科普 | 什么是区块链？

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区块链技术自比特币诞生以来逐渐被人们发现，它与生俱来的天赋、公平、公正、公开。 如今区块链的势头越来越强，上海大妈们也开始迫不及待准备进军区块链了，那么今天就让我们通俗易懂的解释一下什么是区块链？

概述

区块链本质上是一个去中心化的分布式账本数据库。 该术语可能用于与比特币相关的区块链应用程序，但区块链技术可能不包括“账本”。 它本身是一系列利用密码学产生的数据块，每个数据块包含多个比特币网络交易的有效确认信息。

这就是区块链的定义，所以要一步步理解区块链，我们需要一步步理解下面的东西。

分散的

让我们首先考虑一个集中处理过程。 您要在某宝上购买手机，交易流程为：您汇款到支付宝-支付宝收到款后通知卖家发货-卖家发货-您确认收货-支付宝发送钱给卖家。

图一：中心化中心化交易模型

在这个过程中，虽然你是在和卖家打交道，但是这笔交易除了你和卖家之外，还涉及到第三方，那就是支付宝，你和卖家之间的交易都是围绕支付宝进行的。 因此，如果支付宝系统出现问题，交易将失败。 而且虽然你只是简单地买了一部手机，但你和卖家都必须向第三方提供冗余信息。 所以，考虑到极端情况，如果支付宝跑了或者拿了钱不承认你的交易，或者支付宝所在的城市因为G20（？）把大家赶走，那你就悲剧了。

分散处理的方法要简单得多。 你只需要和卖家换钱换手机，然后双方都声称完成交易，就OK了。

可见，在某些特定情况下，去中心化的处理方式会更加方便，同时也不用担心与交易无关的信息泄露。

事实上，如果只考虑两个人的交易，去中心化的好处并不能完全体现出来。 想象一下，如果有上千笔交易在进行，去中心化的处理方式会节省大量资源，让整个交易变得自治和简单。 并消除被集中代理控制的风险。

去中心化是区块链技术的一个颠覆性特征。 不需要中心化的代理，实现点对点的直接交互，使高效、大规模、非中心化的代理信息交互成为现实。

当然，上面的例子有一个很大的潜在问题：没有权威的中心化代理，如何保证每笔交易的准确性和有效性？ 比如：如果没有权威的中心化代理，有一天张三向我借了100块钱，他不还钱怎么办？ 这导致了区块链的其他特征。

两个基本问题

去中心化后，整个系统没有权威的中心化代理，信息的可信度和准确性都会面临问题。

问题 1：二级军队问题

第一次听说这个问题其实是在一个TCP的课上。 基本上是说有两支相隔很远的军队来传递信息。 红军派使者给蓝军说：“你们拿着意大利枪出来！”。 蓝军收到消息后，派出使者给红军说：“收到命令！”。 接着红军又派了一个使者给蓝军说：“我知道你们接到命令了！”。 接着蓝军又派了一个使者给红军说：“我知道你们知道我接到命令了！”。 然后红军又派了一个使者给蓝军说：“我知道你知道我知道你接到命令了！”……没完没了。

图 2：在分布式计算中不可能在异步系统和不可靠通道上达成共识

在这种情况下，由于是点对点的通信，双方不可能在这种情况下做到信息一致。 严格来说是“在分布式计算中，不可能在异步系统和不可靠的通道上尝试实现一致性”。

问题二：拜占庭将军问题

在拜占庭罗马帝国的军事行动中，由将军们投票决定进攻还是撤退。 也就是说，如果大多数人决定进攻，他们就会上去进攻。 但如果军中有奸细（比如将军反水故意乱投，或者传令官造反擅自修改军令），怎么保证最后的投票结果真实反映忠诚将军的意愿？

拜占庭将军问题体现在信息交换领域。 可以这样理解，在一个去中心化的系统中，有些节点是坏掉的。 他们可能向外界广播错误信息或不广播信息。 在这种情况下，如何验证数据传输的准确性。

区块链技术的诞生

现在让我们在去中心化系统中一步步解决这些问题，见证区块链技术雏形的诞生。

1.

让我们先建立一个去中心化的系统。 为了便于理解，我们来看一个简单的去中心化借贷模型：如果A借给B 100元，此时A喊“我是A，我借给B 100元！”，B也在人群中喊道，“我是B ，A借给我100元！” 这时，路人A、B、C、D听到了消息，于是大家都围在了人群中。 我在心里默默记下“A借给B 100元”。 你看，这个时候，一个去中心化的系统就建立起来了。 该系统不需要银行、贷款协议和收据。 严格来说甚至不需要人与人之间建立长期的信任关系（比如B突然和改口说“我不欠A钱！”这时候人就会站出来说“不，我的小本子上记录着你一天借了A 100块钱！”）。

图 3：去中心化借贷模型

你可能已经发现，在上面的模型中，所谓的“100元”已经不重要了。 也就是说，在这个模型里什么都可以交换，甚至你可以凭空发明一些东西，只要大家承认，你就可以让你发明的东西流通。 例如：我大喊“我创造了 10 个脉轮！” 在人群中，我什至不需要知道查克拉是什么，也不需要关心世界上是否真的有查克拉比特币第一个区块奖励，只要每个人都听到了，然后写下“LaiW3n有10个查克拉”我的小笔记本，所以我真的有 100 个脉轮。 从那时起，我可以声称我给了某人1查克拉，只要路人A、B、C、D都收到并确认了这个信息，那么我就认为交易完成了，即使没有查克拉世界。

您现在脑海中是否浮现出三个词——“比特币”？ 由于真正的区块链和比特币比我上面提到的模型要复杂得多，细节也太丰富了，所以下面以chakra为例。 毕竟，这篇文章是 Blockchain for Babies。 （笑）

2.

假设经过很长一段时间后，我凭空创造的查克拉已经在这个系统中流传开来，大家开始认可查克拉。 但是这个系统只有10个查克拉，所以有人打了个主意，在人群中大喊：“我有10个查克拉！” 我应该怎么办？ 大家刚才是不是在本子上记下了他有10个查克拉，让大家可以锻造查克拉？

为了防止这种情况发生，我决定在我创建脉轮的时候标记一下（更准确地说，我在大喊大叫的时候标记了“我创建了10个脉轮”这句话，比如标记为001），这样在每笔交易中以后，当我喊“我给某某人1脉轮！”时比特币第一个区块奖励，我会多加一句：“这1脉轮的来源是标记为001的记录，我的句子标记为002！” . 再抽象一点，某人的喊话内容格式变成：“这句话的编号是xxx，上一句的编号是yyy，我给某某人1查克拉！”，这样伪造的问题就解决了. 事实上，上述模型成为中本聪第一版比特币区块链协议的简化版：

图4：Chakra模型与中本聪第一版区块链协议对比

好了，到这里你基本上可以不涉及任何细节的情况下，把区块链给你的弱智室友讲得淋漓尽致了。 但也许你的舍友是个有提问精神的学生，所以你最好继续回答下面的问题。

1. “为什么？”

你的室友可能会问：“为什么你喊一个字我帮你记？我的小笔记本不是要钱吗？”。 为了激励大家帮我宣传和记账，我决定给第一个听到我喊叫并记录在小本子上的人一些奖励： 第一个听到我喊叫并记录下来的人，你得到了1凭空而来。 查克拉，这个查克拉是整个系统对你辛勤记账的奖励，而且你录下这句话后，一定要马上告诉别人你已经录了，这样别人才会放弃继续记这句话，并且给自己的备案号让别人查，然后你用你的备案号喊出我的话让下人记账。

当这个规则定下来的时候，这个系统中肯定会出现一群人，他们会开始竖起耳朵倾听周围的声音，为的是抢占第一个记账的权利。 是的，你的脑海里是不是又冒出了“比特币挖矿”这个词？

值得一提的是，关于比特币挖矿，

@玲珑邪僧

这是一个非常生动的例子：

单身求女票，果果婆婆说我有很多女儿，我给大家提个问题，如果我解决了一个，给其中一个姑娘的微信号。

单身狗疯狂竞争，想办法开动脑筋解决问题。 只要其中一只狗解决了一个问题，它就会立刻得意洋洋地向全世界宣布，向所有单身狗表明，这姑娘是我的，你们放弃吧。 其他单身者有不满也无计可施，郁闷不高兴也不是问题，我们马上进入下一题。 这位喜欢赢女孩子的幸运小王，得到婆婆的认可后，能得到25个货币单位的礼物，堪称人生赢家。

2.“你听谁的？”

在这个系统里，如果我和另外一个人C大声喊出“为了艾泽拉斯！” 几乎同时。 由于听众的立场不同，肯定有人会先听到我说的这句话，而有人会先听到C这句话。 如果我们规定只有一个人可以说这句话，那么到底是谁说的这句话呢？

如果不加条件，那么上面的情况肯定会发展成这样：有人以为我说了这句话，听到这句话就开始记账，之后所做的一切都是基于这个事实，而像这样信息一次次传递，这条信息链会越来越深； 而另一批认为C先说这句话的人也会按照这个趋势发展。 这样一来，原本是一条独一无二的信息链，在我们喊出“为了艾泽拉斯”这四个字后，就分叉了！ ？

图 5：“区块链”分叉

这会导致什么？ 按照我们的设想，每个人的小笔记本上记录的东西应该都是一样的，而且是一条链，可以把所有的信息串联起来。 可此时此刻，他们小本子上记录的东西却不一样了！ 这还是在开玩笑吗？ 以后如何判断交易和信息的真伪！ ？

为了解决这个问题，我新加了一条规定：大家写小本子的时候需要脱鞋，用脚拿笔，在小本子上用正楷书写！ 有了这个规则，由于用脚写字很难，每个人至少需要10分钟才能写完，而且由于每个人用脚写字的水平都不够好，写完这句话的时间也不一样，所以有一定是有人先写完了，然后喊“我写完了！那句话是LaiW3n的！”，让其他正在写这句话的人停止写，然后又开始在小本子上写“那句话是text Written，最后一句的编号是xxx”。

如果你对我上面的解决方案感兴趣，你可以对比我上面的比喻来了解以下知识：

“听谁的”——中本聪解决“拜占庭将军问题”的算法

《记在小本子上》——比特币挖矿

“脱鞋用脚写字”——比特币挖矿难度

“脱鞋书写速度”——计算能力

“新规则”——工作量证明链

“双花”问题

这时候你的室友可能又会问：如果我同时宣布我给了A一个查克拉，我给了B一个查克拉，但是我只有一个查克拉，怎么办？ A 和 B 是否都获得了脉轮或什么？

这个时候，你只需要托起他的下巴，温情看着他的眼睛，用手挠挠他的鼻子，说道：“小仙女，你可不可以把这种情况带到上面的规则中试试？”