2.1 正確認識區塊鏈技術

“區塊鏈（Blockchain）”是一個整合詞。之前，“區塊（block）”與“鏈（chain）”是兩個不同的概念，被單獨使用著，后來，隨著互聯網金融技術的發展，兩者涉及的方面越來越重合，于是便被整合成一個專業術語——區塊鏈。

區塊鏈的主要作用是驗證互聯網交易信息的有效性，如比特幣交易。那么，區塊鏈又是如何驗證互聯網交易信息的有效性呢？這就是我們接下來要探討的區塊鏈的運行機制，就好比追溯化學現象產生的原因一樣。

對于讀者而言，清楚明白地了解區塊鏈的運行機制、本質特征，能夠進一步掌握這項技術。互聯網交易信息的有效性能夠通過區塊鏈來驗證，正是得益于它所擁有的本質特征。

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

2.1.1 區塊鏈技術的定義與常見的3類鏈條形式

區塊鏈是當下比較流行的概念，最早是比特幣運營背后的基礎技術，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公開、透明的數據庫，通過端對端的數據傳輸，以及平臺的認證，不經手中間方來達成共識，從而建立信任。

在區塊鏈這個數據庫中，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行儲存的，并且公開透明，可供查詢。區塊鏈也通過獨有的密碼學協議的方式，使這些信息能夠得到充分保障，無法被隨意篡改。

區塊鏈最初是由中本聰設計出來的一種獨具特色的數據庫技術，該技術以密碼學中的橢圓曲線數字簽名算法為基礎，可以實現去中心化的系統設計。

從本質上而言，區塊鏈是分布式的數據存儲模式、傳輸方式和驗證機制。區塊鏈在一定程度上消除了互聯網對中心服務器的依賴性，使得數據記錄能夠在云端進行，從理論上實現了數據傳輸的自證明，達到了去中心化的目的。從相對深遠的意義上看待區塊鏈，它改變了數據傳輸需要依賴中心驗證的傳統模式，降低了建立“信用”的成本。

區塊鏈作為能夠加強交易可信任度和透明度，使交易記錄可追溯的分布式賬本，本質其實就是儲存在數據庫中的數據，其儲存方式、記錄方法有別于其他數據庫。

區塊鏈有3類鏈條形式，如圖2-1所示。

1.公、私鏈

公、私鏈的概念是相對而言的，是相輔相成的。公鏈是區塊鏈的基礎，它構成了區塊鏈的系統框架，能夠維持節點互聯網的正常運行。公鏈的應用程序接口可供開發者調用，以開發符合區塊鏈整體框架的應用。

私鏈的概念是相對于公鏈而言的，其互聯網的寫入權限是私有制的，由某個組織或機構控制。在私鏈中，數據的讀取與存儲也受組織或機構控制，可以理解為一個弱中心化系統。

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

2.聯盟鏈

聯盟鏈是介于公鏈與私鏈之間的區塊鏈概念，它實現的是部分去中心化，而非私鏈的弱中心化。

由于聯盟鏈的節點在背后通常有組織進行控制，而參與組織也需要通過聯盟鏈的授權。因此，聯盟鏈從某種角度而言也屬于私鏈，只是其規模較為龐大，私有化程度比較弱。

3.側鏈

側鏈實際上是使貨幣在區塊鏈之間交換流動的一種機制，其提出的主要目的就是實現比特幣和其他數字貨幣在不同框架的區塊鏈之間交換流動。側鏈往往通過融合的方式來達成，通過使用側鏈，金融合約的建立將更加簡單、輕松。

簡而言之，在以上三種鏈條形式中，公鏈僅靠密碼驗證，同時是區塊鏈的基礎；私鏈是完全私有化的區塊鏈；聯盟鏈是半開放式的區塊鏈；側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 區塊鏈技術的3大核心架構

要快速準確地了解區塊鏈技術，首先需要掌握區塊鏈技術的核心架構。區塊鏈技術由如下三大核心架構構成。

1.哈希散列

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

（1）哈希散列是數據的映射，它可以針對任意尺寸、任意形式的數據進行映射。簡而言之，不論是文章、代碼、圖片、音頻，還是任何一種格式的數字文件都可以通過哈希散列進行轉換，哈希散列是由數字與字符組合成的函數，所以它實際上并不是特定的術語，而是針對一類函數的統稱。

（2）若輸入的數據發生變化，即使變化十分微弱，哈希散列輸出的函數也是完全不同的。

例如，即使輸入的文章僅改變了某個標點符號，或是圖片僅進行像素的轉換，抑或是對電影片段做了刪減，通過哈希散列的計算得出的函數都會與原來的完全不同。

在傳統的數據轉換中，出現改動的數據會發生轉換，而區塊鏈做到了沒有人能夠“更改輸入數據以獲得相同的哈希散列”，從而達到無法改寫數據的目的。

2.非對稱加密

在這一部分中涉及以下兩個概念：公鑰和私鑰。

（1）公鑰對于區塊鏈使用者而言是公共的，相對來說，私鑰則是私有的。公鑰若要加密一段內容只能通過私鑰解開；私鑰若加密一段數據，則也可以通過公鑰解開。

（2）在公鑰和私鑰的基礎上，還出現了派生概念：數字簽名，它指的是利用私鑰對數字進行加密。持有公鑰的人能夠通過驗證來確認私鑰的所有人。

3.點對點傳輸

點對點傳輸區別于眾所周知的用戶和服務器結構的數據分發模式。這種傳輸方式使每個節點獲得了既是分發者，也是接收者的身份。這種傳輸方式也造成了區塊鏈的去中心化及“共識機制”，這些內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在實際區塊鏈中的應用方向。

首先，有一些交易轉賬數據，其量值是固定的，例如將1MB轉換為一個區塊，然后通過哈希散列將區塊轉換為固定的函數，以便區塊鏈可以形成“鏈”。

若我們更改任意部分的數據，例如刪除一部分交易數據，那么對應的函數也會完全更改，通過哈希散列計算出的函數也會與下一個區塊所記錄的內容出現差異。若追蹤到下一個區塊進行更改會與更后面的區塊產生差異，這就造成了區塊鏈難以篡改的特性。

以上內容的講解是針對單條區塊鏈的。區塊鏈能夠通過互聯網將內容分發到不同節點上，只要彼此之間可以相互印證，就能夠生成所謂的“分布式區塊鏈”。而不同區塊鏈中的數據如何記錄，使用何種記錄規則等內容則催生了“共識機制”。

在區塊鏈中，常見的POW（Proof of Work，工作量證明）、POS（Proof of Stake，權益證明）和DPOS（Delegated Proof of Stake，委托權益證明）都是一種共識機制。最出名的數字貨幣“比特幣”采用的共識機制就是POW，即通過比拼不同節點中的計算能力，來決定誰能夠獲得下一個區塊的“記錄權”，繼而能夠獲得負責記錄的相應獎勵，這也是“挖礦”概念的來源。