区块链

区块链是一种维护共享数据库的方式：这个数据库由许多独立参与者同时保存和验证。记录被分组打包成一个个区块，区块之间首尾相连，形成一条链，“区块链”的名字就是这么来的。它的核心思想是：你不需要依靠一个中心化的管理员来相信这些记录，因为所有人都遵循同一套验证规则，而这些规则已经写进了软件里。

一个简单的比喻

想象有一本记账簿，小组里每个成员手里都有一份副本。有人新增一条记录时，其他人会按照共同的规则核对，然后也把它抄进自己的账本。如果有人偷偷改动了自己副本里的一行旧记录，马上就会露馅，因为他的账本和其他人的对不上了。

区块链的工作方式与此类似。这些“账本”就是被称为节点的计算机，只不过核对工作不是靠人工完成，而是依靠密码学和数学。

区块里有什么

每个区块通常包含：

• 一组交易，例如地址之间的转账。
• 时间戳，大致标明区块的生成时间。
• 上一个区块的哈希值，相当于前一个区块的“指纹”。
• 技术数据，供共识机制使用。

哈希值是一种特殊数学函数的输出结果，这种函数能把任意输入转换成固定长度的字符串。哪怕输入只改动一个字符，得到的哈希值也会完全不同。想提前预测一个哈希值，在实践中是不可能的。

为什么历史很难被改写

由于每个区块都保存着前一个区块的哈希值，所有区块便环环相扣。如果有人修改了某个旧区块中的一笔交易，这个区块的哈希值就会改变；下一个区块指向的哈希值随之对不上，链条也就断了。攻击者要想让伪造的记录看起来合法，就必须重做之后的每一个区块，而且速度还要比全网其他参与者添加新区块更快。

在大型网络上，这需要投入极其庞大的资源。正因如此，埋在链条深处的记录被认为实际上是永久性的。

网络如何达成一致

成千上万的独立参与者需要最终拥有同一个版本的历史。他们用来达成一致的规则叫作共识机制，其中最有名的有两种：

• 工作量证明（Proof of Work）。被称为矿工（miner）的参与者进行大量计算，谁先找到有效解，谁就获得添加下一个区块的权利。比特币采用的就是这种方式。
• 权益证明（Proof of Stake）。区块由验证者提议和确认，他们需要锁定自己的币作为抵押。如果作恶，他们可能失去部分抵押。以太坊已经转向了这种模式。

两种方式的目标相同：让作弊的代价高于遵守规则。

公有链与私有链

• 公有链，比如比特币和以太坊，对所有人开放。任何人都可以运行节点、发送交易或浏览完整的历史记录。
• 私有链或许可链只对某个机构批准的参与者开放。它们更接近传统数据库，只是在记录保存方面多了一些保障。

人们谈论加密货币时，通常指的是公有链。

区块链上还能运行什么

数字货币是区块链最早的应用。后来出现了能够运行智能合约的网络。智能合约是按照预设规则自动执行的程序，去中心化金融（DeFi）、NFT、稳定币以及许多其他服务都建立在它之上。

局限性

区块链也有自己的取舍：

• 速度与容量。 公有链能处理的交易数量少于中心化支付系统。Layer 2 方案是行业解决这一问题的途径之一。
• 手续费。 网络繁忙时，交易成本可能明显上升。
• 不可撤销。 一笔转错的交易通常无法撤回。
• 透明性。 所有内容对所有人可见，这对隐私来说未必是好事。
• 垃圾进，垃圾出。 区块链能保证记录未被篡改，却无法保证原始信息本身是真实的。

要点回顾

• 区块链是一个由众多独立参与者共同维护和验证的共享数据库。
• 区块通过哈希值相互链接，这使得修改旧记录变得极其困难。
• 网络通过共识机制（例如工作量证明或权益证明）就历史达成一致。
• 区块链不仅支撑加密货币，还支撑智能合约以及建立在其上的各种应用。