什么是区块链？有什么作用？

区块链是一种融合多种技术的技术。没有技术背景的人很难完全理解这些技术要点。万向区块链蜂巢学院在公开课中挑选了10个区块链关键词，对这10个词分别进行了讲解，以期对“什么是区块链”有更清晰的解读。分享给大家参考。

如果懒得看字区块链是干什么的，可以直接看万向区块链实验室出品的这个短视频，3分钟介绍什么是区块链，它是如何工作的。

以下是正文：

区块链

“区块链是一种分布式账本，通过顺序附加使用密码学共识确认的区块而形成。”这是根据国际标准ISO/DIS22739的英文定义，翻译成几个版本的中文，经过数十家企业代表投票，最终确定的定义。当时，讨论组负责人说：“这30个字不多，但一个也没有。”这可以说是非常简洁地总结了区块链的核心要素：首先，区块链是一种分布式，但是分布式账本不仅仅包括区块链；第二，区块链与密码学有着非常密切的关系，而密码学是区块链的“灵魂”；第三，区块链上的所有数据都是共识，共识是确认后区块链的一个非常重要的概念；第四，区块顺序形成，其中的区块链结构创造了一种特殊形式的区块链。

“区块链”这个词是怎么来的？源自2018年的这篇论文：《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》，但英文原版白皮书中并未出现blockchain一词，仅出现了一次“chain of blocks”。我试图用谷歌搜索区块链这个词第一次出现的地方，但找不到确切的时间。考虑到英文有“复合词”这样的造词方法：从区块链到区块链，这可能不是一个太难的过程。按照业界公认的说法，中文“区块链”一词源于第一版（2011年）比特币白皮书的翻译，作者是网友QQAgent（吴忌寒）。这就是区块链一词的由来。

接下来，我们来了解一下区块链的几个技术特点：第一，难以篡改，第二，只能附加，第三，高度依赖密码学，第四，去中心化，第五，开源。在这里，我们将专注于开源。开源是区块链的基本要素。区块链是一台“可信机器”。如果代码不能公开以供公众审查，我们怎么能相信它声称的“不可否认”和“不可否认”。与传统的互联网应用相比，无论是社交、购物、打车还是直播，数据的安全问题源于用户无法知道软件界面背后是什么：你看不到它的代码即使是普通网友，我也没有能力去分析这段代码是什么，和它声称的应用是否一致，但是开源就足够了，总有人能弄清楚是否这些代码造成了麻烦。开源的立场是必须的。

分布式账本

分布式账本是在分布式节点之间共享并使用共识机制同步的账本。区块链是分布式账本，但分布式账本并不都是区块链。

分布式账本不是由一个人或一个机构单独维护的。它由多个参与方共同维护，每一方都有一套完整的账本。分布式账本也有共识算法，所以共识算法并不是区块链独有的，但是区块链中使用的共识算法和分布式账本中使用的共识算法由于场景不同，存在明显差异。这太技术性了。 ，这里不再赘述。

如上图，左侧为分布式账本示意图，右侧表示区块链与分布式账本的关系。区块链是一种特殊的分布式账本，维护着特殊的链结构。

区块链数据结构

根据ISO/DIS22739的定义，区块链数据结构是“在一段时间内发生的交易以区块的形式存储，以区块的形式存储。密码算法按时间顺序链接区块的数据结构顺序成链。”

block对应的词是block，直译是block。但是为什么要多出一个“区”呢？链上的数据以“块”为单位进行打包。联想数据库中分库分表中的“区域”概念，“块”这个词不难理解。

区块链结构就像兔舞

关于区块链结构就像兔子舞一样。每个人在团队建设过程中经常玩的游戏。一个人就是一个区块，后面的同学把手搭在前面同学的肩膀上，他们搭的手就是你区块的哈希值。当所有的积木连接在一起时，它们就形成了这样一条链，就像兔子跳舞一样。不管链上每个区块有多少数据，不管数据是怎么来的，区块链的形式就是这样。你可以通过在脑海中反映兔子舞的画面来形象化所谓的区块链。长这样，让大家知道就够了。

共识

共识的定义有点曲折，“分布式账本节点之间就以下事项达成的协议：1）一笔交易已经被验证；2）就验证交易而言，分布式账本包含一致的集合和顺序的记录。”，这个解释也来自ISO/DIS 22739的翻译。共识是一种协议，对某种情况的约定，共识算法是需要采取的措施达成这个协议。对于区块链来说，所谓的共识就是多数人的认可，就像我们比较熟悉的原则：“少数服从多数”。请记住，共识并不意味着所有人都同意，共识仅意味着大多数人都同意。

共识算法的类型

上面列出了几种常见的共识算法：PoW，工作量证明，比特币共识算法使用的。网上关于比特币挖矿电费的话题，其实就是背后的PoW共识算法。理论上，比特币网络的所有在线全节点都可以参与PoW共识。形象地说，就是“一人一票”。公平性最好，但效率比较低。

PoS，Proof of Stake，可以形象地理解为“股东大会”。谁拥有更多股权，谁拥有更多资产，谁就听谁在形成决议或形成共识。

DPoS，Delegate Proof of Stake，D表示代理，相当于上述PoS的演进。我们开股东大会，大家都来，太费力、成本高、效率低。让我们开个董事会吧。比如我们先选举21个理事，他们代表大家达成共识。这样，大家就更容易讨论达成共识了。 DPoS 放弃了一些公平性，但效率提升是显而易见的。

前三种是目前公链中常见的共识算法。

Paxos，很多经典的分布式数据库都使用Paxos算法。它有一个非常复杂的选举机制。简单地说，就是选举村长。村长选举的时候，大家都听村长的。不过，在村长的选举过程中，有一个博弈：先选出的村长必须迅速履行职责，否则以后可能会选出新的村长来代替之前的村长。这是一个非常复杂的选举+博弈机制。

PBFT 采用与 Paxos 类似的选举机制，并增加了拜占庭容错。 PBFT一般用在联盟链产品中，因为它的节点少，效率会很好。多用于政府、大型企业等大型应用场景。

关于共识算法，主要有上述几种。随着行业的发展，PoW、PoS、DPoS的变种相继问世，但天底下并无新鲜事。要么将 PoS 的 S 更改为其他元素。核心是，拥有的越多，力量就越大；或者是在DPoS董事会的选举机制上做一些微创新，核心是代表公众做决定。 PoW、PoS、DPoS、PBFT等原创共识算法经过多年实践验证，经受住了时间的考验，运行稳定，效果可期。它们在实际应用中是很好的候选者。

公钥和私钥帐户

公钥和私钥账户，每个账户由一对密钥定义，一个私钥和一个公钥，账户由地址索引，地址由公钥衍生而来。

公钥和私钥账户目前主要用于公链产品，但也可以配置很多联盟链产品来支持此类功能。无论是比特币、以太坊还是其他产品，一般都会先生成私钥，然后根据生成的私钥通过特定的计算机算法生成公钥。出于对公钥信息的保护和用户体验的考虑，系统会通过如图所示的复杂机制生成地址。对比我们熟悉的银行账户，可以这样理解：公钥就是账户，私钥对应的是密码。但不同的是，银行账户是由银行而不是客户管理的。忘记密码并丢失后，客户可以将身份证带到银行取回。区块链公私钥账户体系完全由用户保管。拿不回来了因此，权利和责任是平等的。虽然每个人都对自己的资产拥有 100% 的所有权，但他们必须负责保护自己的账户。

在区块链应用的过程中，有一个让大家兴奋的数据确认概念：在区块链时代，每个人的数据都可以完全属于自己。与现在相比，明明数据是自己产生的，但消费数据属于淘宝，通话数据属于运营商，出行数据属于滴滴。我同意这个说法。我们需要在互联网之上建立一个新的、有纪律的个人信息基础设施，赋予每个人新的权利和义务，从个人的角度来看，我希望并相信它会实现。

智能合约

智能合约是存储在分布式账本中的计算机程序，该程序的任何执行结果都记录在分布式账本中。如果没有智能合约，我们可能还停留在比特币时代，也就是区块链1.0，无法支持复杂应用的运行。

区块链2.0，签名是有了智能合约，可以在上面运行比较复杂的应用。以以太坊为例，我们说它上面的智能合约是图灵完备的，忽略这个很学术的词，意思是虽然语法简单，但理论上可以完成复杂计算机能做的一切。

在介绍了智能合约的概念之后，这里有四点需要思考：首先，“smart”这个词对应的英文原词是“Smart”。可以说，译者对《智能合约》给予了很好的期待，但它并不是灵丹妙药。在实际应用过程中，我们有自己的能力边界。我们需要调整我们的期望并合理使用它们。其次，合约执行条件的触发往往依赖于外部输入。 Oracle（Oracle））是数据从链外输入到链的关键连接器。数据能否从外部高效可信地输入到链上，还有很多挑战；响应时区块链是干什么的，需要传输到链外完成响应，比如物联网设备，比如其他IT系统，目前还没有那么完善；第四，合约的升级一直是个问题，一方面功能更新不能原地升级，一方面小错误不能原地更新纠正，只能废掉旧的。作为在区块链上执行应用的关键工具，智能合约仍有很大的提升空间。

去中心化

去中心化，标准中没有具体提到，我查了维基百科和MBA百科的描述。维基百科更笼统，MBA百科更生动。去中心化是一种现象或结构，它只能出现在一个有很多用户或很多节点的系统中，每个用户都可以连接和影响其他节点，每个人都是中心，扁平化，开源，均等化现象或结构称之为去中心化。

去中心化并不是区块链独有的。去中心化是一个很有历史意义的词。维基百科、Flickr、Blogger、滴滴和微博等例子实际上是去中心化的。例如，维基百科上的每个人都可以分享信息，Flickr 上的每个人都可以上传图片，微博上的每个人都可以发帖。内容。去中心化定义的核心：每个人都可以参与，每个人都可以影响他人。这不都是去中心化的吗？对于区块链来说，没有必要刻意强调基本面的去中心化。关注广义的去中心化，关注区块链在融合传统产业中的价值，或许更有意义。

在这里我提醒大家，去中心化在中国是一个应用，一个用户，而不是一个运营实体。在中国，无论是为政府、企业还是个人用户服务，每个人都必须严格遵守各部委和监管机构的要求。对于企业来说，特别要注意的是：国家网信办发布的《区块链信息服务管理条例》，企业需要履行区块链信息服务备案义务。

哈希

哈希，“通过将任意长度的消息输入转换为固定长度的短消息输出来确保数据完整性”。 Hash是英文单词Hash的音译，或许我们称之为更合适的摘要算法。抽象是什么意思？不管你的原始数据有多大，最终都是由算法计算出来的，并且是固定长度的。根据您选择的算法，其输出的固定长度是不同的。让我们谈谈区块链结构。以兔子舞为例。肩膀上的手是哈希。区块链可以说是有一个hash来保证不可篡改：即使每个block改变一个字节，hash函数计算出来的值也会不一样，会导致和前一个block同一个block 希望是不一致的。

散列的一个潜在特征是“一一对应”。理论上，任何信息都可以通过散列一对一的转换成固定长度的“代码”，而不会发生冲突。例如，比特币使用的散列函数 SHA-256 会产生一个 256 位的散列，一个“2 的 256 次方”的数字，它超过了宇宙中原子的数量。不准确地说，SHA-256 可以在没有碰撞的情况下消化和“编码”宇宙中的每个原子。正是这种“不冲突”，支撑着区块链世界的安全。

跨链

狭义的跨链是两个相对独立的区块链账本之间进行资产互操作的过程。资产和数据的互操作性过程。互操作性并不是一个新概念。在国内IT标准中已经定义了很长时间。互操作性是两个不同系统和系统的两个不同模块之间的互操作性。

举个不太严谨的例子，如图，左边是MacOS，右边是Windows，两者是不同的系统，不同的如何让两个系统互相操作呢？这发生在两个不同系统之间的操作中，可以理解为跨链。

从商业角度看，全国各级政府和企业都做了很多区块链的行业应用，但不同的系统是孤立的。信息不可互通，给我们的用户带来很多麻烦。让我们想象一下，未来可能会有出租车连锁、电商连锁、医保连锁、税务连锁等。互联网业务的类型与未来一样多。但是，请注意，从当前技术的角度来看，这些链是不切实际的。互联网好不容易才实现的数据交换和信息共享，在这个时候被捡起来变成了数据烟囱。这就是跨链要解决的问题。我们希望技术上能有这样一款原生的跨链产品上链，不需要任何非技术性的额外操作，帮助用户解决链上上述问题。这就是跨链的技术需求和需求。

分叉

分叉，简单来说，区块链就是一条链。在某个时间点，链叉有两个头。一般来说，区块生产的规则会发生变化（与短期最长链选择不同）。分为软分叉和硬分叉两种。说起来很复杂，也就几句话而已。软分叉是向前兼容性和小的改进。硬分叉不兼容，重大升级。

比特币的 SegWit（隔离验证）是软分叉的一个例子，它是比特币网络扩展的一个小改进。以太坊升级到以太坊2.0就是硬分叉的典型例子。它最初的共识算法是PoW。以后为了效率会改成PoS，共识算法也会变。 ，需要硬分叉来升级整个网络。前叉的作用是帮助区块链系统升级，就像升级大家熟悉的windows一样。

关于区块链的作用，正如我们上面所说，区块链是一个“可信机器”，可以让各个利益相关者进行合作。可应用于多个领域，具有信息溯源、数据确权、隐私数据保护等多重功能。万向区块链将区块链技术应用于供应链金融、车辆物流、生物资产监管、汽车零部件质量溯源、工业互联网和其他领域。