特別提醒：比特幣采用區(qū)塊鏈技術(shù)，但是區(qū)塊鏈并不等同于比特幣；全篇基于比特幣底層區(qū)塊鏈技術(shù)講述，所以，部分模型可能不適用于以太坊等。另外，由于文章采用了一定的抽象、類舉的敘事方式，中間或多或少有些地方會跟區(qū)塊鏈底層嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)實現(xiàn)有出入，如果讓你覺得困惑，可以在評論下方留言或者私信我一起探討。最后，也是受限于自己知識結(jié)構(gòu)的不完整，這篇文章會隨著我對區(qū)塊鏈更深入認(rèn)識后，隨時進行修訂，最后更新時間可參考該回答下方的時間戳。

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首先不要把區(qū)塊鏈想的過于高深，他是一個分布在全球各地、能夠協(xié)同運轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫運作——讀寫權(quán)限掌握在一個公司或者一個集權(quán)手上（中心化的特征），區(qū)塊鏈認(rèn)為，任何有能力架設(shè)服務(wù)器的人都可以參與其中。來自全球各地的掘金者在當(dāng)?shù)夭渴鹆俗约旱姆?wù)器，并連接到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，成為這個分布式數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)中的一個節(jié)點；一旦加入，該節(jié)點享有同其他所有節(jié)點完全一樣的權(quán)利與義務(wù)（去中心化、分布式的特征）。與此同時，對于在區(qū)塊鏈上開展服務(wù)的人，可以往這個系統(tǒng)中的任意的節(jié)點進行讀寫操作，最后全世界所有節(jié)點會根據(jù)某種機制的完成一次又依次的同步，從而實現(xiàn)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的數(shù)據(jù)完全一致。

# 問題的由來

我們反復(fù)提到區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€去中心化的系統(tǒng)，確實，「去中心化」在區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缋锩媸且粋€很重要的概念，很多模型（比如賬本的維護、貨幣的發(fā)行、時間戳的設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)的維護、節(jié)點間的競爭等等等等）的設(shè)計都依賴于這個中心思想，那到底什么是去中心化呢？在解釋真正去中心化之前，我們還是先簡單了解下什么是中心化吧。

中心化？

回憶一下你在網(wǎng)上購買一本書的流程：

1. 第一步，你下單并把錢打給支付寶；
2. 第二步，支付寶收款后通知賣家可以發(fā)貨了；
3. 第三步，賣家收到支付寶通知之后給你發(fā)貨；
4. 第四步，你收到書之后，覺得滿意，在支付寶上選擇確認(rèn)收貨；
5. 第五步，支付寶收到通知，把款項打給賣家。流程結(jié)束。

你會發(fā)現(xiàn)，雖然你是在跟賣家做交易，但是，所有的關(guān)鍵流程都是在跟支付寶打交道。這樣的好處在于：萬一哪個環(huán)節(jié)出問題，賣家和買家都可以通過支付寶尋求幫助，讓支付寶做出仲裁。這就是一個最簡單的基于中心化思維構(gòu)建的交易模型，它的價值顯著，就是建立權(quán)威，通過權(quán)威背書來獲得多方的信任，同時依賴權(quán)威方背后的資本和技術(shù)實力確保數(shù)據(jù)的可靠安全。

你一定會擺出一個巨大的問號臉 ⊙.⊙?——“通過權(quán)威背書來獲得多方的信任，同時依賴權(quán)威方背后的資本和技術(shù)實力確保數(shù)據(jù)的可靠安全”，真的可以嘛？！

假如說，支付寶程序發(fā)生重大 BUG，導(dǎo)致一段時間內(nèi)的轉(zhuǎn)賬記錄全部丟失，或者更徹底一點，支付寶的服務(wù)器被金三胖的一個導(dǎo)彈全部炸毀了。而我剛剛轉(zhuǎn)出去的 100 元找誰說理去，這個時候，你就成了刀殂上的魚肉；支付寶有良心，會勉為其難承認(rèn)你剛剛轉(zhuǎn)賬的事實，但他不承認(rèn)你也沒轍，因為確實連他自己也不知道這筆轉(zhuǎn)賬是否真實存在。

上述就是中心化最大的弊端——過分依賴中心和權(quán)威，也就意味著逐漸喪失自己的話語權(quán)。

去中心化？

那么去中心化的形態(tài)是什么樣子呢？還是拿剛才那個例子繼續(xù)，我們構(gòu)建一個極簡的去中心化的交易系統(tǒng)，看看我們是如何在網(wǎng)絡(luò)上從不認(rèn)識的賣家手里買到一本書的。

1. 第一步，你下單并把錢打給賣家；
2. 第二步，你將這條轉(zhuǎn)賬信息記錄在自己賬本上；
3. 第三步，你將這條轉(zhuǎn)賬信息廣播出去；
4. 第四步，賣家和支付寶在收到你的轉(zhuǎn)賬信息之后，在他們自己的賬本上分別記錄；
5. 第五步，賣家發(fā)貨，同時將發(fā)貨的事實記錄在自己的賬本上；
6. 第六步，賣家把這條事實記錄廣播出去；
7. 第七步，你和支付寶收到這條事實記錄，在自己的賬本上分別記錄；
8. 第八步，你收到書籍。至此，交易流程走完。

剛才“人為刀俎我為魚肉”的情況在這個體系下就比較難發(fā)生，因為所有人的賬本上都有著完全一樣的交易記錄，支付寶的賬本服務(wù)器壞了，對不起賣家的賬本還存在，我的賬本還存在；這些都是這筆交易真實發(fā)生的鐵證。

當(dāng)然，在這套極簡的交易系統(tǒng)中，你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了諸多漏洞和不理解，比如說三方當(dāng)中有一個是壞人，他故意記錄了對他更有利的轉(zhuǎn)賬信息怎么辦；又比如說消息在傳遞過程中被黑客篡改了怎么辦等等等等。這在以往的計算機概論或者計算機網(wǎng)絡(luò)書本上中可能都有提及到——“類兩軍”和“拜占庭將軍”問題。這里就不打算贅述，因為暫時跟主線不相關(guān)，感興趣的同學(xué)可以去 Google 或者百度一下，你只需要知道，在我們下面即將展開講到的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，通過巧妙的設(shè)計，足以解決上述存在的 BUG。

既然話已說到這份上，相信了解一點技術(shù)、特別是有運維背景的同學(xué)大概能夠從極簡交易系統(tǒng)中窺視到了更多區(qū)塊鏈的一些影子——

1. 分布式存儲，通過多地備份，制造數(shù)據(jù)冗余
2. 讓所有人都有能力都去維護共同一份數(shù)據(jù)庫
3. 讓所有人都有能力彼此監(jiān)督維護數(shù)據(jù)庫的行為

在我看來，你猜測的基本上沒錯。其實這些就是區(qū)塊鏈技術(shù)最核心的東西，外人看起來高大上、深不可測，但探究其根本發(fā)現(xiàn)就是這么簡單和淳樸。當(dāng)然，這里面肯定會有很多很多很多細(xì)枝末節(jié)的技術(shù)需要重構(gòu)。

如果你差不多認(rèn)同上面的觀點，那我們應(yīng)該基本上可以達(dá)成共識，分布式部署肯定是構(gòu)建去中心化網(wǎng)絡(luò)理所當(dāng)然的解決方向——通過 P2P 協(xié)議將全世界所有節(jié)點計算機彼此相互連接，形成一張密密麻麻的網(wǎng)絡(luò)；以巧妙的機制，通過節(jié)點之間的交易數(shù)據(jù)同步來保證全球計算機節(jié)點的數(shù)據(jù)共享和一致。

哈哈，說的輕巧，“交易數(shù)據(jù)這么重要的東西，在一個完全不信任的 P2P 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中以一種錯綜復(fù)雜的方式傳遞，數(shù)據(jù)的一致性和安全性誰來保證，如果說互相監(jiān)督，他們到底怎么做到？”

好了，不賣關(guān)子了，下面讓我們圍繞這個最最最最直接的問題開始進入到真正區(qū)塊鏈的世界，抽絲剝繭看看它到底是如何一步一步形成的，又是如何一步一步穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

# 從全球節(jié)點到交易數(shù)據(jù)

這張圖的制作的意義為的是幫助你在宏觀上先快速理解區(qū)塊鏈中所涉及到的相關(guān)名詞以及他們的層級關(guān)系。同時，文章的知識結(jié)構(gòu)和設(shè)計思路也大抵上也會按照：

1. 首先，將區(qū)塊作為最小單位體，講述極簡區(qū)塊鏈系統(tǒng)是如何運轉(zhuǎn)的；
2. 接著，進入到比區(qū)塊更小單位體——交易記錄，理解區(qū)塊鏈?zhǔn)侨绾翁幚頂?shù)據(jù)的；
3. 最后，將所有知識點柔和在一起，重回到區(qū)塊和區(qū)塊鏈，完整講述整個工作流程。

希望你在這個引導(dǎo)和結(jié)構(gòu)下有一個比較好的閱讀體驗。Let's go~

# 區(qū)塊，混沌世界的起源

既然已經(jīng)達(dá)成共識，所以，我們事先構(gòu)建好了一個去中心化的 P2P 網(wǎng)絡(luò)；同時，為了讓讀者朋友們聽起來更輕松，我先粗暴的規(guī)定在這個極簡的區(qū)塊鏈系統(tǒng)里，每十分鐘有且僅產(chǎn)生一筆交易。

故事繼續(xù)，在節(jié)點的視野里，大概每十分鐘會憑空產(chǎn)生一個建立在自己平行宇宙世界的神奇區(qū)塊（你可以將區(qū)塊想象為一個盒子），這個區(qū)塊里放著一些數(shù)字貨幣以及一張小紙條，小紙條上記錄了這十分鐘內(nèi)產(chǎn)生的那唯一一筆交易信息，比如說——“小 A 轉(zhuǎn)賬給了小 B100 元”；當(dāng)然，這段信息肯定是被加密處理過的，為的就是保證只有小 A 和小 B（通過他們手上的鑰匙）才有能力解讀里面真正的內(nèi)容。

這個神奇的區(qū)塊被創(chuàng)造出來之后，很快被埋在了地底下，至于埋在哪里？沒有一個人不知道，需要所有計算機節(jié)點一起參與進來掘地三尺后才有可能找到（找到一個有效的工作量證明）。顯然，這是一件工作量巨大、成果隨機的事件。但是呢，對于計算機節(jié)點來說，一旦從地底下挖出這個區(qū)塊，他將獲得區(qū)塊內(nèi)價值不菲的數(shù)字貨幣，以及“小 A 轉(zhuǎn)賬給了小 B100 元”過程中小 A 所支付的小費。同時，對于這個節(jié)點來說，也只有他才有權(quán)利真正記錄小紙條里的內(nèi)容，這是一份榮耀，而其他節(jié)點相當(dāng)于只能使用它的復(fù)制品，一個已經(jīng)沒有數(shù)字貨幣加持的副本。當(dāng)然這個神奇的區(qū)塊還有一些其他很特別的地方，后面我們會再細(xì)細(xì)聊。

為了更好的描述，我們將計算機節(jié)點從地底下挖出區(qū)塊的過程叫做「挖礦」，剛才說了，這是一件工作量巨大、運氣成分較多、但收益豐厚的事兒。

過了一會兒，來自中國上海浦東新區(qū)張衡路上的一個節(jié)點突然跳出來很興奮的說：“ 我挖到區(qū)塊了！里面的小紙條都是有效的！獎勵歸我！” 。雖然此刻張衡路節(jié)點已經(jīng)拿到了數(shù)字貨幣，但對于其他計算機節(jié)點來說，因為這里面還涉及到其他一些利益瓜葛，他們不會選擇默認(rèn)相信張衡路節(jié)點所說的話；基于陌生節(jié)點彼