- 區(qū)塊鏈最通俗易懂的闡述

比特幣網(wǎng)絡(luò)為了將交易信息排出順序，所以將它們包成一組，稱為區(qū)塊（block），每個(gè)區(qū)塊包含的若干個(gè)交易信息和一個(gè)連到前個(gè)區(qū)塊的連接。隨著時(shí)間，一個(gè)區(qū)塊跟著另一個(gè)區(qū)塊，形成一條時(shí)間鏈，這就是區(qū)塊鏈。

▲圖6 區(qū)塊鏈的序列結(jié)構(gòu)

在時(shí)間序列上，同個(gè)區(qū)塊內(nèi)的交易信息被認(rèn)為是同時(shí)發(fā)生，還未被打包進(jìn)區(qū)塊的交易信息會(huì)被視為未確認(rèn)狀態(tài)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以將若干個(gè)交易信息打包成區(qū)塊發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，并建議其為鏈上的最新候選區(qū)塊。

因?yàn)槿魏喂?jié)點(diǎn)都可以發(fā)送候選區(qū)塊，系統(tǒng)如何決定誰才是可以放在鏈上的最新區(qū)塊？

區(qū)塊鏈系統(tǒng)使用加密哈希函數(shù)（cryptographic hash function）設(shè)計(jì)了一道復(fù)雜的數(shù)學(xué)題，候選區(qū)塊只要有正確答案，就可以成為鏈上的最新區(qū)塊。

這個(gè)答案是由節(jié)點(diǎn)計(jì)算后一起被打包進(jìn)區(qū)塊。答案是一個(gè)數(shù)字，得到答案的唯一方法就是用猜的，猜到對(duì)為止。一臺(tái)普通配置的電腦需要花一年的時(shí)間才能猜對(duì)答案。所謂團(tuán)結(jié)就是力量，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)里有很多臺(tái)電腦（節(jié)點(diǎn)），一起猜，只需要平均10分鐘就可找到答案。

哪個(gè)節(jié)點(diǎn)先猜到了答案，它就先有權(quán)利將它的候選區(qū)塊放到鏈上。

要找茬的話：如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)猜到答案，同時(shí)將各自的候選區(qū)塊放在鏈上，會(huì)怎么樣？每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一份區(qū)塊鏈副本，當(dāng)節(jié)點(diǎn)拿到其他節(jié)點(diǎn)丟出來的候選區(qū)塊（已有正確答案的），就會(huì)把區(qū)塊放到副本鏈上，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)要求節(jié)點(diǎn)搜尋網(wǎng)絡(luò)里有沒有比它的副本鏈更長(zhǎng)的鏈，如果有，舍棄原有的鏈，取用更長(zhǎng)的鏈。

▲圖7 解決鏈模糊邏輯

事實(shí)上，節(jié)點(diǎn)同時(shí)猜對(duì)答案的發(fā)生機(jī)率很低，所以整個(gè)區(qū)塊鏈會(huì)很快地穩(wěn)定下來，收斂成單一條鏈。話雖如此，不一致的鏈尾區(qū)塊仍存在潛在的安全問題。如果區(qū)塊屬于較短的鏈尾上（如圖7的區(qū)塊B），一旦系統(tǒng)決定采用其他更長(zhǎng)的鏈（如圖7的區(qū)塊A和N），則區(qū)塊B內(nèi)的所有交易信息會(huì)被設(shè)定回到未確認(rèn)狀態(tài)。

我們來看看Mary如何利用鏈尾模糊現(xiàn)象來進(jìn)行攻擊。Mary要付錢給John，John要出貨給Mary，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)總是取用長(zhǎng)鏈執(zhí)行其上的交易信息，這個(gè)時(shí)候Mary假造一個(gè)更長(zhǎng)的鏈，里面包含了一個(gè)取消交易的信息，于是John可能會(huì)財(cái)貨兩失。

▲圖8 Mary的攻擊方法

系統(tǒng)如何防止這類攻擊？剛提到所有節(jié)點(diǎn)會(huì)合力找到數(shù)學(xué)題的答案才能把候選區(qū)塊放到鏈上，單靠一臺(tái)電腦去猜是非常困難，Mary必須比網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)更快找到答案，才可能把假造的候選區(qū)塊放到鏈上。就算她成功假造了第一個(gè)區(qū)塊，還有第二個(gè)、第三個(gè)區(qū)塊，每次都要跟整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)們做競(jìng)賽。如果Mary用一臺(tái)超級(jí)快的電腦呢？因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上有大量的節(jié)點(diǎn)，Mary不可能在確切的時(shí)間點(diǎn)假造多個(gè)區(qū)塊來進(jìn)行攻擊。

如果她控制了網(wǎng)絡(luò)上一半的節(jié)點(diǎn)，她有50%的機(jī)率可以成功假造區(qū)塊，但如果要連續(xù)假造兩個(gè)區(qū)塊，機(jī)率降到25%。想假造越多的區(qū)塊，Mary的成功機(jī)率越低。

比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)的交易信息是被數(shù)學(xué)競(jìng)賽保護(hù)著：黑客是跟整個(gè)網(wǎng)絡(luò)做競(jìng)速。

所以，交易信息隨著時(shí)間越來越安全。越舊的區(qū)塊比越新的區(qū)塊更安全。平均10分鐘就有一個(gè)新的區(qū)塊加到鏈上，大概一個(gè)小時(shí)后，里面的交易信息有很高的機(jī)率已經(jīng)被執(zhí)行了，而且是不可逆的。

▲圖9 區(qū)塊鏈的交易安全

為了轉(zhuǎn)錢出去，你的錢包必須先驗(yàn)證有錢轉(zhuǎn)進(jìn)來過，網(wǎng)絡(luò)上所有的交易都會(huì)經(jīng)過這樣的驗(yàn)證。雞生蛋，蛋生雞，但一開始的比特幣從哪來？

為了平衡軟件錯(cuò)誤或錢包密碼遺失所造成的通貨緊縮，系統(tǒng)會(huì)把一些回饋金給解開數(shù)學(xué)題的節(jié)點(diǎn)。為了得到回饋金而去執(zhí)行軟件的行為，稱為“挖礦”?——?就像挖金礦一樣。

回饋金是一種激勵(lì)，推動(dòng)人們?nèi)ソ⒐?jié)點(diǎn)，順帶貢獻(xiàn)一些計(jì)算效能來幫助整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算和穩(wěn)定。