数字货币的技术基础--区块链

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数字货币的技术基础—区块链

数字货币之所以具有强大生命力，主要是基于其坚实的技术基础——区块链。比特币是区块链在全球的第一个应用，也是目前最成功的区块链应用。作为比特币的底层技术，区块链带来了革命性的颠覆。下面以比特币为例说明区块链的运行规则和特点。

2008年中本聪在互联网发表了一篇关于比特币的论文，提出建立一个没有主权信用背书的电子货币，受到技术社区许多人的关注。次年，不受任何政府和金融机构控制的比特币诞生。比特币的产生需要依据特定的算法，通过大量复杂的运算才能生成，俗称“挖矿”。挖矿就是指产生新区块并计算随机数的过程，通过解决这项复杂的数学问题来寻找一个随机数散列值（称为哈希值），即通过改变随机数来生成不同的散列值，直到符合要求。这个节点会对交易进行验证，把所包含的交易信息写到这个区块里面去，并添加至区块链的链上面，形成正式的区块。

现实中，银行系统记录每笔非现金交易，一旦银行计算机网络崩溃（若无灾备系统），则所有数据都会遗失。而比特币的所有交易记录都保存在全球所有相关计算机中，只要还有一台装有比特币程序的计算机能工作，这条主区块链就可以被完整地读取。如此髙度分散化的交易信息存储，使得比特币主区块链完全遗失的可能性微乎其微。因此，区块链也被称为“分布式账本”，即将区块链看作一本公共账本。数字货币自诞生起，所有转账、交易都将被记录在“块”，区块与区块之间相连，形成区块链。任何人均可查阅交易记录，但任何个体都无法轻易控制、篡改数据。这种在全网记录所有交易信息的公开账本去中心化存储，信息高度透明可靠，以极低成本解决了信任与价值的可靠传递难题。

区块链的局部结构

根据上述分析，区块链主要有以下四个特性：去中心化、去信任、集体维护、可靠数据库。

一是去中心化。整个网络没有中心化的硬件或者管理机构，没有权威官方管理机构（如央行）是区块链最重要特点。系统内任意节点之间的权利和义务都是均等的，且任一节点的损坏或者失去都会不影响整个系统的运作。

二是去信任。参与整个系统中的每个节点之间进行数据交换是无需互相信任的，整个系统的运作规则是公开透明的，所有的数据内容也是公开的，在系统指定的规则范围和时间范围内，节点无法欺骗其它节点。

三是集体维护。系统数据块由整个系统中所有具有维护功能的节点来共同维护，而这些节点是任何人都可以参与，每个节点分享对等的权利和义务。如比特币，全球一共有3亿台4G赫兹的电脑在区块链的节点运行，整个区块链都是比特币的公共账本。

四是可靠数据库。系统由一个一个区块链接而成的，整个系统通过分数据库的形式，让每个参与节点都能获得一份完整数据库的拷贝。分布式账本的特点就是一旦被记录，信息就不能被随意篡改。除非能够同时控制整个系统中超过51%的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的。参与系统中的节点越多和计算能力越强，该系统的数据安全性越高。

上述四个基本特征还会引申出另外两个特征：开源、隐私保护（Anonymity）。由于整个系统的运作规则必须是公开透明的，所以对于程序而言，整个系统必定会是开源的，保证账户和商业规则可以被所有人审查。由于节点和节点之间是无需互相信任的，因此节点和节点之间无需公开身份，在系统中的每个参与的节点的隐私都是受到保护。

区块链是比特币的底层技术，但其作用不仅局限于比特币。区块链的分布式、可追踪、不可被篡改的安全底层协议，相当于形成了一套共识机制——即一套基于底层可以构建信任的机制，人们可以在底层协议上方进行开发和编程，类似于互联网网页系统的HTTP和邮件系统是基于TCP/IP底层协议上开发的。因此区块链是一种融合了经济、政治、哲学思维理念的技术表现方式。包括商业银行在内的金融机构都在研究区块链技术并尝试将其运用于现实。