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摘要：区块链如何写入A.说文解字第3课：区块链Blockchain在几年前曾经吹起一阵比特币风潮，读者在当时可能就听过区块链，然而最近国内外的金融机构又开始研究...

区块链如何写入

A. 说文解字第3课：区块链 Blockchain

在几年前曾经吹起一阵比特币风潮，读者在当时可能就听过区块链，然而最近国内外的金融机构又开始研究、推出采用区块链为技术基础的金融服务，它到底有什么特别之处，能够吸引正规金融机构的青睐？

分散式记帐系统

区块链是比特币的核心技术之一，它最主要的特色是能够打造无法窜改、去中心化、高度透明、匿名的记帐系统，可以提供低成本、高安全性的转帐服务，而进一步能够做为金融管理的工具。

要了解区块链，要先从它的运作原理开始看起。以比特币的应用为例，在每次交易的时候，系统就会将交易内容与相关资讯封存为1组区块，而将所有区块按照时间排列起来，就会产生所谓的区块链。

由于区块链详细记录了世界上每笔交易的资料，因此只要从第一笔资料统计到最后一笔资料，就可以算出哪个「钱包」拥有多少「钱」。

需要注意的是，区块链并非直接储存每个「钱包」中的余额，而是每次交易中「钱」的流向，所以在查询余额的时候，只需验证区块链中每笔资料的真伪并进行统计，就能得到每个「钱包」的最终余额。

由于产生区块需要进行复杂的密码计算，如果以集中式的伺服器进行运算，就需准备许多效能很高的电脑来满足需求。然而比特币的做法是将运算分散到所有进行「挖矿」的电脑上，这些电脑称为节点，会在验证交易、封装区块之后得到一定金额的奖励，因此会有许多矿工为了赚取比特币，而投入电脑进行运算，如此一来就不需特定伺服器，而是将所有运算工作分散到比特币网路的各个节点。

▲区块链由许多区块串联而生，由于可以从第一笔至最后一笔转帐记录，并具有高度安全性，因此很适合金融应用。（图片来源：Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System）

理论上可破解，但实际上不可行

在区块链的运作过程中，所有节点都会共同验证每个新加入的区块，以确保交易的正确性，当某些节点记录的区块息与其他节点不符时，其他节点就不会承认该笔交易，因此交易记录就不会被写入区块链。

不过区块链的安全性，在理论上就不是牢不可破。只要有人能够支配整个网路过半的运算效能（即掌握51%的运算效能），它就能创造假冒的交易记录，并保证能抢先在其他节点完成运算、提出异议之前，完成区块运算并将资料写入区块链，如此一来它就能修改自己的交易记录，重复使用同一笔比特币进行支付行为。

用电玩游戏举个简单的例子，这种攻击就像是使用金手指，能将金钱修改为永远不会减少。

不过从实际面来看，比特币的使用者非常多，因此网路中有相当多的节点，其中还有许多使用特殊电脑进行运算的职业矿工，所以全部节点运算能力的总合值相当大，一般人或组织很难凭一己之力掌握51%的运算效能。

假设目前所有节点运算能力加总起来，相当于100台超级电脑，那么攻击者就需要准备101台超级电脑来取得过半运算效能，这在实现情况中不太可能达成。

退一步想，假设万一真的有人能够支配过半运算效能，那么他也同时也能垄断比特币的发行以及交易手续费，并从中赚取相当大的利益，反之如果他选择了窜改交易资料，那么比特币的使用者变会对这种货币失去信心，导致比特币的价值崩盘，甚至是一夕之间「钞票变壁纸」。

因此假设攻击者是以利益为出发点，那么他就算能发动51%攻击，他也不会这么做，如此一来便能确保比特币与区块链仍然是安全的。

▲比特币是区块链极具代表性的应用实例之一。

说文解字使用范例：区块链

O：区块链能将验证交易的负荷分散至网路中的每个节点。

X：脚踏车停好之后，记得要用区块链锁上。

B. 比特币之问（一）一笔交易如何被写进区块

由于人为设置的海量运算，限制了用于存储比特币交易信息的区块链生成新的区块的速度。这个速度我所知道的是大约10分钟产生一个。

你通过某些方式制作了一串包含着完整交易信息的数字流，将其上传到网络中。这个网络可以理解为比特币节点网，也可以指某个可以验证交易的节点。本文中所有使用的“网络”一词，都如此解释。

某几个节点验证了你的交易合法，然后广播到整个比特币节点网中，这种广播是不断验证再次广播的过程。直到这笔交易 A 被网络中大多数节点接收。

需要明白的是，这一过程只是验证，而非记录（确认）。

我们所说的挖矿，是寻找一个符合要求的数字，这个数字就像 id 一样代表了一个区块。

一笔交易在网络中得到确认后，会保存在挖矿节点中，形成交易池，矿工需要从交易池中挑选一些优先级高的交易形成一个备选区块后，依据这个区块进行挖矿。之所以说是备用区块，因为这个区块里存储的交易信息但是没有id，没有 id 就无法识别同时无法认可。

在 04 整合交易&构建新区块中认为“验证交易后，每个比特币网络节点会将这些交易添加到自己的内存池中”，我认为验证交易的节点可能是非挖矿节点，此节点不具有内存池的功能。

首先，交易费是不固定的。要理解为什么是不固定的，需要明白一下几个问题：

网络上积淀着一批需要确认的交易，这批交易存在于所有矿工的手里，记录工作由所有矿工根据自己认可的优先级来进行，但是确认工作职能由其中的一个完成。这个矿工就是成功把记录交易的区块添加到主链上的矿工。这个矿工：完成了记录工作，找到一个新的区块，将这个区块成功添加到网络中。

时间以及交易量等多个因素决定交易的优先级，交易费就是其中一项。

根据以上描述，总结：

矿工完成交易的确认。

你发起一笔交易，可以指定交易费也可以不指定，交易费的数量直接关系到交易确认的时间。如果没有矿工愿意记录你的这比交易，理论上说你的交易就无法写入区块链，这就意味着无法得到确认。这笔交易就永远无法完成。

假设你的交易最终会写入区块链得到有效确认。

不管你的交易在其他矿工手里如何，首先你的交易达到了确认交易的矿工的要求，被添加进备选区块中，而不是躺在交易池里。

这个包含了你的交易信息的新区块被成功添加进主链，主链得到有效延伸。此时你的交易记录得到有效确认。

C. 区块链应用什么技术来实现此功能

区块链应用了以下的技术来实现
第一种是共识机制，常用的共识机制主要有PoW、PoS、DPoS、PBFT、PAXOS等。由于区块链系统中没有一个中心，因此需要有一个预设的规则来指导各方节点在数据处理上达成一致，所有的数据交互都要按照严格的规则和共识进行；
第二种是密码学技术，密码学技术是区块链的核心技术之一，目前的区块链应用中采用了很多现代密码学的经典算法，主要包括：哈希算法、对称加密、非对称加密、数字签名等。
第三种是分布式存储，区块链是一种点对点网络上的分布式账本，每个参与的节点都将独立完整地存储写入区块数据信息。分布式存储区别于传统中心化存储的优势主要体现在两个方面：每个节点上备份数据信息，避免了由于单点故障导致的数据丢失；每个节点上的数据都独立存储，有效规避了恶意篡改历史数据。
智能合约：智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易，只要一方达成了协议预先设定的目标，合约将会自动执行交易，这些交易可追踪且不可逆转。具有透明可信、自动执行、强制履约的优点。区块链技术有许多独特的特点，使它成为一项独特的发明，并赋予它无限的视野去探索。

D. 名词解释区块链

区块链解释如下：

区块链其实就相当于一个去中介化的数据库，是由一串数据块组成的。它的每一个数据块当中都包含了一次比特币网络交易的信息，而这些都是用于验证其信息的有效性和生成下一个区块的。

狭义的来讲，区块链是就是一种按照时间顺序来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。

类型

公有区块链

公有区块链（Public Block Chains）：世界上任何个体或者团体都可以发送交易，且交易能够获得该区块链的有效确认，任何人都可以参与其共识过程。

公有区块链是最早的区块链，也是应用最广泛的区块链，各大bitcoins系列的虚拟数字货币均基于公有区块链，世界上有且仅有一条该币种对应的区块链。

行业区块链

行业区块链（Consortium Block Chains）：由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人，每个块的生成由所有的预选节点共同决定（预选节点参与共识过程）；

其他接入节点可以参与交易，但不过问记账过程（本质上还是托管记账，只是变成分布式记账，预选节点的多少，如何决定每个块的记账者成为该区块链的主要风险点），其他任何人可以通过该区块链开放的API进行限定查询。

私有区块链

私有区块链（Private Block Chains）：仅仅使用区块链的总账技术进行记账，可以是一个公司，也可以是个人，独享该区块链的写入权限，本链与其他的分布式存储方案没有太大区别。

传统金融都是想实验尝试私有区块链，而公链的应用例如bitcoin已经工业化，私链的应用产品还在摸索当中。

E. 区块链在供应链金融中怎么使用

在传统供应链金融中，融资难、融资成本高、融资流程繁琐一直是制约中小微企业做大做强的瓶颈之一。银行依赖于核心企业的控货能力和调节销售能力，出于风控的考虑，银行仅愿对核心企业有直接应付账款义务的上游供应商(限于一级供应商)提供保理业务，或对其下游经销商(一级供应商)，提供预付款或者存货融资。这就导致了有巨大融资需求的二级、三级等供应商/经销商的需求得不到满足，供应链金融的业务量受到限制，而中小企业得不到及时的融资易导致产品质量问题，会伤害整个供应链体系。

解决这些问题则可以利用区块链技术去中心化、不可篡改、分布式账本的特性打造区块链供应链金融平台。

1. 核心企业签发应收凭证给分销商，分销商签收后表示签订了购销合同，核心企业发货。

2. 分销商因资金紧张需要向金融融资贷款。

3. 金融机构审核同意后把贷款的金额打给核心企业。

4.分销商卖掉货物后归还贷款和利息

F. 如何通俗解释区块链

“区块链技术被认为是继蒸汽机、电力、互联网之后，下一代颠覆性的核心技术。如果说蒸汽机释放了人们的生产力，电力解决了人们基本的生活需求，互联网彻底改变了信息传递的方式，那么区块链作为构造信任的机器，将可能彻底改变整个人类社会价值传递的方式。”

刚刚接触区块链，有太多太多需要了解和知道的基础知识，大家先不要着急，今天给大家科普这些知识。今天咱们一起先来看看公链、私链、联盟链以及侧链到底是什么吧。

G. 区块链入门的教程

可是，简单易懂的入门文章却很少。区块链到底是什么，有何特别之处，很少有解释。
下面，我就来尝试，写一篇最好懂的区块链教程。毕竟它也不是很难的东西，核心概念非常简单，几句话就能说清楚。我希望读完本文，你不仅可以理解区块链，还会明白什么是挖矿、为什么挖矿越来越难等问题。
需要说明的是，我并非这方面的专家。虽然很早就关注，但是仔细地了解区块链，还是从今年初开始。文中的错误和不准确的地方，欢迎大家指正。
一、区块链的本质
区块链是什么?一句话，它是一种特殊的分布式数据库。
首先，区块链的主要作用是储存信息。任何需要保存的信息，都可以写入区块链，也可以从里面读取，所以它是数据库。
其次，任何人都可以架设服务器，加入区块链网络，成为一个节点。区块链的世界里面，没有中心节点，每个节点都是平等的，都保存着整个数据库。你可以向任何一个节点，写入/读取数据，因为所有节点最后都会同步，保证区块链一致。
二、区块链的最大特点
分布式数据库并非新发明，市场上早有此类产品。但是，区块链有一个革命性特点。
区块链没有管理员，它是彻底无中心的。其他的数据库都有管理员，但是区块链没有。如果有人想对区块链添加审核，也实现不了，因为它的设计目标就是防止出现居于中心地位的管理当局。
正是因为嫌败无法管理，区块链才能做到无法被控制。否则一旦大公司大集团控制了管理权，他们就会控制整个平台，其他使用者就都必须听命于他们了。
但是，没有了管理员，人人都可以往里面写入数据，怎么才能保证数据是可信的呢?被坏人改了怎么办?请接着往下读，这就是区块链奇妙的地方。
三、区块
区块链由一个个区块(block)组成。区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块。
每个区块包含两个部分。
区块头(Head)：记录当前区块的特征值
区块体(Body)：实际数据
区块头包含了当前区块的多项特征值。
生成时间
实际数据(即区块体)的哈希
上一个区块的哈希
...
这里，你需要理解什么叫哈希(hash)，这是理解区块链必需的。
所谓哈希就是计算机可以对任意内容，计算出一个长度相同的特征值。区块链的哈希长度是256位，这就是说，不管原始内容是什么，最后都会计算出一个256位的二进制数字。而且可以保证，只要原始内容不同，对应的哈希一定是不同的。
举例来说，字符串123的哈希是(十六进制)，转成二进制就是256位，而且只有123能得到这个哈希。(理论上，其他字符串也有可能得到这个哈希，但是概率极低，可以近似认为不可能发生。)
因此，就有两个重要的推论。
推论1：每个区块的哈希都是不一样的，可以通过哈希标识区块。
推论2：如果区块的内容变了，它的哈希一定会改变。
四、 Hash 的不可修改性
区块与哈希是一一对应的，每个区块的哈希都是针对区块头(Head)计算的。也就是说，把区块头的各项特征值，按照顺序连接在一起，组成一个很长的字符串，再对这个字符串计算哈希。
Hash = SHA256( 区块头 )
上面就是区块哈希的计算公式，SHA256是区块链的哈希算法。注意，这个公式里面只包含区块头，不包含区块体，也就是说，哈希由区块头唯一决定，
前面说过，区块头包含很多内容，其中有当前区块体的哈希，还有上一个区块的哈希。这意味着，如果当前区块体的内容变了，或者上一个区块的哈希变了，一定会引起当前区块的哈希改弯首变。
这一点对区块链有重大意义。如果有人修改了一个区块，该区块的哈希就变了。为了让后面的区块还能连到它(因为下一个区块包含上一个区块的哈希)，该人必须依次修改后面所有的区块，否则被改掉的区块就脱离区块链了。由于后面要提到的原因，哈希的计算很耗时，短时间内修改多个区块几乎不可能发生，除非有人掌握了全网51%以上的计算能力。
正是通过这种联动机制，区块链保证了自身的可靠性，数据一旦写入，就无法被篡改。这就像历史一样，发生了就是发生了，从此再无法改变。
每个区块都连着上一个区块，这也是区块链这个名字的由来。
五、采矿
由于必须保证节点之间的同步，所以新区块的添加速度芹闹颤不能太快。试想一下，你刚刚同步了一个区块，准备基于它生成下一个区块，但这时别的节点又有新区块生成，你不得不放弃做了一半的计算，再次去同步。因为每个区块的后面，只能跟着一个区块，你永远只能在最新区块的后面，生成下一个区块。所以，你别无选择，一听到信号，就必须立刻同步。
所以，区块链的发明者中本聪(这是假名，真实身份至今未知)故意让添加新区块，变得很困难。他的设计是，平均每10分钟，全网才能生成一个新区块，一小时也就六个。
这种产出速度不是通过命令达成的，而是故意设置了海量的计算。也就是说，只有通过极其大量的计算，才能得到当前区块的有效哈希，从而把新区块添加到区块链。由于计算量太大，所以快不起来。
这个过程就叫做采矿(mining)，因为计算有效哈希的难度，好比在全世界的沙子里面，找到一粒符合条件的沙子。计算哈希的机器就叫做矿机，操作矿机的人就叫做矿工。
六、难度系数
读到这里，你可能会有一个疑问，人们都说采矿很难，可是采矿不就是用计算机算出一个哈希吗，这正是计算机的强项啊，怎么会变得很难，迟迟算不出来呢?
原来不是任意一个哈希都可以，只有满足条件的哈希才会被区块链接受。这个条件特别苛刻，使得绝大部分哈希都不满足要求，必须重算。
原来，区块头包含一个难度系数(difficulty)，这个值决定了计算哈希的难度。举例来说，第100000个区块的难度系数是 14484.16236122。
区块链协议规定，使用一个常量除以难度系数，可以得到目标值(target)。显然，难度系数越大，目标值就越小。
哈希的有效性跟目标值密切相关，只有小于目标值的哈希才是有效的，否则哈希无效，必须重算。由于目标值非常小，哈希小于该值的机会极其渺茫，可能计算10亿次，才算中一次。这就是采矿如此之慢的根本原因。
前面说过，当前区块的哈希由区块头唯一决定。如果要对同一个区块反复计算哈希，就意味着，区块头必须不停地变化，否则不可能算出不一样的哈希。区块头里面所有的特征值都是固定的，为了让区块头产生变化，中本聪故意增加了一个随机项，叫做 Nonce。
Nonce 是一个随机值，矿工的作用其实就是猜出 Nonce 的值，使得区块头的哈希可以小于目标值，从而能够写入区块链。Nonce 是非常难猜的，目前只能通过穷举法一个个试错。根据协议，Nonce 是一个32位的二进制值，即最大可以到21.47亿。第 100000 个区块的 Nonce 值是274148111，可以理解成，矿工从0开始，一直计算了 2.74 亿次，才得到了一个有效的 Nonce 值，使得算出的哈希能够满足条件。
运气好的话，也许一会就找到了 Nonce。运气不好的话，可能算完了21.47亿次，都没有发现 Nonce，即当前区块体不可能算出满足条件的哈希。这时，协议允许矿工改变区块体，开始新的计算。
七、难度系数的动态调节
正如上一节所说，采矿具有随机性，没法保证正好十分钟产出一个区块，有时一分钟就算出来了，有时几个小时可能也没结果。总体来看，随着硬件设备的提升，以及矿机的数量增长，计算速度一定会越来越快。
为了将产出速率恒定在十分钟，中本聪还设计了难度系数的动态调节机制。他规定，难度系数每两周(2016个区块)调整一次。如果这两周里面，区块的平均生成速度是9分钟，就意味着比法定速度快了10%，因此接下来的难度系数就要调高10%;如果平均生成速度是11分钟，就意味着比法定速度慢了10%，因此接下来的难度系数就要调低10%。
难度系数越调越高(目标值越来越小)，导致了采矿越来越难。
八、区块链的分叉
即使区块链是可靠的，现在还有一个问题没有解决：如果两个人同时向区块链写入数据，也就是说，同时有两个区块加入，因为它们都连着前一个区块，就形成了分叉。这时应该采纳哪一个区块呢?
现在的规则是，新节点总是采用最长的那条区块链。如果区块链有分叉，将看哪个分支在分叉点后面，先达到6个新区块(称为六次确认)。按照10分钟一个区块计算，一小时就可以确认。
由于新区块的生成速度由计算能力决定，所以这条规则就是说，拥有大多数计算能力的那条分支，就是正宗的区块链。
九、总结
区块链作为无人管理的分布式数据库，从2009年开始已经运行了8年，没有出现大的问题。这证明它是可行的。
但是，为了保证数据的可靠性，区块链也有自己的代价。一是效率，数据写入区块链，最少要等待十分钟，所有节点都同步数据，则需要更多的时间;二是能耗，区块的生成需要矿工进行无数无意义的计算，这是非常耗费能源的。
因此，区块链的适用场景，其实非常有限。
不存在所有成员都信任的管理当局
写入的数据不要求实时使用
挖矿的收益能够弥补本身的成本
如果无法满足上述的条件，那么传统的数据库是更好的解决方案。
目前，区块链最大的应用场景(可能也是唯一的应用场景)，就是以比特币为代表的加密货币。