区块链知识入门（2）区块链技术是如何工作的？

正如我们在“区块链知识入门（1）什么是区块链？”中所述，区块链是基于三种主要技术创立的，而这三种技术本身并不是新技术，只是以一种重新编排组合的形式展现出来。这三种技术分别是：

1）私钥密码技术

2）分布式分类账技术

3）激励服务网络交易，记录保存和安全保障技术。

以下是对这些技术如何协同工作以确保数字关系安全的解释。

加密密钥

两个人希望通过互联网进行交易。

他们每个人都拥有一个私钥和一个公钥。

这个区块链技术组件的主要目的是创建一个安全的数字身份作为参考。这个身份是基于拥有者私钥和公钥的组合。这些密钥组合可以被视为一种灵巧且十分有用的数字签名。反过来，这个数字签名为所有者提供了对其所有权强有力的控制。

身份

由于对所有权的强力控制并不足以保证数字关系的安全。在解决认证问题的同时，必须解决交易批准的授权问题。对于区块链技术来说，解决这个问题要从分布式网络入手。

分布式网

思想实验中有一个理论：

“如果用照相机记录下了有一棵树在森林里倒下了，我们可以非常肯定地说那颗树倒下了。即使我们并不清楚这颗树为什么倒下，但是我们有视觉证据来证明。”

这个实验可以用来理解分布式网络的好处。比特币区块链的价值很大程度上体现在它是一个大型网络，而在这个网络中，验证者们（也就是相机）达成了共识——即他们同时目睹了同一件事。只是他们使用的不是相机，而是一种数学验证方式。

简而言之，网络的大小决定了网络的安全性。

比特币区块链最具吸引力的特质之一就是它非常之大，并且聚集了巨大的计算能力。截至2017年3月，比特币的计算能力为350万TH / s，超过全球1万家顶级银行计算能力的总和。相比比特币，以太坊仍处于发展阶段，计算能力约为12.5TH/s，不过在其成立2年之久的时候，其聚集的计算能力就已经超过了Google。

记录系统

当密钥与这个网络结合在一起时，出现了一种超级有用的数字交互形式。这个过程始于A拿着他的私钥，发布某种类型的信息——在比特币交易情形下，相当于A发送了一笔加密货币——并将其附加到B的公钥上。

协议

协议是包含了数字签名、时间戳和相关信息的数据块，这个数据块将被广播到网络中的所有节点。

网络服务协议

一个现实主义者可能会质疑我们上文提到的思想实验，并提出以下问题：为什么会有一百万台带相机的计算机等着记录一棵树是否会倒下？换句话说，如何做到吸引计算能力来为网络提供服务以确保安全？

开放形式的公共区块链就涉及到挖掘问题，而挖掘的本质是建立在古经济学思想——公地悲剧上的。也就是说，当一个人可以通过提供计算机处理能力来为网络提供服务并因此获得奖励时，根据公地悲剧思想，为了将自我利益最大化，这个人会不断地投入到挖掘当中来。与此同时，他为整个网络贡献了计算能力。

协议的目的就是确保在使用比特币交易时，消除同一比特币可同时用于多次交易的可能性。这就是为何比特币可以像黄金一样作为一种资产。然而比特币及其基本单位（Satoshis）必须是独一无二的，才能使之具有价值。为了实现这一点，服务于网络的节点通过数学的方式来创建和维护每个比特币的交易历史。

基本上来说，每一位矿工用他们的CPU能力进行投票，表达他们对新区块的认同或拒绝，当绝大多数的矿工达成共识时，一个新的区块就诞生了。这个区块同时也包含了时间戳、数据和消息。

下图为一个区块链组合：

每个区块链的类型，数量和验证都可能是不同的。验证过程可以针对每个区块链进行量身定制。当有足够的节点就如何验证交易达成共识时，任何所需的规则和激励措施都可以被制定。区块链技术仍处于开发阶段，有许多此类实验正在运行。目前得出的唯一结论是，区块链协议的灵活性还未被人们完全理解和应用。