區(qū)塊鏈技術(shù)用數(shù)學(xué)方法實(shí)現(xiàn)分布式記賬，并解決信任問(wèn)題，從而完成了去中心化，將在通信、金融、物聯(lián)網(wǎng)、政府管理等眾多領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。

區(qū)塊鏈（Blockchain）是指通過(guò)去中心化和去信任的方式集體維護(hù)一個(gè)可靠數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)方案，是一種全民參與記賬的技術(shù)方式。而此前的記賬方式都是中心化的，需要中心化的中介，無(wú)論這個(gè)中介是傳統(tǒng)的政府、金融機(jī)構(gòu)、公證機(jī)構(gòu)還是新興的電商平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)支付平臺(tái)。

經(jīng)濟(jì)學(xué)假設(shè)中，信息是充分的。實(shí)際上，正是因?yàn)樾畔⒉怀浞?，才存在非常龐大的中介機(jī)構(gòu)。而中介機(jī)構(gòu)的存在，增加了交易成本，提高了交易門檻。區(qū)塊鏈技術(shù)本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一個(gè)大規(guī)模協(xié)作工具，它首次使用純技術(shù)方式讓直接的價(jià)值轉(zhuǎn)移成為可能，并延續(xù)了互聯(lián)網(wǎng)去中心化和去中介化的趨勢(shì)。去中介的區(qū)塊鏈技術(shù)將極大地顛覆信息中介行業(yè)。

源自比特幣的區(qū)塊鏈技術(shù)

2008年11月1日，一位化名中本聰（Satoshi Nakamoto）的程序員，在MIT計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全組的網(wǎng)站上發(fā)表了一篇僅8頁(yè)長(zhǎng)的學(xué)術(shù)論文，《Bitcoin： A Peer-to-Peer Electronic Cash System》。中本聰描述了一種完全基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)，使支付可以由交易雙方直接進(jìn)行，擺脫了通過(guò)第三方中介（如商業(yè)銀行）的傳統(tǒng)支付模式，創(chuàng)造了一種全新的貨幣體系。

2009年1月，第一個(gè)序號(hào)為0的比特幣區(qū)塊——?jiǎng)?chuàng)世區(qū)塊誕生。幾天后的1月9日出現(xiàn)序號(hào)為1的區(qū)塊，并與序號(hào)為0的創(chuàng)世區(qū)塊相連接形成了鏈，標(biāo)志著比特幣區(qū)塊鏈的誕生。

比特幣因其劇烈的價(jià)格波動(dòng)、高度的匿名性、與犯罪相連的壞名聲以及其他技術(shù)原因，2009年誕生至今仍遠(yuǎn)未進(jìn)入主流。然而2014年以后，作為比特幣背后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，區(qū)塊鏈卻越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。

區(qū)塊鏈技術(shù)是構(gòu)建比特幣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與交易信息加密傳輸?shù)幕A(chǔ)技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了比特幣的發(fā)行與交易。區(qū)塊鏈技術(shù)的核心是所有當(dāng)前參與的節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)交易及數(shù)據(jù)庫(kù)，使交易基于密碼學(xué)原理而不基于信任，使得任何達(dá)成一致的雙方，能夠直接進(jìn)行支付交易，不需第三方的參與。

從技術(shù)上來(lái)講，區(qū)塊是一種記錄交易的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，反映了一筆交易的資金流向。系統(tǒng)中已經(jīng)達(dá)成交易的區(qū)塊連接在一起形成了一條主鏈，所有參與計(jì)算的節(jié)點(diǎn)都記錄了主鏈或主鏈的一部分。

比特幣的產(chǎn)生需要依據(jù)特定的算法，通過(guò)大量復(fù)雜的運(yùn)算才能生成，俗稱“挖礦”。挖礦就是指產(chǎn)生新區(qū)塊并計(jì)算隨機(jī)數(shù)的過(guò)程，以解決一項(xiàng)復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題來(lái)保證比特幣網(wǎng)絡(luò)分布式記賬系統(tǒng)的一致性。這項(xiàng)復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題是尋找一個(gè)隨機(jī)數(shù)散列值（也稱為哈希值）。散列值由散列函數(shù)生成，散列函數(shù)的功能是將任意長(zhǎng)度的不同信息（例如數(shù)字、文本或其他信息）轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)度相等但內(nèi)容不同的二進(jìn)制數(shù)列（由0和1組成）。

比特幣采用的是散列算法中的SH256算法，任意長(zhǎng)度的信息輸入通過(guò)這個(gè)函數(shù)都可以轉(zhuǎn)換成一組長(zhǎng)度為256的二進(jìn)制數(shù)字，以便統(tǒng)一存儲(chǔ)和識(shí)別。256個(gè)0或1最多可以組合成2256個(gè)不同的數(shù)，這個(gè)龐大的集合能夠滿足與比特幣相關(guān)的任何標(biāo)記需要。且散列還有一個(gè)重要特征，若想要生成一個(gè)特殊的輸出數(shù)字，只能通過(guò)隨機(jī)嘗試的辦法逐個(gè)進(jìn)行正向運(yùn)算，而不能由輸出結(jié)果逆向推出輸入信息。這個(gè)特征是比特幣能夠順利運(yùn)行的重要基石。挖礦就是通過(guò)改變隨機(jī)數(shù)來(lái)生成不同的散列值，直到符合要求。

一個(gè)區(qū)塊包含以下三部分：交易信息、前一個(gè)區(qū)塊形成的哈希散列和隨機(jī)數(shù)。交易信息是區(qū)塊所承載的任務(wù)數(shù)據(jù)，具體包括交易雙方的私鑰、交易的數(shù)量、電子貨幣的數(shù)字簽名等;前一個(gè)區(qū)塊形成的哈希散列用來(lái)將區(qū)塊連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)過(guò)往交易的順序排列;隨機(jī)數(shù)是交易達(dá)成的核心，所有節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)計(jì)算隨機(jī)數(shù)的答案，最快得到答案的節(jié)點(diǎn)生成一個(gè)新的區(qū)塊，并廣播到所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新，如此完成一筆交易。

分布式記賬成為可能

比特幣使用整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)中眾多節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)確認(rèn)并記錄所有的交易行為。在信息傳遞過(guò)程中，發(fā)送方通過(guò)一把密鑰將信息加密，接收方在收到信息后，再通過(guò)配對(duì)的另一把密鑰對(duì)信息進(jìn)行解密，這就保證了信息傳遞過(guò)程的私密性與安全性。比特幣的交易并非簡(jiǎn)單的支付貨幣本身。由于每筆交易單都記錄了該筆資金的前一個(gè)擁有者、當(dāng)前擁有者以及后一個(gè)擁有者，依據(jù)交易單可實(shí)現(xiàn)對(duì)資金的全程追溯。這也是比特幣的典型特征之一。最后，當(dāng)每一筆交易完成時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)向全網(wǎng)進(jìn)行廣播，告訴所有用戶這筆交易的實(shí)施。

比特幣系統(tǒng)大約每十分鐘創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊，其中包含了這段時(shí)間里全球范圍內(nèi)發(fā)生的所有交易。每個(gè)區(qū)塊中也包含了前一個(gè)區(qū)塊的ID，這種設(shè)計(jì)使得每個(gè)區(qū)塊都能找到其前一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如此可一直倒推至起始節(jié)點(diǎn)，從而形成了一條完整的交易鏈條。

因此，從比特幣的誕生之日起，全網(wǎng)就形成一條唯一的主區(qū)塊鏈，其中記錄了從比特幣誕生以來(lái)的所有交易記錄，并以每十分鐘新增一個(gè)節(jié)點(diǎn)的速度無(wú)限擴(kuò)展。這條主區(qū)塊鏈在每添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)后，都會(huì)向全網(wǎng)廣播，從而使得每臺(tái)參與比特幣交易的電腦上都有一份拷貝。

在現(xiàn)實(shí)世界里每筆非現(xiàn)金交易都由銀行系統(tǒng)進(jìn)行記錄，一旦銀行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)崩潰所有數(shù)據(jù)都會(huì)遺失。而在互聯(lián)網(wǎng)世界里，比特幣的所有交易記錄都保存在全球數(shù)量巨大且分散的計(jì)算機(jī)中，只要有一臺(tái)裝有比特幣程序的計(jì)算機(jī)還能工作，這條主區(qū)塊鏈就可以被完整地讀取。如此高度分散化的交易信息存儲(chǔ)，使得比特幣主區(qū)塊鏈完全遺失的可能性極小。

每個(gè)人在對(duì)交易的有效性進(jìn)行驗(yàn)證后，都可以根據(jù)這些交易數(shù)據(jù)生成新區(qū)塊。為了避免虛假交易或重復(fù)交易，使這一新區(qū)塊被信任需要構(gòu)建工作量證明機(jī)制。如果想要修改某個(gè)區(qū)塊內(nèi)的交易信息，就必須完成該區(qū)塊及其后續(xù)連接區(qū)塊的所有工作量，這種機(jī)制大幅提高了篡改信息的難度。同時(shí)，工作量證明也解決了全網(wǎng)共識(shí)問(wèn)題，全網(wǎng)認(rèn)可最長(zhǎng)的鏈，因?yàn)樽铋L(zhǎng)的鏈包含了最大的工作量。