最近區塊鏈名聲大噪，尤其在金融領域，各方研究火熱，那區塊鏈到底是哪兒來的？先來看一下區塊鏈的發展軌跡吧！
2008-2010年，比特幣誕生——中本聰提出，要創建一套支付系統，基于密碼學原理而不基于信用，使得任何達成一致的雙方能夠直接進行支付。
2011-2014年，業界比特幣產生質疑以及對區塊鏈發生關注——比特幣安全事件頻發、交易處理效率、資源耗費、監管難度。而區塊鏈本身優勢逐漸呈現，有助于降低信任風險、簡化交易流程、驅動新型商業模式產生、共享金融的實現。
2015年，業界對區塊鏈進行深入探索。
2016年后，區塊鏈將在各行業進行廣泛應用。
要想理解區塊鏈，先來看看比特幣是什么吧！
這里首先科普幾個概念：
- P2P網絡：比特幣系統是基于P2P網絡的，也就是沒有中心節點，所有節點地位對等，每個節點都保存有自網絡建立之初所有的交易記錄，也就是公開分布式記賬本。也就是網絡上每個節點都能看到網絡上進行過的所有交易記錄，能夠知道各個賬戶中的比特幣余量，以及整個網絡中比特幣數量（跟普通貨幣比起來，比特幣的公開透明性是不是讓你覺得很刺激？）。
- 公鑰加密算法：比特幣系統中，為了保障私密性，一般用戶都會為新發生的交易設定一個新的交易地址。這個新的交易地址就包含一個公鑰和一個私鑰，公鑰就好像自家的錢柜地址，而私鑰相當于錢柜鑰匙。公鑰在系統中是公開的，網絡上的任何人都可以通過公鑰來認證交易者合法性；私鑰只有用戶本身知道，用戶可以用私鑰對交易申請進行簽名，從而合法使用“錢柜”里的比特幣。
- 礦工：礦工可以通過“挖礦”獲得比特幣，這是比特幣的唯一產生來源。我們現實中的貨幣都是央行通過印鈔機印發，而比特幣可以由用戶通過“挖礦”產生，由于數學算法的限制，比特幣的數量是有限的，上限為2100萬個，數量上的有限性也保證了比特幣可作為一般等價物的流通屬性。“挖礦”的過程是一個計算速度的比賽過程，誰能最先算出加密的哈希函數，誰就能獲得獎勵——目前是25個比特幣（在比特幣剛產生的4年內，區塊數量還沒有超過21萬個，每次獎勵為50個，這是規定因為每產生21萬個區塊后，比特幣獎勵數會減半）。挖礦工具是有計算能力的計算機，當然普通個人電腦是基本上沒有這個能力，現在一般都是很多人投資購買機器一起組成具有巨大計算能力的挖礦池進行“挖礦”。
- 區塊：公開分布式賬本的記錄單位。礦工將最近10分鐘內的交易記錄打包成一個新的交易塊，也就是區塊的前身（比特幣網絡自動調整挖礦難度使得大約每1個小時產生1個區塊，也就是平均每個區塊大概記錄的是10分鐘之內的交易信息）。每個區塊至少都包含：①上一個區塊的哈希值；②交易塊；③隨機數；④根據前三個元素的組合數據算出的新的哈希值，這個哈希值就是礦工通過調整隨機數來計算的；⑤礦工的獎勵比特幣數量。哈希值被某個礦工計算出后，網絡上其他至少半數節點將該哈希值代入驗證，確定該哈希值是可行解后，才可以加蓋時間戳，生成新的區塊。可以看到哈希值使得區塊和區塊之間前后連接，形成一條區塊鏈。
- 哈希加密：哈希加密函數能夠將數據轉化成一串特定長度的字符串（這里是256位），就是哈希值。給數據頭添加不同的隨機數會對應產生不同的哈希值。產生哈希值的過程其實很簡單，但是比特幣系統中要求哈希值符合一定的格式，因此，礦工們就不得不調整隨機數，去尋找符合格式的哈希值，這個工作量十分巨大。
- Merkle樹結構：如圖2所示，這個結構是在交易塊中用到，用于存儲哈希值。交易塊本身是一個哈希值，存儲于Merkle的根節點，而Merkle樹的葉子節點存儲每一次交易數據對應的哈希值。這種結構有助于簡化驗證過程，只需要驗證Merkle樹根節點的哈希值就可以確認這些交易記錄的真實性了。
看到這里是不是還是不太懂？接下來結合圖1再看一遍這6個概念吧！把它們串起來，你馬上就知道比特幣的真相了！
如果你還是不懂，請看下面的小故事，如果你已經懂了，請略過~
從前有個村子，叫橘子村，這個村子里流通的貨幣叫橘子幣，橘子幣是全村最權威的人制造發行的，村民們都覺得村長非常可信，就選出了他來做這件事情。
村長每隔一段時間就看看村里的市場情況，根據市場情況覺得要不要印刷新的橘子幣，或者回收多余橘子幣，來穩定村里的經濟狀況。村長還會作為第三方公證人，來勤勤懇懇地記錄村里人之間的交易記錄，一旦有交易糾紛就會翻查交易記錄，非常方便。
橘子村過著非常平靜美滿的生活。
后來村長去世了，村長兒子作為新的村長來繼續做這件事情。
村長兒子發現，“哎，我自己可以印刷很多錢花哎，這個好玩！”
于是他印了很多橘子幣，大手大腳從村民那里購買各種東西。
這導致了最后村民手里就剩的東西都不多了，橘子幣倒是每個人都有很多，這錢都能拿來當廁紙用了！
更糟糕的是，村長兒子還會收受賄賂幫一些人篡改他們的交易記錄，這讓村里勤懇樸實的良民們苦不堪言。
沒有了信用的支撐。橘子村一片混亂。
這時有個聰明人叫中本聰提出來，“我們為什么非要依賴村長兒子，我們完全可以創造一個不需要村長兒子的交易機制啊。”
這個機制就是比特幣支付系統。
為了防止有人篡改賬本，村里每個人手里都有村里交易賬本的完整副本，如果有人要改，必須有半數以上的人同意，你才能改。
而且所有人手里的賬本實時同步，時刻保持一致。
村里有一些土豪，他們有點顧慮，因為賬本是公開的，自己的財產大家都能通過推斷賬本的數據知道，所以他們希望能匿名。
所以，中本聰又想了一個辦法：非對稱加密技術。
村里每個人都保存一個錢柜，自己手里保存自己錢柜的鑰匙。誰也不知道這錢柜屬于誰，唯一能證明這錢柜屬于你的就是你有那把能打開它的鑰匙。
這個時候，村民愛麗絲想從村民波比那里買一頭牛，愛麗絲就要付比特幣給波比，波比第一個動作就是建立一個錢柜X用于接收比特幣。愛麗絲要從她的錢柜Y發送比特幣，首先她廣播告訴全村人，“錢柜Y要發100塊錢給錢柜X啦，這是我的鑰匙！”然后村里人過來圍觀，看這錢柜Y能不能被這鑰匙打開，半數以上村民發現可以打開！這樣，大家都同意錢柜Y有效，里面有超過100塊錢，這交易就順利進行了。然后比特幣就被發到波比的錢柜X中啦。
交易完成！這個交易要記錄一頁在公共賬本上，問題是新的一頁賬本上要有一個標簽，這個標簽要根據上一頁賬本的編號和要記錄下來的交易算出來，然后才能記錄新的一頁。
因為記錄賬本會獲得獎勵，所以所有村民都開始計算了。有一個叫明明的村民最先算出來，他開始廣播說，“我算出來啦，結果是1100！”然后其他村民開始代入驗證，超過半數村民發現結果是對的，大家都同意，那明明就記錄了新的一頁賬本，其他村民開始謄抄，完成公共賬本的同步。同時，明明獲得了比特幣獎勵。
記賬產生比特幣，當然這個比特幣數量會隨著賬本的增厚越來越少，最終會固定在2100萬個。再也不會發生貨幣因數量增多而導致貶值的問題了。
故事中包含著一些關鍵概念：
- 所有村民組成P2P網絡，這是區塊鏈的網絡基礎。
- 錢柜是公鑰，鑰匙是私鑰。這是點對點交易的信用基礎，而且在保證網絡透明的同時保證匿名。
- 明明同學，是一個優秀的礦工，通過強大的計算能力，超越其他村民，獲得比特幣獎勵。
- 賬本中每一頁帳就是區塊鏈中的區塊。
- 每一頁賬本上的標簽就是哈希值，這個哈希值使得每一個區塊鏈接到上一個區塊，成為區塊鏈。
- 每一筆交易發生和被記錄時，都需要超過半數的村民驗證同意，這是區塊鏈的共識機制。
比特幣產生之后，在市場內快速成為流通的虛擬貨幣，同時也吸引了大批投資者的目光。這時，比特幣的流行產生了一些問題，在公鑰加密算法概念中已經提到，比特幣的私密性特別好，這種匿名交易的狀態使很多不法分子趁虛而入，出現了一批利用比特幣洗錢的平臺以及“絲綢之路”這種毒品交易平臺。比特幣系統中的礦工挖礦機制造成了很大的資源浪費，同時每一筆交易都需要網絡上超過半數的節點確認，當網絡越來越大的時候，這種交易認證機制雖然有著很高的信用度，但同時也造成了非常低的交易效率，無法應用到即時交易系統中。比特幣從一定意義上來說是一種帶領我們走向一個新世界的新型貨幣，這個世界中信任由數學創造，不再依附于某個可信的人或者某個權威團體，這種不同于以往的內在變革，加上之前提到的安全問題，使得比特幣的監管變得非常棘手。
但作為比特幣底層技術的區塊鏈開始受到關注——一個公開的分布式的賬簿系統。區塊鏈帶來的信任創造機制變革，將是重新定義世界的一把鑰匙。
區塊鏈究竟是什么？
如果你理解了比特幣，區塊鏈就很好理解了！
在小故事中，區塊鏈就是人手一個的公共賬本。
嚴肅點說，區塊鏈是一個公開的分布式賬簿系統。它是數據庫的一種，擁有大量記錄，并將這些記錄放在一個一個的區塊內（而不是像傳統數據庫那樣將數據整理在表格中）。每一個新生成的區塊通過使用哈希算法加密生成哈希值，鏈接到上一個區塊。人們可以像賬本一樣使用區塊鏈，可以共享，也可以被擁有適當權限的人查閱。
區塊鏈的信用創造機制
區塊鏈把人為的信用模式化為密碼學問題，我們只要相信數學本身就可以了——超過半數的人通過計算驗證你的私鑰可以匹配公鑰，你的交易就可以進行；超過半數的人通過計算驗證你算出來的哈希值代入方程組是對的，你就可以在公共賬簿上記下交易，獲得獎勵。
區塊鏈中，我們不再需要通過一個權威機構來驗證交易的真實性和可靠性，畢竟有時候權威機構也不一定可信。
區塊鏈中，我們把機器、代碼作為具體的信用第三方，本質上我們是把密碼學、數學作為了信用第三方。
區塊鏈在實際應用中可以解放一大批中介勞動力，節省大量信用成本。
區塊鏈和智能合約
梅蘭妮斯萬曾提出區塊鏈發展的三個階段：
1.區塊鏈1.0，貨幣時代。區塊鏈作為底層技術應用于虛擬貨幣，如比特幣。
2.區塊鏈2.0，合約時代。利用區塊鏈在互聯網上建立智能合約，用算法代替傳統合同。應用于多個領域，金融交易、公共記錄、資信證明等等。
3.區塊鏈3.0，分布式人工智能和組織時代。
可以說區塊鏈目前的發展是處于區塊鏈2.0時代（雖然我們還沒有體會，但確實已經錯過了1.0時代 T_T）。
智能合約出現在區塊鏈之前，早在1994年，密碼學家尼克·薩博提出了智能合約。
智能合約是用計算機語言而非法律語言記錄條款的智能合同，工作原理類似if-then語句。本質上是一段部署在分布式賬本中的代碼，它可以處理信息，接收、儲存和發送價值，是一個能夠自動執行合約條款的計算機程序。智能合約可以用這種方式與真實世界的資產進行交互。當一個預先編好的合同被觸發時，智能合約執行相應的合同條款。
智能合約本質上是將計算機或者更準確地說是將數學，當做合約仲裁方。這跟區塊鏈本質上的基于算法的信用創造機制是不謀而合的，因此，區塊鏈成為實現智能合約的理想平臺。智能合約的關鍵點在于將機器作為仲裁方的算法設計，如何效率更高、如何和現有法律結合都是需要研究的問題。
以太坊的算法基于圖靈完備創造了智能合約，根鏈的算法基于50%共識技術。
智能合約進一步保證區塊鏈中的執行信用
- 區塊鏈依賴智能合約和腳本語言，使得可編程經濟成為現實。腳本本質上是眾多指令的列表，腳本的執行依賴區塊鏈底層的智能合約。
- 區塊鏈的可編程特性使得獨自在區塊鏈上運行的自治實體出現，推動社會進入基于機器信任的智能萬物互聯時代。Slock.it初步呈現了自治組織的運行狀態。
- 區塊鏈基于智能合約解決交易雙方的信任執行問題。在區塊鏈上嵌入智能合約，可以規避操作風險和違約風險、信任風險。
- 區塊鏈還可以實現基于一定規則的價值傳遞。利用智能合約，可以在分布式賬本基礎上，根據交易主體的喜好和需求，構建可編程合約。
從信任的角度看，區塊鏈是用數學方法解決信任問題的產物，運用中本聰共識、密碼學方法，在機器之間建立信任并完成信用創造。通過非對稱密鑰解決點對點交易中所有權信任問題，基于區塊鏈的技術優勢保證價值轉移過程的安全信任，通過智能合約解決信任執行問題，最終實現“無需信任的信任”。
法律的約束和執行走向智能化
從古希臘古羅馬發展到現在，如今我們的法律已經很完善了，但約束力和執行力卻還有很大的提升空間。智能合約的出現，能夠起到強制約束作用，也就是在區塊鏈運作中，不符合智能合約的行為根本無法觸發計算機系統設定好的條件，從而無法執行，這大大節省了人工參與的成本。
智能合同雖然通過算法執行，但也是由人來制定，它的執行會很公平和精確，也因此缺乏一些靈活性。因此，智能合約在法律方面的應用還仍需多方合作。
考考你
現在再問你什么是區塊鏈技術，你能回答上來嗎？
結合下面這些關鍵詞想一下，什么是區塊鏈技術？
- P2P點對點網絡——區塊鏈的基本網絡架構，無中心節點。
- 公開分布式賬本——區塊鏈的本質屬性。
- 不對稱加密算法、公鑰、私鑰——保證點對點交易安全。
- 哈希加密——保證賬本的真實不可篡改。
- Merkle樹——一種存儲交易記錄哈希值的結構，簡化驗證程序。
- 中本聰共識機制——50+%認同才有效。
- 智能合約——信用保障基礎之上，腳本條款可以生效。
來自橘子園的技術問答
這是技術問題還是經濟問題？比特幣對M0會有影響嗎？
區塊鏈是技術上的創新，打破了原有信用依賴第三方公證的機制，帶來的影響是改變經濟的運行模式，所以隨著區塊鏈的進一步應用，經濟可能會隨著運行模式的變革發生變化，主要可能體現在經濟的共享深度、全球資源的利用充分度等等方面。M0是現有貨幣體制下的經濟指標，代表市場上流通現金量，仍舊是和央行貨幣發行量以及金融機構庫存現金掛鉤，從這個角度講，比特幣的應用對M0沒有直接影響。我理解記賬時各個參與方要計算的是與上一個block hash值相同的下一次碰撞，不知對不對？
碰撞概念：如果兩個輸入串的hash函數的值一樣，則稱這兩個串是一個碰撞。所以在哈希函數中，碰撞的實體是輸入字符串。
參與方在爭奪記賬權時計算的不是“碰撞”，而是“新字符串”對應的“新哈希值”。而這個“新字符串”是這樣的一個組合：上一個block的哈希值+本block中交易記錄對應的哈希值+隨機數。這樣算出來的“新哈希值”就是新產生區塊的獨一無二的標簽。這個標簽使得區塊鏈是不可逆的，一旦某個區塊記錄被篡改，就會造成之后的所有區塊哈希值不匹配，這就保證了區塊鏈中交易記錄的安全性。
整個已經有記錄的賬本是否為一個block？
簡單理解可以這么想：區塊鏈可以比作一個分布式賬本，一個區塊（block）可以比作賬本中的一頁，區塊哈希值可以比作頁碼。然后區塊鏈上的區塊個數沒有最大數量，因為只要還有交易發生，就需要記錄新的一頁，也就是就要新建區塊（block）。交易記錄需要新建區塊來證明存在性，區塊的創建需要交易的發生。-
隨著算力的增強，預先定義的總數2100w終有用盡的時候，這時候要超發貨幣還是怎么辦？因為這意味著計算無獎勵。
見圖3，首先關于“隨著算力的增強，預先定義的總數2100w終有用盡的時候”這個說法，比特幣是由網絡源源不斷地產生，準確地說，2100w這個數字是個極限，只有當時間無限久的時候才能達到，正常來講是無限接近但無法達到。
計算不會無獎勵，只不過獎勵會越來越少，但如果比特幣身價能持續升溫，就不會缺少那些花費大量物資打造“礦池”挖礦的人，這個問題可能還要結合經濟原理來考慮。
有興趣可以參考下這篇文章：比特幣塊鏈和挖礦原理
圖3：比特幣個數和區塊個數隨時間變化曲線 按照上圖曲線，很快挖礦者的報酬增長就會進入拐點，這樣計算者的積極性如何保證呢？在那些獎勵聊勝于無的時候。或者說是溫水煮青蛙式的減少報酬，減少的過程持續很長的歷史時期，讓挖礦者有小利可圖并把比特幣對現實貨幣的增值考慮進去？
嗯，蔚哥這個問題我也想過，感覺這個可能要從經濟學的角度考慮一下，畢竟有需求有利潤才會有人“挖礦”，而比特幣的投資價值以及越來越廣泛的交換價值，就是需求所在。雖然我推測不出來比特幣的未來將會如何，但我覺得只要它這種價值不消失，那么不用擔心沒有人挖礦。
也可以想象兩個極端：如果比特幣一直能夠在市場上流通，那這條投資路應該沒什么大問題，畢竟從它剛出現到現在身價漲了很多，而且數量有限，物以稀為貴；但是一旦比特幣停止流通，有可能是因為國家管控等原因，那就難說了，估計就木有人費勁“挖礦”了~前一段google宣布SHA1被攻克，隨著密碼技術的提升，這種依賴hash不可逆的假設為基石的體系，的系統性風險如何保證？（沒有權威第三方用槍桿子保障參與方利益）
區塊鏈中使用SHA-256的哈希算法進行區塊加密。我們通俗點講這個哈希加密的原理：
例如“橘子園讀書”==Hash函數==>“0000001101010010”，這里Hash加密函數的輸入為“橘子園讀書”，輸出為字符串散列。
我可以通過哈希值驗證被加密的內容是否真實，但是我不能通過哈希值知道被加密的具體內容是什么。
不同的被加密內容，通過Hash函數加密，可能會輸出相同的字符串散列，也就是不同的輸入對應了相同的哈希值，這就是第一個問題中提到的碰撞，比較好的哈希加密函數中，這個碰撞幾率在理論上有測試值，但在實際應用中遇到碰撞的可能性會非常小。
蔚哥提到的SHA1被攻克的新聞我在網上找到了一些：“王小云的主要工作是給出了MD5，SHA-0的碰撞，以及SHA-1的理論破解，她證明了160位SHA-1，只需要大約269次計算就能找出來，而理論值是280次。”
王小云這個是160位，而區塊鏈中用的是256位，這個碰撞幾率就更小。
反觀區塊鏈每一個區塊的哈希值計算過程，可以說是對哈希值的哈希加密，而且還用了merkle樹(見圖2)這種包含好幾層哈希的存儲結構，整體來說，找到和被加密內容對應的哈希值一模一樣的數據，幾乎不太可能。所以，區塊鏈中數據被篡改的幾率幾乎為零。雖然它不是嚴格為零，但用于普通的實際應用中已經足夠了。
總之，目前來看：理論上區塊鏈上這種哈希加密會有風險，但概率幾乎為零，可以用于實際應用。而隨著密碼學的進步，這個說法可能被推翻也不一定。
- 超過半數的村民計算哈希值確保交易成功進行，這是村民主動去計算還是自動分配給超過一半的村民？如果自動分配，怎么保證自己可以成為這一半人？
試著回答下慧慧的問題哈，這個問題很好，涉及的是區塊鏈中的共識機制。
首先澄清一點，村民的故事只是個例子，實際中超過半數是最低要求，一般來講都是網絡中所有節點都驗證哈希值的正確性之后才會進入下一個階段。
這個過程中是村民主動去計算驗證的。關鍵問題是村民主動計算的動機是什么？
其實有點像博弈的過程，P2P網絡中，所有節點都是相互平等相互獨立的，相互之間沒有信任關系，每個節點都會從自身利益出發考慮問題。這種情況下，各節點達成一致的充分必要條件是所有節點都自發地、誠實地遵守游戲規則，判斷每一筆記錄的真實性，將判斷為真的記錄記入區塊鏈中。這樣一來，就達成了信任的網絡。
不同的游戲規則對應了不同類型的共識機制：工作量證明機制、權益證明機制、股份授權證明機制和pool驗證池，具體的可以參考簡書讀書筆記哈~ - 區塊鏈將給我們帶來的最大好處是什么？最大隱患又是什么?
戴老師這個問題，雖然是非專業問題，但是真的好難回答哦。大家了解區塊鏈是什么之后都思考一下吧~~之前我們探討的問題都是區塊鏈的原理，指向區塊鏈的過去，戴老師這個問題其背后指向的是區塊鏈的未來，我們能用區塊鏈做什么，要注意什么等問題。
關于區塊鏈最大的好處是什么，這本書中說了很多區塊鏈的好處，比如說非常可信（基于算法的信用創造機制降低信任風險）、信用成本比較低（節省了傳統中介平臺的資源和人力成本、交易協調成本等等，簡化了交易流程）、有助于促進創新商業模式形成等等，其實統籌這些優點指向的一個發展方向就是全球資源共享模式的創新，帶來的是資源共享廣度和深度的拓展。
利用區塊鏈，我們可以丟掉傳統第三方信用依賴這個拐杖，打破中介的信息壟斷和地下資源蓄水池（當然不是所有中介都有這個問題，因為中介本身它就是為資源共享而存在的，就應該服務于資源共享，但的確現有很多平臺打著中介的旗號，收取過分的中介費用，制造和發布模糊信息，暗中積聚資源為自己謀利，比如之前一些跑路的P2P平臺），可以更好地進行資源共享，所以說區塊鏈給我們帶來的最大好處將會是資源的充分共享。
區塊鏈的隱患有兩個方面：
一是技術層面，區塊鏈本身的去中心化程度和共識機制效率成反比，我們在講解區塊鏈中舉到的例子都是沒有中心節點的網絡模型，也就是去中心化程度是100%，但實際應用中，沒有中心節點就意味著共識機制中所有節點都要參與交易驗證過程，這會導致交易時延過長，不滿足一些實時交易的場景需求，所以共識機制的效率提升是一個問題；再者隨著區塊的增多，高效的存儲策略也需要進一步研究；還有很重要的安全問題，比如系統節點太少可能有遭受攻擊的風險，私鑰目前都是存儲在客戶端本地就有被竊取的風險，共識機制中“游戲策略”的設置如何保證安全等。相信這些技術層面的缺陷會隨著技術上的不斷突破有所改善。
二是道德層面，“絲綢之路”是一個利用比特幣進行毒品交易的平臺，還有利用比特幣洗錢的案例，像這類能夠幫人謀利的新事物發展難免會經歷這個階段，瘋長——監管——成熟或滅亡，所以監管的作用意義重大，未來到發展成熟要走的路還很難很長。
