从零认识区块链（中）：区块链技术解密

 我们经常看到各大媒体争相报道，区块链具有去中心化、不可篡改、不可伪造的特点，为什么具有这些特点呢？看完这篇文章，你就明白。

什么是区块链

名称的由来

前面我们说过，比特币的底层实现是区块链技术。那区块链这个词怎么来的呢？早期比特币刚出现的时候，人们用首字母大小写来区分比特币和实现比特币的技术，把比特币叫做Bitcoin，把实现比特币的技术叫bitcoin，可见当时人们对实现比特币的技术还是很关注的。到后来，比特币越来越火，舆论十分火热，为了能把比特币和实现比特币的技术区分开，根据比特币的技术特性，于是用“区块链”来代指比特币实现的技术。

区块链的定义

区块链并不特指某一个技术，而是多种技术的集合，比如时间戳、工作量证明机制、非对称加密、UTXO等。中本聪也是通过这些技术的集大成，从而创造了比特币区块链。

区块链的技术特性

开篇说到区块链具有去中心化、不可篡改、不可伪造的特点，下面我们按照区块链的这些特性来了解下区块链的技术。

去中心化

区块链的去中心化特性是由非对称加密技术、分布式存储来体现的。

非对称加密技术

简单来讲就是加密和解密的时候使用不同密钥的加密算法。

举个栗子：

A要向B发送消息，A和B都要产生一对用于加密和解密的公钥和私钥。私钥，好比一把私有的钥匙，只有钥匙的拥有者才能打开，是用来加密的。公钥，好比一把公开的钥匙，可以告诉给需要的人，是用来解密用的。在这个过程中，A的私钥保密，A的公钥告诉B；B的私钥保密，B的公钥可以告诉A。A要给B发送时，A用B的公钥加密信息。B收到这个消息后，B用B的私钥解密A的消息。其他所有收到这个信息的人都无法解密，因为只有B才拥有这把私钥。

在上一篇文章中，我们介绍的比特币的转账，填写的对方比特币地址，就是公钥，转账时附上的签名，相当于你的私钥。

可能你会疑问，非对称加密怎么就体现了区块链的去中心化呢？

我认为中心化机构的存在是为了能保证交易的进行，而在比特币网络里，矿工只要验证公钥和私钥就证明该笔交易是正确的，也就保证了交易的进行，这样即使没有中心化的机构来参与，交易也可以安全地进行，所以非对称加密也就体现了去中心化。

不可篡改

区块链的工作量证明机制、最长链机制保证了区块链上任一节点都是不可篡改的，也就保证了交易的不可篡改性。

工作量证明

简单来说就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作。比如你拿到了大学的毕业证，就能够客观证明你进行过大学四年级的学习，具备一个大学生的学习能力。在比特币网络里，工作量证明直接体现就是算力的大小，你算力越大，那你获得该区块的记账权概率越大，那么你记出来的账本就是通过一定量的计算才算出来的，该账本就能被其他矿工认可。

最长链机制

区块链要求所有节点遵守一个公式，就是所有保存到本地的区块链，都必须是被本地节点验证通过的最长链。由于区块链的每个区块必须引用它的上一个区块，所以最长链是最难推翻的。如果有人想要篡改该节点区块，必须拥有非常大的算力，至少超过50%，否则基本上没有篡改的可能。

不可伪造

这个得益于比特币的UTXO结构，英文全称Unspent Transaction Output，也就是未花费的交易输出。这种特性使得比特币世界里的每一笔转账，都能追溯到上一笔交易，也就保证了交易的真实性。

举个栗子：

假设我要给你20元钱，其中2张5元纸币，1张10元纸币。而我的这2张5元，来自水果店老板给我的找零，这1张10元来自士多店给我的找零，拿到这三张钞票之后，我还没花出去，才能给你。这就叫未花费的交易输出。水果店老板的这2张5元钞票，又来自其他人，士多店的1张10元钞票，也可能来自于其他人。这样的钞票，可以顺藤摸瓜一直追溯到发行的那一刻，由此验证这三张钞票都是真的。

好了，比特币的实现技术就介绍完了，你了解有多少呢？最后我来介绍下比特币的不足。

比特币的不足

脚本语言太复杂，开发难度大

比特币的脚本语言是基于堆栈的形式的编译语言，对开发者来说使用这种语言开发难度较大，难以上手。

生态系统基础差，缺乏足够的参与者

比特币生态没有完善的开发工具，也没有丰富的文档和教程。这不同于当今主流的Android开发环境，全球有大量的开发者、运营商、芯片厂商等活跃在整个生态中，并且有谷歌等巨头企业推进。基于这点跟上一点，比特币区块链就很难吸引开发者，更别说形成良好的开发生态了。

脚本语言不符合图灵完备标准

图灵完备是指一切可计算的问题都能计算，比特币区块链上的状态表示都是针对比特币这款应用的，只能记录交易，而对于复杂的环境，用比特币区块链上的语言无法表示。

比特币的改进

莱特币的诞生

上一篇文章我们说过比特币的原理，10分钟出一次账单，也就是你的交易至少要等10分钟才交易完成。在2011年10月，一位叫Charlie Lee的亚裔美国人，他认为比特币这种确认太慢，十分钟才能确认一次，不能满足现在的支付需求，于是通过改造算法，发明了莱特币（Litecoin）。关于莱特币的一些特性，这里不详细展开了，大家有兴趣可以去了解下。

以太坊

2013年末，一位仅19岁的俄罗斯少年Vitalik Buterin发表了以太坊白皮书《以太坊：下一代智能合约和去中心化应用平台》，从此，一个现像级、对开发者友好的区块链平台诞生了。它通过其丰富的编程语言和完善的开发工具，解决了比特币对开发者不友好的问题。对于用户端，它可以让任何人都能轻松的在以太坊上建立新的协议和智能合约，真是开发者的福利呀。

关于以太坊的详细介绍，我下篇文章会说到，欢迎大家关注哟。

好了，这篇分享就到这，我们主要讲解了区块链的技术原理、比特币的不足与改进等。在下篇文章中，我会详细跟大家分享下区块链分类及应用领域，敬请期待哟。

（编辑：网销中国）