区块链、比特币通俗解释

今天，一张关于徐小平对区块链看法的截图广为流传。 截图显示，徐小平在真格基金投资的公司CEO群中发文，强烈鼓励大家拥抱区块链革命，学习区块链技术。 他说，“区块链革命已经到来，这是一场顺者昌，逆者亡的科技大革命，它对传统的颠覆将比互联网、移动互联网来得更迅速、更彻底。”

徐小平号召创业者行动起来，“在自己创业的同时，了解区块链，了解ICO，进入区块链时代。对区块链不要有疑虑，不要犹豫，立即发动全体员工，学习如何拥抱这个。一场革命”。

今天转向一个，我认为最容易理解的区块链解释版本。

故事开始前，先看看百度百科的解释：区块链是比特币的底层技术和基础设施比特币名词解释，本质上是一个去中心化的数据库。 区块链是一系列使用密码学方法相互关联的数据块。 每个数据块包含比特币网络交易的信息，用于验证信息的有效性（防伪）和生成下一个块。 从狭义上讲，区块链是一种链式数据结构，将数据块按时间顺序有序组合，并通过密码学保证不可篡改、不可伪造的分布式账本。

以上定义摘自百度百科。 很多新手朋友看了这篇解释还是一头雾水。 什么是“区块链”？

原因

除非你对信息安全完全陌生，否则你一定听说过比特币和区块链。 毕竟这两个名词也是这两年国内外各大媒体都报道过的热词。 尤其是今年5月WannaCry病毒爆发后，许多从未接触过的人开始加入讨论大军。

我的许多朋友都不懂技术。 最近几周，他们都变成了好奇的婴儿，围着我询问比特币和区块链。 我认为这两个名词的热度还会继续上升，但仍然有很多人对它们的了解不够。 为什么不用通俗的语言来解释“区块链”，传播这个概念呢？

不同于网上一般对术语的解释（不管三七二十一，再说下定义，其实没什么用），我们以它的作用为出发点来理解区块链的工作机制。

故事的开始

乔是你最好的朋友。 出国第五天，他给你打电话：“哥，我需要点钱，我出国之后，花光了所有的钱。”

你回复：“我马上打电话”然后挂断。

然后你打电话给你的银行客户经理：“请立即从我的账户转账 1,000 美元给乔。”

客户经理：“好的，我明白了。”

然后客户经理确认您的账户有足够的余额。 因为你是百万富翁，客户经理做了以下事情：

转账记录

你打电话给乔，说你转了 1,000 美元。

让我们回头看看刚才发生了什么。 您和乔都相信该银行会管理您各自的资产。 整个过程实际上并没有真实货币的物理移动。 整个过程只涉及进入系统的两个账户。 更准确地说，整个过程只需要两个账户就可以完成，而且是银行的主动权。

在这样一个传统的货币体系中，我的问题来了。

交易双方之间信任机制的建立需要第三方的帮助。 这种“中间人”方式由来已久。 那么你可能又会问：“这个信任机制有没有问题？” 问题在于，交易双方之外的“监管人”只是一个人。 这种情况可能会带来以下风险：

1）如果有人有意无意地破坏了一个人或第三方组织，可能就足以引起社会混乱。

2）如果记录某笔交易的注册表着火了怎么办？

3) 如果您的客户经理不小心将 1,500 美元转入您朋友的账户怎么办？

4) 如果他是故意的怎么办？

世界上有没有一种系统可以帮助我们安全地转账而无需求助于银行？

要解决这个问题，我们首先应该静下心来想一想，问自己一个更深层次的问题：我们能否自己掌握账户和历史交易的信息？

这确实是一个值得探讨的问题。 当然你一定已经猜到答案了——那就是“区块链”。 现在我们开始学习这个分布式账本是如何工作的。

故事发展

这种方法起作用的必要条件是必须有足够多的人愿意在不依赖第三方的情况下进行交易。 只有这样，这部分人才才能自己掌握账本信息。

那么多少人应该够了？ 在下面的例子中，我们假设有 10 个人愿意放弃银行或任何其他第三方机构。 在双方达成一致的前提下，可以在不知道对方身份的情况下，随时了解对方账户的所有信息和动态。

1.一个空文件夹

每个人一开始都会得到一个空文件夹。 随着时间的推移，这十个人中的每一个人都会将交易信息表添加到他们现在空的文件夹中。

2.交易发生时

接下来，这个交易网络中的每个人都拿着纸和笔坐下来，准备记录这个系统中发生的每一笔交易。

假设，2 号想给 9 号 10 美元。

为了完成交易，2号大声告诉大家：“我要转10美元给9号，请写在自己的纸上。”

然后每个人检查 2 号是否有 10 美元或更多的余额可以转账给 9。如果 2 号的余额足够，那么每个人都在一张空白纸上记录这笔交易。

纸上交易

这笔交易完成了。

3. 持续交易

随着时间的推移，越来越多的人在这个交易网络中有交易需求。 每当产生交易需求时，网络中的每个人都会收到通知。 一旦有人听到通知，他/她就会将其记录在各自的纸上。

这个过程一直持续到纸张空间用完为止。 假设每张纸只能记录10笔交易，只要第10笔交易完成，每个人纸上的空间就会被耗尽。

当空白纸被填满时

这时，我们需要将这张纸放入文件夹中，再取出一张新的白纸，重复上述步骤2的过程。

4. 文件夹放纸的注意事项

在将纸张放入文件夹之前，我们需要使用网络中每个人都同意的专有密钥来密封纸张。 但是我们密封后要保证的是这张纸只能密封在文件夹里，任何人都不能随时对它做任何改动。 而如果所有人都相信这个“​​印章”，那就意味着所有人都绝对信任这张纸上的内容。 这种密封方式也是区块链的关键。

过去，第三方或中间人会让我们相信，无论他们在注册表中输入什么，都不会改变。 但是在这个分布式去中心化的系统中，这个印章（密钥）为我们建立了这个信任机制。

故事的高潮

新问题来了。 我们应该如何密封这张纸？

在学习如何盖章之前，让我们先了解一下图章的工作原理。

假设我们现在有一台机器，如果你从左边放一个装有东西的盒子，神奇的机器会从右边吐出一个装有其他东西的盒子。

【术语解析】这个机器其实叫“哈希函​​数”，不过今天我们不讨论技术。 所以我们暂且称它为“神机”吧。

魔法机器（即哈希函数）

如果我们将带有数字 4 的盒子从左边放入，它会从右边给出以下字符：dcbea。

如果已知条件是输出将是“dcbea”，则很难知道从左侧输入的是什么。 但是每次如果你把4放进去，最后输出的结果“dcbea”都是正的。

让我们尝试发送其他号码。 如果你输入 26，你会得到什么？

哈希（26）= 94c8e

这次我们得到“94c8e”。 从26的输出来看，结果也可以包含数字。

知道了这一点，我们就可以开始思考下一个更深入的问题：

“如果我想要右侧以 3 个零开头的结果（如 000ab、00098、000fa 等），我应该从机器左侧输入什么？”

预测输入

这台机器有一个单向属性：给定右边的预期结果，我们无法计算在左边放什么。 这是否意味着问题无法解决？ 不必要。

我可以想到一种方法——将每个数字都输入，直到机器输出以 3 个零开头的结果。

尝试每个数字

一个有耐心的人，可能尝试上千次之后，才能找到符合我们输出要求的这个数字。

通过输出结果来逆向输入数的计算确实非常困难。 但是如果我们得到要预测的输入，就非常非常容易验证输入是否产生了我们想要的结果。 记住，这台机器最大的特点就是每一个结果只对应一个数字，没有“一夫一妻制”无一例外。

如果我给你72533这个数字，然后问你：“这个数字会不会被输入到一台神奇的机器中输出一个以3个0开头的结果？” 这个问题太简单了，简直是在侮辱我们的智商。

所以这台机器最重要的属性就是——知道结果，就很难计算出输出，但是如果我们知道输入的数字和输出的结果，验证两者是否匹配就很简单了。

如何使用这台机器封纸？

如何使用魔法机器为每张纸生成独一无二的印章？ 还是老办法，用情境模拟的方法来讲解。

假设我给了你两个盒子。 第一个盒子里有数字20893，你能不能想出一个数字，把这个数字和第一个盒子里的数字相加的结果放进魔术机，我们就可以得到一个以3个0开头的字符结果。

这个场景与之前的谜题几乎相同。 唯一的办法就是把每一个数字都放进机器里试一试。

经过几千次尝试，我们会停在21191这个数上，21191+20893=42084，把42084放入本机得到的结果正是我们想要的。

在这种情况下，数字21191就是数字20893的“印章”。假设有一张纸，上面写着数字20893。 为了密封纸（即任何人都不能再更改其内容），我们将带有 21191 标签的徽章放在纸上，密封就完成了。

密封号码

【术语解析】用于封印的数字其实叫做“Proof Of Work”，因为这个数字是通过努力计算出来的。 本文为了简单起见，我们称其为“密封号”。

不管谁想验证这个页面是否被改动过，只要把页面上的内容和封号放进魔机就可以了。 如果机器输出的内容以3个0开头，那么这个页面的内容还没有被“污染”。 但是如果结果不符合这个特性，我们就应该果断丢弃这个页面，因为上面的内容已经被更改，已经失效了。

封口工艺总结

为了在整个交易网络中封存记录交易流程的页面，我们需要找到将要添加到交易内容中的密钥编号，输入机器得到从零开始的3个字符。

注：“3个0开头的字符”只是一个例子，简单反映哈希函数的工作原理。 真正的问题处理起来要复杂得多。

一定时间后，交易网络的参与者将能够计算出这个数字，页面将相应地被密封。 一旦有人更改了页面上的内容，任何人都可以通过这个封号来验证页面的完整性。

故事的高潮

现在我们知道如何封页了，让我们回到10个人用完一张纸的所有空间的时候。

当这个页面不能再写下交易记录时，交易网络中的每个人都停止计算该页面的封号并放入文件夹中。 如果第一个人计算出封印的数字，他就公布给大家。

听到封号后，大家就去验证这个号码是否能满足输出要求。 如果是这样，请将此标签放在他们的页面上，并将此页面放在文件夹中。

但是万一7号计算出封印的数字，“公布于世”，大家却发现这个数字不符合自己的输出需求呢？ 这样的情况也很常见。 原因可能如下：

1) 交易信息公布时听错；

2）记录交易信息时出现笔误；

3) 为一己私利故意在交易记录中出错。

不管出于什么原因，7 号只有一个选择——丢弃他的那张纸，从别人那里复印一份放在自己的文件夹里。 如果他不把这个页面放进文件夹，他就不能继续记录下一笔交易记录，相当于把他踢出了交易网络。

说到这里，相信有些人心里还有一个疑惑：既然有人把封印的数字算出来公布了，为什么我们每个人还要花这么多时间重新算一遍呢？ 为什么其他人不坐等通知呢？

好问题！ 区块链有独特的奖励机制，网络中的每个人都有资格获得奖励。 第一个计算出封号的人可以获得一定的奖励。

我们简单假设一下，如果第5个第一个算出该页的印章编号，得到1块钱的奖励，那么这1块钱就凭空出现了。 也就是说，如果他的账户原本有5美元的余额，现在增加了1美元，但是这1美元并没有从别人的账户中扣除，也就是没有人的账户余额减少。

这就是比特币的起源。 它是第一种在区块链（分布式账本）上进行交易的货币。 如果您在这个交易网络上继续努力，您还可以获得奖励。 这个过程就是我们所说的“挖矿”。

拥有比特币的人越来越多，这些人不断地炒作这种虚拟货币，不断扩大市场对比特币的需求，进一步提升比特币的价值。 就这样，比特币的价格被反复抬高。

这种奖励机制使交易网络中的每个人都勤奋工作。

将纸张放入文件夹后，他们会拿出一张新的空白纸张，然后再次重复该过程——永无休止的循环。

假设文件夹中已经有 5 个密封页。 如果我为了自己的利益而修改第二页上的其中一项交易会怎样？ 前面说了，大家可以通过封号查到交易内容发生了变化。 但是如果我按照修改后的内容重新计算封号，然后把新的号贴在纸上，出现这种情况怎么办呢？

为了防止有人同时修改页面和封号，在计算封号的时候有一个技巧。

如何防止封号被重新计算和更改？

还记得早些时候我假设你有两个盒子，一个包含数字 20893 和一个用于计算的空盒子吗？ 区块链中计算封号，其实是三个盒子比特币名词解释，而不是两个，两个有内容，一个要计算填写。

当三个盒子的内容都填满后放入机器，机器右边的输出就可以满足我们的需求了。

一个方框是交易记录，一个方框是封号，第三个方框是上一页哈希函数计算的输出结果。

通过这个小技巧，我们能够确保每一页的印章编号都与上一页的内容相关联。 因此，如果有人修改了历史页面的内容，他需要更改后续每个页面的封号，以保证整个链接的一致性。

我们假设十个人中有一个人想要恶意修改区块链中的内容（包括记录交易历史页面的文件夹），那么他需要调整很多页面，并计算页面更改后所有页面的密封数。 我们都知道，统计封号的工作是非常辛苦的。 所以，整个交易网络中的一个叛徒，最终会输给剩下的9个好人。

从这个叛徒想要更改内容的页面开始，他需要在整个网络中创建另一个区块链，但是这个区块链几乎不可能赶上好人创建的链接——一个人的力量无法赶上其余9人合力。 所以，有一点很明确，区块链越大，安全可信度就越高。

但是，如果 10 个人中有 6 个叛逃了呢？

如果出现这样的情况，这个协议就有点打脸了。 这种情况被称为“51% 攻击”。 如果整个网络的大多数人决定背叛并欺骗剩下的不到一半，那么整个协议自然会消亡。

这是区块链最大的弱点。 虽然这种情况不太可能发生，但我们仍然必须牢记该系统的弱点。 整个系统基于一个假设：整个交易网络中的大多数人不会反叛。

结尾

这里解释的差不多了。 各位朋友，请回头看看百度百科给出的定义。 现在是不是更容易理解了？

如果还有人问什么是区块链，比特币是怎么工作的，相信本文的读者可以给更多的新手讲解。