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(huì)跟區(qū)塊鏈底層嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)實(shí)現(xiàn)有出入，如果讓你覺得困惑，可以在評(píng)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(shí)結(jié)構(gòu)的不完整，這篇文章會(huì)隨著我對(duì)區(qū)塊鏈更深入認(rèn)識(shí)后，隨時(shí)進(jìn)行修訂，最后更新時(shí)間可參考該回答下方的時(shí)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(gè)分布在全球各地、能夠協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫運(yùn)作——讀寫權(quán)限掌握在一個(gè)公司或者一個(gè)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(gè)分布式數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)系統(tǒng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)；一旦加入，該節(jié)點(diǎn)享有同其他所有節(jié)點(diǎn)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(shí)，對(duì)于在區(qū)塊鏈上開展服務(wù)的人，可以往這個(gè)系統(tǒng)中的任意的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行讀寫操作，最后全世界所有節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)某種機(jī)制的完成一次又依次的同步，從而實(shí)現(xiàn)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)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€(gè)去中心化的系統(tǒng)，確實(shí)，「去中心化」在區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缋锩媸且粋€(gè)很重要的概念，很多模型（比如賬本的維護(hù)、貨幣的發(fā)行、時(shí)間戳的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)、節(jié)點(diǎn)間的競(jìng)爭(zhēng)等等等等）的設(shè)計(jì)都依賴于這個(gè)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(jiǎn)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(xiàng)打給賣家。流程結(jié)束。

你會(huì)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(gè)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(gè)最簡(jiǎn)單的基于中心化思維構(gòu)建的交易模型，它的價(jià)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(shí)依賴權(quán)威方背后的資本和技術(shù)實(shí)力確保數(shù)據(jù)的可靠安全。

你一定會(huì)擺出一個(gè)巨大的問號(hào)臉 ⊙.⊙?——“通過權(quán)威背書來獲得多方的信任，同時(shí)依賴權(quán)威方背后的資本和技術(shù)實(shí)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(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)賬記錄全部丟失，或者更徹底一點(diǎn)，支付寶的服務(wù)器被金三胖的一個(gè)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(gè)時(shí)候，你就成了刀殂上的魚肉；支付寶有良心，會(huì)勉為其難承認(rèn)你剛剛轉(zhuǎn)賬的事實(shí)，但他不承認(rèn)你也沒轍，因?yàn)榇_實(shí)連他自己也不知道這筆轉(zhuǎn)賬是否真實(shí)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(gè)例子繼續(xù)，我們構(gòu)建一個(gè)極簡(jiǎn)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(shí)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(shí)將發(fā)貨的事實(shí)記錄在自己的賬本上；
6. 第六步，賣家把這條事實(shí)記錄廣播出去；
7. 第七步，你和支付寶收到這條事實(shí)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(gè)體系下就比較難發(fā)生，因?yàn)樗腥说馁~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(duì)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(shí)發(fā)生的鐵證。

當(dāng)然，在這套極簡(jiǎn)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(gè)是壞人，他故意記錄了對(duì)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(jì)算機(jī)概論或者計(jì)算機(jī)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?yàn)闀簳r(shí)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(jì)，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(diǎn)技術(shù)、特別是有運(yùn)維背景的同學(xué)大概能夠從極簡(jiǎn)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(chǔ)，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(hù)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(hù)數(shù)據(jù)庫的行為

在我看來，你猜測(cè)的基本上沒錯(cuò)。其實(shí)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(cè)，但探究其根本發(fā)現(xiàn)就是這么簡(jiǎn)單和淳樸。當(dāng)然，這里面肯定會(huì)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(diǎn)，那我們應(yīng)該基本上可以達(dá)成共識(shí)，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(diǎn)計(jì)算機(jī)彼此相互連接，形成一張密密麻麻的網(wǎng)絡(luò)；以巧妙的機(jī)制，通過節(jié)點(diǎn)之間的交易數(shù)據(jù)同步來保證全球計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)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(gè)完全不信任的 P2P 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中以一種錯(cuò)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(gè)最最最最直接的問題開始進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)。

# 從全球節(jié)點(diǎn)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(jí)關(guān)系。同時(shí)，文章的知識(shí)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路也大抵上也會(huì)按照：

1. 首先，將區(qū)塊作為最小單位體，講述極簡(jiǎn)區(qū)塊鏈系統(tǒng)是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的；
2. 接著，進(jìn)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(shí)點(diǎn)柔和在一起，重回到區(qū)塊和區(qū)塊鏈，完整講述整個(gè)工作流程。

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

# 區(qū)塊，混沌世界的起源

既然已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，所以，我們事先構(gòu)建好了一個(gè)去中心化的 P2P 網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，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(gè)極簡(jiǎn)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(diǎn)的視野里，大概每十分鐘會(huì)憑空產(chǎn)生一個(gè)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(gè)盒子），這個(gè)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(gè)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(gè)人不知道，需要所有計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)一起參與進(jìn)來掘地三尺后才有可能找到（找到一個(gè)有效的工作量證明）。顯然，這是一件工作量巨大、成果隨機(jī)的事件。但是呢，對(duì)于計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)來說，一旦從地底下挖出這個(gè)區(qū)塊，他將獲得區(qū)塊內(nèi)價(jià)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(fèi)。同時(shí)，對(duì)于這個(gè)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)相當(dāng)于只能使用它的復(fù)制品，一個(gè)已經(jīng)沒有數(shù)字貨幣加持的副本。當(dāng)然這個(gè)神奇的區(qū)塊還有一些其他很特別的地方，后面我們會(huì)再細(xì)細(xì)聊。

為了更好的描述，我們將計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)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(yùn)氣成分較多、但收益豐厚的事兒。

過了一會(huì)兒，來自中國上海浦東新區(qū)張衡路上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)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(jiǎng)勵(lì)歸我！” 。雖然此刻張衡路節(jié)點(diǎn)已經(jīng)拿到了數(shù)字貨幣，但對(duì)于其他計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)來說，因?yàn)檫@里面還涉及到其他一些利益瓜葛，他們不會(huì)選擇默認(rèn)相信張衡路節(jié)點(diǎn)所說的話；基于陌生節(jié)點(diǎn)彼