九分鐘瞭解區塊鏈

題圖：by click_vision From Instagram

我在 2017 年 12 月 26 日寫過一篇「2018 年技術趨勢預測」，關於區塊鏈我是這麼寫的：

區塊鏈是可以改變世界的發明。區塊鏈源起比特幣，但並不侷限在幣圈。區塊鏈技術是儲存、驗證和資料保護等問題的實際解決辦法。區塊鏈可被視為分散的、極度安全的資料庫。更專業一點來說，區塊鏈是分散式的點對點的基於密碼學的共享賬本，可以在金融服務、保險、醫療、政府等領域內被廣泛應用。2018年應該是區塊鏈技術起飛並日趨成熟的一年。

沒想到 2018 年剛開始，區塊鏈技術就像西去路上火焰山頂最高的火焰，簡直火冒好幾丈，紅得發紫。很多人會說有這麼火麼，我怎麼不知道。事實上 2017 年火爆的是比特幣，區塊鏈的拉昇曲線確實是一月份才發生的，看下區塊鏈的微信指數就知道了：

一個浪頭打過來，最好的辦法是迎上去瞭解個究竟，而不是漠視，或者乾脆當事情沒有發生。最近讀了些相關資料，有了更具體一點的瞭解，那就寫篇白話文吧。閱讀時間大概九分鐘。

區塊鏈到底是啥？不明真相的群眾一般都去查維基百科，上面是這麼說的：

區塊鏈（英語：blockchain 或 block chain）是用分散式資料庫識別、傳播和記載資訊的智慧化對等網路，也稱為價值網際網路。中本聰在 2008 年，於《比特幣白皮書》中提出「區塊鏈」概念，併在 2009 年創立了比特幣社會網路，開發出第一個區塊，即「創世區塊」。

看完以後你是不是發現，都是中國字，怎麼就搞不懂是啥意思呢？所以區塊鏈的概念還是得解釋一下。首先需要明確的是，區塊鏈是一套協議和規範，用英文表述就是 Protocol，不是具體的程式碼或者專案。理解了這套協議，你可以基於不同的語言和技術去實現它，這和我們平時定義了一套 API，然後基於不同的技術實現沒有什麼分別。

但是區塊鏈在不同領域的人眼裡，可能是不同的東西。角度不同，我們得出的結論也不一樣。金融領域的人會認為區塊鏈是個分散式的賬本，是一個分散式的去中心化的記賬系統。搞安全和密碼學的人會說區塊鏈是基於密碼學構建的對等網路。而我們程式員瞭解了區塊鏈技術，會認為這不就是一個保證最終一致性的分散式資料庫嘛。

記賬系統

對於普通人來說，記賬系統最容易理解，我們從賬本說起。比如大家一起做生意，總要有個賬本，最初這個賬本由賬房先生管理。但一個人管，總會出現對賬不平衡的情況（比如挪用），於是大家開始輪流管。這種方式也有問題，在某個人保管賬本和記賬期間，一旦發生了資料丟失或賬本損壞的情況，也會搞不清真實原因。最後大家決定用一種新的記賬方式，每個人一個自己的賬本，任何人改動了自己的賬本都要告訴其他所有人，其他人也會在自己的賬本記上一筆。只要有人發現新的賬目不對，可以拒絕接受。最後以大多數人一致的賬目為準。

這就是分散式的去中心化的記賬系統。但這種做法時間長了還是會有問題，有人天天記，有人偷懶不記，會產生不公平。於是大家決定每天早上擲骰子，根據點數決定誰來記當天的賬，其他人核對一下，沒問題就複製過來。並且，當天的記賬者會獲得一點點獎勵（這就是挖礦）。

去中心化的分散式資料庫

把上面的記賬系統用軟體技術實現了，就是去中心化的分散式資料庫。

什麼是中心化，早期網際網路大都採用 CS 架構，一個伺服器 N 個客戶端，Client 和 Server 之間進行通訊，系統可靠性嚴重依賴 Server，這叫中性化。

隨著業務複雜度的增加，伺服器端也開始分拆，橫向和縱向擴充套件，讀寫分離等等，這就是我們常用的分散式架構系統，系統可靠性依賴分散式系統的熱備份和容災恢復能力。這時候伺服器雖然分佈了，但依然是中性化的。大部分商業公司都採用類似的架構和樣式。

去中心化是怎麼回事呢？就是資料庫不屬於任何機構和管理員。只要伺服器端被某個機構或管理員控制，就存在宕機或資料篡改的風險。區塊鏈和 P2P 的網路通訊技術最終實現了去中心化。區塊鏈的作用就是儲存資訊，可以認為是一個資料庫，而任何人都可以透過 P2P 網路架設伺服器，接入區塊鏈網路，成為一個節點。這下人人平等了，大家都是 Server，也就沒有了 Server，每個節點既是生產者也是消費者。

你可以向任何一個節點讀寫資料，一旦寫入就是歷史，最後所有的節點都會同步資料，保證「賬本」的一致性。

區塊鏈是沒有管理員的，也不需要人工審核和干涉。那人人都能寫資料，資料的可信度怎麼保證呢？資料被篡改了咋辦？別擔心，P2P 網路只是進行資訊通訊，保證資料安全的還有共識演演算法和加密演演算法。

共識演演算法

關於共識演演算法、拜占庭將軍問題，大家可以參考這一篇文章，很長，但容易看懂。

分散式一致性與共識演演算法（https://draveness.me/consensus）

簡單來說，共識演演算法就是保證少數服從多數，也就是我在記賬系統中寫過的「最後以大多數人一致的賬目為準」。大多數人認可的事情，就是事實。這種規則聽起來挺嚇人的，比如我們常常在文學作品和歷史經驗中知道，真理往往掌握在少數人手裡。但是在 P2P 的網路裡，有無數的節點，要想大部分節點一起作惡，除非這些節點都被某個組織控制了。這種可能性雖然不是沒有，但機率非常小。

總的來說，共識演演算法解決的是對某個提案（Proposal）達成一致意見的過程。提案的含義在分散式系統中十分寬泛，包括多個事件發生的順序、某個鍵對應的值…等等，可以認為任何需要達成一致的資訊都是一個提案。

有了共識演演算法和相關的加密演演算法，就可以保證資料的安全性和一致性。

為什麼會挖礦？

談到比特幣，大家耳熟能詳的就是挖礦和礦機這種事。那為什麼會挖礦呢？挖礦其實是一種激勵和競爭機制。

在區塊鏈系統中，總有些節點被選中進行資料整理、驗證、打包，並把相關的改動廣播出去，這個工作還是挺耗資源的，所以會有獎勵機制。負責打包的節點會獲得系統的獎勵，類似積分，對於比特幣系統來說，就是獎勵比特幣。有了獎勵，很多節點都希望獲得這樣的獎勵，於是有些區塊鏈系統，比如比特幣就會設計出一種競爭機制，讓各個節點憑藉自己的算力和資源去搶，能搶到這個資料打包的機會，就會獲得獎勵，也就是比特幣。這個競爭的過程就是挖礦。

什麼是算力呢？就是計算機每秒產生 hash 碰撞的能力。也就是說，手裡的礦機每秒能做多少次 hash 碰撞。算力越高，獲得的獎勵越多。

區塊鏈的未來

很多人覺得區塊鏈的唯一應用就是發行虛擬貨幣，最近國內外市場也是烽煙四起，比如超過百年曆史的伊士曼柯達公司宣佈推出基於區塊鏈技術的「柯達幣」（KodakCoin）和 KodakOne 平臺，讓全球的攝影師能夠更好的控製圖片的版權和交易。然後股價就飆升了……

瞭解了區塊鏈的技術特點，我們就知道，區塊鏈的能力遠不止虛擬貨幣領域，未來的 金融服務、物流、保險、醫療、共享經濟、智慧合約領域，應該都會有區塊鏈的身影。

繁華落盡，洗盡鉛華，所有的技術都將經歷時間的洗禮。歷經爆發期、衰退期併進入成熟期的技術，才是真正能具備生命力的技術。

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想詳細瞭解區塊鏈技術，一篇文章是遠遠不夠的，推薦一節免費直播課給感興趣的讀者。

分享者是馮貴彬：

（株）LinkJapan IoT新事業研究室技術主管
2006-2012年北京市氣象局雷達通訊研究室
2012-2015年北京康康盛世資訊科技有限公司
負責BLT通訊開發.現就職於日本LinkJapan Inc

主要研究方向：
IoT/big data，deeplearning，self-driving

直播課內容：

1、什麼是區塊鏈 
介紹一下區塊鏈的概念和基本技術特點等相關內容

2、區塊鏈的發展史
介紹區塊鏈所解決的問題，談一下區塊鏈的發展史

3、區塊鏈基礎
介紹運算原理、公有鏈、私有鏈、聯盟鏈、常用加密演演算法等機制以及分叉和礦工在鏈中的作用

4、區塊鏈的缺點

5、區塊鏈的典型應用 —— 以比特幣為首的數字貨幣

7、區塊鏈技術的未來發展應用
區塊鏈1.0時代
區塊鏈2.0時代
區塊鏈3.0時代

直播時間：2018年1月24日晚20：30

報名方式：長按識別二維碼

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