区块链到底是什么？解读区块链的4大核心组件

由于加密货币的普及，区块链技术在过去几年中迅速崛起。无论如何，这项技术仍然与比特币有太多联系、，而在现实生活中，区块链技术为用户提供了多种用途。为了更好地理解它是如何工作的，对它的底层技术有一个清晰的概念是非常重要的。

好哥们：" 老白，区块链最近很火，我想了解 "

笔者：" 不懂问度娘 "

好哥们：" 百度说：区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。"

好哥们：" ......我晕了 "

好家伙，百度真是一个深奥的百科全书。

今天笔者将给大家介绍区块链的核心组件：区块链技术、分布式账本（DLT）、基于 DLT 的点对点网络、共识规则以及区块链涉及的密码学。而白泽将以身举例，这样更容易让大家理解。

1、区块链技术和分布式账本

首先我们先要区分开比特币和区块链。

区块链最早的应用是比特币，而且也是非常成功的应用，比特币创始人中本聪给比特币区块链定义的是A Peer-to-Peer Electronic Cash System（一种点对点的电子现金系统），以下摘自中本聪论文。

" 这是一个完全通过点对点技术的电子现金系统，允许在线支付直接从一方发送到另一方，而无需经过金融机构。"

那么区块链究竟是什么呢？从本质上来讲，它就是一个数据库。不过这个数据库有点特殊，它是一个分布式的，去中心化的数据库。而什么是账本？它是一本书或其他金融账户的集合。主要功能是存储和结构化数据。区块链不是保存在一个古老而尘土飞扬的图书馆中，而是数字对应物。所有信息都存储在与时间戳相关联的区块中，而不是页面和数字。将时间戳想象为插入信息的精确日期和时间。

这样，每个新区块都可以添加到具有最新时间戳的块之后。一个块一个块的组成一条链。

数据库在我们的生活中很常见，大家应该也都有所了解。它是存储处理各种数据用的。大到一个国家的人口经济环境数据，小到各省市，大公司，企事业单位的各种报表，再到老百姓居家过日子，你都离不开数据库。你就是开个小店，进多少货，卖多少钱你还得统计呢，对吧。

以老白我自己为例，以前过日子稀里糊涂，挣多少钱，花到哪儿了，从来没有个数。后来高人指点，说你这样不行，你得学会记账，搞清楚你的收入支出，然后你就学会计划，日子会越过越好的。老白一听有道理，那就记账吧。

老白一个月收入5000，老白的媳妇收入3000，另外还有一些其它的收入2000，老白一家一个月收入10000。每个月支出，房贷2000，物业水电通信费500，衣服化妆品什么的支出2000，吃饭支出1500，等等，这一项一项支出一个月总计6000，老白家里每月能结余4000。

老白一看，每月收入支出一目了然，哪些钱该花的这没办法，哪些钱不该花的我也知道了，渐渐的可以对生活有更多的规划。这就叫记账，老白用来记账的笔记本就叫数据库，写在笔记本上的各项收入支出的数字就是数据库里的数据。

那什么是分布式去中心化的数据库呢？其实也简单，那就是老白的媳妇也记账。

老白一个人记账，这叫中心化，只有一个数据库。哪天老白的笔记本被火烧了，数据库就没了。现在老白的媳妇也记账，这就有了两个数据库，两个中心。两个数据库里的数据一模一样，这就叫分布式去中心化，即使有一天，老白的笔记本被火烧了，老白媳妇的笔记本还在啊，数据不会丢失。这就是分布式去中心化的好处，数据是安全的，它没有一个唯一的中心，谁的数据丢了都无所谓。

现在又出现了一个新的问题，两个人都记账，以谁的为准呢？如果两个人记录的数据都一样，那没有问题，这两个账本都是对的。万一出现差错呢？以谁的为准，这就不好说了。

我们继续往下讲。

老白开始记账了，老白的媳妇就起疑心了。平常吊儿郎当一个人，突然开始记账了。大白天的老母猪上树了，这里边一定有鬼。是不是惦记着回头跟我离婚分家产呢？不行，我也得记账，免得到时家里有多少钱我都说不清楚。于是，老白媳妇也开始记账了。

过一段时间，老白发现媳妇也在记账，就问她，你记账干什么呢？

媳妇也爽快，我怀疑你记账是想以后和我离婚分家产，那我也得记，免得到时我连家里有多少钱都说不清。

老白一听哭笑不得，媳妇你想多了，我记账是为了把咱们的日子过好。不过你记账我也不反对，咱俩这叫分布式去中心化记账，数据更安全。你也体会一下，什么叫不当家不知柴米贵。

这一解释，老白媳妇心里的石头放下了，原来这死鬼不是为了跟我离婚啊，那就好。不过万一咱俩有一个记错了，过一段时间都忘了，那这个账以谁的为准呢？

老白一听，对啊，以谁的为准呢？干脆这样，咱爸咱妈四位老人都闲着没事，也请他们帮我们记账，这就多了四个账本，六个账本总不能都错了。以大多数记录相同的为准，怎么样？

于是，六个账本一同记账，为了方便对账，老白全家约定，每天的收支记到一张纸上，一天一张纸。这张纸我们可以把它叫做一个区块，一天天的，一个区块接着一个区块记下去，连到一起就叫做区块链。

这六个账本，同时记录老白一家的收支情况，每天的记录打包成一个区块，这就是区块链。

区块链我们再总结一下，第一，它是个数据库，记录的是老白一家的收支情况。第二，它是去中心的，六个账本，没有一个是唯一的，六个账本里的数据如果相同，都是有效的。第三，它是分布式的，六个账本在六个人手里，不可能同时被毁，数据是绝对安全的。

另外就是数据的纠错问题，区块链的纠错原则就是以大多数为准，只要结果，不论对错。大多数原则怎么理解呢？还是老白一家的例子。

2、点对点传输

首先我们先要理解一下" 点对点 "是什么？

点对点技术（peer-to-peer，简称P2P），又称对等互联网络技术，是一种网络新技术，以来网络中参与者的计算能力和带宽，而不是把依赖都集中在少数几台服务器上。

通俗的来说，点对点传输时不经过任何一个服务器中转而直接传输的。

好哥们：" 这有啥稀奇的呀，我给你打电话、发微信、发邮件、给你微信转账不都是点对点啊，我是一个点，你是一个点，咱俩之间直接进行点对点嘛！?"

简单看上去，这些动作确实是点对点通信，但其实不是，这些行为动作背后都存在着第三方机构。以手机支付为例，我们使用手机微信或者支付宝进行支付的时候，其背后有腾讯和阿里巴巴这样的机构在背书，腾讯和阿里巴巴的作用是保证交易的公平、公正、安全、可信任。正是由于背后有机构背书，我们才放心的将自己的钱支付给一个不认识的陌生人。由于存在第三方机构，所以这些形式不属于点对点传输。

有第三方参与的情况下，如果第三方机构出现问题，那我们的钱可能就没有了，当然，这种情况出现的几率很小。不过，几率小也有可能会出现，这时就会需要大量的人力、物力和时间来对账，最终也可以解决，但是成本是很高的。

根据中本聪的论文中的解释，" 从字面理解，首先要存在两个点，这个点通常是计算机或者载体，假如是A和B，A和B之间可以直接进行通信，而没有任何第三方机构的参与 "。

区块链中的点对点没有客户端和服务器的概念，节点间都是平等的，任意两个点之间都可以进行交易，交易成功后全网所有节点都会记录这个交易，任意一个节点出现问题，都不会影响交易结果。

3、共识机制

点对点网络确实能够提供高水平的安全性。但是，整个区块链技术都必须依赖共识机制，它决定了一个区块链系统的去中心化程度、性能和安全性。

那么再次回到老白的" 数据库 "。

老白全家每星期对一次账，六个人拿着六个账本坐在一起对账，如果说老白的账本里一个区块，比如7月3日一笔支出是100元，但是其它五个账本里记录的都是120元，那以其它五本的记录为准，老白7月3日这个区块的记录必须改过来，而且老白7月3日以后的区块全部作废，必须改成与其它五个账本的区块一致，否则老白的账本都给你废了，你这个账本没人承认。老白心想我比窦娥还冤，这笔钱是我亲手花出去的，就是100元啊。那也不行，大多数人记录的都是120，那就是120，不是也是。这就是区块链的纠错机制。遵循大多数原则。

如果说老白媳妇的数据也错了，老白媳妇7月4日的区块有一笔数据不对，那么老白媳妇7月4号的区块数据包括以后的区块全部作废，必须改成和大多数人一样的。

当然我们说老白冤枉不是指区块链的机制不对啊，你反过来想，如果有人恶意篡改数据呢？他改少数账本的可能性高呢，还是改大多数账本的可能性高呢？答案是显而易见的，能够同时把大多数账本的数据都篡改了，这个可能性基本不存在。所以，区块链的共识机制其实保障的是数据的不可篡改性。

我们先从比特币的共识机制（Pow）来谈。

在比特币链上，当有一笔交易发生时，我们可以转换一下理解思路，将交易用考试来理解。

比特币的系统会将这道题向全网公开，而全网中最先算出这道题的节点会把问题的答案抛向全网，如果这个答案得到了全网大部分节点的认可，则这笔交易就会被打包进区块中，最终这个区块会被添加到区块链中。

因此，比特币区块链中的每一个区块，实际上都是节点的电脑所消耗的电力和计算能力的结果，我们把这称之为电脑的工作量，而区块链就是在每一个区块上消耗的工作量的总和，所以这就是基于工作量证明机制的区块链，英文名字叫Proof of Work，简称PoW。

在一个工作量证明（PoW）机制的区块链中，如果黑客想伪造交易，就必须把在这个交易之前所有产生的区块全部伪造一遍，也就是要把之前每一个区块中的计算全部重新算一遍，那么工作量太大了。这也就确保了安全。

区别于比特币的PoW机制，另一种常见的共识机制叫做PoS。

PoS采用了跟PoW完成不同的机制。既然要花钱购买比特币挖矿计算机和购买电力，那么，为什么不只是用钱来选择区块生产者并将计算密集型过程跳过呢？PoS是这样的想法：基于人们在系统中质押的钱多少来选择区块提议者，也就是人们在系统中拥有的代币的比例。

在PoW中，拥有算力越多，被选为提议下个区块的概率就越高。在PoS中，拥有的代币越多，成为区块生产者的概率就越高。

4、区块链的密码学

作为一个可以传输价值的区块链，如果安全仅靠节点数取胜，当然令人难以置信，因此区块链运用了一个杀手锏——密码学。密码学中的非对称加密技术是保障安全的重要部分。对称加密就相当于开门和锁门用了同一把钥匙，非对称加密则相当于开门锁门用了两把不同的钥匙，一个叫公钥，一个叫私钥，公钥锁门，只有私钥可以开，而用私钥锁门，也只有公钥可以开门。

这两种密钥一般都存储在钱包里，私钥一旦丢失，资产也荡然无存。在区块链中，公钥和私钥的形成都经过哈希算法和椭圆曲线算法等多重转化而成的，字符都比较长和复杂，因此比较安全。

总结

正是因为有这些技术作为基础，解决了一个又一个问题，实现了一个又一个技术突破，才有了区块链现在广阔的前景。掌握了区块链的4大核心组件，相信你会对区块链有一个更加深刻的认知！

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编译者/作者：CECBC

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