如何采用區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行交易數(shù)據(jù)防篡改

今天和大家分享的主題是《區(qū)塊鏈是如何做到交易數(shù)據(jù)防篡改的》？這個(gè)話題屬于數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域的問(wèn)題，如果完全展開(kāi)來(lái)說(shuō)，涉及到的面非常廣；那我們依然按照之前的原則，一次只講一個(gè)核心點(diǎn)，掰開(kāi)了揉爛了說(shuō)；在講解的過(guò)程中呢，我會(huì)結(jié)合一小部分代碼，但我會(huì)盡量講的淺顯直白一些，讓大家不僅感到到區(qū)塊鏈防篡改的特性，也展示一下它到底是如何實(shí)現(xiàn)的，是不是真的如他一直宣稱的那樣實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的防篡改？下面就讓我們開(kāi)始；

在這之前，讓我們先回憶下在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，大家是怎么存數(shù)據(jù)的？

通常的做法是，使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，例如mysql、oracle，建一條數(shù)據(jù)記錄，將我們的各種屬性值存在里面，現(xiàn)在我們挑一個(gè)大家最敏感的字段，賬戶余額來(lái)聊；

現(xiàn)在給大家舉兩個(gè)可怕的例子，第一個(gè)是：如果有人在后臺(tái)程序里，留了后門(mén)，可以直接注入一段腳本代碼，操作數(shù)據(jù)庫(kù)，修改賬戶余額，然后進(jìn)行非法提現(xiàn)或者商品買(mǎi)賣(mài)；第二個(gè)，公司里有的同學(xué)有數(shù)據(jù)庫(kù)權(quán)限，可以直接登進(jìn)數(shù)據(jù)，然后直接update操作，把賬戶余額改掉；這兩個(gè)例子，是不是非常刺激？

如果，是使用區(qū)塊鏈系統(tǒng)，來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)資源，就不會(huì)出現(xiàn)這種情況。即使出現(xiàn)了這種情況，也會(huì)被區(qū)塊鏈系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)到，然后把這筆被篡改的記錄從鏈上踢掉，然后從其他的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，把健康的交易數(shù)據(jù)同步過(guò)來(lái)；

下面我們看下，區(qū)塊鏈?zhǔn)侨绾巫龅降模课覀冞€是以比特幣系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)。

在這之前，先給大家介紹下比特幣系統(tǒng)的賬戶模型；在比特幣里，它是沒(méi)有用戶資產(chǎn)記錄這樣的概念，不會(huì)像在mysql里那樣，用一條數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄表達(dá)；它的資產(chǎn)，是通過(guò)把所有的交易記錄串聯(lián)聚合之后，得到的；而且，區(qū)塊鏈系統(tǒng)明確表達(dá)了，賬戶里的資產(chǎn)來(lái)源，你可以一直向上追溯，一直追到創(chuàng)世塊，也就是挖礦時(shí)的所得；

例如，你收到了小張50元的轉(zhuǎn)賬；小張轉(zhuǎn)給你的50元里，有20元是來(lái)自小李的，30元是來(lái)自小王的，小李的20元有3元是來(lái)自小劉的，17元是來(lái)自小孟的。..。..，這個(gè)資金的流動(dòng)傳遞會(huì)在鏈上完整的表達(dá)出來(lái)；下面看下區(qū)塊鏈系統(tǒng)是如何做的：

所謂資金流轉(zhuǎn)就是一次交易，因此比特幣系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)非常核心的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，大家看下下面這張截圖：

MsgTx就是表達(dá)一次交易，這個(gè)交易結(jié)構(gòu)體里，有個(gè)切片字段TxIn，完整的定義是緊挨著MsgTx的下一個(gè)結(jié)構(gòu)體。這個(gè)結(jié)構(gòu)體里，有個(gè)PreviousOutPoint，它表示的意思，就是這筆輸入的來(lái)源地址；這樣一筆交易信息，會(huì)先封到一個(gè)block結(jié)構(gòu)體里，然后經(jīng)過(guò)驗(yàn)證存到數(shù)據(jù)庫(kù)里；前一個(gè)交易記錄里，同樣也會(huì)有一個(gè)PreviousOutPoint繼續(xù)向前指；這樣是不是就比較清楚每筆資金的具體從哪里來(lái)的了，如果你比較感興趣，可以在數(shù)據(jù)庫(kù)里一直向上追溯，直到創(chuàng)世塊；

下面來(lái)看下防篡改；就以上面小張賬戶的50元說(shuō)起；在這里要把P2P網(wǎng)絡(luò)提一下，這是區(qū)塊鏈的運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)的基礎(chǔ)；區(qū)塊鏈系統(tǒng)是一個(gè)完全松散自治的P2P網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，每時(shí)每刻都會(huì)有節(jié)點(diǎn)加入，有節(jié)點(diǎn)離開(kāi)；而且沒(méi)有中心節(jié)點(diǎn)來(lái)管理，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都靠算法來(lái)維護(hù)自身的數(shù)據(jù)塊信息；

現(xiàn)在來(lái)看小張的賬戶；如果小張想把自己的50元賬戶，改成50萬(wàn)；他要做的第一件事情是控制全網(wǎng)51%以上的節(jié)點(diǎn)，這個(gè)從概率上來(lái)推算基本是不可能的，可以認(rèn)為失敗是必然的（概率上的極大似然估計(jì)法）；假設(shè)一個(gè)人的運(yùn)氣非常好，他真的控制了全網(wǎng)51%的節(jié)點(diǎn)；下面有另外一個(gè)更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：拿到用戶的私鑰；上面我們說(shuō)了，小張要把這50改成50萬(wàn)，需要把小張之前的小李的，小王的，小劉的，小孟的。..總之和這50元相關(guān)的所有的人的私鑰都竊取到，然后把數(shù)據(jù)篡改掉，才能騙過(guò)區(qū)塊鏈系統(tǒng)；

這里面有兩個(gè)問(wèn)題：1 為什么需要改這么多人的數(shù)據(jù)？這是由于，前面說(shuō)了，區(qū)塊鏈系統(tǒng)會(huì)記錄每筆自己的詳細(xì)來(lái)源，在交易驗(yàn)證的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不對(duì)，會(huì)不斷向前回溯驗(yàn)證的； 2 為什么要私鑰？這個(gè)我們需要配合交易的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，還是看下面這張圖的最后一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)TxOut，

該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示，用戶的交易輸出，例如小張50元的來(lái)源是小李的20，小王的30，那這20和30分別對(duì)應(yīng)的是小李的交易輸出；大家注意了，這個(gè)TxOut里有個(gè)PkScript字段，專(zhuān)業(yè)的說(shuō)法是鎖定腳本；意思是，如果想花掉這筆錢(qián)，或者動(dòng)這筆錢(qián)，需要有相應(yīng)的解鎖腳本和鎖定腳本做匹配；否則就會(huì)失敗，就會(huì)被系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)；這個(gè)鎖定腳本，通常是用戶的公鑰，解鎖腳本是用戶的私鑰；簡(jiǎn)單理解，就是非對(duì)稱加密驗(yàn)證的意思；所以說(shuō)，如果用戶想篡改資金額度，不僅要控制全網(wǎng)51%以上的節(jié)點(diǎn)，還要竊取很多相關(guān)人的密鑰，其難度可想而知；

說(shuō)到這里，我認(rèn)為基本上是說(shuō)清楚了，區(qū)塊鏈?zhǔn)侨绾巫龅綌?shù)據(jù)防篡改的了；雖然我盡量想著白話一點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程中，還是不可避免的摻進(jìn)了一些專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)