如果你是一位女性，在某年某月某日的某個晚上，你男票給你說了一句“我愛你一生一世”离熏，然后你的小助手征得你男票簽名同意后，把這句話做保密處理戴涝，并自動發(fā)給了你的閨蜜滋戳、爸媽朋友圈公眾號微信群等，你男票再也無法抵賴啥刻，你打賞點小費感謝他們給你記住并作證奸鸯，這個小費就是token，你可帽、你男票娄涩、“我愛你一生一世”這句話、說這句話的時間地點等信息映跟，打包起來形成一個結構化信息包蓄拣，這個信息包就叫“區(qū)塊”，而你的閨蜜努隙、爸媽球恤、朋友圈、公眾號和微信群等節(jié)點就是“鏈”荸镊，最后你男票不承認說過這句話咽斧、當了負心漢，你翻出這個賬本對質贷洲，把他臭罵一頓收厨，這就是區(qū)塊鏈應用晋柱。

以上是通俗易懂的區(qū)塊鏈概念舉例优构，更多信息請關注以太貓星球公眾號

下面請看專業(yè)解釋：

區(qū)塊鏈（blockchain）是眼下的大熱門，新聞媒體大量報道雁竞，宣稱它將創(chuàng)造未來钦椭。

可是，簡單易懂的入門文章卻很少碑诉。區(qū)塊鏈到底是什么彪腔，有何特別之處，很少有解釋进栽。

下面德挣，我就來嘗試，寫一篇最好懂的區(qū)塊鏈教程快毛。畢竟它也不是很難的東西格嗅，核心概念非常簡單番挺，幾句話就能說清楚。我希望讀完本文屯掖，你不僅可以理解區(qū)塊鏈玄柏，還會明白什么是挖礦、為什么挖礦越來越難等問題贴铜。

需要說明的是粪摘，我并非這方面的專家。雖然很早就關注绍坝，但是仔細地了解區(qū)塊鏈徘意，還是從今年初開始。文中的錯誤和不準確的地方轩褐，歡迎大家指正映砖。

一、區(qū)塊鏈的本質

區(qū)塊鏈是什么灾挨？一句話邑退，它是一種特殊的分布式數(shù)據(jù)庫。

首先劳澄，區(qū)塊鏈的主要作用是儲存信息地技。任何需要保存的信息，都可以寫入?yún)^(qū)塊鏈秒拔，也可以從里面讀取莫矗，所以它是數(shù)據(jù)庫。

其次砂缩，任何人都可以架設服務器作谚，加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡，成為一個節(jié)點庵芭。區(qū)塊鏈的世界里面妹懒，沒有中心節(jié)點，每個節(jié)點都是平等的双吆，都保存著整個數(shù)據(jù)庫眨唬。你可以向任何一個節(jié)點，寫入/讀取數(shù)據(jù)好乐，因為所有節(jié)點最后都會同步匾竿，保證區(qū)塊鏈一致。

二蔚万、區(qū)塊鏈的最大特點

分布式數(shù)據(jù)庫并非新發(fā)明岭妖，市場上早有此類產(chǎn)品髓迎。但是炕矮，區(qū)塊鏈有一個革命性特點笨奠。

區(qū)塊鏈沒有管理員瞻润，它是徹底無中心的。其他的數(shù)據(jù)庫都有管理員废离，但是區(qū)塊鏈沒有侄泽。如果有人想對區(qū)塊鏈添加審核，也實現(xiàn)不了蜻韭，因為它的設計目標就是防止出現(xiàn)居于中心地位的管理當局悼尾。

正是因為無法管理，區(qū)塊鏈才能做到無法被控制肖方。否則一旦大公司大集團控制了管理權闺魏，他們就會控制整個平臺，其他使用者就都必須聽命于他們了俯画。

但是析桥，沒有了管理員，人人都可以往里面寫入數(shù)據(jù)艰垂，怎么才能保證數(shù)據(jù)是可信的呢泡仗？被壞人改了怎么辦？請接著往下讀猜憎，這就是區(qū)塊鏈奇妙的地方娩怎。

三、區(qū)塊

區(qū)塊鏈由一個個區(qū)塊（block）組成胰柑。區(qū)塊很像數(shù)據(jù)庫的記錄截亦，每次寫入數(shù)據(jù)，就是創(chuàng)建一個區(qū)塊柬讨。

每個區(qū)塊包含兩個部分崩瓤。

區(qū)塊頭（Head）：記錄當前區(qū)塊的元信息

區(qū)塊體（Body）：實際數(shù)據(jù)

區(qū)塊頭包含了當前區(qū)塊的多項元信息。

生成時間

實際數(shù)據(jù)（即區(qū)塊體）的 Hash

上一個區(qū)塊的 Hash

...

這里踩官，你需要理解什么叫 Hash却桶，這是理解區(qū)塊鏈必需的。

所謂 Hash 就是計算機可以對任意內容卖鲤，計算出一個長度相同的特征值肾扰。區(qū)塊鏈的 Hash 長度是256位畴嘶，這就是說蛋逾，不管原始內容是什么，最后都會計算出一個256位的二進制數(shù)字窗悯。而且可以保證区匣，只要原始內容不同，對應的 Hash 一定是不同的。

舉例來說亏钩，字符串123的 Hash 是 a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0（十六進制）莲绰，轉成二進制就是256位，而且只有123能得到這個 Hash姑丑。

因此蛤签，就有兩個重要的推論。

推論1：每個區(qū)塊的 Hash 都是不一樣的栅哀，可以通過 Hash 標識區(qū)塊震肮。

推論2：如果區(qū)塊的內容變了，它的 Hash 一定會改變留拾。

四戳晌、 Hash 的不可修改性

區(qū)塊與 Hash 是一一對應的，每個區(qū)塊的 Hash 都是針對"區(qū)塊頭"（Head）計算的痴柔。

Hash = SHA256(區(qū)塊頭)

上面就是區(qū)塊 Hash 的計算公式沦偎，Hash 由區(qū)塊頭唯一決定，SHA256是區(qū)塊鏈的 Hash 算法咳蔚。

前面說過豪嚎，區(qū)塊頭包含很多內容，其中有當前區(qū)塊體的 Hash谈火，還有上一個區(qū)塊的 Hash疙渣。這意味著，如果當前區(qū)塊的內容變了堆巧，或者上一個區(qū)塊的 Hash 變了妄荔，一定會引起當前區(qū)塊的 Hash 改變。

這一點對區(qū)塊鏈有重大意義谍肤。如果有人修改了一個區(qū)塊啦租，該區(qū)塊的 Hash 就變了。為了讓后面的區(qū)塊還能連到它荒揣，該人必須同時修改后面所有的區(qū)塊篷角，否則被改掉的區(qū)塊就脫離區(qū)塊鏈了。由于后面要提到的原因系任，Hash 的計算很耗時恳蹲，同時修改多個區(qū)塊幾乎不可能發(fā)生，除非有人掌握了全網(wǎng)51%以上的計算能力俩滥。

正是通過這種聯(lián)動機制嘉蕾，區(qū)塊鏈保證了自身的可靠性，數(shù)據(jù)一旦寫入霜旧，就無法被篡改错忱。這就像歷史一樣，發(fā)生了就是發(fā)生了，從此再無法改變以清。

每個區(qū)塊都連著上一個區(qū)塊儿普，這也是"區(qū)塊鏈"這個名字的由來。

五掷倔、采礦

由于必須保證節(jié)點之間的同步眉孩，所以新區(qū)塊的添加速度不能太快。試想一下勒葱，你剛剛同步了一個區(qū)塊勺像，準備基于它生成下一個區(qū)塊，但這時別的節(jié)點又有新區(qū)塊生成错森，你不得不放棄做了一半的計算吟宦，再次去同步。因為每個區(qū)塊的后面涩维，只能跟著一個區(qū)塊殃姓，你永遠只能在最新區(qū)塊的后面，生成下一個區(qū)塊瓦阐。所以蜗侈，你別無選擇，一聽到信號睡蟋，就必須立刻同步踏幻。

所以，區(qū)塊鏈的發(fā)明者中本聰（這是假名戳杀，真實身份至今未知）故意讓添加新區(qū)塊该面，變得很困難。他的設計是信卡，平均每10分鐘隔缀，全網(wǎng)才能生成一個新區(qū)塊，一小時也就六個傍菇。

這種產(chǎn)出速度不是通過命令達成的猾瘸，而是故意設置了海量的計算。也就是說丢习，只有通過極其大量的計算牵触，才能得到當前區(qū)塊的有效 Hash，從而把新區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈咐低。由于計算量太大揽思，所以快不起來。

這個過程就叫做采礦（mining）渊鞋，因為計算有效 Hash 的難度绰更，好比在全世界的沙子里面瞧挤，找到一粒符合條件的沙子锡宋。計算 Hash 的機器就叫做礦機儡湾，操作礦機的人就叫做礦工。

六执俩、難度系數(shù)

讀到這里徐钠，你可能會有一個疑問，人們都說采礦很難役首，可是采礦不就是用計算機算出一個 Hash 嗎尝丐，這正是計算機的強項啊，怎么會變得很難衡奥，遲遲算不出來呢爹袁？

原來不是任意一個 Hash 都可以，只有滿足條件的 Hash 才會被區(qū)塊鏈接受矮固。這個條件特別苛刻失息，使得絕大部分 Hash 都不滿足要求，必須重算档址。

原來盹兢，區(qū)塊頭包含一個難度系數(shù)（difficulty），這個值決定了計算 Hash 的難度守伸。舉例來說绎秒，第100000個區(qū)塊的難度系數(shù)是 14484.16236122。

區(qū)塊鏈協(xié)議規(guī)定尼摹，使用一個常量除以難度系數(shù)见芹，可以得到目標值（target）。顯然蠢涝，難度系數(shù)越大辆童，目標值就越小。

Hash 的有效性跟目標值密切相關惠赫，只有小于目標值的 Hash 才是有效的把鉴，否則 Hash 無效，必須重算儿咱。由于目標值非常小庭砍，Hash 小于該值的機會極其渺茫，可能計算10億次混埠，才算中一次怠缸。這就是采礦如此之慢的根本原因。

區(qū)塊頭里面還有一個 Nonce 值钳宪，記錄了 Hash 重算的次數(shù)揭北。第 100000 個區(qū)塊的 Nonce 值是274148111扳炬，即計算了 2.74 億次，才得到了一個有效的 Hash搔体，該區(qū)塊才能加入?yún)^(qū)塊鏈恨樟。

七、難度系數(shù)的動態(tài)調節(jié)

就算采礦很難疚俱，但也沒法保證劝术，正好十分鐘產(chǎn)出一個區(qū)塊，有時一分鐘就算出來了呆奕，有時幾個小時可能也沒結果养晋。總體來看梁钾，隨著硬件設備的提升绳泉，以及礦機的數(shù)量增長，計算速度一定會越來越快姆泻。

為了將產(chǎn)出速率恒定在十分鐘零酪，中本聰還設計了難度系數(shù)的動態(tài)調節(jié)機制。他規(guī)定麦射，難度系數(shù)每兩周（2016個區(qū)塊）調整一次蛾娶。如果這兩周里面，區(qū)塊的平均生成速度是9分鐘潜秋，就意味著比法定速度快了10%蛔琅，因此難度系數(shù)就要調高10%；如果平均生成速度是11分鐘峻呛，就意味著比法定速度慢了10%罗售，因此難度系數(shù)就要調低10%。

難度系數(shù)越調越高（目標值越來越泄呈觥）寨躁，導致了采礦越來越難。

八牙勘、區(qū)塊鏈的分叉

即使區(qū)塊鏈是可靠的职恳，現(xiàn)在還有一個問題沒有解決：如果兩個人同時向區(qū)塊鏈寫入數(shù)據(jù)，也就是說方面，同時有兩個區(qū)塊加入放钦，因為它們都連著前一個區(qū)塊，就形成了分叉恭金。這時應該采納哪一個區(qū)塊呢操禀？

現(xiàn)在的規(guī)則是，新節(jié)點總是采用最長的那條區(qū)塊鏈横腿。如果區(qū)塊鏈有分叉颓屑，將看哪個分支在分叉點后面斤寂，先達到6個新區(qū)塊（稱為"六次確認"）。按照10分鐘一個區(qū)塊計算揪惦，一小時就可以確認遍搞。

由于新區(qū)塊的生成速度由計算能力決定，所以這條規(guī)則就是說丹擎，擁有大多數(shù)計算能力的那條分支尾抑，就是正宗的比特鏈歇父。

九蒂培、總結

區(qū)塊鏈作為無人管理的分布式數(shù)據(jù)庫，從2009年開始已經(jīng)運行了8年榜苫，沒有出現(xiàn)大的問題护戳。這證明它是可行的。

但是垂睬，為了保證數(shù)據(jù)的可靠性媳荒，區(qū)塊鏈也有自己的代價。一是效率驹饺，數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)塊鏈钳枕，最少要等待十分鐘，所有節(jié)點都同步數(shù)據(jù)赏壹，則需要更多的時間鱼炒；二是能耗，區(qū)塊的生成需要礦工進行無數(shù)無意義的計算蝌借，這是非常耗費能源的昔瞧。

因此，區(qū)塊鏈的適用場景菩佑，其實非常有限自晰。

不存在所有成員都信任的管理當局

寫入的數(shù)據(jù)不要求實時使用

挖礦的收益能夠彌補本身的成本

如果無法滿足上述的條件，那么傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是更好的解決方案稍坯。