區塊鏈的歷史

2008年10月31日，一個密碼學極客中本聰在“metzdowd.com（密碼朋克）”網站的郵件串列中發表了一篇論文，題為《位元幣：一種點對點的電子現金系統》，人稱“位元幣白皮書”，隨即，位元幣在極客圈和密碼朋克圈掀起了一股浪潮，

3年后，位元大陸創始人吳忌寒將位元幣白皮書翻譯成中文，并首次提出了”區塊鏈“一詞，此后，人們也用”區塊鏈“來描述位元幣的底層技術和設計思想，

隨著十余年的發展，區塊鏈技術蓬勃發展，加拿大Vitalik Buterin在2013年首次提出以太坊的概念，并于2014年成功上線支持圖靈完備的區塊鏈平臺—以太坊，通過以太坊，開發者第一次實作了在區塊鏈上發布智能合約的設想，

2015年12月，由Linux基金會主導并牽頭，IBM、Intel、Cisco等巨頭同時宣布了Hyperledger聯合專案成立，超級賬本將區塊鏈技術引入到聯盟鏈的應用場景中，為未來基于區塊鏈技術打造高效率的商業網路打下基礎，

而到了今天，在國家政策的號召下，區塊鏈技術的應用和創新正在加速發展，區塊鏈概念正在被更多的人接受，但是絕大多數人并不了解區塊鏈到底是什么，以及區塊鏈的由來，請繼續閱讀這篇文章，相信你能找到答案，

位元幣白皮書

要想深入理解區塊鏈思想，更好地應用區塊鏈技術，閱讀位元幣白皮書（下稱"白皮書"）是必不可少的一步，限于篇幅，這里就直接給出某場景，如下：

A在購物商城上購買B的貨物，通過第三方金融機構來處理電子交付，

傳統交易存在的問題

上面場景會存在什么問題呢？

1. 交易信任問題：交易的前提是買賣雙方都信任第三方金融機構，但在某些場景下，并不存在完全可信的第三方機構，此時交易可能不會發生，甚至買賣房某一方上當
2. 交易成本問題：一般交易程序只涉及到買賣雙方，第三方的介入增加了交易的成本，如交易時間、交易數量等
3. 交易毀約問題：在某些情況下，交易可能存在反悔的可能，比如買方需要退貨、或者賣方終止交易，此時無端的耗費了某一方的資源，并降低了雙方的信任度
4. 交易透明度問題：傳統的交易只發生在三方之間，對外界保密，因此存在內部交易等其他問題

因此，中本聰建立一個電子支付系統，此系統建立在密碼學基礎上（而不是信任），允許任意有意愿的雙方直接轉賬而不需要第三方介入，并且交易是不可撤銷的，這將保護賣方權益防止被騙，此外此系統應該是完全透明的，任何交易都對系統內的其他人可見，最后要保證系統是安全的，

位元幣的解決方案

信任問題

位元幣誕生之初就完全開源，任何用戶都可通過運行開源代碼從而接入區塊鏈網路，產生交易的代碼完全公開透明

所有位元幣交易都是基于密碼學的，也就是說交易是基于物理規則而不是信任的，其完全隔離了人為因素

交易記錄公開透明，位元幣（區塊鏈）的所有交易記錄都是公開透明的，所有人都可以在網路上查到每一筆交易記錄，

交易成本問題（去第三方）

系統內的用戶需要遵守一套規則（共識機制），以此實作去中心化，系統內人人平等，任何用戶下線或上線都不影響運行，

交易毀約問題

區塊鏈的資料結構和運行機制保證了所有資料都能真實記錄，無法被篡改，

**白皮書節選1：** 我們把一種電子幣定義成一條數字簽名鏈，
每一個所有者把幣轉給下一個人的時候，是通過將前一個交易的哈希和下一個所有者的公鑰進行數字簽名，
并把這些追加在幣的后面，收款人可以通過驗證數字簽名來確認鏈的所有者，

上面可以看到，每一條記錄都與上一條記錄相關，因此無法篡改之前的歷史記錄，并且由于位元幣是一種分布式記賬系統，不同節點間的資料完全同步，篡改系統內所有節點上的資料需要的作業量是不可能實作的，

雙花問題——共識機制

在交易發生時，存在一個無法避免的問題——雙花問題：收款人無法驗證其中的一個所有者是否同一個幣花了兩次（雙花），一個普遍的做法是引入一個信任的鑄幣廠，每次交易后幣必須回傳鑄幣廠，并再次發行新幣，只有直接從鑄幣廠發行的幣才被相信是沒有被雙花的，但這違背了去中心化的思想，

為了在無第三方參與的情況下，我們需要讓收款人知道幣并沒有被上一個交易者使用，僅有的可以確認某交易是否雙花的方法是知道所有交易，因此我們需要將交易對公眾進行廣播，

并且我們需要一個共識機制，那就是公眾要認同一個按收到的交易順序排列的歷史記錄，收款人需要證據來說明在每一筆交易的時候，大多數節點一致認為這個交易是第一時間到達的，（我的理解是如果存在交易雙花問題，那么在系統內的所有交易順序將會存在不同，比如某交易同時到達A、B，再經過共識排序后，A、B的交易串列將會不一致）

時間戳服務器——共識機制的前提

我們提出的解決方案從一個時間戳服務器開始，這個服務器作業方式是，對條目所在的區塊的哈希加蓋時間戳，并且廣泛的公布這些哈希，比如通過報紙或新聞組郵件，顯然，為了能進入這個哈希序列，時間戳證明的資料在那個時間必須存在，每一個時間戳和以前的時間戳，形成一條鏈，每一個追加的時間戳都是對前一個時間戳進行加強，

此時，每條發生的交易都存在一個時間戳，也就存在了排序的可能

作業量證明——實作時間戳服務器

為了基于點對點的基礎實作一個分布式的時間戳服務器，我們將需要一個作業量證明的系統，這個系統和亞當·貝克的哈希現金類似，而不是報紙或新聞組郵件，這個作業量包含尋找一個哈希值，比如用哈希演算法SHA-256，這個哈希值以若干0開頭，平均作業量和開頭的0的個數是指數關系，并且驗證很簡單，只需要執行一次單獨的哈希計算，

在我們的時間戳網路里，是這樣實作作業量證明的，就是不斷增加區塊里的一個臨時的數值，直到找到一個值使得區塊的哈希值滿足開頭0的個數的要求， 一旦CPU花費算力計算滿足了作業量證明的要求，這個區塊鏈就無法修改，除非重新計算，隨著后面的區塊不斷產生，想要改變這個區塊，需要重做它后面所有區塊的作業量，

并且隨著鏈長度的增加，落后的攻擊者追上的概率呈指數級減小，

網路運行

運行這個網路的步驟如下：

1） 新交易給所有節點廣播，

2） 每個節點將新交易放到一個區塊，

3） 每個節點開始為這個區塊尋找相應難度的作業量證明，

4） 當一個節點找到了這個作業量證明，把這個區塊廣播給所有節點，

5） 如果區塊里所有的交易是有效的并且是沒有被花費的，節點就會接受這個區塊，

6） 節點把這個區塊的哈希作為上一個哈希，并開始進行作業以競爭創建下一個區塊，

節點總是認為最長的鏈是正確的，并且不斷的作業去延長它，如果兩個節點同時廣播下一個區塊，一些節點可能接受其中一個，也可能是另一個，這種情況下，他們在最先收到的區塊上作業，但是也會保存另外一個分支以防它會變得更長，當下一個作業量被找到并且一個分支變得更長時，這種情況就會被打破，在另外一個分支上作業的節點將會切換到這個長的鏈上，

新交易廣播不一定要廣播到所有節點，只要他們能到達很多節點，這個交易很快就會進入下一個塊，區塊廣播也能接受訊息丟失，如果一個節點沒有收到區塊，當它收到下一個塊時會發現自己少了一個區塊，它就會請求來獲得少的這個區塊，

總結

上面，我對為什么提出位元幣（區塊鏈技術）給出了自己的看法，并借助白皮書來簡略的介紹了一下位元幣的實作，下一篇將繼續深入介紹位元幣的實作，

順嘴一提，我本人之前是做區塊鏈落地實作，在一次面試中與面試官交流時，其旁征博引使我自慚形穢，尤其是在區塊鏈基礎知識方面，因此寫下此文，以此感謝面試官的教誨！