区块链如何运作——简单解释

区块链技术如今非常流行，但是，区块链到底是什么呢？区块链是如何工作的，它解决了哪些问题，并且它又有哪些用途呢？

顾名思义，区块链是由一组包含信息的信息块组成的信息链。

区块链最早是在1991年由一群研究人员研发并用来给数字化文档打时间，以使得这些文档不能被盗填日期或者被篡改。看上去区块链技术就像一位公证人一样。

然后，这个技术从那以后就基本上没有再发挥其他作用，直到2009年，中本聪采用区块链技术创造了数字加密货币——比特币。

一条区块链，就是一个对所有人完全公开的分布式账本，它有一个有趣的属性：一旦某些数据被记录到一条区块链中后，那么数据就很难再被改变。所以，它到底是如何工作的呢？

接下来，让我们来观察一个区块（block）的组成，每一个区块包含了一些数据，这个区块的哈希值，以及前一个区块的哈希值。

数据(Data)

并且，区块中所保存的数据与区块链的类型有关。例如，比特币区块链中的区块保存了相关的交易信息，包含卖家、买家，以及交易比特币的数量。

哈希值（Hash）

每个区块包含了一个哈希值。你可以把哈希值理解成为指纹。哈希值用来标识一个区块和它所包含的所有内容，并且它总是唯一的，就像指纹一样,一旦某个区块链被创建，它的哈希值就相对应的被计算出来了。

改变区块中的某些内容会使得哈希值改变。所以换句话说：当你想要检测区块链中内容的改变时，哈希值对你就很有帮助。如果一个区块的指纹改变了，那它就再不是之前的区块了。

前一个区块的哈希值（Hash of previous block）

区块中包含的第三个元素是前一个区块的哈希值。这个元素使得区块之间可以形成连接，并且能够使得区块链十分安全，

举个例子，假设我们有一条区块链包含三个区块，如图所示，每个区块包含了一个自己的哈希值以及前一个区块的哈希值，

所以3号区块指向2号区块，

2号区块又指向1号区块，

但是现在1号区块有点特殊，他不能指向前一个区块，因为它正式第一个区块。我们把1号区块叫做创世区块。

那么，现在我们假设你篡改了第二个区块，

这将导致第二个区块的哈希值改变。

接下来这就会导致3号区块以及3号区块连接的所有后续区块变得非法，因为现在它们存储的前一个区块号的都是变得非法。所以改变一个区块会使得其后所有连接的区块变得非法，但是，仅仅通过使用哈希值的方法不足以防止用户篡改区块。因为现在的计算机运算速度已经足够强大，并且能够每秒计算成千上万的哈希值。你完全可以篡改一个区块并且重新计算其他的区块的哈希值，这样就使得你的区块再次变得合法。

工作量证明（Proof of work）

所以为了减少这种风险，区块链还采用了一种技术叫做工作量证明。

这是一种减缓新区块创建过程的机制。

在比特币区块链中，大概需要花费10分钟来完成所要求的工作量证明，并添加一个新的区块到区块链中。这个机制使得区块链的篡改更加困难，因此一旦你篡改了一个区块，你需要重新计算所有后续的区块的工作量证明。

所以区块链的安全性主要来自于哈希值以及工作量证明机制。

点对点的分布式网络（Peer-to-peer）

但是，区块链还有一种机制来保护自身的安全性，那就是分布式。相对于用一个中心化的实体来管理区块链网络，

区块链采用的是一种peer-to-peer网络，并且所有人都可以加入。

当有人加入这个网络时，他就会得到整个区块链的复制。这个人就可以以此来验证是否所有的区块还是合法为篡改的。

那么接下来我们就来看看，当某人创建了一个新的区块时，会发生哪些改变，

这新的区块会被发送给网络上的所有人。每个人再验证这个区块以确保这个区块没有被篡改过，如果所有的东西都被检验正确之后，那么每个人就都会把这块新的区块加到自己的区块链上。

我们可以称之为，网络上的所有人达成了“共识”。他们认同网络中的那些区块是合法的，哪些是不合法的。那些被篡改过的区块将会被网络上的其他用户拒绝。

所以，要成功篡改一个区块链，你需要篡改区块链上的所有区块，重新完成区块的工作量证明，并且控制区块链网络中超过50%的用户。只有这样，你篡改的区块才会被所有人承认。可以说，这基本上是不可能做得到的！

智能合约（Smart contract）

区块链及技术本身也在不断地发展。

最近的一个技术改进，叫做智能合约。智能合约是一些存在区块链上的简单程序。并且在特定条件下可以实现自动化比特币交易。我们会在后续文章中讲解智能合约。区块链之所以吸引了很多人的目光，在其诞生不久后，

一些人意识到区块链技术可以用来存放病史档案，创造数字化公正甚至还可以用来收税，那么，到这里，你应该已经明白区块链基本的工作原理，以及它到底解决了哪些问题吧。

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