人人都能懂的区块链

什么是区块链？一幅漫画让你看懂（小白必看）

“区块链”一词其实在早期的密码学圈子里，对于比特币的底层技术就是称为“比特币”，英文则用大写的B开头的Bitcoin指比特币这个网络系统或者网络协议。

但是由于大众的混淆，现在一谈起比特币人们就十分抵触，认为比特币就是违法、骗局、传销的代名词，是互联网金融又一个现象级泡沫！于是乎，人们只好将所有的底层技术(时间戳、工作量证明机制等等等)合并起来，为了跟比特币区分，重新取了个名字叫Blockchain，翻译过来就成了“区块链”，这才有了“区块链”一词的出现。

区块链不是一个单一的技术，而是一系列技术的集合。

那区块链到底应该如何理解呢？我们首先用大家都爱谈的恋爱，举个简单的例子。建立一个简单的区块链模型，那么在这个区块链模型里面谈恋爱将会出现一下情况：

未来所有适龄男女恋爱，结婚的承诺全过程都被其他所有适龄男女共识，两个人在一起发生的所有故事就会形成区块。

其他所有男女就是链，如果有第三者来插足或自身违背另一半，其他人都能看到，以后就再也找不到对象了。

区块链准确的说就是“全中心”体系，就是链上的每个节点都是中心。

试婚男女谈恋爱，晒朋友圈，秀恩爱，承诺相爱一生一世并被其他所有适婚男女所知就是区块链的应用。如果有一天某一方违背诺言，不要以为删除照片就有用，因为桩桩件件都被所有适婚男女记录在案。

不可删除，不可更改，这就是区块链技术。

区块链是什么通俗解释，一张图看懂区块链

区块链是最近一个比较火热的话题，很多人都在讨论区块链的问题，最近国内也有一些公司开始用区块链的技术开发了一些产品，区块链是用于比特币的一种底层技术，这正式因为比特币的大火让很多人关注到了比特币，但有很多人对于区块链是什么还并不了解，下面就给我来解释一下区块链。

比特币是很多人比较关注的数字货币，而比特币的底层技术就是区块链，区块链是一种计算机技术，是一种新型的应用模式。区块链就好比是一个大的数据库账本，在这个大的账本上记录了所有的交易情况，而记录这个账本的人跟传统的记账有很大区别，传统记账通常是由专门的记账方进行操作，例如淘宝、天猫是阿里巴巴进行记账的，微信交易是由腾讯记账的，而区块链是由全民参与记账，每个参与记账的人入手都有一个账本。

举例来给大家说明，例如A想找B借款1万元，B想将钱借给A，但是又担心A借钱后赖账不还，因此在借钱时会找第三方的公证人，由公证人帮忙B将这笔账给记下来，这种就是传统的记账方式，靠第三方来获取信任，记账的账本是在第三方手中的，这种记账方式存在第三方篡改账本的可能性，而去中心话的意思就是在借款时不需要公证人，不需要依靠第三方来获取信任，去中心化的形势就好比B给A借钱时，B拿着大喇叭喊”A找我借了一万元钱，你们帮我记下账“这个时候，大家都会拿着自己手上的账本将这笔账给记录下来，每个人都有一个账本，可以避免账本被篡改的可能。

2019年10月25日，新闻联播传递出一个非常重要的信号：国家要大力发展区块链。之后，区块链简直就是网红，大街小巷都飘荡着“区块链“的身影。实际上，很多科技企业早已在区块链技术上布局。

尽管说区块链很火，但是很多人对于区块链并不是很了解。

区块链是什么呢？

我们先看一下度娘是怎么解释的。网络显示：区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。

区块链为什么会被叫做区块链呢？

区块链是由一个个的区块链接而成，而区块是一个一个的存储单元，记录了各区块节点的交流信息，区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块。而随着信息交流的扩大，一个区块与一个区块相继续，形成的结果就叫区块链。

区块链的特点有哪些呢？

区块链主要有以下几个方面的特点：

1、去中心化：在区块链的系统中，每一个节点都有同等的权利和义务，这里没有中心管制。去中心化很好的建立了彼此之前的信任联系，尽管没有一个中央管理机构，但是人们之间可以相互协作相互信任。这主要应用了区块链分布式账本技术。

2、开放性：区块链的数据对所有的人是开放的，除了一些加密的信息不被开放之外，所有人都可以在这里查到数据。

3、独立性：整个区块链系统不依赖其他第三方，所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要任何人为的干预。

4、安全性：区块链具有一定的安全性，不可篡改性。因为区块链系统中大家手里都是一样的账本，如果有人想篡改的话，那么只有在控制了超过51%的记账节点，才有可能伪造出一条不存在的记录。当然了，这基本上是不可能的。这主要是源于区块链的核心技术：共识机制，共识机制具备“少数服从多数”以及“人人平等”的特点。

5、匿名性：很多人觉得区块链这么开放，这么透明，是不是我们就没有隐私了？其实不是，虽然说在区块链中的交易信息是公开透明的，但是账户的身份信息是被进行加密的，只有得到了授权，才能访问。

现在给大家讲一个故事，帮助大家更好的理解区块链。

家里一共三口人，爸爸妈妈和哥哥弟弟。去年的时候，家里的账本是由爸爸来负责的，家里所有的进账以及支出都是爸爸一个人在负责。

然而双十一那天，一向节俭的妈妈想在某宝上给自己买一件漂亮的衣衣，一查账本，发现不对劲儿。按理说除了存银行和理财的一些钱，家里的日常消费的的钱的去向都在这个账本上，但是怎么看怎么都不对。有的消费明明没有，却被记录在内。

后来，爸爸主动招供，说是自己忍不住买了一包烟。

后来妈妈改了策略，全家人都记账，每个月的消费支出大家都记在自己的账本上。每当家里产生了一笔交易或者消费的时候，妈妈都会喊一声，记账啦，大家就都把交易记载自己的账本上。这就是去中心化记账模式，人人都是中心，人人手里都有账本。

而之前的爸爸记账模式就是中心化记账，如果爸爸一个人想做手脚，很难有人看得出来，而去中心化记账模式很好的解决了中心化记账的弊端，如果爸爸想篡改账本的话，非常难。

比如说，爸爸如果想从账本里拿点儿钱再偷偷买烟的话，钱的数量是有限的，而想拿钱就得改改账本，但是光篡改自己的账本是不行的，他得把包含他在内的三个人的账本都改掉。而这无疑是比登天还难。

所以，很多次爸爸动了抽烟的念头之后，但是无奈现状如此，只得放弃这个念头。

区块链和比特币是不是一回事儿呢？

实际上，区块链和比特币并不是一回事儿，它只是比特币的底层技术，比特币是区块链第一个应用的数字货币而已。

2008年中本聪第一次提出了区块链的概念，随后几年，成为了电子货币比特币的核心组成部分，作为所有交易的公共账簿。而区块链首先被应用于比特币。

区块链的缘起是解决信任问题，而且，区块链最成功的一个应用是数字货币。比特币可以说是到目前为止区块链最成功的一个应用。

区块链的应用有哪些？

区块链的应用其实很广泛，除了数字货币，比特币未来的应用还是非常广泛的，区块链技术目前已在不同行业得到了广泛的应用。如商品溯源、版权保护与交易、支付清算、物联网、数字营销、医疗等，推动不同行业快速进入“区块链+”时代。

1、支付清算：区块链可摒弃中转银行的角色，实现点到点支付，减少中转费用，加速资金利用率。

2、商品追溯：比如我们在某宝上买一件衣服，我们可以看到这件衣服的前世今生。

3、证券交易：传统的证券交易需要经过四大机构协调工作，效率低、成本高。区块链技术可独立地完成一条龙式服务。

4、供应链：将区块链技术引入供应链系统，系统内部同步信息、可做到对各个环节把控，更好的完成分工协作，便于事后追责。

5、知识产权：版权上链，我们的摄影作品、音乐作品、文学作品等都会成为我们的信息，信息所有权将得以确认，成为我们的财产。

漫画图解：什么是区块链

什么是区块链？

区块链，英文Blockchain，本质上是一种去中心化的分布式数据库。任何人只要架设自己的服务器，接入区块链网络，都可以成为这个庞大网络的一个节点。

区块链既然本质是数据库，里面究竟存储了什么东西呢？让我们来了解一下区块链的基本单元：区块（Block）。

一个区块分为两大部分：

1.区块头

区块头里面存储着区块的头信息，包含上一个区块的哈希值（PreHash），本区块体的哈希值（Hash），以及时间戳（TimeStamp）等等。

2.区块体

区块体存储着这个区块的详细数据（Data），这个数据包含若干行记录，可以是交易信息，也可以是其他某种信息。

刚才提及的哈希值又是什么意思呢？

想必大家都听说过MD5，MD5就是典型的哈希算法，可以把一串任意长度的明文转化成一串固定长度（128bit）的字符串，这个字符串就是哈希值。

而在我们的区块链中，采用的是一种更为复杂的哈希算法，叫做SHA256。最新的数据信息（比如交易记录）经过一系列复杂的计算，最终会通过这个哈希算法转化成了长度为256bit的哈希值字符串，也就是区块头当中的Hash，格式如下：

区块与Hash是一一对应的，Hash可以当做是区块的唯一标识。

不同的区块之间是如何进行关联的呢？依靠Hash和PreHash来关联。每一个区块的PreHash和前一个区块的Hash值是相等的。

为什么要计算区块的哈希值呢？

既然区块链是一个链状结构，就必然存在链条的头节点（第一个区块）和尾节点（最后一个区块）。一旦有人计算出区块链最新数据信息的哈希值，相当于对最新的交易记录进行打包，新的区块会被创建出来，衔接在区块链的末尾。

新区块头的Hash就是刚刚计算出的哈希值，PreHash等于上一个区块的Hash。区块体的Data存储的是打包前的交易记录，这部分数据信息已经变得不可修改。

这个计算Hash值，创建新区块的过程就叫做挖矿。

用于进行海量计算的服务器，叫做矿机。

操作计算的工作人员，叫做矿工。

计算哈希值究竟难在哪里？咱们来做一个最粗浅的解释，哈希值计算的公式如下：

Hash=SHA-256（最后一个区块的Hash+新区块基本信息+交易记录信息+随机数）

其中，交易记录信息也是一串哈希值，它的计算涉及到一个数据结构MerkleTree。有兴趣的小伙伴可以查阅相关资料，我们暂时不做展开介绍。

这里关键的计算难点在于随机数的生成。猥琐的区块链发明者为了增大Hash的计算难度，要求Hash结果的前72bit必须都是0，这个几率实在是太小太小。

由于（最后一个区块的Hash+新区块基本信息+交易记录信息）是固定的，所以能否获得符合要求的Hash，完全取决于随机数的值。挖矿者必须经过海量计算，反复生成随机数进行“撞大运”一般的尝试，才有可能得到正确的Hash，从而挖矿成功。

同时，区块头内还包含着一个动态的难度系数，当全世界的硬件计算能力越来越快的时候，区块链的难度系数也会水涨船高，使得全网平均每10分钟才能产生出一个新区块。

小伙伴们明白挖矿有多么难了吧？需要补充的是，不同的区块链应用在细节上是不同的，这里所描述的挖矿规则是以比特币为例。

区块链的应用

比特币（BitCoin）的概念最初由中本聪于2008年提出，而后根据这一思路设计发布了开源软件以及建构其上的P2P网络。比特币是一种P2P形式的数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。

什么是P2P网络呢？

传统的货币都是由中央银行统一发行，所有的个人储蓄也是由银行统一管理，这是典型的中心化系统。

而比特币则是部署在一个全世界众多对等节点组成的去中心化网络之上。每一个节点都有资格对这种数字货币进行记录和发行。

至于比特币底层的数据存储，正是基于了区块链技术。比特币的每一笔交易，都对应了区块体数据中的一行，简单的示意如下：

交易记录的每一行都包含时间戳、交易明细、数字签名。

表格中只是为了方便理解。实际存储的交易明细是匿名的，只会记录支付方和收款方的钱包地址。

至于数字签名呢，可以理解为每一条单笔交易的防伪标识，由非对称加密算法所生成。

接下来说一说比特币矿工的奖励：

比特币协议规定，挖到新区块的矿工将获得奖励，从2008年起是50个比特币，然后每4年减半，目前2018年是12.5个比特币。流通中新增的比特币都是这样诞生的，也难怪大家对挖掘比特币的工作如此趋之若鹜！

区块链的优势和劣势

区块链的优势：

1.去中心化

区块链不依赖于某个中心节点，整个系统的数据由全网所有对等节点共同维护，都可以进行数据的存储和检验。这样一来，除非攻击者黑掉全网半数以上的节点，否则整个系统是不会遭到破坏的。

2.信息不可篡改

区块内的数据是无法被篡改的。一旦数据遭到篡改哪怕一丁点，整个区块对应的哈希值就会随之改变，不再是一个有效的哈希值，后面链接的区块也会随之断裂。

区块链的劣势：

1.过度消耗能源

想要生成一个新的区块，必须要大量服务器资源进行大量无谓的尝试性计算，严重耗费电能。

2.信息的网络延迟

以比特币为例，任何一笔交易数据都需要同步到其他所有节点，同步过程中难免会受到网络传输延迟的影响，带来较长的耗时。

几点补充：

1.本漫画部分内容参考了阮一峰的博文《区块链入门教程》，感谢这位大神的科普。

2.由于篇幅有限，关于MerkleTree和非对称加密的知识暂时没有展开细讲，有兴趣的小伙伴们可以查阅资料进行更深一步的学习。

㈢ 区块链入门的教程

可是，简单易懂的入门文章却很少。区块链到底是什么，有何特别之处，很少有解释。
下面，我就来尝试，写一篇最好懂的区块链教程。毕竟它也不是很难的东西，核心概念非常简单，几句话就能说清楚。我希望读完本文，你不仅可以理解区块链，还会明白什么是挖矿、为什么挖矿越来越难等问题。
需要说明的是，我并非这方面的专家。虽然很早就关注，但是仔细地了解区块链，还是从今年初开始。文中的错误和不准确的地方，欢迎大家指正。
一、区块链的本质
区块链是什么?一句话，它是一种特殊的分布式数据库。
首先，区块链的主要作用是储存信息。任何需要保存的信息，都可以写入区块链，也可以从里面读取，所以它是数据库。
其次，任何人都可以架设服务器，加入区块链网络，成为一个节点。区块链的世界里面，没有中心节点，每个节点都是平等的，都保存着整个数据库。你可以向任何一个节点，写入/读取数据，因为所有节点最后都会同步，保证区块链一致。
二、区块链的最大特点
分布式数据库并非新发明，市场上早有此类产品。但是，区块链有一个革命性特点。
区块链没有管理员，它是彻底无中心的。其他的数据库都有管理员，但是区块链没有。如果有人想对区块链添加审核，也实现不了，因为它的设计目标就是防止出现居于中心地位的管理当局。
正是因为嫌败无法管理，区块链才能做到无法被控制。否则一旦大公司大集团控制了管理权，他们就会控制整个平台，其他使用者就都必须听命于他们了。
但是，没有了管理员，人人都可以往里面写入数据，怎么才能保证数据是可信的呢?被坏人改了怎么办?请接着往下读，这就是区块链奇妙的地方。
三、区块
区块链由一个个区块(block)组成。区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块。
每个区块包含两个部分。
区块头(Head)：记录当前区块的特征值
区块体(Body)：实际数据
区块头包含了当前区块的多项特征值。
生成时间
实际数据(即区块体)的哈希
上一个区块的哈希
...
这里，你需要理解什么叫哈希(hash)，这是理解区块链必需的。
所谓哈希就是计算机可以对任意内容，计算出一个长度相同的特征值。区块链的 哈希长度是256位，这就是说，不管原始内容是什么，最后都会计算出一个256位的二进制数字。而且可以保证，只要原始内容不同，对应的哈希一定是不同的。
举例来说，字符串123的哈希是(十六进制)，转成二进制就是256位，而且只有123能得到这个哈希。(理论上，其他字符串也有可能得到这个哈希，但是概率极低，可以近似认为不可能发生。)
因此，就有两个重要的推论。
推论1：每个区块的哈希都是不一样的，可以通过哈希标识区块。
推论2：如果区块的内容变了，它的哈希一定会改变。
四、 Hash 的不可修改性
区块与哈希是一一对应的，每个区块的哈希都是针对区块头(Head)计算的。也就是说，把区块头的各项特征值，按照顺序连接在一起，组成一个很长的字符串，再对这个字符串计算哈希。
Hash = SHA256( 区块头 )
上面就是区块哈希的计算公式，SHA256是区块链的哈希算法。注意，这个公式里面只包含区块头，不包含区块体，也就是说，哈希由区块头唯一决定，
前面说过，区块头包含很多内容，其中有当前区块体的哈希，还有上一个区块的哈希。这意味着，如果当前区块体的内容变了，或者上一个区块的哈希变了，一定会引起当前区块的哈希改弯首变。
这一点对区块链有重大意义。如果有人修改了一个区块，该区块的哈希就变了。为了让后面的区块还能连到它(因为下一个区块包含上一个区块的哈希)，该人必须依次修改后面所有的区块，否则被改掉的区块就脱离区块链了。由于后面要提到的原因，哈希的计算很耗时，短时间内修改多个区块几乎不可能发生，除非有人掌握了全网51%以上的计算能力。
正是通过这种联动机制，区块链保证了自身的可靠性，数据一旦写入，就无法被篡改。这就像历史一样，发生了就是发生了，从此再无法改变。
每个区块都连着上一个区块，这也是区块链这个名字的由来。
五、采矿
由于必须保证节点之间的同步，所以新区块的添加速度芹闹颤不能太快。试想一下，你刚刚同步了一个区块，准备基于它生成下一个区块，但这时别的节点又有新区块生成，你不得不放弃做了一半的计算，再次去同步。因为每个区块的后面，只能跟着一个区块，你永远只能在最新区块的后面，生成下一个区块。所以，你别无选择，一听到信号，就必须立刻同步。
所以，区块链的发明者中本聪(这是假名，真实身份至今未知)故意让添加新区块，变得很困难。他的设计是，平均每10分钟，全网才能生成一个新区块，一小时也就六个。
这种产出速度不是通过命令达成的，而是故意设置了海量的计算。也就是说，只有通过极其大量的计算，才能得到当前区块的有效哈希，从而把新区块添加到区块链。由于计算量太大，所以快不起来。
这个过程就叫做采矿(mining)，因为计算有效哈希的难度，好比在全世界的沙子里面，找到一粒符合条件的沙子。计算哈希的机器就叫做矿机，操作矿机的人就叫做矿工。
六、难度系数
读到这里，你可能会有一个疑问，人们都说采矿很难，可是采矿不就是用计算机算出一个哈希吗，这正是计算机的强项啊，怎么会变得很难，迟迟算不出来呢?
原来不是任意一个哈希都可以，只有满足条件的哈希才会被区块链接受。这个条件特别苛刻，使得绝大部分哈希都不满足要求，必须重算。
原来，区块头包含一个难度系数(difficulty)，这个值决定了计算哈希的难度。举例来说，第100000个区块的难度系数是 14484.16236122。
区块链协议规定，使用一个常量除以难度系数，可以得到目标值(target)。显然，难度系数越大，目标值就越小。
哈希的有效性跟目标值密切相关，只有小于目标值的哈希才是有效的，否则哈希无效，必须重算。由于目标值非常小，哈希小于该值的机会极其渺茫，可能计算10亿次，才算中一次。这就是采矿如此之慢的根本原因。
前面说过，当前区块的哈希由区块头唯一决定。如果要对同一个区块反复计算哈希，就意味着，区块头必须不停地变化，否则不可能算出不一样的哈希。区块头里面所有的特征值都是固定的，为了让区块头产生变化，中本聪故意增加了一个随机项，叫做 Nonce。
Nonce 是一个随机值，矿工的作用其实就是猜出 Nonce 的值，使得区块头的哈希可以小于目标值，从而能够写入区块链。Nonce 是非常难猜的，目前只能通过穷举法一个个试错。根据协议，Nonce 是一个32位的二进制值，即最大可以到21.47亿。第 100000 个区块的 Nonce 值是274148111，可以理解成，矿工从0开始，一直计算了 2.74 亿次，才得到了一个有效的 Nonce 值，使得算出的哈希能够满足条件。
运气好的话，也许一会就找到了 Nonce。运气不好的话，可能算完了21.47亿次，都没有发现 Nonce，即当前区块体不可能算出满足条件的哈希。这时，协议允许矿工改变区块体，开始新的计算。
七、难度系数的动态调节
正如上一节所说，采矿具有随机性，没法保证正好十分钟产出一个区块，有时一分钟就算出来了，有时几个小时可能也没结果。总体来看，随着硬件设备的提升，以及矿机的数量增长，计算速度一定会越来越快。
为了将产出速率恒定在十分钟，中本聪还设计了难度系数的动态调节机制。他规定，难度系数每两周(2016个区块)调整一次。如果这两周里面，区块的平均生成速度是9分钟，就意味着比法定速度快了10%，因此接下来的难度系数就要调高10%;如果平均生成速度是11分钟，就意味着比法定速度慢了10%，因此接下来的难度系数就要调低10%。
难度系数越调越高(目标值越来越小)，导致了采矿越来越难。
八、区块链的分叉
即使区块链是可靠的，现在还有一个问题没有解决：如果两个人同时向区块链写入数据，也就是说，同时有两个区块加入，因为它们都连着前一个区块，就形成了分叉。这时应该采纳哪一个区块呢?
现在的规则是，新节点总是采用最长的那条区块链。如果区块链有分叉，将看哪个分支在分叉点后面，先达到6个新区块(称为六次确认)。按照10分钟一个区块计算，一小时就可以确认。
由于新区块的生成速度由计算能力决定，所以这条规则就是说，拥有大多数计算能力的那条分支，就是正宗的区块链。
九、总结
区块链作为无人管理的分布式数据库，从2009年开始已经运行了8年，没有出现大的问题。这证明它是可行的。
但是，为了保证数据的可靠性，区块链也有自己的代价。一是效率，数据写入区块链，最少要等待十分钟，所有节点都同步数据，则需要更多的时间;二是能耗，区块的生成需要矿工进行无数无意义的计算，这是非常耗费能源的。
因此，区块链的适用场景，其实非常有限。
不存在所有成员都信任的管理当局
写入的数据不要求实时使用
挖矿的收益能够弥补本身的成本
如果无法满足上述的条件，那么传统的数据库是更好的解决方案。
目前，区块链最大的应用场景(可能也是唯一的应用场景)，就是以比特币为代表的加密货币。

㈣ “波卡是什么”，一篇人人都看得懂的Polkadot科普文

Polkadot，作为Web3基金会的专业技术科普工作者布鲁诺·什沃克所介绍的，是一个高度概括的区块链平台，旨在促进不同区块链间的跨链通信与共享安全性，以构建统一的生态系统，而非与现有主流公链竞争。

波卡的核心机制包括一条主链——中继链，以及与之链接的平行链。平行链可以是比特币、以太坊、Tezos或Edgeware等，以自定义规则产生区块。中继链赋予平行链不可篡改性，确保交易的最终确定性，防止区块交易被还原。这一机制解决了区块链分叉问题，确保了区块链网络的稳定性和安全性。

波卡的独特之处在于跨链可组合性，允许不同区块链间的去中心化通信与数据交换，如金融资产、聊天信息或大气监测数据等。开发者可以利用这一特性开发跨链应用程序，实现资产流通与信息共享，而不再是封闭的区块链生态。

波卡的共享安全性机制基于中继链上的验证人制度。任何人都可以通过质押DOT代币成为验证人，参与区块链的安全守护。验证人随机分配给平行链，负责核验平行链的候选区块，确保其安全性和最终确定性。验证人制度不仅增强了网络的安全性，还促进了DOT的流通与经济激励。

波卡的无叉升级与治理机制是其创新之处。链上runtime和链上治理允许节点通过阅读存储在链上的规则代码进行自我更新，无需担心分叉问题。通过全民公投，DOT持有者可以提议并投票决定链上逻辑变更，确保区块链的持续进化与适应性，无需人工干预。

通过波卡，不同区块链可以协同工作，共享资源与安全保障，同时享受无叉升级与去中心化治理的优势，为去中心化世界提供更加可靠和灵活的基础架构。波卡的愿景是构建一个开放、共享、安全的互联网生态系统，让任何人在任何地方都能访问可信的信息与服务。