什么是区块链？ 超详细，看完自学成才！

比特币：一种点对点的电子现金系统

区块链技术是由比特币创造的。 本文也将从比特币入手，一步步告诉你什么是区块链。 如果想马上了解什么是区块链，也可以直接看文末的区块链定义。 区块链可能是目前最有希望和最具分裂性的技术和经济趋势。 它为数字世界带来了“价值表达”和“价值传递”两大新的基本功能。 它的潜力正在显现，但目前正处于朦胧野蛮的生长阶段。

对比互联网的发展史，现在的区块链可能相当于1994年的互联网，也就是互联网刚刚进入大众视野的时期，也是第一波互联网革命萌芽的时期。 谷歌、亚马逊、脸书、腾讯、阿里巴巴、优步、滴滴，甚至现在市值超过万亿美元的苹果，都从那一刻受益。

现在区块链技术可能会带来互联网的第二次革命，使互联网从“信息互联网”走向“价值互联网”。 在区块链的对比之下，人们发现，原本被称为“信息高速公路”的互联网，处理的是“信息”，而区块链能够处理的是“价值”。

改变即将发生，未来已来。 我们又一次站在了革命的起点——价值互联网的转型。 要了解价值互联网的未来，首先要了解什么是区块链技术。

让我们回到10年前，从中本聪发明比特币的那一刻开始。 比特币的诞生 2009 年 1 月 3 日，在位于芬兰赫尔辛基的一台服务器上，一位神秘的技术极客中本聪生成了第一个比特币区块，即所谓的比特币创世纪区块（genesis block） . 堵塞）。

在创世块的言论中，中本聪当天在英国《泰晤士报》头版头条写道：

“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on through the second bailout for banks”

“泰晤士报，2009 年 1 月 3 日，财政大臣处于第二次银行救助的边缘”

这样做，他记录了比特币系统启动和创世块产生的那一刻，他用这句话来表达对当时全球金融体系的一种影射。 2009年初，全球金融体系刚刚经受2008年金融危机的冲击，摇摇欲坠。

在生成创世块时，按照自己定下的规则，中本聪获得了50个比特币的奖励，也就是最早的50个比特币。 从创世块开始，每 10 分钟就有新的数据块被添加到比特币账本中，新的比特币就凭空发行。 比特币的去中心化网络开始发挥作用，扩展到现在拥有数万个节点的全球网络。

在比特币诞生的那一刻，它的三个组成部分都出现了，即加密数字货币（cryptocurrency）、分布式账本（distributed ledger）和去中心化网络（decentralized network），如下图所示。

图 1：比特币的三个组成部分

2008 年 10 月 31 日，中本聪向密码学邮件列表的所有成员发送了一封电子邮件，标题为“比特币：关于点对点电子现金的论文”。

请参阅中本聪的电子邮件：@metzdowd.com/msg09959.html。

请参阅比特币白皮书：。

他写道：“我一直在研究一种全新的电子现金系统，它完全是点对点的，不需要任何可信的第三方。” 比特币的起源应该比这个日期早得多。 2007年5月开始为比特币项目编程，2008年8月注册bitcoin.org域名，现为比特币项目官方网站。

在电子邮件中，他附上了比特币白皮书的链接，标题为“比特币：一种点对点电子现金系统”。 这篇由中本聪在 2008 年发表的论文可能是互联网发展史上最重要的论文之一。 其他重要论文，如“Computer as a Communication Device”（1968 年）、Tim Berners-Lee 的万维网协议（WWW）提案“Information Management: A Proposal”（1989 年）、Search by Google 联合创始人谢尔盖·布林和Larry Page 引擎论文 (1998) 等。

可以合理推测，中本聪并不是一个学术研究学者，他可能是一个做实际软件工程开发的工程师，因为他不仅设计了比特币系统，还开发了它，让它在互联网上运行起来。 他可能先开发了软件，然后写了上面提到的重量级论文来解释他的设计。

2008年11月16日，中本聪公开了比特币系统的源代码。 在发布白皮书并开源软件代码后，他终于在 2009 年 1 月 3 日，也就是区块链的创世时刻，在互联网上推出了比特币网络。 之后，中本聪和几位开发者在线讨论想法，继续开发迭代。 随着比特币网络的成熟，他的活动开始减少，比特币系统逐渐进入自主运行状态。 终于，在比特币系统发明 3 年后，从 2011 年 11 月开始，中本聪再也没有出现过。 他成为了永远无名的传奇，没有人知道他是谁，他留下的只有他自己的创造。 中本聪为什么要创造比特币 在创造比特币的过程中，中本聪发明了区块链技术，这是比特币衍生出来的底层技术。 那么，他为什么要创造比特币？ 他想解决什么问题？

如今，比特币常被称为“加密数字货币”，人们往往关注其中的“货币”二字。 事实上，比特币并不具备现行国家法定货币的特征，它只是一种数字形式的特殊商品。 比特币目前的市场价格及其暴涨暴跌也影响着人们对它的看法。 人们将其比作黄金、郁金香等各种投资和投机标的。

但如果我们回到中本聪创造它的那一刻，我们就会看到，比特币的出现源于一个技术极客想要解决的技术问题：“在数字世界中，如何创造一个具有cash? 《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》标题反映了中本聪想要解决的问题：他想创造出可以在数字世界中使用的电子现金，而且可以点对点，即个人对个人的交易，没有中间人参与。

让我们比较一下。 在现实世界中，一个人可以在不经过银行、支付机构、见证人等中介机构的情况下，将现钞赠送给另一个人。

但是，由于数字文件是可复制的，复制出来的电子文件是完全一样的，所以在数字世界中，我们不能简单地把数字文件作为一种代表价值的东西。 同时，我们在支付机构有多少钱，并不是像纸币那样用数字文件来表示的。 这笔钱只是中央数据库中的一条记录。

在数字世界中，当一个人想将现金转移给另一个人时，必须有中介机构参与。 例如，通过支付宝转账的过程是：支付宝从一个人的账户记录中减去一定的金额，在另一个人的账户记录中添加一定的金额。

在数字世界中，如何创造一种无中介或去中心化的数字货币一直是一个难题。 既然数字文件可以完美复制，如果没有集中记录的数据库，又怎能避免一笔钱花两次？

这就是所谓的双花或双花问题。 在比特币出现之前，我们熟悉的主要电子现金系统（如PayPal、支付宝等）都依赖中心化的数据库来避免双重支出问题。 这些受信任的第三方中介不可或缺，如图 2 所示。

图 2：比特币是没有任何中介的点对点现金

但在另一条道路上，也就是去中介化或去中心化电子现金的道路上，很多技术极客一直在进行各种尝试，但都未能取得最终的成功。

2008年，中本聪借鉴并综合了前人的成果，尤其是常被统称为密码朋克（cypherpunk）的群体的成果，改进了各类中心化和去中心化的电子现金，加入了自己的独特创新，它创造了比特币，一种点对点的电子现金系统，它在没有中介的情况下解决了双花问题。

特别是比特币，一种电子现金系统，既是非中介的又是去中心化的：

个人之间的电子现金不需要可信的第三方中介的介入，这就是去中介化。

这种电子现金的货币发行不需要中心化机构，而是由代码和社区共识完成，是去中心化的。

需要说明的是，这种“电子现金”中的现金并不是指货币，它只是在解谜过程中借来的，代表数字世界中的价值。 这是为了便于理解，在现实中，最常见的代表价值的东西就是现金。

最初，用于代表价值的电子现金比特币是没有价格的。 比特币系统只是一个逻辑上可行的系统，一个解决难题的技术玩具。 2010 年 5 月 22 日，在一个在线论坛上，一位程序员用 10,000 个比特币兑换了两张棒约翰披萨代金券。 比特币第一次有了一个公平的价格：10,000 个比特币的价格为 25 美元。 为了纪念这一天，每年的5月22日成为区块链世界的节日——比特币披萨日。

从那以后，虽然比特币从未成为货币，但它逐渐获得了价值和价格。 比特币的价格由自由市场交易决定，不断反复波动。 然而，无论是从早期的 1132 美元下跌了一半，还是在 2017 年底迅速上涨至近 20000 美元，然后在几个月内跌至仅三分之一，比特币系统及其底层区块链技术依然保持稳定。

由中本聪设计和编码的比特币电子现金系统已经运行了近十年。 比特币系统已经从一个技术玩具变成了一个几乎可以完美运行的系统，并且从长远来看看起来将继续如此。 在现实世界中，现金是一张纸币，但其背后有一整套与货币相关的金融系统：中央银行、银行、印钞厂、信用卡组织，以及后来新兴的第三方网络支付机构，等等

在数字世界中，要打造去中介化、去中心化的“电子现金”，还需要设计一套完整的系统。 该系统应该能够解决以下一系列问题：

这种“现金”如何在不受任何中心化机构或个人控制的情况下，公平公正地发行呢？

一个人如何在没有任何中介协助的情况下直接将现金传递给另一个人，就像在现实世界中一样？

这种电子现金是如何“防伪”的？ 在数字世界中，这个问题可以转化为，一张电子现金如何才能不被二次消费？

中本聪设计开发了比特币系统，完美解决了这些问题。 说起比特币，人们往往会提到比特币，一种代表价值的电子现金。 事实上，作为电子现金的比特币只是比特币系统的表层。 比特币系统包括三层，如图3所示：

顶层是比特币，一种电子现金。 这是整个系统的应用层。

中间层的作用是发行比特币和处理用户之间的比特币转账。 这一层也称为比特币协议（bitcoin protocol），是整个系统的应用协议层。

底层是比特币的分布式账本和去中心化网络。 该层也称为比特币区块链，是整个系统的通用协议层。

比特币系统的三层命名（应用层、应用协议层、通用协议层）来自知名区块链研究者Melanie Swan。 她还提出了一个广为引用的阶段划分：区块链1.0是货币比特币是由谁发明的，区块链2.0是合约，区块链3.0是应用。 梅兰妮·斯旺 (Melanie Swan) 是《区块链：新经济蓝图》一书的作者。 应用层、应用协议层、通用协议层的分类见她的演讲。

图 3：一张图看清比特币和区块链

比特币系统实现的去中心化点对点电子现金，其发行和转移依赖于中间比特币协议层。 类比真实的货币体系，这一层的作用相当于中央银行（发行货币）、银行（处理转账）等金融机构。

让我们更深入地了解这一层，称为“比特币协议”。 比特币系统架构图往往进一步细分为五层（见图4），分别对应比特币协议和比特币区块链两部分。 在这个五层架构中，比特币协议层被细分为：应用层、激励层和共识层。

图 4：比特币系统架构图

在设计比特币系统时，中本聪创造性地将计算机算力竞争与经济激励相结合，形成工作量证明（POW）共识机制，让挖矿计算机节点在计算竞争中完成计算。 完成了货币发行和记账的功能，也完成了区块链账本和去中心化网络的运维。 这就形成了一个完整的循环：矿机挖矿（算力竞争），完成去中心化记账（操作系统），获得比特币形式的经济激励（经济奖励）。

比特币的工作量证明共识机制是承上启下，连接上层应用和下层技术：上层是电子现金的发行、转移和防伪； 下层，去中心化网络的节点达成共识，更新分布式账本。

后面在讨论区块链的现在和未来时，我们会继续回到比特币系统的设计上。 它是一个简单而复杂的系统，融合了技术和经济因素，是区块链所有创新的源泉。 至此，区块链的定义，相信读者已经大致了解什么是区块链了。 最后，让我们从不同的角度来定义区块链。 第一个区块链（比较流行）比特币的定义：一种加密的数字货币； 区块链：一项基础技术。

区块链是源于“比特币”的底层技术。 换句话说比特币是由谁发明的，比特币是区块链技术的第一个非常成功的应用。 第二类区块链的定义 区块链是数字世界中进行“价值表征”和“价值传递”的技术。 区块链币的一面是代表价值的加密数字货币或通证，另一面是分布式账本和去中心化的价值传递网络。

分布式账本和去中心化网络也常被称为“链”，可以看作是一个软件平台； 而代表价值的代币通常被称为“币”。

代币存储在链上并由可编程的链上代码（智能合约的主要形式）管理。