？

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。

狭义的区块链含义

狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块（什么是区块）以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。如图所示。

广义的区块链含义

广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。如图所示。

区块链技术是构建价值互联网不可或缺的底层应用技术，是具备多级层和多类型应用的价值传输技术集合。它的本质是一种分布式数据库（注意：区块链与分布式数据库的差别），或者说是一个可共享且不易更改的分布式分类总账。

该技术方案让参与系统中的任意多个节点，把一段时间系统内的全部信息数据，通过密码学算法计算和记录到一个数据块（即区块)，并生成数据“密码”用于验证其信息的有效性和链接下一个数据库块，并由系统所有参与节点来共同认定记录是否为真。

区块链的起源

让我们从区块链的起源来更深入地了解区块链。2008年11月1日，正当金融危机席卷全球时，一位名叫中本聪的神秘人物向“密码学邮件组”发布了一个帖子：“我们正在开发一种新的电子货币系统，其釆用完全点对点的形式（比特币的点对点网络架构），而且无需第三方信托机构。”这样一种不受任何政府或主权控制、去中心化的全球电子货币系统是“密码朋克们”数十年的梦想。

比特币的问世及稳定运行的8年证明了区块链技术对于价值传输的可靠性及安全性，开启了互联网由信息互联时代向价值互联时代的大门。

比特币的几项颠覆式创新

在中本聪发布的《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash》论文中，我们看到了这种电子货币体系的几项颠覆式创新：

1)去中心化：比特币的发行和流通不依靠中央银行等第三方机构，而是依靠特定算法及密码学技术，通过点对点的传输实现，是一种完全依靠网络节点的分布式虚拟货币。

2)开源性：在比特币系统中，所有参与者都可以成为比特币的发行及交易者，整个系统的运作规则是公开透明的，任何个人或机构都可使用比特币系统，整个系统是以开源的方式存在的。

3)匿名性：在比特币系统中，任何个人或组织都可以开设比特币账户，而每个账户对应的地址实际上是与用户的现实身 份没有任何关系的ID。比特币持有者可通过不断转化ID来隐藏自己的身份。同时，整个比特币网络都不存储可以辨认个人身份的信息。

4)不可逆性：全部交易都加上时间戳，并将交易信息并入一个不断延展的基于散列算法的工作量证明的链条上作为交易记录。除非重新完成全部的工作量证明，否则形成的交易记录将不可更改。

5)安全性：公钥与私钥结合。公钥用于计算比特币地址，而操控比特币需要私钥，它可以被隔离保存在任何存储介质， 除了用户自己之外无人可以获取。此外，系统中的每个节点都能获得一份完整数据库的拷贝，得知所有比特币的交易信息。除非同时控制整个系统中超过51%的节点，否则单个节点上对 数据库的修改是无效的。因此，比特币的安全性将随着参与者的增加而提升。

6)全球自由便捷流通：比特币没有繁琐的手续，只需要告知对方的比特币地址就可进行支付。任何一台接入互联网的计算机都能管理比特币。

区块链的几个特征

从中本聪的这套点对点电子货币体系中，我们可以看到区块链的雏形，即一个不依靠第三方而实现价值转移的分布式账本技术。这种账本具备以下几个特征:

①无限扩展性，区块链上的每个区块可看作账本中的一页，区块上记录着一条或多条交易信息，每增加一个区块就相当于账本增加一页，区块链上的区块数量是没有上限的；

②全员维护，账本依靠网络中的节点共同记录与维护，不依靠第三方机构；

③加密且有序排列, 交易信息被加密打包和记录到每一个区块中，并加盖时间戳，一个个区块根据时间戳顺序链接成一个总账本。

查看更多区块链的特性

在这里，我们必须要强调比特币并不等同于区块链，而只是区块链技术的一个最早期也最典型的应用范例。这个应用范例的问世打开了区块链的潘多拉魔盒，让虚拟的互联网世界开启了价值互联的时代，其核心是依靠技术手段建立一种无需第三方担保的安全可信任的机制，让人人可以参与其中。

区块链的模型架构

区块链技术不是单一的创新技术，而是多种技术整合创新的结果，其本质是一个弱中心的、自信任的底层架构技术。与传统的互联网技术相比，它的技术原理与模型架构是一次重大革新。在这里，我们将就区块链的基本技术模型进行剖析。

区块链技术模型自下而上包括数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。每一层分别具备一项核心功能，不同层级之间相互配合，共同构建一个去中心的价值传输体系。

数据层是区块链最底层的释术架构，应用了公私钥相结合的非对称加密技术，利用散列函数确保信息不被篡改，还采用了链式结构、时间戳技术、梅克尔（Merkle)树等技术对数据区块进行处理，让新旧区块之间相互链接，相互验证，是区块链安全稳定运行的基础。

网络层封装了P2P网络机制、传播和验证机制等技术。基于端对端的网络传播体系，每一个节点既可生产信息，也可接收信息。当一个节点生成新的区块时，它会向全网广播。超过51%的节点在验证新区块的真实性后，其将被许可链接到区块链上，并被永久存储下来。所有节点共同维系着这个区块链网络，任何一个节点都无法篡改和控制这个系统。

共识层是区块链技术中最为核心的一个层级，它解决了分布式系统中如何统一行动的问题，这个层级封装了各类共识机制算法。到目前，区块链上的共识机制算法多达10多种，其中最成熟且得到广泛应用的有三种，即工作量证明机制（(Proof of Work，POW)、权益证明机制（(Proof of Stake, POS)、股份授权证明机制（(Delegated Proof of Stake, DPOS)等。

激励层包括发行机制和激励机制，该层级的设置是经济学与互联网技术紧密结合的产物，让高度分散的节点能够自觉参与到系统的维护与建设中，让整个系统健康有序地发展。当然，在不同的应用场景中，激励层的发行机制和激励机制会有所不同，但这个技术层的存在让区块链中的节点能够主动积极地维护整个系统的稳定运行，是区块链技术创新之处。

智能合约、共识算法、脚本代码构成了合约层，是区块链可编程特性的基础。在区块链的发展历程中，区块链1.0时代脚本代码只具备简单的编写功能，并未充分发挥区块链的优势；在区块链2.0时代，以以太坊为代表的新一丧区块链应用已具备了很强的可编程性，此时在区块链上任何人都可以上传和执行任意的应用程序，并有效执行该程序。

应用层封装了区块链的各种应用场景和案例，如比特币、以太坊、慈善应用平台、跨界支付系统、政务系统等搭建在区块链上的各类区块链应用，未来可编程金融和可编程社会也将会搭建在这个层级上。

这六个技术层级是构建区块链技术的必要元素，缺少任何一层都将不能称之为真正意义上的区块链技术。

区块链的核心原理

从工业革命时代的资源导向到互联网时代的需求导向，再到区块链时代的价值导向，是商业文明的主导权从官方组织到市场组织，最后到个体的一步步交割。伴随着这种演变，如何建立一种去中心化的信任机制是商业文明进程中急需解决的问题。

应势而出的区块链技术的核心原理是构建一个信任链接器，建立在程序和代码基础上的信任体系俨然是最公正的机器法官，保证了点对点之间价值物自由、安全、便捷的传递和流通。

为了理解区块链的核心原理，我们首先从拜占庭将军问题讲起。

在很久以前，在现在的土耳其境内存在着一个富饶而强大的帝国一拜占庭帝国。爱到财富与利益的诱惑，有一天分布在 拜占庭周围的10个小国准备一起攻打这个帝国。但是要取得成功，这10个小国至少6个必须在同一时间釆取统一行动，否则将被全部歼灭。可是很不幸，这10个国家之间也相互窥视，任何一个国家都可能成为联盟的叛徒。那么问题来了，在信息不对称、不确定的环境下，如何保证信息传递的真实性和及时性，让10个“各怀鬼胎”的联盟成员建立信任、统一釆取行动?

对于拜占庭将军问题，一位数学家设计了一套方案：让联盟国的将领们在收到某国发来的信息时署上自己的名字和日期，并将签名信息转给除发送给自己信息之外的其他几个国家。此时对于联盟国的将领们而言，传递的信息是可以追溯信息来源的，信息也是可以彼此考证的。这样，联盟国的将领们将很容 易判断信息的真实性并釆取一致行动。

拜占庭将军问题实质是讨论在分布式系统中，在没有可信任的第三方机构（中心节点）和可靠的信息传递渠道的情况下，如何让分散的各个节点建立信任关系，进行安全的信息交互而无需担心数据被篡改。

区块链对这个问题给出了解决方案，其核心理念是：构建前后关联且可相互验证的数据块（即区块)，并通过时间戳将区块排序，结合密码学技术，形成集体维护、彼此验证、有序链接的网状价值传输系统。

本文来源：? 董 汇 ?
原文标题：到底什么是区块链？

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编译者/作者：? 董 汇 ?

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