深入淺出區(qū)塊鏈系統(tǒng)：第一章

what you should know about blockchain

考慮的大家現(xiàn)在很多都是碎片化閱讀，不知道大家如何，反正如果我是在在只有很短一段時(shí)間里，不太容易切換狀態(tài)靜下心來(lái)讀一篇洋洋灑灑的長(zhǎng)文章。因此此系統(tǒng)會(huì)保持短小精悍，把整套分成一系列小文章，每個(gè)文章有分成若干個(gè)段（sections）。既KISS原則，查看這里什么是KISS.

目前區(qū)塊鏈（blockchain）應(yīng)該是在最近比較火的新技術(shù)之一了，這個(gè)不光在銀行金融行業(yè)，也在其他諸多行業(yè)逐漸成為熱點(diǎn)。區(qū)塊鏈基于被認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后最重要的技術(shù)發(fā)明之一?？吹竭^(guò)很多關(guān)于區(qū)塊鏈的文章，要么是太過(guò)于學(xué)術(shù)，要么又局限于某個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。對(duì)于一般人來(lái)說(shuō)不太容易去理解其所以然。因此，筆者提筆自己寫一個(gè)關(guān)于區(qū)塊鏈的系列文章，以方便大家。

比特幣

說(shuō)到區(qū)塊鏈就不得不提比特幣。在進(jìn)入討論blockchain之前，先上張圖片。

這個(gè)是在說(shuō)雷曼兄弟公司的破產(chǎn)，背景是發(fā)生于2008年金融危機(jī)。當(dāng)時(shí)被媒體及世人厭惡的貪婪，低效的傳統(tǒng)金融體系垮塌，與此同時(shí)，不知道是不是巧合，比特幣（bitcoin）誕生了（其實(shí)電子貨幣已經(jīng)有幾十年的歷史了）。

比特幣，就像是美元，人民幣一樣是個(gè)貨幣，只是這個(gè)是數(shù)字化的貨幣，沒(méi)有一個(gè)具體的國(guó)家或者機(jī)構(gòu)管理。既然是貨幣就要拿來(lái)用，要流通。當(dāng)有任何變動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生所謂的 money in money out， balance changed。即這些比特幣的變動(dòng)，最新的余額是多少，等都要記錄下來(lái)。在現(xiàn)實(shí)世界中，這些記錄在具體你的每個(gè)銀行賬戶中，由一些監(jiān)管機(jī)構(gòu)監(jiān)視并確保準(zhǔn)確性。

但是比特幣是個(gè)電子貨幣，沒(méi)有一個(gè)具體的營(yíng)業(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)。怎么破？

這時(shí)區(qū)塊鏈就被發(fā)明出來(lái)（大約是在2009年），區(qū)塊鏈起源于比特幣，就是當(dāng)比特幣從一個(gè)人轉(zhuǎn)移到另一個(gè)人時(shí)，用于記錄這些變動(dòng)。換句話說(shuō)，區(qū)塊鏈（Blockchain） 就是比特幣（bitcoin）的不可變動(dòng)（immutable）的記賬系統(tǒng)。

記賬

有人可能會(huì)覺(jué)得“記賬系統(tǒng)”太過(guò)于籠統(tǒng)，不太明白，因此首先這里說(shuō)一下什么是記賬，舉個(gè)例子，你在淘寶上買東西，整個(gè)過(guò)程需要有多個(gè)記賬操作，包括可能需要在購(gòu)物車?yán)锾砑右粭l記錄，你買好了需要在商家那里記一筆賬，然后支付時(shí)需要記下一筆，快遞再需要記錄一筆。如果你買的不是一般的小東西，比如是一個(gè)房子，那樣還要在相關(guān)管理部門還要記錄一筆。
有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這個(gè)是非常低效的，需要花費(fèi)很多的重復(fù)資源的過(guò)程？換句話說(shuō)，這些低效都是最終都要轉(zhuǎn)嫁到我們消費(fèi)者頭上。區(qū)塊鏈卻在設(shè)計(jì)之初很好的解決上面這些弊端。

什么是區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈?zhǔn)菍ｉT針對(duì)比特幣設(shè)計(jì)開發(fā)的記賬系統(tǒng)，用于所有比特幣的記賬。因?yàn)閰^(qū)塊鏈本身良好的設(shè)計(jì)，區(qū)塊鏈被服務(wù)于比特幣僅僅只是一個(gè)用例和開端，其還可以用于很多地方。

記住這幾個(gè)詞可以幫助理解什么是區(qū)塊鏈

• chain/鏈。 像下面這個(gè)圖，數(shù)據(jù)的組織是由一個(gè)一個(gè)大小相同的塊(block)組成一個(gè)鏈條(chain)，就像是DNA里每個(gè)基因有機(jī)的組織在一起。
  
  .

下面使用一個(gè)例子來(lái)解釋一下。當(dāng)有如下三個(gè)操作時(shí)就會(huì)在區(qū)塊鏈中添加三條記錄。

• 去中心化，或者說(shuō)是“分布式” ， 也就是具體的這些記賬數(shù)據(jù)是分布式的散落在各個(gè)節(jié)點(diǎn)，而且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都存有一份所有的交易。這樣有個(gè)好處，就是每個(gè)交易有多份副本，互相之間可以對(duì)比查對(duì)，那些欺詐，篡改數(shù)據(jù)就沒(méi)有可能了。其實(shí)，傳統(tǒng)金融業(yè)有一個(gè)問(wèn)題就是各個(gè)金融機(jī)構(gòu)間互相的不信任，想像一下在2008年金融危機(jī)時(shí)，各個(gè)金融機(jī)構(gòu)競(jìng)相搶購(gòu)那些credit default derivatives等產(chǎn)品，就是因?yàn)榇蠹覍?duì)對(duì)方的不信任所引起的。

• 挖礦。 “礦工”，其實(shí)就是鏈中一個(gè)個(gè)能夠保存對(duì)賬信息的節(jié)點(diǎn)的別名. 當(dāng)有新的對(duì)賬或者交易時(shí)，應(yīng)該就是把數(shù)據(jù)寫到某個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后再需要加入到區(qū)塊鏈中時(shí)。但問(wèn)題是“鏈”只有一個(gè)，節(jié)點(diǎn)有很多，到底由哪個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)完成這個(gè)任務(wù)呢？解決辦法就是“打”，看誰(shuí)厲害。其實(shí)就是許多的礦工節(jié)點(diǎn)會(huì)互相競(jìng)爭(zhēng)，使用一些非常耗費(fèi)計(jì)算資源，后臺(tái)使用復(fù)雜的算法，最后使用一種叫做 PoW （Proof Of Work,是一種快速斷定工作量的技術(shù)，比如你安排工人來(lái)給把一車箱子從倉(cāng)庫(kù)搬到車間，你并不需要從一開始緊盯著他去搬每一個(gè)箱子，只要看到最終的所有的箱子都已經(jīng)在車間，即可證明他做完了工作，可以給相應(yīng)的報(bào)酬了。這個(gè)我們?cè)诤罄m(xù)章節(jié)詳細(xì)解釋）的機(jī)制來(lái)決定最終哪個(gè)節(jié)點(diǎn)獲勝，由它有資格來(lái)寫這個(gè)區(qū)塊，并加入到區(qū)塊鏈中，同時(shí)這個(gè)獲勝的節(jié)點(diǎn)可以得到相應(yīng)財(cái)務(wù)上的獎(jiǎng)勵(lì)，即若干的比特幣，這也正是不斷激勵(lì)人們投入更加強(qiáng)大計(jì)算能力的機(jī)器來(lái)挖礦的原因。這個(gè)過(guò)程被比特幣平臺(tái)很好的控制節(jié)奏，也就是大概每10分鐘左右產(chǎn)生一個(gè)新的“區(qū)塊”以添加到區(qū)塊鏈路中。

可以參考https://blockchain.info/?currency=CNY， 這里是以人民幣滾動(dòng)顯示當(dāng)前所有挖礦的更新，下圖是此屏幕截圖。

區(qū)塊鏈的應(yīng)用領(lǐng)域

金融業(yè)

對(duì)于金融業(yè)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)賬時(shí)一直在使用的所謂“關(guān)系銀行”，比如你想要通過(guò)中國(guó)工商銀行給朋友在澳洲的匯豐銀行的賬戶轉(zhuǎn)賬，這時(shí)在中間可能要經(jīng)過(guò)在香港的匯豐以及悉尼的銀行等多個(gè)第三方機(jī)構(gòu)來(lái)中轉(zhuǎn)，不光要多花手續(xù)費(fèi)，真正拿到手時(shí)可能已經(jīng)1周時(shí)間過(guò)去了。如果使用區(qū)塊鏈，轉(zhuǎn)賬其實(shí)就是添加一個(gè)“對(duì)賬”信息塊并加入到區(qū)塊鏈中即可，對(duì)方銀行可以立即在鏈中發(fā)現(xiàn)此交易。這樣此過(guò)程就流水化（streamline）了，就跟發(fā)個(gè)電子郵件似的。 相對(duì)于之前，區(qū)塊鏈會(huì)有3個(gè)優(yōu)勢(shì)，（1）不需要經(jīng)過(guò)第三方 （2）快 （3）省錢

一般商業(yè)公司

設(shè)想一下普通辦公場(chǎng)景，一般業(yè)務(wù)處理都會(huì)涉及到許多紙制的表格，文件，請(qǐng)多文件的復(fù)印件等等。一是方便文件信息的傳遞，記錄，另外一個(gè)原因是為了應(yīng)付內(nèi)部外部的審計(jì)。如果使用區(qū)塊鏈，這些問(wèn)題都得到很好的解決。比如，由于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)架構(gòu)，其本身數(shù)據(jù)就是自動(dòng)審計(jì)的。簡(jiǎn)言之，在這個(gè)領(lǐng)域，區(qū)塊鏈有3大優(yōu)勢(shì)，（1）數(shù)據(jù)透明（2）數(shù)據(jù)安全性驗(yàn)證（3）審計(jì)。

對(duì)于零售行業(yè)

比如說(shuō)你想知道這個(gè)食品是不是有機(jī)食品，而每個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)都是散落在各個(gè)地方，不便于統(tǒng)一追蹤。另外，數(shù)據(jù)的來(lái)源又是多種多樣，又容易被篡改，比如作為一個(gè)鉆石加工商，我是無(wú)法確定這批鉆石是不是血鉆。而“區(qū)塊鏈”本身的特性保證了可以跟蹤產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段詳細(xì)信息，而且區(qū)塊鏈的“只能添加”的屬性也確保了數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，不容易被后期篡改。因此區(qū)塊鏈也可以用以政府類的投票，這樣就更加具有合法性，不可能被人為篡改結(jié)果。

小結(jié)

以上的案例都涉及到一個(gè)關(guān)鍵詞 “信任”。 你不信任供應(yīng)鏈路，你不信任 “相關(guān)銀行”， 等。但是你可以信任 “區(qū)塊鏈”，它是允許多個(gè)不同的機(jī)構(gòu)一起協(xié)同工作，但是不需要他們之間相互信任。

FAQ （常問(wèn)的問(wèn)題）

這些 “區(qū)塊” 具體是什么樣子的？

首先每個(gè)區(qū)塊包含有一個(gè)時(shí)間戳，包含一個(gè)哈希碼，指向其前面鏈接的區(qū)塊，然后就是對(duì)賬交易數(shù)據(jù)本身。每個(gè)區(qū)塊都有一個(gè)唯一編號(hào)，生成這個(gè)編號(hào)是需要大量的計(jì)算工作及驗(yàn)證。我們?cè)诤罄m(xù)章節(jié)詳細(xì)介紹此功能。

什么樣新的塊才能夠加入

當(dāng)需要添加新的塊時(shí)，需要有所有節(jié)點(diǎn)中50%認(rèn)為正確同意才可以。這樣可以保證惡意的數(shù)據(jù)被加入到鏈中。

每個(gè)節(jié)點(diǎn)都存一份不也是有額外的成本嗎

其實(shí)在2010年，1P (Peta byte)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一個(gè)月是 $80,000/month,預(yù)計(jì)在2020年，也就是10年后，同樣的1P的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一個(gè)月只要 $4/month. 可見，存儲(chǔ)本身的成本幾乎可以越來(lái)越忽略不計(jì)了。

總之，BlockChain的出現(xiàn)，是由于人們的預(yù)期， 技術(shù)的進(jìn)步。

所有上面提到的東西，包括此文章的markdown源代碼，mindmap思維導(dǎo)圖等等都可以在我的github上找到。此文章是我在GitBook上此系統(tǒng)的第一篇，鏈接。如果有任何建議或者想法，請(qǐng)聯(lián)系我。

此系列的第二章點(diǎn)這里

聯(lián)系我：

• phray.zhang@gmail.com (email/郵件，whatsapp, linkedin)
• helloworld_2000 (wechat/微信)
• github
• [簡(jiǎn)書 jianshu]（http://www.itdecent.cn/users/a9e7b971aafc）
• 微信公眾號(hào)：vibex