區(qū)塊鏈（blockchain）是眼下的大熱門，新聞媒體大量報(bào)道矾兜，宣稱它將創(chuàng)
造未來损趋。可是椅寺，簡單易懂的入門文章卻很少浑槽。區(qū)塊鏈到底是什么，有何特
別之處返帕，很少有解釋桐玻。下面，我就來嘗試溉旋，寫一篇最好懂的區(qū)塊鏈教程。
畢竟它也不是很難的東西嫉髓，核心概念非常簡單观腊，幾句話就能說清楚。我希?
望讀完本文算行，你不僅可以理解區(qū)塊鏈梧油，還會明白什么是挖礦、為什么挖礦
越來越難等問題州邢。
需要說明的是儡陨，我并非這方面的專家褪子。雖然很早就關(guān)注，但是仔細(xì)地了解
區(qū)塊鏈骗村，還是從今年初開始嫌褪。文中的錯誤和不準(zhǔn)確的地方，歡迎大家指
正胚股。
區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘裁戳矗恳痪湓挘且环N特殊的分布式數(shù)據(jù)庫琅拌。
首先缨伊，區(qū)塊鏈的主要作用是儲存信息。任何需要保存的信息进宝，都可以寫入
區(qū)塊鏈刻坊，也可以從里面讀取，所以它是數(shù)據(jù)庫党晋。
其次谭胚，任何人都可以架設(shè)服務(wù)器，加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)隶校，成為一個節(jié)點(diǎn)漏益。區(qū)塊
鏈的世界里面，沒有中心節(jié)點(diǎn)深胳，每個節(jié)點(diǎn)都是平等的绰疤，都保存著整個數(shù)據(jù)
庫。你可以向任何一個節(jié)點(diǎn)舞终，寫入/讀取數(shù)據(jù)轻庆，因?yàn)樗泄?jié)點(diǎn)最后都會同
步，保證區(qū)塊鏈一致敛劝。
分布式數(shù)據(jù)庫并非新發(fā)明余爆，市場上早有此類產(chǎn)品。但是夸盟，區(qū)塊鏈有一個革
命性特點(diǎn)蛾方。
其他的數(shù)據(jù)庫都有管理員，但
是區(qū)塊鏈沒有上陕。如果有人想對區(qū)塊鏈添加審核桩砰，也實(shí)現(xiàn)不了，因?yàn)樗脑O(shè)
計(jì)目標(biāo)就是防止出現(xiàn)居于中心地位的管理當(dāng)局释簿。
正是因?yàn)闊o法管理亚隅，區(qū)塊鏈才能做到無法被控制。否則一旦大公司大集團(tuán)
控制了管理權(quán)庶溶，他們就會控制整個平臺煮纵，其他使用者就都必須聽命于他們
了懂鸵。
但是，沒有了管理員行疏，人人都可以往里面寫入數(shù)據(jù)匆光，怎么才能保證數(shù)據(jù)是
可信的呢？被壞人改了怎么辦隘擎？請接著往下讀殴穴，這就是區(qū)塊鏈奇妙的地
方。
區(qū)塊鏈由一個個區(qū)塊（block）組成货葬。區(qū)塊很像數(shù)據(jù)庫的記錄采幌，每次寫入
數(shù)據(jù)，就是創(chuàng)建一個區(qū)塊震桶。
每個區(qū)塊包含兩個部分休傍。
區(qū)塊頭（Head）：記錄當(dāng)前區(qū)塊的特征值
區(qū)塊體（Body）：實(shí)際數(shù)據(jù)
區(qū)塊頭包含了當(dāng)前區(qū)塊的多項(xiàng)特征值。
生成時(shí)間
實(shí)際數(shù)據(jù)（即區(qū)塊體）的哈希
上一個區(qū)塊的哈希
...
這里蹲姐，你需要理解什么叫哈希（hash）磨取，這是理解區(qū)塊鏈必需的。
所謂"哈希"就是計(jì)算機(jī)可以對任意內(nèi)容柴墩，計(jì)算出一個長度相同的特征值忙厌。
區(qū)塊鏈的哈希長度是256位，這就是說江咳，不管原始內(nèi)容是什么逢净，最后都會
計(jì)算出一個256位的二進(jìn)制數(shù)字。而且可以保證歼指，只要原始內(nèi)容不同爹土，對
應(yīng)的哈希一定是不同的。
舉
?
例
?
來
?
說
?
踩身，
?
字
?
符
?
串
?
的
?
哈
?
希
?
是
（十六進(jìn)制）胀茵，轉(zhuǎn)成二
進(jìn)制就是256位，而且只有
?
能得到這個哈希挟阻。（理論上琼娘，其他字符串也
有可能得到這個哈希，但是概率極低附鸽，可以近似認(rèn)為不可能發(fā)生脱拼。）
因此，就有兩個重要的推論拒炎。
推論1：每個區(qū)塊的哈希都是不一樣的挪拟，可以通過哈希標(biāo)識區(qū)塊挨务。
推論2：如果區(qū)塊的內(nèi)容變了击你，它的哈希一定會改變玉组。
區(qū)塊與哈希是一一對應(yīng)的，每個區(qū)塊的哈希都是針對"區(qū)塊頭"（Head）計(jì)
算的丁侄。也就是說惯雳，把區(qū)塊頭的各項(xiàng)特征值，按照順序連接在一起鸿摇，組成一
個很長的字符串石景，再對這個字符串計(jì)算哈希。
Hash = SHA256(區(qū)塊頭 )
上面就是區(qū)塊哈希的計(jì)算公式拙吉，SHA256是區(qū)塊鏈的哈希算法潮孽。注意，這個
公式里面只包含區(qū)塊頭筷黔，不包含區(qū)塊體往史，也就是說，哈希由區(qū)塊頭唯一決
定佛舱。
前面說過椎例，區(qū)塊頭包含很多內(nèi)容，其中有當(dāng)前區(qū)塊體的哈希请祖，還有上一個
區(qū)塊的哈希订歪。這意味著，如果當(dāng)前區(qū)塊體的內(nèi)容變了肆捕，或者上一個區(qū)塊的
哈希變了刷晋，一定會引起當(dāng)前區(qū)塊的哈希改變。
這一點(diǎn)對區(qū)塊鏈有重大意義福压。如果有人修改了一個區(qū)塊掏秩，該區(qū)塊的哈希就
變了。為了讓后面的區(qū)塊還能連到它（因?yàn)橄乱粋€區(qū)塊包含上一個區(qū)塊的
哈希）荆姆，該人必須依次修改后面所有的區(qū)塊蒙幻，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胆筒，哈希的計(jì)算很耗時(shí)邮破，短時(shí)間內(nèi)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(jì)算能力仆救。
正是通過這種聯(lián)動機(jī)制抒和，區(qū)塊鏈保證了自身的可靠性，數(shù)據(jù)一旦寫入彤蔽，就
無法被篡改摧莽。這就像歷史一樣，發(fā)生了就是發(fā)生了顿痪，從此再無法改變镊辕。
每個區(qū)塊都連著上一個區(qū)塊油够，這也是"區(qū)塊鏈"這個名字的由來。
由于必須保證節(jié)點(diǎn)之間的同步征懈，所以新區(qū)塊的添加速度不能太快石咬。試想一
下，你剛剛同步了一個區(qū)塊卖哎，準(zhǔn)備基于它生成下一個區(qū)塊鬼悠，但這時(shí)別的節(jié)
點(diǎn)又有新區(qū)塊生成，你不得不放棄做了一半的計(jì)算亏娜，再次去同步焕窝。因?yàn)槊?/p>
個區(qū)塊的后面，只能跟著一個區(qū)塊维贺，你永遠(yuǎn)只能在最新區(qū)塊的后面袜啃，生成
下一個區(qū)塊。所以幸缕，你別無選擇群发，一聽到信號，就必須立刻同步发乔。
所以熟妓，區(qū)塊鏈的發(fā)明者中本聰（這是假名，真實(shí)身份至今未知）故意讓添
加新區(qū)塊栏尚，變得很困難起愈。他的設(shè)計(jì)是，平均每10分鐘译仗，全網(wǎng)才能生成一個
新區(qū)塊抬虽，一小時(shí)也就六個。
這種產(chǎn)出速度不是通過命令達(dá)成的纵菌，而是故意設(shè)置了海量的計(jì)算阐污。也就是
說，只有通過極其大量的計(jì)算咱圆，才能得到當(dāng)前區(qū)塊的有效哈希笛辟，從而把新
區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈。由于計(jì)算量太大序苏，所以快不起來手幢。
這個過程就叫做采礦（mining），因?yàn)橛?jì)算有效哈希的難度忱详，好比在全世
界的沙子里面围来，找到一粒符合條件的沙子。計(jì)算哈希的機(jī)器就叫做礦機(jī)，
操作礦機(jī)的人就叫做礦工监透。
讀到這里钦铁，你可能會有一個疑問，人們都說采礦很難才漆，可是采礦不就是用
計(jì)算機(jī)算出一個哈希嗎，這正是計(jì)算機(jī)的強(qiáng)項(xiàng)啊佛点，怎么會變得很難醇滥，遲遲
算不出來呢？
原來不是任意一個哈希都可以超营，只有滿足條件的哈希才會被區(qū)塊鏈接受鸳玩。
這個條件特別苛刻，使得絕大部分哈希都不滿足要求演闭，必須重算不跟。
原來，區(qū)塊頭包含一個難度系數(shù)（difficulty）米碰，這個值決定了計(jì)算哈希
的難度窝革。舉例來說，第100000個區(qū)塊的難度系數(shù)是 14484.16236122吕座。
區(qū)塊鏈協(xié)議規(guī)定虐译，使用一個常量除以難度系數(shù)，可以得到目標(biāo)值
（target）吴趴。顯然漆诽，難度系數(shù)越大，目標(biāo)值就越小锣枝。
哈希的有效性跟目標(biāo)值密切相關(guān)厢拭，只有小于目標(biāo)值的哈希才是有效的，否
則哈希無效撇叁，必須重算供鸠。由于目標(biāo)值非常小，哈希小于該值的機(jī)會極其渺
茫陨闹，可能計(jì)算10億次回季，才算中一次。這就是采礦如此之慢的根本原因正林。
前面說過泡一，當(dāng)前區(qū)塊的哈希由區(qū)塊頭唯一決定。如果要對同一個區(qū)塊反復(fù)
計(jì)算哈希觅廓，就意味著鼻忠，區(qū)塊頭必須不停地變化，否則不可能算出不一樣的
哈希。區(qū)塊頭里面所有的特征值都是固定的帖蔓，為了讓區(qū)塊頭產(chǎn)生變化矮瘟，中
本聰故意增加了一個隨機(jī)項(xiàng)，叫做 Nonce塑娇。
Nonce是一個隨機(jī)值澈侠，礦工的作用其實(shí)就是猜出 Nonce的值，使得區(qū)塊頭
的哈下癯辏可以小于目標(biāo)值哨啃，從而能夠?qū)懭雲(yún)^(qū)塊鏈。Nonce是非常難猜的写妥，目
前只能通過窮舉法一個個試錯拳球。根據(jù)協(xié)議，Nonce是一個32位的二進(jìn)制
值珍特，即最大可以到21.47億祝峻。第 100000個區(qū)塊的 Nonce值是274148111，
可以理解成扎筒，礦工從0開始莱找，一直計(jì)算了 2.74億次，才得到了一個有效的
Nonce值嗜桌，使得算出的哈希能夠滿足條件宋距。
運(yùn)氣好的話，也許一會就找到了 Nonce症脂。運(yùn)氣不好的話谚赎，可能算完了
21.47億次，都沒有發(fā)現(xiàn) Nonce诱篷，即當(dāng)前區(qū)塊體不可能算出滿足條件的哈
希壶唤。這時(shí)，協(xié)議允許礦工改變區(qū)塊體棕所，開始新的計(jì)算闸盔。
