這幾天，“區(qū)塊鏈”成為一大熱詞。習(xí)近平總書記在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時強(qiáng)調(diào)，“把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新重要突破口”“加快推動區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”。最高層的前瞻判斷，讓“區(qū)塊鏈”走進(jìn)大眾視野，成為金融資本、實(shí)體經(jīng)濟(jì)和社會輿論共同關(guān)注的焦點(diǎn)。
區(qū)塊鏈到底是啥
區(qū)塊鏈這么火，那么區(qū)塊鏈到底是啥?你搞懂了嗎? 區(qū)塊鏈，，從學(xué)術(shù)角度來解釋，區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲、點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、共識機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個去中心化的數(shù)據(jù)庫。任何人只要架設(shè)自己的服務(wù)器，接入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，都可以成為這個龐大網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點(diǎn)。
區(qū)塊鏈既然本質(zhì)是數(shù)據(jù)庫，里面究竟存儲了什么東西呢？讓我們來了解一下區(qū)塊鏈的基本單元：區(qū)塊（Block）。
一個區(qū)塊分為兩大部分：
1.區(qū)塊頭
區(qū)塊頭里面存儲著區(qū)塊的頭信息，包含上一個區(qū)塊的哈希值（PreHash），本區(qū)塊體的哈希值（Hash），以及時間戳（TimeStamp）等等。
2.區(qū)塊體
區(qū)塊體存儲著這個區(qū)塊的詳細(xì)數(shù)據(jù)（Data），這個數(shù)據(jù)包含若干行記錄，可以是交易信息，也可以是其他某種信息。
剛才提及的哈希值又是什么意思呢？
想必大家都聽說過MD5，MD5就是典型的哈希算法，可以把一串任意長度的明文轉(zhuǎn)化成一串固定長度（128bit）的字符串，這個字符串就是哈希值。
而在我們的區(qū)塊鏈中，采用的是一種更為復(fù)雜的哈希算法，叫做SHA256。最新的數(shù)據(jù)信息（比如交易記錄）經(jīng)過一系列復(fù)雜的計(jì)算，最終會通過這個哈希算法轉(zhuǎn)化成了長度為256bit的哈希值字符串，也就是區(qū)塊頭當(dāng)中的Hash，格式如下：
a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0
區(qū)塊與Hash是一一對應(yīng)的，Hash可以當(dāng)做是區(qū)塊的唯一標(biāo)識。
不同的區(qū)塊之間是如何進(jìn)行關(guān)聯(lián)的呢？依靠Hash和PreHash來關(guān)聯(lián)。每一個區(qū)塊的PreHash和前一個區(qū)塊的Hash值是相等的。
區(qū)塊鏈的特點(diǎn)
1、異常安全：不同于公司或政府機(jī)構(gòu)擁有的集中化數(shù)據(jù)庫，區(qū)塊鏈不受任何人或?qū)嶓w的控制，數(shù)據(jù)在多臺計(jì)算機(jī)上完整地復(fù)制(分發(fā))。與集中式數(shù)據(jù)庫不同，攻擊者沒有一個單一的入口點(diǎn)，數(shù)據(jù)的安全性更有保障。
2、不可篡改性：一旦進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈，任何信息都無法更改，甚至管理員也無法修改此信息。一個東西一旦出現(xiàn)就再也沒法改變，這種屬性對于人類目前所處的可以更改、瞬息萬變的網(wǎng)上世界而言意義重大。
3、可訪問：網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都可以輕松訪問信息。
4、無第三方：因?yàn)閰^(qū)塊鏈的去中心化，它可以幫助點(diǎn)對點(diǎn)交易，因此，無論您是在交易還是交換資金，都無需第三方的批準(zhǔn)。區(qū)塊鏈本身就是一個平臺。
什么是挖礦？
所謂挖礦，就是計(jì)算最新數(shù)據(jù)的哈希值，生產(chǎn)新的區(qū)塊過程。
為什么要計(jì)算區(qū)塊的哈希值呢？
既然區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€鏈狀結(jié)構(gòu)，就必然存在鏈條的頭節(jié)點(diǎn)（第一個區(qū)塊）和尾節(jié)點(diǎn)（最后一個區(qū)塊）。一旦有人計(jì)算出區(qū)塊鏈最新數(shù)據(jù)信息的哈希值，相當(dāng)于對最新的交易記錄進(jìn)行打包，新的區(qū)塊會被創(chuàng)建出來，銜接在區(qū)塊鏈的末尾。
新區(qū)塊頭的Hash就是剛剛計(jì)算出的哈希值，PreHash等于上一個區(qū)塊的Hash。區(qū)塊體的Data存儲的是打包前的交易記錄，這部分?jǐn)?shù)據(jù)信息已經(jīng)變得不可修改。
這個計(jì)算Hash值，創(chuàng)建新區(qū)塊的過程就叫做挖礦。
用于進(jìn)行海量計(jì)算的服務(wù)器，叫做礦機(jī)。
操作計(jì)算的工作人員，叫做礦工。
計(jì)算哈希值究竟難在哪里？咱們來做一個最粗淺的解釋，哈希值計(jì)算的公式如下：
Hash = SHA-256（最后一個區(qū)塊的Hash + 新區(qū)塊基本信息 + 交易記錄信息 + 隨機(jī)數(shù)）
其中，交易記錄信息也是一串哈希值，它的計(jì)算涉及到一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Merkle Tree。有興趣的小伙伴可以查閱相關(guān)資料，我們暫時不做展開介紹。
這里關(guān)鍵的計(jì)算難點(diǎn)在于隨機(jī)數(shù)的生成。猥瑣的區(qū)塊鏈發(fā)明者為了增大Hash的計(jì)算難度，要求Hash結(jié)果的前72bit必須都是0，這個幾率實(shí)在是太小太小。
由于（最后一個區(qū)塊的Hash + 新區(qū)塊基本信息 + 交易記錄信息）是固定的，所以能否獲得符合要求的Hash，完全取決于隨機(jī)數(shù)的值。挖礦者必須經(jīng)過海量計(jì)算，反復(fù)生成隨機(jī)數(shù)進(jìn)行“撞大運(yùn)”一般的嘗試，才有可能得到正確的Hash，從而挖礦成功。
同時，區(qū)塊頭內(nèi)還包含著一個動態(tài)的難度系數(shù)，當(dāng)全世界的硬件計(jì)算能力越來越快的時候，區(qū)塊鏈的難度系數(shù)也會水漲船高，使得全網(wǎng)平均每10分鐘才能產(chǎn)生出一個新區(qū)塊。
小伙伴們明白挖礦有多么難了吧？需要補(bǔ)充的是，不同的區(qū)塊鏈應(yīng)用在細(xì)節(jié)上是不同的，這里所描述的挖礦規(guī)則是以比特幣為例。
區(qū)塊鏈的應(yīng)用
比特幣（BitCoin）的概念最初由中本聰于2008年提出，而后根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)發(fā)布了開源軟件以及建構(gòu)其上的P2P網(wǎng)絡(luò)。比特幣是一種P2P形式的數(shù)字貨幣。點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸意味著一個去中心化的支付系統(tǒng)。
什么是P2P網(wǎng)絡(luò)呢？
傳統(tǒng)的貨幣都是由中央銀行統(tǒng)一發(fā)行，所有的個人儲蓄也是由銀行統(tǒng)一管理，這是典型的中心化系統(tǒng)。
而比特幣則是部署在一個全世界眾多對等節(jié)點(diǎn)組成的去中心化網(wǎng)絡(luò)之上。每一個節(jié)點(diǎn)都有資格對這種數(shù)字貨幣進(jìn)行記錄和發(fā)行。
至于比特幣底層的數(shù)據(jù)存儲，正是基于了區(qū)塊鏈技術(shù)。比特幣的每一筆交易，都對應(yīng)了區(qū)塊體數(shù)據(jù)中的一行。
交易記錄的每一行都包含時間戳、交易明細(xì)、數(shù)字簽名。
表格中只是為了方便理解。實(shí)際存儲的交易明細(xì)是匿名的，只會記錄支付方和收款方的錢包地址。
至于數(shù)字簽名呢，可以理解為每一條單筆交易的防偽標(biāo)識，由非對稱加密算法所生成。
接下來說一說比特幣礦工的獎勵：
比特幣協(xié)議規(guī)定，挖到新區(qū)塊的礦工將獲得獎勵，從2008年起是50個比特幣，然后每4年減半，目前2018年是12.5個比特幣。流通中新增的比特幣都是這樣誕生的，也難怪大家對挖掘比特幣的工作如此趨之若鶩！
比特幣≠區(qū)塊鏈
區(qū)塊鏈技術(shù)是伴隨著比特幣的出現(xiàn)浮現(xiàn)在人們的視野里的。提到比特幣就不得不提到中本聰，2008年末，2009年初中本聰用區(qū)塊鏈發(fā)明了世界上第一種數(shù)字貨幣——比特幣。為了發(fā)明比特幣，中本聰搞出了一種新技術(shù)，將其命名為“區(qū)塊鏈”。因此，區(qū)塊鏈?zhǔn)前殡S著比特幣產(chǎn)生的一種新技術(shù)。通俗地說，比特幣是產(chǎn)品，而區(qū)塊鏈?zhǔn)窍鄬νㄓ玫募夹g(shù)。
比特幣不是隨意就能生成的，它需要大量的計(jì)算，消耗大量的電力。當(dāng)然，每個人都可以通過自己的計(jì)算，找到比特幣，這就是“去中心化”。但是，這種通過計(jì)算找到比特幣的門檻很高，因此，隨著需求的人越來越多，比特幣的價格也變得很高。其價格高峰出現(xiàn)在2017年12月17日，將近20000美元一枚。后來大幅跳水，又跌回3000多美元，目前（2019年10月底）大約8800多美元。
區(qū)塊鏈的優(yōu)勢：
1.去中心化
區(qū)塊鏈不依賴于某個中心節(jié)點(diǎn)，整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)由全網(wǎng)所有對等節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和檢驗(yàn)。這樣一來，除非攻擊者黑掉全網(wǎng)半數(shù)以上的節(jié)點(diǎn)，否則整個系統(tǒng)是不會遭到破壞的。
2.信息不可篡改
區(qū)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)是無法被篡改的。一旦數(shù)據(jù)遭到篡改哪怕一丁點(diǎn)，整個區(qū)塊對應(yīng)的哈希值就會隨之改變，不再是一個有效的哈希值，后面鏈接的區(qū)塊也會隨之?dāng)嗔选?br>
區(qū)塊鏈的劣勢：
1.過度消耗能源
想要生成一個新的區(qū)塊，必須要大量服務(wù)器資源進(jìn)行大量無謂的嘗試性計(jì)算，嚴(yán)重耗費(fèi)電能。
2.信息的網(wǎng)絡(luò)延遲
以比特幣為例，任何一筆交易數(shù)據(jù)都需要同步到其他所有節(jié)點(diǎn)，同步過程中難免會受到網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲的影響，帶來較長的耗時。
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