解密“神化”的区块链

图片来源@视觉中国

文丨青年投资俱乐部，编译丨查扎辉

“区块链技术正在改变世界。”

您是否和我一样，在过去十年的各种科技新闻和科技公司的增长战略中一遍又一遍地听到这句话？很多时候听到区块链相关的消息，要么是关于加密货币，要么是其产品的推出使用区块链技术进行防伪、溯源等，所以区块链到底是什么似乎总是一个谜。.

近日，海外知名科技媒体 The Verge 对一位区块链专家（未具名）进行了专访，试图了解和揭开从加密货币到 NFT 万物背后的技术——区块链的奥秘。以下为采访内容（有删减）：

01、问题 1：我听到了 1000 多个试图解释区块链的说法，你能给我解释一下什么是区块链吗？

您可以将区块链视为一个充满了喜欢跟踪事物的成员的痴迷俱乐部。俱乐部有很多复杂的规则，以确保每个成员都写下完全相同的记录集，了解每天发生的事情（无论是观鸟、品尝啤酒还是花卉销售），一旦记录并接受数据，它将会有越来越多的记录添加到里面，使得更改变得更加困难，外人可以来查看他们所有的记录。

区块链的核心是让你与互联网上的陌生人就数据达成一致。公共区块链提供了一个放置信息的地方，任何人都可以添加，任何人都无法更改，并且不受任何个人或实体的控制，将责任分散到网络上的每个人。

这些属性通常用“分布式账本”、“点对点”和“加密哈希”等非常技术性的语言来描述，但这些是这些词所描述的基本属性。我们稍后将讨论如何完成所有这些的技术方面，但我们可能应该首先了解一些基本概念。

一，积木。区块是区块链上存储数据的基本单位，由区块链的制作者决定他们存储什么样的数据。如果我愿意，我可以创建一个区块链，其中每个区块都存储了《了不起的盖茨比》的整个文本，但这对我来说看起来很愚蠢。

这部分是基础区块链背后的代码

但是，对于普通的加密货币，块包含网络上发生的有效交易的记录。我给你寄了一个米切尔币？把它放在一个块里。你给了我 10 个 MitchellCoins 作为回报，这也在区块中。对于加密货币，您可以将一个区块视为一盒收据。

二、链条（Chain）。假设我刚刚创建了一个新的区块链，第一个区块在那​​里是孤独的，然后第二个区块会出现说，“我面前的区块是第一个区块”。下一个块也会说：“我的上一个块是第二个块”。以此类推，创建了区块链。区块链系统是一个复杂的系统，可以处理全球数百万人。孤块、出块时间、分叉等技术细节在此不予讨论。.

加密货币是使用区块链技术构建的，它们是迄今为止该技术最著名的用途。此时，您可能已经听说过至少三种加密货币：比特币、以太坊和狗狗币。这三个都在各自独立的区块链上运行，并且这些区块链的来源更多。但区块链技术不仅限于金融用途。从技术上讲，任何人都可以制作区块链来跟踪任何东西，因此实际上可以有无限的区块链。

人们经常谈论区块链，说它将彻底改变一切，它可能是下一个互联网，但我认为这些说法可能有点夸张。

02、问题2：区块链是如何运作的？

关于加密货币能源使用的讨论有很多方面，需要几篇文章才能涵盖（尽管我的一位同事确实深入探讨了争议），但可以肯定地说，区块链在环境保护方面确实有很多贡献. 大的负面风险。

部分原因是一个称为“工作证明”的系统，许多区块链（尤其是加密货币）出于安全和信任目的而采用该系统。如果区块链使用工作量证明来验证区块，那么它需要大量的计算能力来完成交易。由于计算机需要能量才能运行，因此交易最终会白白浪费大量能量。

值得注意的是，不一定要这样：区块链本身不需要消耗大量能源，并且有工作量证明的替代方案。我们稍后会解释为什么会发生这种情况。但是，无论如何，当今人们熟悉的区块链技术的大多数应用，例如比特币和以太坊，都使用了工作量证明。

要理解为什么工作量证明模型需要计算机如此努力地工作，我们首先必须了解区块链技术的其余部分是如何工作的。

区块链一开始是一个完全空的列表，根本没有任何信息。然后，创建者将创建一个称为创世块的东西，它只是链中的第一个块。与所有其他块不同，它不指向任何东西。随着时间的推移，人们可以将信息添加到此列表中——但是，这些信息的外观取决于区块链的用途：如果它是加密货币区块链，那将是一堆交易。如果它是用于跟踪生菜的区块链，它可能看起来有点不同。

如果你必须想象区块链实际上是什么样子，想象一下将一堆收据放入一个盒子中，所有这些都捆绑在一起。每隔一段时间，就会添加一个新盒子，其中包含自上一个盒子添加到链中以来收集的收据。

在这个例子中，收据是交易，盒子是块。为了在交易被发送到区块链之前对其进行管理，需要一个计算机网络，通常称为节点，它们运行一种特殊的软件，可以相互通信。

当用户进行任何类型的交易或更改时，他们会向整个网络发送消息，并且节点正在监听这些消息。让我们使用一种虚构的加密货币，完全随机命名为 MitchellCoin。如果我想向某人发送 5 个 MitchellCoins，我会广播它。

当节点看到消息时，他们会对其进行一些检查，他们会检查以确保它是由我进行数字签名的，并且消息没有被篡改，以确认冒名顶替者没有花我的钱。实际签名的产生是一个相当复杂的过程，但最终结果是由特定人发送的可验证的消息，几乎不可能伪造（与真实签名不同）。这可以防止不道德的人错误地声称其他人向他们发送了 MitchellCoin。节点还将检查以确保交易有效（例如，通过检查我实际上有五个 MitchellCoins 可以花费，或者将一批生菜添加到区块链的人被授权这样做）什么是区块链技术，但交易不会立即完成，他们必须等待下一个区块被添加到链中，这个时间段可能因区块链而异。一个区块被创建并成为区块链的一部分后，其中包含的所有交易也将成为区块链的一部分，竞争创建该区块的过程称为“挖矿”。

区块的开采方式取决于区块链运行的模型，我们稍后会谈到。挖矿节点创建区块后，会将其广播给全世界。其他节点将检查以确保它是有效块，然后将其添加到自己的分类帐中。可以同时创建多个块，但网络最终会在一个块之上构建比另一个块更多的块，使该块成为官方链的一部分。

03、问题3：区块链如何防篡改？

区块链具有一些防止篡改的功能——散列或散列。

哈希是自 1950 年代和 60 年代以来对各种计算必不可少的加密技术，区块链使用它来防止篡改。在区块链中，哈希基本上充当唯一标签，防止有人更改块中的数据，甚至交换假块。

散列允许您从任何数据创建字符串，将一堆数据放入（整个块）中，然后获得更小、唯一的数据。为了确认它没有被篡改，每个块都存储它之前的块的哈希值。这样，如果存储哈希的两个位置之间存在差异，您就会知道出了什么问题。

哈希有几个重要的属性：

1、给定相同的数据，它们将始终相同。

2、如果数据的任何部分发生变化，即使是最轻微的变化，它们也会完全改变。

3、 很容易再次检查给定的散列是否来自给定的数据，但很难判断仅从散列中给出的数据是什么。

举一个简单的例子。假设当我们通过哈希算法运行“区块链”这个词时，我们得到“ef7797”（实际上，哈希要长得多）。如果我们运行“区块链”并且只有一个字母不同，我们会得到“8e809e”。

如果我们想确保我们正在查看最初被散列的相同数据，只要我们使用相同的程序来创建我们的散列，通过散列程序运行“区块链”就很容易，无论是谁在做总是产生“8e809e”。但是反过来需要很长时间：如果我想知道有人在哈希程序中放入了什么以获得“9ed142”，我只需要猜测，直到找到产生它的特定单词哈希。

链中的每个块都包含前一个块的哈希，这正是哈希算法在给定块数据时吐出的内容。如果区块发生任何变化（例如，其中的交易，甚至整个区块本身），区块的哈希值会发生变化，破坏链，下一个区块包含前一个区块的哈希值 说“我改变了，某事发生了！”

所有这些加起来构成了一个系统，在该系统中，任何查看提交到链上的新块的人都可以知道在任何时候都没有任何变化。如果有，则更改后的每个区块的哈希必须与当时的账本不同。

04、问题4：如何检查这些哈希是否匹配？

确切的答案取决于你在谈论什么区块链，但每个区块链都有一个叫做“共识算法”的东西。基本上，每个区块链都会根据投入最多工作的链来规范地决定它。在基于工作量证明的区块链中，这意味着拥有最多块的链：由于每个块都需要工作来挖掘，因此最长的链将是投入工作最多的链，因此将是官方链。（不过，还有一些其他的方法，我们稍后会讨论）。

这将是非常痛苦的（对于您的计算机）。所以你要做的第一件事就是改变发生这种情况的块。然后，您必须重新计算该块的哈希值，以及之后的每个块......而且您不必只在一台计算机上执行此操作（由于我们稍后会谈到的原因，这已经够难了）。

这样你就可以公开这些事情，并且仍然可以合理地确定没有人篡改记录。攻击可以而且确实会发生，但是当完成攻击需要如此多的计算能力时，很难不被注意到。

05、问题5：区块链是如何创建和挖掘的？

如何制作或“开采”区块取决于区块链本身。最流行的系统之一称为“工作证明”。

工作量证明系统......很复杂，但我们已经涵盖了您了解它们所需的大部分内容。基本上，区块链对于它希望块的哈希看起来像什么有一定的规则。例如，假设 MitchellCoin 区块链要求哈希的前五个字符是字母 a（所以它一直像我一样尖叫）。

当一个挖矿节点想要创建一个块时，它会获取块中的所有数据，添加一个称为 nonce 的特殊数字，并通过哈希算法运行它。如果哈希不以“aaaaa”开头，它会将随机数增加 1 并重新开始。因此，您的计算机只是猜测数字，直到它达到所需的哈希值。

而且散列很大——我只使用了几个字符作为示例，但通常散列有 60 多个字符长。平均而言，您的计算机必须进行大量猜测才能找到合格的猜测。但是，同样，虽然我们需要很长时间才能找出正确的哈希值，但几乎不需要任何时间来检查以确保我们的数据确实像我们所说的那样经过哈希处理。因此，当您创建或挖掘区块时，您所做的每一次猜测都需要时间和精力。

好消息是，虽然工作量证明可能很受欢迎，但它并不是唯一的做事方式。还有股权证明系统，人们不是解决难题，而是将加密货币作为抵押品，以便有机会成为下一个开采区块的人，并被要求验证其他人开采的区块。如果他们验证恶意块，他们将失去部分或全部资金，具体取决于区块链的规则。权益证明区块链需要更少的能量，因为挖掘一个区块不需要数百万次猜测，持有权益的人是随机或算法选择来创建一个区块的，他们不需要专门的、超级强大的硬件来做到这一点.

一段时间以来，一直在谈论转向权益证明，特别是在以太坊区块链上，但升级仍处于非常早期的阶段。值得注意的是，区块链不一定必须使用工作量证明或股权证明——还有其他替代的共识算法，不公开或不用于货币的区块链可以以完全不同的方式创建块那效率更高。

06、问题六：区块链的价值体现在哪里？除了加密货币区块链还有其他应用吗？

区块链提供了一种以合理确定性验证您正在查看的数据未被更改的方法。但这并不能帮助您在输入数据时确定数据是否真实。在私有企业区块链中，每个用户都是已知的并具有特定的权限，但公共区块链是完全不同的野兽。

例如，假设我要出售一块太空岩石，并声称使用区块链技术来证明其真实性。即使我找到了一种方法来提供真实性证书，该证书存在于区块链上，并且无可争议地与我发送给你的物理岩石相关联，如果“太空岩石”实际上只是一块鹅卵石，那么区块链不会对你有任何帮助赞成要么。我来自我的后院。

虽然加密货币显然得到了所有的炒作和报道，但在许多不同领域都有大量的区块链实验。沃尔玛使用区块链跟踪从农场到商店的农产品（并在疾病爆发时提供简单的问责制）；有在区块链上创建和销售 URL 或域名的实验；在大流行区块链追踪供应和 COVID-19 免疫力开始时，有人谈到了使用区域。然而，这些系统中的任何一个是否会真正流行起来并变得必不可少，还有待观察。

07、问题7：你如何看待火热的NFT？区块链会改变投票/货币/库存系统/新闻吗？

以太坊区块链上有许多 NFT 具有允许使用它们的特定功能。这确实意味着您可以同时在单个区块链上执行多个操作，但这仅取决于数据的设置方式，而不是区块链本身的进展。

有很多区块链炒作投机者喜欢说技术是一切的未来，它将像互联网一样大。然而，就像任何告诉你他们对某项投资有多好的人一样，你可能应该从 0.001 Saltcoin（代币）的角度来看看他们所说的（全是毫无价值的废话）。

如果一个空间会以某种方式从去中心化中受益，或者如果每个人都需要分享已知的真实记录，那么是的，区块链有可能成为未来的技术。但如果不是这样，那么使用这种技术对普通数据库并没有太大的好处。IBM 的一位研究人员告诉我，当它为企业创建区块链时，区块链实际上是一个更大的 IT 系统的一小部分，它还涉及数据库和其他遗留程序等内容。换句话说，大多数时候，公司不只是扔掉他们的遗留系统并转向区块链，他们正在以一种有意义的方式整合它们。

至于投票，目前阿拉斯加正在提出一项法案什么是区块链技术，希望将该州的投票系统转移到区块链上，其他一些地方已经尝试过这个想法。就我而言，关于使用区块链进行电子投票的投票系统问题，我倾向于 YouTuber 教育博主 Tom Scott 的观点，即即使区块链让投票完全可信（这不一定是真的），你一定是向公众展示它为什么值得信赖。

原文：“区块链，解释”。