第二章 核心技术概念

一、定义与原理

1. 定义

Wikipedia上给出的定义中，将区块链类比为一种分布式数据库技术，通过维护数据块的链式结构，可以维持持续增长的、不可篡改的数据记录。

2. 基本原理

首先假设存在一个分布式的数据记录账本，这个账本只允许添加、不允许删除。账本底层的基本结构是一个线性的链表，这也是其名字“区块链”的来源。链表由一个个“区块”串联组成（如下图所示），后继区块记录前导区块的哈希值（pre hash）。新的数据要加入，必须放到一个新的区块中。

3. 工作过程（以比特币为例）

a. 比特币客户端发起一项交易

b. 网络中的节点收到后，开始计算，试图找到一个nonce串（随机串），使得候选区块的哈希结果满足一定条件（比如小于某个值）。

c. 找到这个nonce串后，就会广播出去，其他节点收到后，验证此串的合法性，如果发现确实符合约定条件了，就承认这个区块是一个合法的新区块，并添加到自己维护的区块链上。当大部分节点都将区块添加到自己维护的区块链结构上时，该区块被网络接受，区块中所包括的交易也就得到确认。

 

上面计算查找nonce串的过程称为工作量证明 （Proof of Work，PoW）。目前，要让哈希结果满足一定条件，并无已知的快速启发式算法，只能进行尝试性的暴力计算。尝试的次数越多（工作量越大），算出来的概率越大。

 

二、技术的深化与分类

1. 区块链的演化

2. 区块链与分布式记账

跟传统的记账技术相比，基于区块链的分布式账本应该包括如下特点：

a. 维护一条不断增长的链，只可能添加记录，而发生过的记录都不可篡改；

b. 去中心化，或者说多中心化，无需集中控制而能达成共识，实现上尽量采用分布式；

c. 通过密码学的机制来确保交易无法被抵赖和破坏，并尽量保护用户信息和记录的隐私性。

3. 分类

根据参与者的不同，可以分为公开（public）链、联盟（consortium）链和私有（private）链。

 

三、关键问题和挑战

1. 抗抵赖与隐私保护
2. 分布式共识
3. 交易性能
4. 扩展性
5. 安全防护
6. 数据库和存储系统
7. 集成和运营

 

四、趋势与展望

 

五、认识上的误区

1. 区块链不等于比特币
2. 区块链不等于数据库
3. 区块链并非一门万能的颠覆性技术