2.1 正確認(rèn)識(shí)區(qū)塊鏈技術(shù)

“區(qū)塊鏈（Blockchain）”是一個(gè)整合詞。之前，“區(qū)塊（block）”與“鏈（chain）”是兩個(gè)不同的概念，被單獨(dú)使用著，后來，隨著互聯(lián)網(wǎng)金融技術(shù)的發(fā)展，兩者涉及的方面越來越重合，于是便被整合成一個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)——區(qū)塊鏈。

區(qū)塊鏈的主要作用是驗(yàn)證互聯(lián)網(wǎng)交易信息的有效性，如比特幣交易。那么，區(qū)塊鏈又是如何驗(yàn)證互聯(lián)網(wǎng)交易信息的有效性呢？這就是我們接下來要探討的區(qū)塊鏈的運(yùn)行機(jī)制，就好比追溯化學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因一樣。

對(duì)于讀者而言，清楚明白地了解區(qū)塊鏈的運(yùn)行機(jī)制、本質(zhì)特征，能夠進(jìn)一步掌握這項(xiàng)技術(shù)。互聯(lián)網(wǎng)交易信息的有效性能夠通過區(qū)塊鏈來驗(yàn)證，正是得益于它所擁有的本質(zhì)特征。

區(qū)塊鏈的本質(zhì)特征是去中心化、（自）信任機(jī)制、難以篡改和可追溯性，這些本質(zhì)特征決定了區(qū)塊鏈的可用性與安全性。

2.1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)的定義與常見的3類鏈條形式

區(qū)塊鏈?zhǔn)钱?dāng)下比較流行的概念，最早是比特幣運(yùn)營(yíng)背后的基礎(chǔ)技術(shù)，它提供了一種去中心化的信用建立范本。

在這種模式中，任何人都可以加入一個(gè)公開、透明的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過端對(duì)端的數(shù)據(jù)傳輸，以及平臺(tái)的認(rèn)證，不經(jīng)手中間方來達(dá)成共識(shí)，從而建立信任。

在區(qū)塊鏈這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括過去的交易記錄、支付憑證等信息。而這些信息都是以分布式的方式進(jìn)行儲(chǔ)存的，并且公開透明，可供查詢。區(qū)塊鏈也通過獨(dú)有的密碼學(xué)協(xié)議的方式，使這些信息能夠得到充分保障，無法被隨意篡改。

區(qū)塊鏈最初是由中本聰設(shè)計(jì)出來的一種獨(dú)具特色的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，該技術(shù)以密碼學(xué)中的橢圓曲線數(shù)字簽名算法為基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)去中心化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

從本質(zhì)上而言，區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际降臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)模式、傳輸方式和驗(yàn)證機(jī)制。區(qū)塊鏈在一定程度上消除了互聯(lián)網(wǎng)對(duì)中心服務(wù)器的依賴性，使得數(shù)據(jù)記錄能夠在云端進(jìn)行，從理論上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖宰C明，達(dá)到了去中心化的目的。從相對(duì)深遠(yuǎn)的意義上看待區(qū)塊鏈，它改變了數(shù)據(jù)傳輸需要依賴中心驗(yàn)證的傳統(tǒng)模式，降低了建立“信用”的成本。

區(qū)塊鏈作為能夠加強(qiáng)交易可信任度和透明度，使交易記錄可追溯的分布式賬本，本質(zhì)其實(shí)就是儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，其儲(chǔ)存方式、記錄方法有別于其他數(shù)據(jù)庫(kù)。

區(qū)塊鏈有3類鏈條形式，如圖2-1所示。

1.公、私鏈

公、私鏈的概念是相對(duì)而言的，是相輔相成的。公鏈?zhǔn)菂^(qū)塊鏈的基礎(chǔ)，它構(gòu)成了區(qū)塊鏈的系統(tǒng)框架，能夠維持節(jié)點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)的正常運(yùn)行。公鏈的應(yīng)用程序接口可供開發(fā)者調(diào)用，以開發(fā)符合區(qū)塊鏈整體框架的應(yīng)用。

私鏈的概念是相對(duì)于公鏈而言的，其互聯(lián)網(wǎng)的寫入權(quán)限是私有制的，由某個(gè)組織或機(jī)構(gòu)控制。在私鏈中，數(shù)據(jù)的讀取與存儲(chǔ)也受組織或機(jī)構(gòu)控制，可以理解為一個(gè)弱中心化系統(tǒng)。

由于私鏈的參與節(jié)點(diǎn)具有一定限制，故私鏈的交易速度比公鏈更快，效率更高，成本也更低。

2.聯(lián)盟鏈

聯(lián)盟鏈?zhǔn)墙橛诠溑c私鏈之間的區(qū)塊鏈概念，它實(shí)現(xiàn)的是部分去中心化，而非私鏈的弱中心化。

由于聯(lián)盟鏈的節(jié)點(diǎn)在背后通常有組織進(jìn)行控制，而參與組織也需要通過聯(lián)盟鏈的授權(quán)。因此，聯(lián)盟鏈從某種角度而言也屬于私鏈，只是其規(guī)模較為龐大，私有化程度比較弱。

3.側(cè)鏈

側(cè)鏈實(shí)際上是使貨幣在區(qū)塊鏈之間交換流動(dòng)的一種機(jī)制，其提出的主要目的就是實(shí)現(xiàn)比特幣和其他數(shù)字貨幣在不同框架的區(qū)塊鏈之間交換流動(dòng)。側(cè)鏈往往通過融合的方式來達(dá)成，通過使用側(cè)鏈，金融合約的建立將更加簡(jiǎn)單、輕松。

簡(jiǎn)而言之，在以上三種鏈條形式中，公鏈僅靠密碼驗(yàn)證，同時(shí)是區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)；私鏈?zhǔn)峭耆接谢膮^(qū)塊鏈；聯(lián)盟鏈?zhǔn)前腴_放式的區(qū)塊鏈；側(cè)鏈則可以連通不同框架體系下的鏈條。三類鏈條有各自存在的必要性，并且有不可替代性。

2.1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)的3大核心架構(gòu)

要快速準(zhǔn)確地了解區(qū)塊鏈技術(shù)，首先需要掌握區(qū)塊鏈技術(shù)的核心架構(gòu)。區(qū)塊鏈技術(shù)由如下三大核心架構(gòu)構(gòu)成。

1.哈希散列

哈希散列被稱為區(qū)塊鏈與加密貨幣的核心理念。要理解哈希散列（預(yù)映射，pre-image），不需要明確其運(yùn)行邏輯，但是要掌握其兩大特性。

（1）哈希散列是數(shù)據(jù)的映射，它可以針對(duì)任意尺寸、任意形式的數(shù)據(jù)進(jìn)行映射。簡(jiǎn)而言之，不論是文章、代碼、圖片、音頻，還是任何一種格式的數(shù)字文件都可以通過哈希散列進(jìn)行轉(zhuǎn)換，哈希散列是由數(shù)字與字符組合成的函數(shù)，所以它實(shí)際上并不是特定的術(shù)語(yǔ)，而是針對(duì)一類函數(shù)的統(tǒng)稱。

（2）若輸入的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，即使變化十分微弱，哈希散列輸出的函數(shù)也是完全不同的。

例如，即使輸入的文章僅改變了某個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，或是圖片僅進(jìn)行像素的轉(zhuǎn)換，抑或是對(duì)電影片段做了刪減，通過哈希散列的計(jì)算得出的函數(shù)都會(huì)與原來的完全不同。

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中，出現(xiàn)改動(dòng)的數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)換，而區(qū)塊鏈做到了沒有人能夠“更改輸入數(shù)據(jù)以獲得相同的哈希散列”，從而達(dá)到無法改寫數(shù)據(jù)的目的。

2.非對(duì)稱加密

在這一部分中涉及以下兩個(gè)概念：公鑰和私鑰。

（1）公鑰對(duì)于區(qū)塊鏈?zhǔn)褂谜叨允枪驳模鄬?duì)來說，私鑰則是私有的。公鑰若要加密一段內(nèi)容只能通過私鑰解開；私鑰若加密一段數(shù)據(jù)，則也可以通過公鑰解開。

（2）在公鑰和私鑰的基礎(chǔ)上，還出現(xiàn)了派生概念：數(shù)字簽名，它指的是利用私鑰對(duì)數(shù)字進(jìn)行加密。持有公鑰的人能夠通過驗(yàn)證來確認(rèn)私鑰的所有人。

3.點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸區(qū)別于眾所周知的用戶和服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分發(fā)模式。這種傳輸方式使每個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得了既是分發(fā)者，也是接收者的身份。這種傳輸方式也造成了區(qū)塊鏈的去中心化及“共識(shí)機(jī)制”，這些內(nèi)容在后文中都有所涉及。

下文通過案例講解這三大核心架構(gòu)在實(shí)際區(qū)塊鏈中的應(yīng)用方向。

首先，有一些交易轉(zhuǎn)賬數(shù)據(jù)，其量值是固定的，例如將1MB轉(zhuǎn)換為一個(gè)區(qū)塊，然后通過哈希散列將區(qū)塊轉(zhuǎn)換為固定的函數(shù)，以便區(qū)塊鏈可以形成“鏈”。

若我們更改任意部分的數(shù)據(jù)，例如刪除一部分交易數(shù)據(jù)，那么對(duì)應(yīng)的函數(shù)也會(huì)完全更改，通過哈希散列計(jì)算出的函數(shù)也會(huì)與下一個(gè)區(qū)塊所記錄的內(nèi)容出現(xiàn)差異。若追蹤到下一個(gè)區(qū)塊進(jìn)行更改會(huì)與更后面的區(qū)塊產(chǎn)生差異，這就造成了區(qū)塊鏈難以篡改的特性。

以上內(nèi)容的講解是針對(duì)單條區(qū)塊鏈的。區(qū)塊鏈能夠通過互聯(lián)網(wǎng)將內(nèi)容分發(fā)到不同節(jié)點(diǎn)上，只要彼此之間可以相互印證，就能夠生成所謂的“分布式區(qū)塊鏈”。而不同區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)如何記錄，使用何種記錄規(guī)則等內(nèi)容則催生了“共識(shí)機(jī)制”。

在區(qū)塊鏈中，常見的POW（Proof of Work，工作量證明）、POS（Proof of Stake，權(quán)益證明）和DPOS（Delegated Proof of Stake，委托權(quán)益證明）都是一種共識(shí)機(jī)制。最出名的數(shù)字貨幣“比特幣”采用的共識(shí)機(jī)制就是POW，即通過比拼不同節(jié)點(diǎn)中的計(jì)算能力，來決定誰能夠獲得下一個(gè)區(qū)塊的“記錄權(quán)”，繼而能夠獲得負(fù)責(zé)記錄的相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)，這也是“挖礦”概念的來源。