快速理解區塊鏈技術的三步指南！

                                   快速理解區塊鏈技術的三步指南。

自從過了年後，小編已經被N個小夥伴問過“什麼是區塊鏈。”了。對於這個問題，不同的人可能有不同的答案。

在肖風博士的最新演講中，他從區塊鏈的層次分解、技術發展進程、經濟意義等角度解釋了何謂區塊鏈。（點這裡查看肖博士最新演講：萬向區塊鏈肖風：當討論加密經濟學時我們在談論什麼。）

本篇文章翻譯自外文部落格，用通俗易懂的語言，分三步，解釋了區塊鏈的三個主要組成部分：區塊鏈本身，點對點網路和共識機制，有助於我們逐步理解區塊鏈的底層技術。結合肖風博士的演講，你將從機制、經濟和技術層面，對區塊鏈技術有更深入更透徹的理解。

本文即使是非技術人員，也能輕易理解。現將其分享給各位，供大家參考。

下文翻譯自Thijs Maas發表在Hackernoon上的博文《The Quick, 3-Step Guide to Blockchain Technology》，僅代表作者觀點，不代表萬向區塊鏈的立場，內容僅供參考。

第一步 理解區塊鏈技術本身

簡單來講，區塊鏈其實就是一種構建資料的方式。它是一個賬本：一個儲存會計記錄的檔案。

這個檔案就像一本永遠也不會完結的書一樣。

書的每一頁都有內容並且在書頁底部都有一個頁碼，有了頁碼，你就能立刻知道這頁書所屬的位置，如第49頁是在第48頁和第50頁之間。

就像書頁一樣，每一個區塊上面都寫滿了內容。雖然區塊沒有明確的編號，但它們有時間戳記，時間戳記的功能和頁碼的功能完全一樣，算是每個區塊的“編號”。一個新的區塊總是添加在具有最近時間戳記的區塊之後。如此，鏈條就形成了。

區塊鏈最酷的地方在於，它使用加密技術來確保當“書頁”上的任何資訊發生變化時，我們能夠立即注意到它。這個屬性使得區塊鏈成為一個很好的，用於儲存和跟蹤有價值的紀錄的資料結構。

在比特幣區塊鏈中，區塊裡包含了比特幣的交易資訊，如張三把這個比特幣發送給李四了。

由於比特幣區塊鏈記錄了自比特幣存在以來的所有交易情況，因此我們可以通過檢查賬本，確定李四是在何時擁有這個比特幣的。“誰在某時擁有某物”就是我們所說的區塊鏈的“狀態”。

當一筆交易被記錄在區塊中並添加到鏈上時，這筆交易才算真正地發生。因此，當一個區塊被添加到鏈上時，區塊鏈就被更新了。這意味著，如果我想驗證某人是否真的給我轉了一個比特幣，我必須能夠檢查區塊鏈的狀態。為了能夠做到這一點，賬本必須是公開可利用的。這裡就是點對點網路起作用的地方。

第二步 理解點對點網路的作用

如果區塊鏈僅僅被儲存在一台電腦上，並且恰好這台電腦被關閉的話，那就很煩人了。因為我無法隨時隨地驗證對方是否給我轉了賬。因此，區塊鏈是分散儲存在世界各個地區的數台電腦上的。

這些電腦被稱為“節點”，它們在點對點網路中一起工作，以確保區塊鏈的安全性和狀態的最新性。每個節點都儲存著區塊鏈的完整版本，每當有新塊添加時，每個節點也都會更新區塊鏈。使用點對點網路有下面這些優勢：

☞我可以隨時隨地的使用區塊鏈檢查交易狀態；

☞我不用依靠某一方來瞭解交易的最新狀態；

☞當發生駭客攻擊時，對方必須同時攻擊成千上萬台電腦，而不只是一台伺服器；

☞不必擔心區塊鏈裡的資訊會被刪除或篡改，要實現這一點就必須修改所有電腦裡的資訊。

但上述情況並不意味著區塊鏈就是100%安全的。例如，我怎麼知道區塊鏈裡記錄的資訊是正確的。怎麼驗證區塊裡有沒有包含無效交易。如果有不同版本的區塊鏈，那我怎麼知道哪一個區塊鏈裡的才是真實紀錄。

區塊鏈巧妙的地方在於，這些問題，可以用共識機制來解決。

第三步 理解共識機制

共識機制神奇之處在於，它允許點對點網路中的所有節點一起工作，而彼此之間卻不必相互瞭解和信任。

共識機制就是一組簡單的規則：網路中的節點通過運行網路軟體達成一致。這些規則確保區塊鏈網路按預期工作並保持同步。

共識協議規定了：

☞如何將區塊添加到鏈上

☞區塊什麼時候被認為是有效

☞如何解決真相衝突

【將區塊添加到鏈上】

不同的區塊鏈有不同的添加區塊的方式。

最有名的共識機制是比特幣PoW機制（工作量證明）。PoW的第一個規則是：平均每十分鐘，一個區塊會被添加在區塊鏈中。

這個過程叫做“挖礦”，添加新塊的節點叫做“礦工”。在PoW機制下，系統會出一道密碼謎題，礦工運用電腦的算力解決系統中的密碼謎題來添加新塊。共識機制規定：只有成功解決出密碼謎題後，才能添加一個新塊。成功添加新塊的礦工能夠獲得預埋在系統中的新幣作為獎勵。隨後，所有礦工開始挖掘下一個區塊。

PoS（權益證明）也是常見的共識機制之一。這種機制通過計算你的權益，包括你持有的幣的數量和持有幣的時間，來決定記賬的權利。誰的權益大，誰就獲得添加新區塊的權利。

【區塊的有效性】

當礦工解出謎題“挖出”區塊後，網路中的所有節點將檢查該區塊是否有效，並將它添加到各自的區塊鏈副本中。

節點們首先需要就塊的合法性達成共識，只有這樣網路才會達成同步並更新區塊鏈的狀態。只有遵循共識機制設定的規則的新塊，才會被節點們承認並添加到鏈上。沒有遵循規則的塊將會被拒絕添加。

通常情況下，只有包含交易資訊的塊才有效。以比特幣區塊鏈為例，協議規則規定：如果沒有從別人那裡接收到比特幣或者挖出比特幣，就不可以發送比特幣。換句話說，如果寄件者已經接收到了足夠的比特幣來做交易，節點們將運行軟體檢查區塊中的所有交易資訊，以此來檢查網路狀態。

現在，假設我已經收到1比特幣，我後來將其發送給張三，然後我嘗試將相同的比特幣發送給李四。只要我的第一筆交易被添加到鏈中，所有節點都會更新區塊鏈，以證明我現在沒有該比特幣了，那麼任何包含我和李四的交易資訊的塊都會被拒絕。節點們的軟體發現該塊沒有遵循規則，因此它們不會將這個塊添加到鏈上。

規則還規定，只有具有比特幣持有人數位簽章的交易才是有效交易。只有控制發送比特幣錢包或地址的人才可以在交易上籤字。因此，只有你可以花你的比特幣。

【如何解決真相衝突】

在偶然的情況下，會出現兩名礦工同時向鏈條添加有效塊，一部分節點接受了一個礦工的有效塊，另一部分接受了另一個礦工的有效塊。第一個塊包含我和張三交易的資訊，第二個塊包含我和李四交易的資訊。現在，我突然同時擁有兩種不同狀態的區塊鏈。

我們將這種情況稱為“分叉”。張三或李四是否擁有我發送的比特幣。兩條鏈中的哪一條才是'真正的'區塊鏈。

通常情況下，所有的共識協議都有一條簡單的規則來解決這個問題：最長的鏈獲勝。

當分叉發生時，一些礦工會在這條鏈上挖礦，另一些礦工將在另一條鏈上挖礦。不可避免的是，一條鏈上的礦工肯定會比另一條鏈上的礦工多，因此，礦工多的那條鏈將會增長的更快。

另一條鏈上的礦工將會遷移至較長的那條鏈上，分叉出去的鏈就會消失。這樣對主鏈沒有任何損害。

因為礦工是以自我利益行事的經濟行為者。一個礦工如果知道這條分叉的鏈會消亡，那麼就不會有興趣在分叉鏈上採礦。所有在分叉鏈上的交易絕不會發生在主鏈上，這意味著在分叉鏈上挖礦的礦工將得不到獎勵。

上述這種情況，我們稱之為軟分叉。

在少數情況下，分叉鏈可能會產生大量的採礦能力。在這種情況下，可能需要一段時間才能確定哪條鏈是主鏈。傳統觀點認為，等待6個區塊方可真正確認一個交易。

譯者補充：這種情況稱為硬分叉，在原鏈上工作的節點無法驗證分叉鏈上的節點生產的區塊，這樣就會分出兩條鏈。這兩條鏈將會並存運行下去。