【读书】《图说区块链》|(二)区块链原理(1)

【本文参与优享话题夺宝，话题“技术解读”】

文/鹤兰

跟着书本探索，对区块链中一些基本概念的认知越来越清晰了。上期我们谈了账本的演变史，这一期跟大家聊聊区块链的原理。

原理篇我会分两期来说，这一期主要学习区块链的定义以及重要的概念，如区块、哈希算法、公钥私钥、时间戳等，希望能拂去你存在的一些疑惑哦。

1、区块链的定义

区块链本质上是一个去中心化的分布式账本，其本身是一系列使用密码学而产生的互相关联的数据块，每一个数据块中包含了多条网络交易有效确认的信息。

先别懵，我们把定义拆开来说。

首先怎样理解中心化和去中心化？举例来说：

我们在淘宝上买东西，虽然和卖家做交易，但当我们付款时，钱先打到支付宝里，卖家发货后，我们确认收货，此时钱才由支付宝转移到卖家手里。所以，整个过程中，支付宝就充当了这个中心。也就是现在我们做交易时都基于中心化机构组织的基础上。

区块链可以直接不通过支付宝这个中心，直接让你和卖家一手交钱一手提货。所以这就是去中心化的意思。

那怎养理解分布式账本呢？

当购物时没有了支付宝，你可能会问：那万一我付款后，卖家说没收到钱不给发货怎么办？区块链是这么做的：你付款后，账本上会记录，你买了什么，给对方付款多少。卖家收款后，账本上也会记录，卖家收款多少。同时，其他人也会帮你在账本上记录这些。最后，你手里，卖家手里，其他所有人手里都有一个这样的账本，上面的交易信息都写的很清楚。所以，一切撒谎都不再可能。而分布在各个地方帮你记账的、给你作证的人就可以理解为分布式账本。

2、你可能会有的困惑

由区块链的定义我们知道区块链是干什么的了，但你可能会有疑惑：别人凭什么要给你记账呢？如果其他人记得账都不一样该信谁的呢？我们来解答下这些问题。

1）凭什么帮你记账？

关于帮记账，这里有个奖励回报的规定。第一个记完账的人，在账单上加上独一无二的编号，告诉其他人自己先记完了，别人就记不了了，然后其他人会接着这个编号继续记下一笔帐。所以，这一次的奖励就会给到第一个记完账的人。

而比特币挖矿就会这个逻辑。先挖到矿的矿工就会得到比特币的奖励。

2）双花问题

双花问题是指一笔数字现金在交易中被重复使用的现象。在交易中会不会出现买家A同时用一笔钱多次支付买两份东西呢？

区块链是这样解决的：当一次交易产生，交易数据就被盖上一个时间戳，被打包到一个区块中，这就算完成一次交易确认。一次确认就要很长时间，当连续6次确认，最红确认结果不可逆转。当你想再提交订单时，第一次交易信息已经形成并被记录了，就不能第二次确认了。

3、你需要清楚的重要概念

1）区块

区块是区块链中最小的单元结构，就像细胞对于人体；区块包含区块头和区块主体；每10分钟产生一个区块，里面有这个时间里产生的所有交易信息，同时还有上一个区块的ID（识别码）。

每个区块相连就成了一个完整的区块链。

关于区块头的组成，可见下图：

2)哈希算法

我们知道区块链中的交易记录一旦形成就不可更改，那么为什么不能改呢？这就涉及到哈希算法了。

哈希算法是能保证交易信息不被篡改的单向密码机制。能将一段明文转化为一组散列数据。它有两个特点：

1. 加密过程不可逆，能从明文得出散列数据，但是不可以从散列数据推出明文；

2. 输入的明文与输出的散列数据一一对应，任何一个输入信息的变化，都必将导致最终输

出的散列数据的变化。

3）公钥和私钥

公钥和私钥是我们必须要掌握的知识，因为你的转账交易、兑换人民币等过程都离不开它们。

私钥由钱包生成；私钥就像我们的银行卡密码，想要对数字资产进行操作，就需要输入私钥才能同意支付；它是个人拥有；有对账户进行解密的作用。

公钥由私钥生成；公钥的作用是能证明私钥在你这儿，它是大家都可以看的；公钥通过单向加密哈希函数可以生成地址，一个公钥就对应一个地址，这个地址相当于我们的银行账号；有对账户进行加密的作用。

4）时间戳

由区块头我们知道时间戳存在于区块头中，它是对每一次交易记录的认证，证明交易记录信息的真实。只要被加盖了时间戳的区块，就是独一无二、不可篡改的了。

5）Merkle树结构

区块链利用Merkle树的数据结构存放所有叶子节点的值，并以此为基础生成一个统一的哈希值。

当一个数据修改时都会导致Merkle树结构发生变化，在交易信息验证比对的过程中，只需要验证Merkle树结生成的哈希值就可以，这样就大大减少了运算量。

end：送给你的话

这期就跟大家分享到这里。个人认为这几个区块链的概念还是很有必要整明白的，这样才能对它的特点和应用有更深入的理解，所以有不太明白的，一定要去查查资料哦。