比特幣和區(qū)塊鏈的關系

比特幣脫胎于區(qū)塊鏈，區(qū)塊鏈的輩分比比特幣大，但兩者幾乎是同時為人所熟知的。上面雖然簡單提到了比特幣和區(qū)塊鏈之間的關系，但還不夠具體，可是這個問題對本書來說又很重要，所以這里再展開一些來說。

區(qū)塊鏈的定義和特質(zhì)

所謂區(qū)塊鏈，民間普遍認為是“加密的分布式記賬技術”，即基于密碼學的、可實現(xiàn)信任化的信息存儲和處理的結構與技術。而國家工業(yè)和信息化部對區(qū)塊鏈的官方定義是：“在對點網(wǎng)絡下，通過透明和可信規(guī)則構建不可偽造、不可篡改和可追溯的塊鏈式數(shù)據(jù)結構，實現(xiàn)和管理事務處理的模式；其中事務處理包括但不限于可信數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、存取和使用8。”

顧名思義，區(qū)塊鏈首先是一種信息記錄方式（記賬技術），并且還要是“加密的”“分布式的”。因為這是“一種加密的分布式記賬技術”，所以你不用死記硬背，只要記住“加密”是數(shù)學概念、“分布式”是網(wǎng)絡概念、“記賬技術”是金融概念9，就能很好地加以理解了。

從字面上看，區(qū)塊鏈是由“區(qū)塊”和“鏈”所構成的。所謂區(qū)塊，也叫信息塊，是指記錄一段時間內(nèi)發(fā)生的所有交易的狀態(tài)和結果；所謂鏈，是指按照這些區(qū)塊所產(chǎn)生的順序串聯(lián)起來的整個賬本狀態(tài)變化的記錄。

在這里，每個區(qū)塊都包括這樣三大要素：本區(qū)塊的ID10、若干交易單、前一區(qū)塊的ID。因為每個區(qū)塊中都包含著前一區(qū)塊的ID，所以沿著每一區(qū)塊的ID一直往前推，就能找到一條完整的交易鏈，從而在全網(wǎng)形成一條唯一的主鏈，這就是區(qū)塊鏈。

從中也容易看出，區(qū)塊鏈不是“靜態(tài)”的“死”的，而是“動態(tài)”的“活”物。唯有如此，區(qū)塊鏈技術才能在實際生活中出現(xiàn)廣泛應用。而且，它的分布式賬本規(guī)定，在此賬本上進行記錄只許添加、不許刪除。

比特幣和區(qū)塊鏈的工作原理

最早關于區(qū)塊鏈的描述，出現(xiàn)在中本聰?shù)恼撐腂itcoin：A Peer to Peer Electronic Cach System中。只不過，因為該論文主要討論的是比特幣，區(qū)塊鏈不是重點，所以根本就沒有明確提到區(qū)塊鏈的概念；但這并不妨礙區(qū)塊鏈技術最早運用在比特幣項目中。用來記錄比特幣交易賬戶歷史數(shù)據(jù)的技術，正是區(qū)塊鏈。在這其中，比特幣和區(qū)塊鏈究竟是怎么工作的呢？最通俗的描述是：

第一步，比特幣客戶端在發(fā)起一項交易后，會將這一信息發(fā)送到整個比特幣網(wǎng)絡中去，然后等待交易確認。也就是說，區(qū)塊鏈中每輸入一個數(shù)據(jù)，都會創(chuàng)建一個區(qū)塊。

第二步，比特幣網(wǎng)絡中的節(jié)點會將這類交易記錄進行打包，然后結合前一個區(qū)塊頭部的哈希值等信息，構成一個候選區(qū)塊。也就是說，這個新創(chuàng)建的區(qū)塊分為兩部分，區(qū)塊頭和區(qū)塊體。區(qū)塊頭記錄當前區(qū)塊信息，區(qū)塊體記錄實際數(shù)據(jù)。

第三步，系統(tǒng)會試圖尋找，看能否將符合一定條件的隨機串（nonce串）放到這個區(qū)塊里面去。如果是，那么這個區(qū)塊就會被認為是“合法”的，就可以在整個比特幣網(wǎng)絡中名正言順地廣而告之；而其他節(jié)點在收到這個候選區(qū)塊信息后，便會紛紛進行驗證。一旦證實它確實符合約定條件，就會一邊承認它是合法的，一邊添加到自己所維護的區(qū)塊鏈上去。當大多數(shù)節(jié)點都這樣做時，就表明該區(qū)塊已經(jīng)被該網(wǎng)絡所接受，連同這個區(qū)塊中的所有交易信息都被大家所公認。這就是說，每一個新建區(qū)塊的信息都必須通過上一個區(qū)塊信息計算而得。經(jīng)過如此這般“驗明正身”后，這一個個嵌合在一起的區(qū)塊便構成了區(qū)塊鏈。

用生活中的例子來加以說明，就好比是：

第一步，你身處異國他鄉(xiāng)或外地，在急需一筆資金時，可能會想到把這一信息發(fā)在同學群中，等待每個同學伸出援手，幫你渡過難關。

第二步，當你的這一求助信息發(fā)到同學群中后，對其他群友來說就構成了一條未讀信息。

第三步，其他人在讀到你的這條求助信息后，會從多方辨別真?zhèn)危€可能會相互轉(zhuǎn)發(fā)和議論紛紛。因為這畢竟涉及錢的事情，可能數(shù)目還不小，這年頭騙子可不少。而當一些同學確認是你發(fā)出的信息，并且你有這種真實需求時，便會向你提供援助；而當大多數(shù)人都這樣做時，就說明你的請求被大家接受了，你的難處也得到了解決。

具體到比特幣來說，這種尋找符合一定條件的隨機串的過程被稱為“挖礦”。而要想提高挖礦效率，沒有其他捷徑可走，主要是靠暴力嘗試；嘗試機會越多，找到隨機串的可能性就越大。

雖說區(qū)塊鏈談不上是橫空出世的一種新技術，只是過去多種技術的重新組合；不過直到比特幣問世，建立在區(qū)塊鏈基礎上的許多商業(yè)場景和創(chuàng)新技術紛紛涌現(xiàn)，人們才逐漸看到一幅幅更高效、更安全的未來場景。

具體地說，如果從1969年互聯(lián)網(wǎng)在美國誕生開始算起，區(qū)塊鏈至少是建立在以下五大互聯(lián)網(wǎng)技術基礎之上的：一是1974年誕生的核心通信技術TCP/IP協(xié)議，它決定了區(qū)塊鏈在互聯(lián)網(wǎng)技術生態(tài)中的地位；二是1984年誕生的思科路由器技術，它是區(qū)塊鏈技術的模仿對象；三是隨著萬維網(wǎng)誕生的中心型架構（B/S或C/S），這是區(qū)塊鏈所要顛覆的目標；四是無主從之分的對等網(wǎng)絡（P2P），這是區(qū)塊鏈的父親和技術基礎（圖1-2）；五是哈希算法，這是產(chǎn)生比特幣和通證的關鍵11。

區(qū)塊鏈和比特幣的漸行漸遠

當初中本聰提出區(qū)塊鏈思想，主要是把它當作比特幣網(wǎng)絡核心支持技術來對待的。從2014年開始，區(qū)塊鏈就逐漸脫離比特幣網(wǎng)絡，成為一種通用的、能夠支持分布式記賬的底層技術。所以，今天所指的區(qū)塊鏈，除非特指比特幣區(qū)塊鏈，否則已經(jīng)與比特幣沒有多大關系了。

要知道，在中本聰?shù)谋忍貛虐灼锊]有區(qū)塊鏈（Blockchain）這個詞，而只是提到了鏈（chain），指比特幣系統(tǒng)的子集。后來出現(xiàn)的成千上萬種山寨幣，同樣沒有跳出中本聰公共賬本的概念。不過，由此人們卻約定俗成地從中抽象化地提煉出了區(qū)塊鏈這個詞，其中包含這樣三層含義：一是區(qū)塊鏈是比特幣的原創(chuàng)核心技術，在這之前是沒有區(qū)塊鏈的；二是從技術層面講，區(qū)塊鏈和比特幣是同時出現(xiàn)的，屬于孿生關系；三是自從比特幣出現(xiàn)后人們才紛紛采用類似技術，使得區(qū)塊鏈的應用范圍越來越廣，已經(jīng)幾乎看不到邊界。

歸納起來，比特幣和區(qū)塊鏈的關系是：比特幣是基于區(qū)塊鏈的一種數(shù)字現(xiàn)金應用；而區(qū)塊鏈最早是在比特幣分布式系統(tǒng)中得到應用和驗證的，它確保了比特幣系統(tǒng)2009年上線后至今在完全自治情況下的正常運轉(zhuǎn)。

正因為比特幣的區(qū)塊鏈技術是專門為比特幣體系設計的，所以比特幣的區(qū)塊鏈并非就是我們通常所說的區(qū)塊鏈。換句話說，區(qū)塊鏈是多種學科和技術整合的結果，包括密碼學、數(shù)學、經(jīng)濟學、計算機技術等，比特幣區(qū)塊鏈只是區(qū)塊鏈大家族中的一員。

上述多種技術整合在一起的區(qū)塊鏈，就形成了一種新的去中心化數(shù)據(jù)記錄和存儲體系，并且能在存儲數(shù)據(jù)的區(qū)塊上打上時間戳，從而形成一個連續(xù)的、前后關聯(lián)的、忠實記錄數(shù)據(jù)的存儲結構體系。

所以，對于普通讀者來說，如果你搞不清或不想搞清復雜的區(qū)塊鏈技術，那就不妨以退為進，簡單地理解為：區(qū)塊鏈就是這樣一種數(shù)據(jù)存儲結構，它把需要寫入的數(shù)據(jù)分成一小塊一小塊，然后利用技術手段將這些小塊串聯(lián)起來，形成一種相對獨立、自成一體的鏈式數(shù)據(jù)存儲體系。

舉個不恰當?shù)睦印＿^去在倉庫里存放東西時有點亂，有什么東西都往里面堆，直到把倉庫放滿，再去尋找下一個倉庫繼續(xù)這樣堆放。

這樣做的后果：一是堆放有點亂，不易尋找，有時候甚至需要把滿屋子都翻過來才能找到你所需要的東西；二是占地方，有的地方堆得緊，有的地方堆得松，浪費空間；三是不安全，你在堆放東西時如果其中有壞蛋記住了哪個值錢的東西放在什么位置，或者門口正好有壞蛋經(jīng)過一眼瞟見，這貴重物品就很可能會被偷盜。而因為里面堆放雜亂，即使東西被偷也不一定就能馬上被發(fā)現(xiàn)。這樣的壞蛋在網(wǎng)絡上就是黑客。

而現(xiàn)在區(qū)塊鏈的原理是：在這些被堆放的東西上，全都寫上一段文字，貼上標簽，標簽上的文件名是一種有規(guī)律的排列，然后用一根安全的繩子把它們串在一起。無論壞蛋偷走其中的任何一件東西，都會發(fā)現(xiàn)這些有規(guī)律排列的東西中已經(jīng)少了某一樣；有時候甚至只要那么動一動，都會牽動這根繩子上的其他東西，讓所有東西都感覺得到。

在區(qū)塊鏈技術中，這一件件東西就是一個個區(qū)塊，上面的標簽就是嚴謹?shù)墓：瘮?shù)，而這根繩子就是哈希指針，這些東西被串在一起后所形成的鏈狀存儲結構就叫區(qū)塊鏈。

容易看出，這區(qū)塊鏈倉庫就能克服過去隨意堆放造成的三大缺點，既不是那么亂了，也節(jié)省了空間，還更具安全性。