什么是“区块链”？

如果你最近一直在看新闻，你可能听说过一种叫做区块链的东西。这个概念使数据在特定用途中非常安全。你可能听说过它与比特币有关，但它的应用远远超出了每个人最喜欢的加密货币。这是它如何工作的快速解释。

要了解区块链，您需要了解密码学。密码学的概念比计算机要古老得多：它仅仅意味着以一种需要特定密钥才能理解它的方式重新排列信息。您在 Kix 麦片盒中找到的简单 解码环玩具是一种最基本的密码学形式——创建一个用数字替换字母的密钥（也称为密码），通过密钥运行您的消息，然后给出别人的钥匙。任何找到没有密钥的消息的人都无法阅读它，除非它被“破解”。早在计算机出现之前，军方就使用了更复杂的密码学（ 例如，在二战期间，Enigma Machine对信息进行了编码和解码）。

然而，现代加密完全是数字化的。今天的计算机使用的加密方法是如此复杂和安全，以至于人类不可能通过简单的数学运算来破解它们。但是，计算机加密技术并不完美。如果足够聪明的人攻击算法，它仍然可以被“破解”，如果除了所有者之外的其他人找到了密钥，数据仍然容易受到攻击。但即使是消费者级别的加密，比如现在 iPhone 和 Android 上的标准 AES 128 位加密，也足以让锁定的数据远离 FBI。

加密通常用于锁定文件，因此只能由特定人员访问。但是，如果您拥有需要所有人看到的信息（例如，必须依法公开的政府机构的会计信息）并且仍然需要安全，该怎么办？在那里，您遇到了一个问题：可以查看和编辑信息的人越多，它的安全性就越低。

开发区块链是为了满足这些特定情况的安全需求。在区块链中，每次访问和更新信息时，都会记录并验证更改，然后通过加密封存，无法再次编辑。然后保存更改集并将其添加到总记录中。下次有人进行更改时，它会重新开始，将信息保存在一个新的“块”中，该“块”已加密并附加到前一个块（因此称为“块链”）。这个重复过程将信息集的第一个版本与最新版本连接起来，因此每个人都可以看到曾经所做的所有更改，但只能贡献和编辑最新版本。

这个想法有点抗拒隐喻，但想象一下你在一个十个人的小组中组装一个乐高积木。您一次只能添加一件，并且根本不能删除任何件。小组中的每个成员必须就下一件作品的具体位置达成一致。通过这种方式，您可以随时查看所有片段（直接回到项目中的第一个片段），但您只能修改最新的片段。

对于更相关的内容，想象一个协作文档，例如 Google Docs 或 Office 365 上的电子表格。有权访问该文档的每个人都可以编辑它，每次他们这样做时，所做的更改都会保存并记录为新的电子表格，然后锁定在文档历史记录中。因此，您可以通过所做的更改逐步返回，但您只能将信息添加到最新版本，而不能修改已锁定的电子表格的过去版本。

您可能已经听说过，这种安全、不断更新的“分类帐”的想法主要应用于财务数据，这是最有意义的。像比特币这样的分布式数字货币是区块链最常见的用途——事实上，第一个是为比特币制作的，并且这个想法从那里传播开来。

所有这些实际上是如何在计算机上进行的？它是密码学和点对点网络的结合。

您可能熟悉点对点文件共享：BitTorrent 之类的服务允许用户从多个位置上传和下载数字文件，比从单个连接更有效。将“文件”想象成区块链中的核心数据，将下载过程想象成保持更新和安全的密码学。

或者，回到我们上面的 Google 文档示例：假设您正在处理的协作文档没有存储在服务器上。相反，它在每个人的计算机上，它们不断地相互检查和更新，以确保没有人修改过以前的记录。这使其“去中心化”。

这就是区块链背后的核心理念：它是可以同时持续访问和保护的加密数据，无需任何集中式服务器或存储，并具有将自身合并到每个新数据版本中的更改记录。

因此，我们在这种关系中要考虑三个要素。一，所有存储区块链记录副本的点对点用户网络。第二，这些用户添加到最新信息“块”中的数据，允许对其进行更新并添加到总记录中。第三，用户生成的密码序列以就最新区块达成一致，将其锁定在形成记录的数据序列中。

最后一点是区块链三明治的秘诀。使用数字密码学，每个用户都贡献了他们计算机的力量，以帮助解决一些保持记录安全的超级复杂的数学问题。这些极其复杂的解决方案——称为“哈希”——解析记录中数据的核心部分，例如在会计分类账中哪个账户增加或减少了资金，以及资金的去向或来源。数据越密集，密码学就越复杂，并且需要更多的处理能力来解决它。（顺便说一下，这就是比特币中“挖矿”的想法发挥作用的地方。）

所以，总而言之，我们可以认为区块链是一段数据，即：

1. 不断更新。 区块链用户可以随时访问数据，并将信息添加到最新的区块中。

2. 分散式。 区块链数据的副本由每个用户存储和保护，并且所有人都必须就新增内容达成一致。

3. 已验证。所有用户都必须通过密码验证同意对新块的更改和旧块的副本。

4. 安全。加密方法和数据本身的非集中式存储都可以防止篡改旧数据和更改保护新数据的方法。

不管你信不信，它变得比这更复杂……但这是基本的想法。

因此，让我们考虑一个如何将其应用于像比特币这样的加密货币的例子。假设你有一个比特币，你想把它花在一辆新车上。（或者一辆自行车，或者一栋房子，或者一个中小型岛国——不管本周一个比特币值多少钱。）你用你的软件连接到去中心化的比特币区块链，然后你发送你的请求来转移你的比特币给汽车的卖家。然后您的交易将传输到系统。

系统上的每个人都可以看到它，但您的身份和卖家的身份只是临时签名，是构成数字密码学核心的巨大数学问题的微小元素。这些值被插入到区块链方程中，问题本身由对等网络上的成员生成密码散列来“解决”。

一旦交易被验证，一个比特币就会从你那里转移到卖家那里，并记录到链中的最新区块中。该块已完成，密封并使用密码学保护。下一系列交易开始，区块链变长，每次更新时都包含所有交易的完整记录。

现在，当您认为区块链是“安全的”时，了解上下文很重要。只要用于保护密码学的方法保持“未破解”，个人交易是安全的，总记录也是安全的。（请记住，这些东西真的很难破解——即使是 FBI 也无法仅靠计算资源来破解。）但是区块链中最薄弱的环节是，嗯，你——用户。

如果您允许其他人使用您的个人密钥访问链，或者如果他们通过简单地入侵您的计算机找到它，他们可以将您的信息添加到区块链中，并且无法阻止他们。这就是比特币在对主要市场的高度公开攻击中被“窃取”的方式：受到损害的是运营市场的公司，而不是比特币区块链本身。而且由于被盗的比特币通过区块链验证并永久记录的过程转移给匿名用户，因此无法找到攻击者 或 取回比特币。

区块链技术始于比特币，但它是如此重要，以至于它并没有长期存在。一个不断更新的系统，任何人都可以访问，通过非集中式网络验证，并且非常安全，具有许多不同的应用程序。摩根大通和澳大利亚证券交易所等金融机构正在开发区块链系统来保护和分发金融数据（用于传统货币，而不是像比特币这样的加密货币）。比尔和梅琳达盖茨基金会希望使用区块链系统为数十亿无法负担普通银行账户的人提供免费的分布式银行服务。

像Hyperledger这样的开源工具正试图让更广泛的人使用区块链技术，在某些情况下，这样做不需要确保其他设计所需的巨大处理能力。可以使用区块链技术验证和记录协作工作系统。几乎所有需要不断记录、访问和更新的东西都可以以同样的方式使用。