一文搞懂区块链

区块链的诞生，源于对 电子货币（e-money） 的探索需求，即Bitcoin的产生。因此，了解的小伙伴应该知道区块链的常见定义是：不可篡改的分布式账本。

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为什么发明“账本”，而不是直接发明“货币”？

账本的核心功能是记录 资产的所有权及其转移。只要有一个清晰可靠的账本，就能解决资产的所有权归属和流转问题。

现实中的账本与中心化体系

1. 纸币 本质上也是一种“账本”，它被国家和社会认可，代表一种价值。
2. 传统金融体系由中心化机构（如银行、政府）维护账本，这些机构负责记录货币发行总量及价值体系。
3. 问题：中心化账本依赖机构的可信度，容易受篡改、腐败或单点故障的影响。

区块链的目标 是通过去中心化的账本解决信任问题，从而实现无需依赖中心机构的电子货币。

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区块链与支付宝的区别

许多人可能会疑问：“电子货币不就是支付宝吗？”

支付宝的局限性

支付宝属于 中心化平台，用户需要完全信任阿里巴巴。然而，区块链旨在构建一种 无需信任（trustless） 的电子货币系统，依靠 算法和共识机制，而非中心化机构的控制。

区块链的信任机制

区块链通过分布式网络和共识机制，让 所有参与者共同维护账本，从而避免单一机构的垄断和人为操控。

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去中心化账本的设计

为什么选择分布式？

1. 抗垄断：所有参与者共同维护账本，防止单个机构操纵数据。
2. 抗单点故障：即使某些节点失效，账本仍然可以通过其他节点恢复。

区块链的核心概念

区块链（Blockchain）是一个 区块链式的账本，其结构可以简单描述为：

• 链式结构：区块链由多个区块（Block）组成，每个区块依赖于前一区块的哈希值，形成一条链（Chain）。
• 分布式存储：账本副本分布存储于所有参与节点。

看这张图Block 2的hash等于Block 3的prev，意思就是Block 3是指向Block 2的，那如果有人改了Block2的data，那Block 2的hash会随之改变，小伙伴可以先去了解一下什么是hash（哈希函数）。

区块链如何实现“不可篡改”？

区块链并非完全不可篡改，而是篡改的 成本高到不值得尝试。

核心技术：哈希函数和工作量证明

1. 哈希函数：每个区块包含前一区块的哈希值（一个加密摘要），任何修改都会使该区块及其后的所有区块的哈希值失效。其实想改也行，就是所有的nonce需要重新计算，那样才能保证一个block指向一个block。
2. 工作量证明（Proof of Work）：整个重新算的过程就叫PoW。

篡改难度分析

假设试图篡改第 2 个区块的内容：

1. 必须重新计算第 2 个区块及其后续所有区块的哈希值。
2. 同时需要超过网络中 51% 的算力（即 51% 攻击），否则其他节点会拒绝该篡改。

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区块链的共识机制

区块链的“不可篡改”依赖于共识机制的设计：

• 51% 攻击的代价：若攻击者控制了 51% 的算力，理论上可以篡改数据。但此时攻击者已经是整个网络的主导者，继续维持网络的正常运行会比篡改更有利可图。
• 共识原理：通过提高篡改成本，使得不诚信行为变得不可行。

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区块链的价值在于构建一个 高成本篡改、低成本验证 的分布式账本，为电子货币及其他应用场景提供去中心化信任的解决方案。