區(qū)塊鏈如何才能被真正廣泛的運(yùn)用

通俗一點(diǎn)地說，區(qū)塊鏈是一個(gè)收錄所有歷史交易的總帳，每個(gè)區(qū)塊中包含若干筆交易記錄。如果說區(qū)塊鏈?zhǔn)琴~本，那么區(qū)塊就是賬本的每一頁。交易的細(xì)節(jié)都被記錄在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里任何人都可以看得到的公開賬簿上。

區(qū)塊就是很多交易數(shù)據(jù)的集合，它被標(biāo)記上時(shí)間戳和之前一個(gè)區(qū)塊的獨(dú)特標(biāo)記。有效的區(qū)塊獲得全網(wǎng)絡(luò)的共識(shí)認(rèn)可以后會(huì)被追加到主區(qū)塊鏈中。區(qū)塊鏈?zhǔn)怯邪灰?a target="_blank">信息的區(qū)塊從后向前有序鏈接起來的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

在這里，我用比特幣相關(guān)知識(shí)舉個(gè)栗子解釋一下。

在比特幣領(lǐng)域中，存在“礦工”這樣一個(gè)概念。礦工是指通過不斷重復(fù)哈希運(yùn)算來產(chǎn)生工作量的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。（每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是路由，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫，挖礦，錢包服務(wù)的功能集合）

礦工們需要競(jìng)爭(zhēng)完成一種基于加密哈希算法的數(shù)學(xué)難題，答案存在于新的區(qū)塊中，誰優(yōu)先解出這個(gè)答案，誰就能在p2p網(wǎng)絡(luò)中廣播聲明自己已經(jīng)獲得這個(gè)區(qū)塊，其他的曠工就會(huì)意識(shí)到在這局里已經(jīng)輸了，就會(huì)立馬開始下一個(gè)區(qū)塊的挖掘工作。每個(gè)礦工在他的區(qū)塊中都有一筆特殊的交易，他們會(huì)將新生成的比特幣（當(dāng)前每塊25個(gè)比特幣，2016年也就是今年減半）作為報(bào)酬，然后支付到自己的比特幣地址中。一旦這個(gè)區(qū)塊被認(rèn)可被驗(yàn)證，也就是被添加到區(qū)塊鏈中，他的這筆報(bào)酬就可以變?yōu)榭捎每上M(fèi)的狀態(tài)。

在比特幣體系中，平均每十分鐘就可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的區(qū)塊， 在完全去中心化的比特幣網(wǎng)絡(luò)中（即不受任何第三方控制），每個(gè)完整節(jié)點(diǎn)中獨(dú)立自動(dòng)發(fā)生難度調(diào)整，讓新區(qū)塊的產(chǎn)出速率維持在平均每十分鐘一個(gè)。

一個(gè)block產(chǎn)生的產(chǎn)生時(shí)間=難度值x2的32次方/hashrate

（hashrate是每秒運(yùn)算的hash數(shù)量）

難度值difficulty=最大目標(biāo)值/當(dāng)前目標(biāo)值

我來擬人化地解釋一下。

單身汪們要找女票，國民岳母說我有好多女兒，這樣吧我給你們出點(diǎn)題目，解出一個(gè)就給其中一個(gè)姑娘的微信號(hào)。

單身汪們瘋狂競(jìng)爭(zhēng)，想破腦袋去解題。只要其中一只汪解出一道題，就立馬得意洋洋地昭告天下，示威全部單身汪，這個(gè)姑娘是我的啦，你們放棄吧。其他單身汪們即使不服也沒有辦法，惆悵懊惱也不是個(gè)事兒啊，還是麻溜地立馬去解下一道題目吧。這只喜贏姑娘的幸運(yùn)小汪被岳母認(rèn)可后還能得到25個(gè)貨幣單位的彩禮，簡直人生贏家。

岳母會(huì)通過解題的速率去調(diào)整題目的難度，有時(shí)候吧，出的太難了，好久沒小伙子有能力來上門提親，她一尋思，這可不行，這女兒不能砸手里啊，得把題目難度降一點(diǎn)。有時(shí)候難度太簡單，不到10個(gè)時(shí)間單位就嫁出去一個(gè)，這更不行，趕緊使用難度提升技能。對(duì)了今年就是2016年，岳母的禮金還會(huì)減半。。。

。。不鬧了。。回到正題。。

上面所描述的其實(shí)就是“挖礦”的概念

所謂挖到礦就是要猜到一個(gè)nonce值讓該區(qū)塊的摘要值小于一個(gè)會(huì)根據(jù)難度而線性調(diào)整的目標(biāo)值，這也是所謂的工作量證明。簡單一點(diǎn)說，就是重復(fù)計(jì)算去塊頭額哈希值，不斷地改變參數(shù)，直到與哈希值匹配的一個(gè)過程。

當(dāng)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)候選區(qū)塊的時(shí)候，那曠工就準(zhǔn)備開始進(jìn)行挖礦。礦機(jī)開始超高速運(yùn)行SHA256算法，這些硬件會(huì)通過USB鏈接到存在于電腦上的挖礦節(jié)點(diǎn)上，然后挖礦節(jié)點(diǎn)會(huì)將區(qū)塊頭信息傳給這些硬件，讓他們進(jìn)行非常高頻的nonce測(cè)試。

當(dāng)一項(xiàng)交易被區(qū)塊收錄的時(shí)候，可以被認(rèn)為是一次確認(rèn)。在此區(qū)塊之后每產(chǎn)生一個(gè)區(qū)塊，此項(xiàng)的交易數(shù)就再加一。當(dāng)確認(rèn)數(shù)目到達(dá)六次以上的時(shí)候，通常就能認(rèn)為此項(xiàng)交易比較安全并且不可逆轉(zhuǎn)。那么現(xiàn)在，這筆交易已經(jīng)在比特幣網(wǎng)絡(luò)上傳播開，但只有通過驗(yàn)證且加到一個(gè)區(qū)塊中的時(shí)候，這筆交易才能成為區(qū)塊鏈的一部分。

新的交易不斷地涌入比特幣網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)們看這些交易的時(shí)候，會(huì)將這些交易臨時(shí)放到自己各自維護(hù)的一個(gè)臨時(shí)的交易池中，當(dāng)曠工創(chuàng)建出一個(gè)區(qū)塊以后，便可以把這些交易從交易池中拿出放到這個(gè)新區(qū)塊中，然后通過解決一個(gè)難度很大的問題去證明這個(gè)區(qū)塊的合法性。

下圖是我在http://blockchain.info網(wǎng)站上隨機(jī)截取的一個(gè)區(qū)塊。

一般來說，個(gè)體礦工自己一個(gè)人獨(dú)立進(jìn)行挖礦在這樣一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的大環(huán)境中是幾乎沒有可以盈利的可能的。因?yàn)樗麄兊乃懔ψ屗麄兒茈y靠一己之力可以挖到區(qū)塊去平衡他所付出的硬件設(shè)備費(fèi)用及相關(guān)的電力費(fèi)用。所以在這樣的時(shí)候，他們會(huì)選擇加入礦池。眾多礦工組合成礦池，匯聚大家的算力，然后一起分享獎(jiǎng)勵(lì)。所以不出意外的話最后一行中間那個(gè)大的綠箭頭后面的一串字符就是一個(gè)礦池的地址而非個(gè)人礦工的，該礦池獲得了25個(gè)比特幣的獎(jiǎng)勵(lì)，多的后面的零頭是參與挖礦所得的礦工費(fèi)。

現(xiàn)在我們點(diǎn)開那個(gè)收幣地址，看一下里面的信息。

1CK6KHY6MHgYvmRQ4PAafKYDrg1ejbH1cE （二維碼自動(dòng)識(shí)別）

藍(lán)色框的31confirmation就是說明這條交易已經(jīng)被驗(yàn)證31次，當(dāng)數(shù)目達(dá)到120次時(shí)，就證明這條交易成立。

你也可以打開終端，運(yùn)行

$curl https://blockchain.info/unspent？active=1CK6KHY6MHgYvmRQ4PAafKYDrg1ejbH1cE

也可以進(jìn)行查詢

像這樣：

小彩蛋

我們可以認(rèn)識(shí)一下比特幣領(lǐng)域的創(chuàng)世區(qū)塊

右邊是比特幣創(chuàng)始人中本聰留下的一句話。

“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks” 這句話正是泰晤士報(bào)當(dāng)天的頭版文章標(biāo)題。

我們回到區(qū)塊鏈。

上面我提到過，每個(gè)區(qū)塊頭都會(huì)進(jìn)行SHA256哈希加密，生成一個(gè)哈希值，通過這個(gè)值，我們可以在區(qū)塊鏈中識(shí)別出特定區(qū)塊，并且每個(gè)區(qū)塊頭都還包含它的父區(qū)塊的哈希值。

每一個(gè)子區(qū)塊都只有一個(gè)父區(qū)塊，但一個(gè)父區(qū)塊可以暫時(shí)擁有很多子區(qū)塊，這種情況被稱為區(qū)塊鏈分叉。這種只有當(dāng)不同的礦工在同一時(shí)刻發(fā)現(xiàn)不同的區(qū)塊時(shí)才會(huì)發(fā)生。這時(shí)解決的方法就是，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)總是選擇并嘗試延長擁有最大工作量證明（最長或者最大難度）的區(qū)塊鏈。

舉個(gè)例子：

我們現(xiàn)在有一個(gè)區(qū)塊鏈-藍(lán)

位于X地區(qū)的曠工與位于Y地區(qū)的曠工同時(shí)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)區(qū)塊。

我們假設(shè)：

曠工熊貓君A發(fā)現(xiàn)區(qū)塊-紅，

礦工兔子君B發(fā)現(xiàn)區(qū)塊-綠。

當(dāng)熊貓君A，兔子君B節(jié)點(diǎn)分別在比特幣網(wǎng)絡(luò)廣播的時(shí)候，部分節(jié)點(diǎn)會(huì)先收到熊貓君A的廣播，部分會(huì)先收到兔子君B的廣播，然后分為兩派陣營的節(jié)點(diǎn)會(huì)分別開始以他們接收到的區(qū)塊作為父區(qū)塊，進(jìn)行深一步的挖礦活動(dòng)。（這里節(jié)點(diǎn)的地理意義指的是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖系奈恢茫钦鎸?shí)的地理位置。）

就在大家如火如荼地緊張解題的關(guān)鍵時(shí)刻，一個(gè)接收到兔子君B所廣播的節(jié)點(diǎn)的兔子君C，優(yōu)先發(fā)現(xiàn)了下一個(gè)區(qū)塊-粉，也就是說綠色陣營的小兔子們的區(qū)塊鏈可以進(jìn)行下一步延伸，就會(huì)比紅色陣營的小熊貓們的長度長，紅色陣營小熊貓遺憾出局。這樣的話分叉問題就得到了解決。

這里我們需要提到一個(gè)名詞，“共識(shí)攻擊”。一個(gè)很著名的場(chǎng)景就是“51%攻擊”。如果一群礦工擁有了全網(wǎng)51%的算力，那么只要他們聯(lián)合起來就可以打擊整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)。他們可以認(rèn)為地去制造一個(gè)分叉的區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)雙重支付，拿我們上文的例子舉例，攻擊者在區(qū)塊-紅中進(jìn)行過了交易，結(jié)果他強(qiáng)行制造出區(qū)塊-綠，并且區(qū)塊-綠中將原本的交易替換成另一筆交易（把原本應(yīng)該給賣家的錢打入自己同伙的錢包中），然后在區(qū)塊綠的基礎(chǔ)上再計(jì)算一個(gè)區(qū)塊-粉，這樣包含偽造的區(qū)塊的區(qū)塊鏈就比包含真實(shí)交易的區(qū)塊紅高出一個(gè)高度，此時(shí)，包含雙重支付的惡意區(qū)塊鏈將取代真實(shí)區(qū)塊鏈，從而實(shí)現(xiàn)詐騙。

51%的概念并不是說攻擊者需要全網(wǎng)51%的算力才能進(jìn)行攻擊，理論上來說不到51%也是可以實(shí)現(xiàn)攻擊的，我們只是說擁有超過51%的算力的攻擊幾乎我們就可以判定它一定會(huì)成功。

上面都是在比特幣場(chǎng)景下進(jìn)行的論述

那么在哪些領(lǐng)域里也會(huì)用到區(qū)塊鏈技術(shù)呢？

1.銀行業(yè)

作為一種數(shù)字化，安全防干擾的帳戶，區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)了銀行業(yè)的核心功能：即價(jià)值的安全儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移中心。也就是說，在將來的幾年內(nèi)，一波基于區(qū)塊鏈技術(shù)的公司或?qū)⒂绊懙姐y行業(yè)。

2.支付和轉(zhuǎn)賬

區(qū)塊鏈技術(shù)能夠避開繁雜的系統(tǒng)，在付款人和收款人之間創(chuàng)造更直接的付款流程，不管是境內(nèi)轉(zhuǎn)賬還是跨境轉(zhuǎn)賬，這種方式都有著低價(jià)、迅速的特點(diǎn)，而且無需中間手續(xù)費(fèi)。

3.網(wǎng)絡(luò)安全

雖然區(qū)塊鏈的系統(tǒng)是公開的，但其核驗(yàn)、發(fā)送等數(shù)據(jù)交流過程卻采用了先進(jìn)的加密技術(shù)。這種技術(shù)不僅確保了數(shù)據(jù)的正確來源，也確保了數(shù)據(jù)在中間過程不被人攔截。如果區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，那么其遭受黑客襲擊的概率也可能會(huì)下降，因此人們認(rèn)為區(qū)塊鏈系統(tǒng)要比傳統(tǒng)系統(tǒng)更為穩(wěn)妥。區(qū)塊鏈系統(tǒng)之所以能降低傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)，一大原因就是它解除了對(duì)中間人的需求。

4.選舉

大家的投票“絕不可能被我們——即程序員，學(xué)校管理員或?qū)W生修改、刪除?！?/p>

5.智能合同

智能合同實(shí)際上是在另一個(gè)物體的行動(dòng)上發(fā)揮功能的電腦程序。和普通電腦程序一樣，智能合同也是一種“如果-然后”功能，但區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)了這些“合同”的自動(dòng)填寫，無需人工介入。這種合同最終可能會(huì)取代法律行業(yè)的核心業(yè)務(wù)，即在商業(yè)和民事領(lǐng)域起草和管理合同的業(yè)務(wù)。

6.股票交易

許多年來，各個(gè)公司都在想方設(shè)法簡化股票的購買、銷售和交易過程，新興的區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)企認(rèn)為他們能夠超越以往，實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程的自動(dòng)化，提高安全性和效率。

有國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)金融長期觀察者說，“區(qū)塊鏈目前的情況類似于TCP/IP（1969年出現(xiàn)的技術(shù)，30年后應(yīng)用才全面盛開）或者HTML剛出來的時(shí)候找不到落地的應(yīng)用，除了比特幣外，缺乏殺手級(jí)應(yīng)用，比特幣只是區(qū)塊鏈1.0，而智能合約是2.0，區(qū)塊鏈的較高應(yīng)用是對(duì)應(yīng)到物聯(lián)網(wǎng)，做到實(shí)時(shí)信用確權(quán)?！?/p>

我個(gè)人認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)是很有前景的領(lǐng)域，值得有興趣的各位學(xué)習(xí)研究。

區(qū)塊鏈被真正廣泛運(yùn)用還有一段很長的路要走，大家要做的，就是積累技術(shù)等待成熟時(shí)機(jī)的出現(xiàn)。