区块链来了，世界从此不一样

最近，区块链名声大噪，尤其是在金融领域，各方研究火爆。 那么区块链从何而来？ 红豆带你读懂《区块链将如何重新定义世界》。 本文约8000字，阅读时间约15分钟。

先来看看区块链的发展轨迹吧！

♠ 2008年到2010年，比特币诞生——中本聪提出创建一个基于密码学而非信用的支付系统，让任何达成协议的双方都可以直接支付。

♠ 2011年至2014年，业界质疑比特币、关注区块链——比特币安全事件频发、交易处理效率、资源消耗、监管难度等。 区块链本身的优势正在逐渐显现，有助于降低信任风险，简化交易流程，推动新商业模式的出现比特币放一万个地址碰撞私钥，实现共享金融。

♠ 2015年，业界对区块链进行了深入探索。

♠ 2016年以后，区块链将广泛应用于各行各业。

了解区块链，先来看看比特币是什么！

这里先介绍几个概念：

P2P网络：比特币系统基于P2P网络，即没有中心节点，所有节点地位平等。 每个节点都保存着自网络建立以来的所有交易记录，这是一个公开的分布式账本。 也就是说比特币放一万个地址碰撞私钥，网络上的每个节点都可以看到网络上所有的交易记录，知道每个账户中的比特币余额，以及整个网络中的比特币数量（比特币相对于普通货币，是公开透明的。性让你兴奋？）。

公钥加密算法：在比特币系统中，为了保证隐私，一般用户都会为一笔新的交易设置一个新的交易地址。 这个新的交易地址包含一个公钥和一个私钥。 公钥就像是自己钱箱的地址，私钥相当于钱箱的钥匙。 公钥在系统中公开，网络上的任何人都可以通过公钥验证交易者的合法性； 私钥只有用户自己知道，用户可以使用私钥对交易申请进行签名，从而合法使用“钱箱”比特币。

矿工：矿工可以通过“挖矿”获得比特币，这是比特币产生的唯一来源。 我们现实中的货币是中央银行通过印钞机发行的，比特币可以由用户通过“挖矿”产生。 由于数学算法的限制，比特币的数量有限，上限为2100万枚。 有限性也保证了比特币作为一般等价物的流通属性。 “挖矿”的过程是一个比拼计算速度的过程。 谁能最先计算出加密的哈希函数，就会得到奖励——目前是25个比特币（在比特币产生后的前4年，区块数没有超过21万个，每次奖励50个，这是规定的，因为比特币奖励的数量每产生 210,000 个区块后减半）。 挖矿工具是具有计算能力的计算机。 当然，普通的个人电脑基本不具备这个能力。 现在很多人普遍投资机器，组成一个拥有巨大算力的矿池来“挖矿”。

区块：公共分布式账本的记录单元。 矿工将最近10分钟的交易记录打包成一个新的交易区块，即区块的前身（比特币网络自动调整挖矿难度，使得大约每1小时出1个区块，即平均block per block 一个区块大概记录了10分钟内的交易信息）。 每个区块至少包含： ①前一个区块的哈希值； ②交易区块； ③随机数； ④根据前三个元素的组合数据计算出的新哈希值。 它是通过调整随机数来计算的； ⑤ 矿工奖励的比特币数量。 哈希值被某个矿工计算出来后，网络上至少有一半的其他节点会将哈希值代入验证。 在确认哈希值是可行方案后，可以加盖时间戳，生成新的区块。 可以看出，哈希值使得区块与区块来回连接，形成区块链。

哈希加密：哈希加密函数可以将数据转换成一串特定长度的字符串（这里是256位），也就是哈希值。 在header中加入不同的随机数会产生不同的hash值。 生成哈希值的过程其实很简单，但是比特币系统要求哈希值符合一定的格式。 因此，矿工必须调整随机数，才能找到符合格式的哈希值。 这是一个巨大的工作量。

Merkle树结构：如图2所示，该结构在交易区块中用于存储哈希值。 交易区块本身就是一个哈希值，存储在默克尔树的根节点，默克尔树的叶子节点存储每笔交易数据对应的哈希值。 这种结构有助于简化验证过程，只需要验证 Merkle 树根节点的哈希值即可确认这些交易记录的真实性。

看到这里你还不明白吗？ 让我们结合图1，再来看看这6个概念吧！ 将它们串在一起，您很快就会知道比特币的真相！

图1：比特币原理示意图（摘自知乎）

图2：默克尔树示意图

如果还不明白，请看下面的小故事，已经明白的请略过~

从前，有一个村子，名叫橘村。 这个村子里流通的货币叫做橙币。 橙币是由村里最有权威的人制作发行的。 村民们觉得村长很值得信赖，就选他来做这件事。 事物。

村长每隔一段时间看看村里的市场情况，决定是印新的橙币还是回收多余的橙币，以稳定村里的经济形势。 村长还将作为第三方公证人，认真记录村民之间的交易记录。 一旦出现交易纠纷，他会查看交易记录，非常方便。

橙村过着非常平静幸福的生活。

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后来，村长去世了，村长的儿子作为新的村长继续干着这项工作。

村长的儿子发现了，哎，我自己可以印很多钱，好玩！

于是印了很多橘子币，从村民那里买了各种各样的东西。

这就导致村民们手里的东西不多了，但是每个人都有很多橙币，这些钱可以当卫生纸用！

更糟糕的是，村长的儿子还会收受贿赂，帮助一些人伪造交易记录，让村里勤劳朴实的人们苦不堪言。

没有信用的支持。 橙村一片混乱。

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这时，一位名叫中本聪的智者提出，“我们为什么要依赖村长的儿子？我们可以创造一个不需要村长的儿子的交易机制。”

这种机制就是比特币支付系统。

为了防止有人篡改账本，村里的每个人都有一本完整的村里交易账本。 如果有人要改，必须有半数以上的人同意，你才能改。

而且每个人手里的账本都是实时同步的，时刻保持一致。

村里有些土豪。 他们有些担心，因为账本是公开的，每个人都可以通过推演账本的数据知道自己的财产，所以他们希望保持匿名。

因此，中本聪想到了另一种方式：非对称加密技术。

村里的每个人都有一个钱箱，自己手里拿着钱箱的钥匙。 没有人知道保险箱属于谁，唯一能证明它属于你的就是你有打开它的钥匙。

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这时，村民爱丽丝想从村民鲍比那里买一头奶牛，爱丽丝要付比特币给鲍比，而鲍比的第一个动作就是建一个现金抽屉X来接收比特币。 Alice 想从她的钱箱 Y 发送比特币。首先，她广播并告诉全村人，“钱箱 Y 将向钱箱 X 发送 100 元，这是我的钥匙！” 然后村民们围观，看到这个钱箱Y，能不能用这把钥匙打开？ 超过一半的村民发现可以打开了！ 这样大家就认定钱箱Y是有效的，里面有100多块钱，交易就顺利进行了。 然后比特币被发送到 Bobby 的现金抽屉 X。

交易完成！ 此交易需要记录在公共分类账的一页上。 问题是分类帐的新页面必须有标签。 这个标签必须根据账本上一页的编号和要记录的交易来计算，然后才能记录新的一页。 .

由于记账本有奖励，村民们都开始数了起来。 一个叫明明的村民先想出来了，他开始广播：“我想出来了，结果是1100！” 随后其他村民开始代入验证，超过一半的村民认为结果正确。 大家都同意了，于是明明记下了新的一页账本，其他村民开始抄录，完成了公共账本的同步。 同时，明明获得了比特币奖励。

簿记产生比特币。 当然，比特币的数量会随着账面的增加而减少，最终固定在2100万枚。 不会再因为数量的增加而出现货币贬值的问题。

故事中嵌入了一些关键概念：

比特币产生后，迅速成为市场流通的虚拟货币，也吸引了大量投资者的关注。 这时，比特币的流行造成了一些问题。 在公钥加密算法的概念中已经提到，比特币的隐私性特别好。 一个利用比特币洗钱的平台和“丝绸之路”之类的毒品交易平台。 比特币系统中矿工的挖矿机制造成了大量的资源浪费。 同时，每笔交易都需要得到全网半数以上节点的确认。 当网络越来越大时，这种交易认证机制虽然具有很高的信用度，但也造成了交易效率非常低下，无法应用到实时交易系统中。 从某种意义上说，比特币是一种新型货币，引领我们走向一个新的世界。 在这个世界上，信任是由数学创造出来的，不再依附于一个可信的人或一个权威的团体。 这与以往不同。 固有的变化，加上前面提到的安全问题，使得比特币的监管非常棘手。

但作为比特币底层技术的区块链开始受到关注——一种开放的分布式账本系统。 区块链带来的信任创造机制的变革，将是重新定义世界的一把钥匙。

区块链到底是什么？

如果你了解比特币，区块链就很容易理解！

简而言之，区块链是每个人的公共账本。

说真的，区块链是一个开放的分布式账本系统。 它是一种数据库，拥有大量的记录，并将这些记录一个一个地放在块中（而不是像传统数据库那样将数据组织在表中）。 每个新生成的块都使用哈希算法加密，生成一个哈希值，该哈希值与前一个块相关联。 人们可以像分类账一样使用区块链，它可以被具有适当权限的人共享和查看。

区块链信用创造机制

区块链将人工信用模型转化为密码学问题。 我们只需要相信数学本身——超过一半的人通过计算验证你的私钥可以匹配公钥，你的交易就可以进行； 超过半数的人通过计算验证你计算的哈希值代入等式时是正确的，你可以将交易记录在公共账本上并获得奖励。

在区块链中，我们不再需要通过权威来验证交易的真实性和可靠性。 毕竟，有时候权威未必是可信的。

在区块链中，我们将机器和代码视为特定的信用第三方。 本质上，我们将密码学和数学视为信用第三方。

在实际应用中，区块链可以解放大量的中介劳动力，节省大量的信用成本。

区块链和智能合约

Melanie Swan 曾提出区块链发展的三个阶段：

1、区块链1.0，货币时代。 区块链被用作比特币等虚拟货币的底层技术。

2、区块链2.0，合约时代。 利用区块链在互联网上建立智能合约，用算法代替传统合约。 它被用于许多领域，金融交易、公共记录、信用证书等。

3、区块链3.0、分布式人工智能与组织时代。

可以说目前区块链的发展处于区块链2.0时代（虽然我们还没有体验过，但确实已经错过了1.0时代T_T）。

智能合约出现在区块链之前。 早在 1994 年，密码学家 Nick Szabo 就提出了智能合约。

智能合约是一种用计算机语言而不是法律语言记录条款的智能合约，其工作方式类似于if-then语句。 它本质上是部署在分布式账本中的一段代码，用于处理信息、接收、存储和发送价值，是一种自动执行合同条款的计算机程序。 智能合约可以通过这种方式与现实世界的资产进行交互。 当触发预编程合约时，智能合约执行相应的合约条款。

智能合约本质上是使用计算机，或者更准确地说是数学，作为合约的仲裁者。 这与区块链固有的基于算法的信用创造机制不谋而合。 因此，区块链成为实现智能合约的理想平台。 智能合约的关键点在于设计以机器为仲裁员的算法。 如何更有效率，如何与现有法律相结合，是需要研究的问题。

以太坊的算法是基于图灵完全创建智能合约，根链的算法是基于50%共识技术。

智能合约进一步保证区块链中的执行信用

从信任的角度来看，区块链是用数学方法解决信任问题的产物。 它使用中本聪共识和密码学方法在机器之间建立信任并完成信用创造。 通过非对称密钥解决点对点交易中的所有权信任问题，基于区块链的技术优势保障价值传递过程中的安全信任，通过智能合约解决信任执行问题，最终实现“信任无相信”。

法律约束和执法变得智能化

从古希腊罗马发展到现在，我们的法律现在已经很完备了，但是在约束力和执行力上还有很大的提升空间。 智能合约的出现可以起到强制约束的作用，即在区块链的运行中，不符合智能合约的行为根本无法触发计算机系统设定的条件，因而无法执行，极大地节省了人工参与的成本。

虽然智能合约是由算法执行的，但它们也是由人类制定的。 它的执行将是公平和准确的，因此缺乏一些灵活性。 因此，智能合约的合法应用仍然需要多方合作。

考验你

现在我问你什么是区块链技术，你能回答吗？

结合以下关键词思考一下，什么是区块链技术？

来自橘园的技术问答

这是技术问题还是经济问题？ 比特币会对 M0 产生影响吗？

区块链是打破原有依赖第三方公证的信用机制的技术创新。 变化中的变化可能主要体现在经济共享的深度、全球资源的充分利用等方面。 M0是现行货币体系下的经济指标，代表市场流通的现金量，仍与央行货币发行量和金融机构存量现金挂钩。 从这个角度来看，比特币的应用对M0没有直接影响。

我知道每个参与者都需要用与前一个块相同的哈希值来计算下一次碰撞，这是正确的吗？

碰撞概念：如果两个输入字符串的哈希函数值相同，则称这两个字符串发生了碰撞。 所以在哈希函数中，发生碰撞的实体是输入字符串。

参与者在争夺记账权时计算的不是“碰撞”，而是“新字符串”对应的“新哈希值”。 而这个“新字符串”就是这样一个组合：前一个区块的哈希值+本区块中交易记录对应的哈希值+随机数。 这样计算出来的“新哈希值”就是新生成区块的唯一标签。 这个标签使区块链不可逆转。 一旦某个区块记录被篡改，将导致后续所有区块的哈希值不匹配，从而保证了区块链中交易记录的安全性。

整个记录的账本是一个区块吗？

简单理解可以这样想：区块链可以比作分布式账本，区块可以比作账本中的一页，区块哈希值可以比作页码。 那么区块链上是没有最大块数的，因为只要还有交易，就需要记录一个新的页面，也就是必须创建一个新的块。 交易记录需要新的区块来证明其存在，区块的产生需要交易的发生。

随着算力的增加，当预定义总量2100w终于用完了，这时候想增发怎么办？ 因为这意味着没有计算奖励。

见图3。首先，对于“随着算力的增加，当预定总量2100w最终会被耗尽”这一说法，比特币是由网络不断产生的。 准确的说，2100w的数量是一个极限，只有无限时才能达到。 正常来说，是无限接近，却无法达到。

算力不会有奖励，但奖励会越来越少，但如果比特币的价值能持续上涨，那么不乏花费大量材料建造“矿池”进行挖矿的人。 这个问题也可以结合经济原理来考虑。

图3：比特币数量和区块数量随时间的变化曲线

根据上面的曲线，矿工的奖励增长很快就会进入一个拐点，那么如何保证计算器的积极性呢？ 在那些奖励少总比没有好的时候。 还是水煮青蛙式的减持奖励，减持过程持续较长的历史周期，让矿工小赚，同时兼顾比特币对实物货币的升值？

嗯，伟哥，这个问题我也想过。 我觉得这可能要从经济角度考虑。 毕竟，在有人“挖矿”之前，就会有需求和利润，而比特币的投资价值及其日益广泛的交换价值，就是需求。 虽然我无法预测比特币的未来会怎样，但我认为只要它的价值不消失，就不用担心没人挖。

也可以设想两个极端：如果比特币可以一直在市场上流通，那么这条投资路径应该没有太大问题。 毕竟它的价值自出现以来已经涨了很多，而且数量有限，物以稀为贵； 不过比特币一旦停止流通，可能是因为国家管控等原因，就不好说了，估计也不会有人再去“挖矿”了~

前段时间，Google 宣布 SHA1 已经攻克。 随着加密技术的提升，这个依赖哈希不可逆假设为基石的系统的系统性风险如何保障？ （没有权威的第三方来保护持枪参与者的利益）

在区块链中，采用SHA-256的哈希算法进行区块加密。 下面就通俗的讲一下hash加密的原理：

例如“橙园读书”==哈希函数==>“0000001101010010”，其中哈希加密函数的输入为“橙园读书”，输出为字符串哈希。

我可以通过哈希值验证加密内容是真实的，但是我无法通过哈希值知道加密内容是什么。

不同的加密内容，经过哈希函数加密后，可能输出相同的字符串哈希值，即不同的输入对应相同的哈希值。 这就是第一个问题中提到的碰撞，比较好。 在希腊加密函数中，这个碰撞概率有理论测试值，但在实际应用中遇到碰撞的可能性会很小。

网上找了一些伟哥说的SHA1被攻克的消息：“王小云的主要工作是给MD5，SHA-0的碰撞，SHA-1的理论破解，她证明了160-位SHA-1，只需要大约2^69次计算就可以找出来，而理论值是2^80次。”

王小云有160个比特，而区块链用的是256个比特，碰撞的几率就更小了。

另一方面，区块链中每个区块的哈希值的计算过程可以说是哈希值的哈希加密，而默克尔树（见图2）这种包含几层哈希的存储结构是作为一个整体使用。 一般来说，几乎不可能找到与加密内容哈希值完全相同的数据。 因此，区块链中数据被篡改的几率几乎为零。 虽然它不严格为零，但对于常见的实际应用来说已经足够了。

总之，从目前来看：理论上这种在区块链上的哈希加密会有风险，但概率几乎为零，可以在实际应用中使用。 随着密码学的进步，这个说法可能会被推翻，也不一定是真的。

超过一半的村民计算哈希值以确保交易成功。 这是村民主动算出来的还是自动分配给一半以上的村民？ 如果是自动分配的，我怎么保证自己能成为这一半人呢？

试着回答慧慧的问题。 这个问题很好，涉及到区块链中的共识机制。

首先澄清一下，村民的故事只是一个例子。 在现实中，一半以上的哈希值是最低要求。 一般来说，网络中的所有节点在进入下一阶段之前都会验证哈希值的正确性。

在这个过程中，村民们主动计算核实。 关键问题是村民主动计算的动力是什么？

其实有点像游戏过程。 在 P2P 网络中，所有节点都是平等的，彼此独立，它们之间不存在信任关系。 每个节点都会从自己的利益考虑问题。 在这种情况下，各节点达成共识的充要条件是所有节点自发、诚实地遵守游戏规则，判断每条记录的真实性，并将真实记录记录在区块链中。 这样，就实现了信任网络。

不同的游戏规则对应不同类型的共识机制：工作量证明机制、权益证明机制、份额授权证明机制和矿池验证池。 详情请参考简书读书笔记~

区块链给我们带来的最大好处是什么？ 最大的危险是什么？

戴老师的问题，虽然是非专业性的问题，但是真的很难回答。 大家明白什么是区块链之后，再想一想~~我们之前讨论的问题都是区块链的原理，指向区块链的过去，后面戴总的问题指向区块链的未来。 区块链可以做什么，需要注意什么等问题。

♠ 区块链最大的好处是什么？ 本书讲述了区块链的很多好处，比如非常可信（基于算法的信用创造机制降低了信任风险）、相对较低的信用成本（节省了传统中介平台资源和人工成本、交易协调成本等，简化了交易流程），有助于促进创新商业模式的形成等。实际上，协调这些优势所指向的发展方向之一就是全球资源共享模式的创新，带来的是广度和深度的拓展。资源共享。

利用区块链，我们可以甩掉传统第三方信用依赖的拐杖，打破中介的信息垄断和地下资源库（当然不是所有的中介都有这个问题，因为中介本身就是为了资源共享而存在的，只是应该服务于资源共享，但确实有很多现有的平台打着中介的旗号，收取过高的中介费用，制造和发布模糊的信息，暗中积累资源为自己谋取利益，比如一些P2P平台跑离开之前），可以更好的资源共享，所以区块链给我们带来的最大好处将是资源的充分共享。

♠ 区块链有两个隐患：

首先，在技术层面，区块链本身的去中心化程度与共识机制的效率成反比。 我们在讲解区块链时举的例子都是没有中心节点的网络模型，即去中心化程度为100%。 ，但在实际应用中，没有中心节点意味着共识机制中的所有节点都必须参与交易验证过程，这将导致交易延迟较长，无法满足一些实时交易场景的需求。 问题; 此外，随着区块的增加，高效的存储策略也需要进一步研究； 还有很重要的安全问题，比如系统节点太少可能有被攻击的风险，私钥目前保存在客户端本地有被盗的风险，如何在设置中保证安全”共识机制中的游戏策略”等，相信随着技术的不断突破，这些技术上的不足都会得到改善。

第二是道德方面。 “丝绸之路”是一个利用比特币进行毒品交易的平台，也存在利用比特币洗钱的案例。 像这种可以帮助人们获利的新事物的发展，必然会经历这个阶段，野蛮生长——监管——成熟或消亡，所以监管的作用意义重大，未来走向成熟的道路还在非常困难和漫长。