1.2 區塊鏈的核心技術

1.分布式結構

區塊鏈設計最精妙的地方是，它并不贊同把數據記錄并存儲在中心化的一臺或幾臺計算機上，而是讓每一個參與的節點來完成這些工作，也就是具有分布式結構（圖1-2）。這也意味著，在區塊鏈網絡中分布著眾多的節點，節點與節點之間可以自由連接進行數據、資產、信息的交換，而無須通過第三方中心機構。在大部分區塊鏈項目中，采用的是P2P （ Peer-to-Peer，點對點）的網絡模式，即各個節點之間保持相同的地位，發揮一樣的作用，任意點與點之間可進行通信。

2.區塊和鏈

為了使得賬本不可篡改，交易信息的相關數據被存放在區塊中。當新的交易數據形成后，這些數據和上一個區塊的相關數據被打包進下一個區塊中，每個區塊的塊頭包含指向前一個區塊的信息，前后形成鏈式結構，通過區塊頭的哈希校驗，使得每個區塊受下一個區塊的保護從而防止篡改。

“區塊+鏈”的形式保存了從第一個區塊開始的所有歷史數據，連接的形式是后一個區塊擁有前一個區塊的哈希值，區塊鏈上任何一條記錄都可通過鏈式結構追溯本源（圖1-3）。

3.共識機制

區塊鏈上的共識機制主要解決如下兩個問題：如何在去中心化的網絡中使得各個節點的信息保持一致，以及當多個計算機（節點）都想參與記賬的時候，應該選擇誰來記賬的問題。解決方案包括工作量證明機制Proof of Work （PoW），權益證明機制Proof of Stake（PoS）、股份授權證明機制Delegated Proof of Stake（DPoS）以及拜占庭容錯（PBFT）（表1-1）。

4.數字加密

數字貨幣的所有權是通過數字密鑰、比特幣地址和數字簽名來確定的。為了解決信息的安全性問題，一般使用非對稱加密算法來保證個人數字資產不被盜取。非對稱加密使用一對密鑰，一個用來加密，一個用來解密，而且公鑰是公開的，密鑰是自己保存的，在通信前不需要先同步密鑰，避免了在同步私鑰過程中被黑客盜取信息的風險。公鑰和私鑰是一對，如果用公鑰對數據進行加密，只有用對應的私鑰才能解密（圖1-4）。

私鑰是隨機選出的數字，然后通過非對稱加密（橢圓曲線函數）產生一個公鑰，最后公鑰再通過哈希函數轉化成比特幣地址。比特幣地址是由數字與字母構成，可以與任何人分享。