区块链是如何运作的

何为“区块链”？

区块链是一种特殊的数据库，仅接受数据添加（无法删除或修改）。区块链的结构确实像是区块组成的链条，区块内是添加至数据库的信息。每个区块都有一个指针，指向前一个区块；通常还会或多或少地包含交易信息、时间戳和确认区块有效的其他元数据。

基于区块相连的方式，录入的数据不允许编辑、删除或修改。任何区块的改动都会使后续的区块失效。

区块链如何运作？

至此，区块链似乎没有什么过人之处。您可能会想，区块链会比一般的电子表格好在哪里？区块链真正能发挥所长的场景是允许用户围绕着共享真相源头进行协作，而不必彼此信任。在分布式网络中，没有任何一方可以劫持布置周密的区块链。

用户若要运行和独立验证区块链的状态，必须下载特定的软件。软件启动后，便会接入其他电脑上的实例，目的是上传或下载信息（例如，交易、区块）。新用户下载一个区块，检查它是否按照系统规则而创建，然后将相关信息传递给其他点。

于是，我们得到了由成百上千、甚至是上万个实体组成的生态系统。这些实体称为“节点”，全部运行同一个数据库副本并对此进行同步更新。数据库资源因而变得非常充足，随时可以使用。

信息是如何添加到区块链？

如果区块链允许录入虚假的财政信息，权威性便会遭到削弱。与此同时，分布式系统内没有管理员或领导者负责维护账本，如何确保参与者正直行事呢？

中本聪提出的“工作证明”系统允许任何人向网络提议添加区块。用户提议区块时，必须牺牲算力来猜测协议所规定的解决方案（此步骤需要对数据进行多次散列，产出一个低于特定阈值的数目）。

这个过程称为“挖矿“。若矿工猜对结果，所建造的区块（由节点发送过来的未确认交易构成）便会延续到链上。矿工也会因此得到区块链原生代币作为奖励。

使用单向函数进行散列，意味着仅凭输出数据几乎不可能猜出输入数据。然而，如果有了输入数据，验证输出数据是轻而易举的事情。如此一来，任何参与者都可以验证矿工产出的区块是否正确，拒绝那些无效区块。若伪造了无效区块，矿工无法得到报酬，同时浪费了挖矿资本。

与此同时，加密货币系统对公共/私有密钥技术的依赖确保无人能够使用不属于自己的资金。货币与密钥（仅为拥有者所知）绑定，只可通过有效签名认证资金转移才能正常使用。

工作证明是最广为践行的共识机制，但绝非唯一。对于 权益证明等其他共识机制的探索日益增长。然而，这些替代机制尚未有真正意义地部署于实践中（尽管混合共识机制已经存在了一段时间）。

谁发明了区块链？

不可变数据链的基础理念可以追溯至九十年代初期。研究员W. Scott Stornetta和Stuart Haber发表了名为“How to Time-Stamp a Digital Document（如何为数字文件添加时间戳）”的文章，探讨如何将时标技术有效应用在文件中，确保文件无法编辑或篡改。

然而，Stornetta和Haber的方法存在漏洞，仍要求用户信任第三方才可实施。区块链技术凝聚了其他计算机科学家的创意，中本聪则被誉为前文所述的“工作证明”之父。

如需更深入地了解区块链的发展历程，不妨阅读我们的另一篇文章《区块链的历史》。

区块链有什么用途？

加密货币只是区块链技术的冰山一角。随着去中心化货币的发展，许多人认识到去中心化运算的潜力。Bitcoin 等第一代区块链引入共享的交易数据库，而 Ethereum 等第二代产品则带来了智能合约——这些程序运行在区块链的基础之上，管理加密货币的条件转移。

智能合约免除中央服务器运行代码的必要，意味着避免了中介在托管层面造成中央点故障。用户可以审核软件（若代码开源），而开发者可以将合约设定成不可禁用或修改。

区块链的其他用途包括：

加密货币 – 作为财富转移的强大媒介，数字货币不会产生单点故障，无需把关和中介。用户可以向全球各店的人发送或收取资金，所需时间远低于普通银行转账（手续费往往也是微乎其微）。加密货币无法伪造，交易亦无法逆转或冻结。

有条件支付 – Alice与Bob彼此不信任，但他们想就一场体育比赛打赌。两人均向智能合约发送 10 ETH，而智能合约通过oracle获取数据。比赛结束后，智能合约评估赛果，然后将 20 ETH 支付给Alice与Bob之间的胜出者。

分布式数据 – 区块链面临着若干个扩容问题。然而，区块链可以选择与分布式存储媒介整合来管理文件。访问控制可借助智能合约，而数据则托管于链下容器中。

证券 – 基于区块链的证券型加密货币尽管会引入一定程度的交易对手风险，但它能够带来金融业急需的改进，为当下的证券领域注入新的流通和便携能力，实现资产代币化（如财产和股权）。

区块链可以应用在什么方面？

区块链技术能够满足大量用例。下面列举了部分例子，你亦可在币安学院内了解更多。

供应链：高效率供应链是许多成功企业的核心，关系到商品如何从供应商流入消费者。然而，传统方法难以协调特定行业的多方利益相关者。利用区块链科技可引入不可逆数据库，在此基础上建立互操作生态系统，将无数行业的透明度提升至新高度。

游戏：玩家依赖游戏公司控制的服务器。终端用户并不享有真正的所有权，游戏资产仅存在于特定标题的参数内。若采取区块链运作模式，用户将能能够拥有自己的资产（以同质化/非同质化代币的形式），获得与其他玩家、市场交易的能力。

医疗：区块链技术的透明和安全为储存医疗记录提供理想平台。医院、诊所和其他卫生服务供应商等医学行业组成各自为政，如果依赖中心化服务器会将敏感信息置于脆弱的状态。若加密的个人医疗记录得以安全保管在区块链上，病人既能保护自己的隐私，还可以轻松地将信息分享给任何希望使用全球数据库的机构。

汇款：通过传统银行进行跨国汇款非常麻烦，不仅手续费昂贵，冗长的结算时间亦无法满足紧急交易的需求，主要原因是中介网络错综复杂。加密货币和区块链则可以避开中介生态系统。目前，多个项目正在利用区块链技术，实现廉价、快速的转账。

数字身份：处于数字时代的我们急需一个数字身份的解决方案。物理身份证明容易伪造，对于许多人而言亦难以获取。所谓的“自主身份”可以挂扣在区块链账本上，与身份所有者绑定；身份所有者可以有选择地对第三方公开个人信息，而无需牺牲个人隐私。

物联网：部分人推测，越来越多的现实设备能够接入互联网，不管在家用或工业用场景中都将对区块链技术产生极大的助长作用。这些设备的增长需要一个新的“机对机（M2M）”支付经济，依赖高吞吐的微支付系统作支撑。

治理：由于分布式网络可以自行决定系统内的规范形式，不难想象区块链技术应用于地方、国家、甚至是跨国的去中介治理。区块链治理保障所有网络参与者能够参与决策，提供透明的施政概况。

慈善：在接受资助时，慈善机构时常遇到阻碍。新兴加密货币型慈善借助区块链技术突破这些限制，利用技术的固有特性提升透明度、国际参与度和压缩成本，从而最大限度地扩大慈善的影响力。

结语

公共区块链属于免许可系统，意味着参与者不必经历验证程序。有了比特币和其他加密货币，用户只需下载开源软件即可加入网络。

基于区块链账本的高度开放性，难以禁止任何人参与，亦几乎不可能将整个网络切断。因此，区块链对于任何类型的用户都具有吸引力。

区块链在金融交易领域最受欢迎；若能部署于众多其他行业，未来可能为这些行业带来好处。