比特幣:區塊鏈入門 | “區塊鏈村”里不為人知的秘密……

作者：方軍

來源：大咖領讀?

假設，有一個村子叫“鏈村”，區塊鏈的村子。在一個村子，各家各戶之間自然有些錢財來往，因此就需要記賬。我們來討論：

第一，?從集中記賬到分布式記賬的過程。

第二，?誰負責記賬？

第三，?分布式記賬如何實現不可篡改？

從集中記賬到分布式記賬

第一部分，我們來討論，從集中記賬到分布式記賬。很久很久以前，一個村子里是怎么記賬的呢？沒有記賬。春天，這家人家沒糧食了，找鄰居借幾斤稻谷，到了秋天再還。又或者，村里有的年輕人想要出門做生意，找幾家湊齊本錢，等把貨物賣了就還了。沒有記賬，很容易出現糾紛。比如，欠條丟了，要不回來錢了。

隨著村子逐漸地變富了，村里人家的錢財來往多了，必須要有一個新措施了。村里的一個有威望的大戶人家開始承擔起來大家長的責任，方便起見，我們就把這個大家長叫村長吧。從此，村長幫大家來記賬，他幫村里人記錄下來，某年某月某日，張三向李四借了100兩銀子。某月某日，李四把這筆錢還了。等等。這就是過渡到了集中式記賬。這有不少好處，比如，可以減少很多賬目對不上的糾紛。由村長來記賬有好處，也有不足：比如說，你們兩家要記錄一筆銀子的借款，但是幾次去找村長，他都不在家，沒法記賬。比如說，村長老眼昏花，記錯了。

一三科技：區塊鏈正在經歷新時代的新挑戰:6月23日一三科技受邀出席在成都舉辦的2021年全球區塊鏈新基建發展探討大會。

一三科技的運營總監譚凱在會議上特別提到：“區塊鏈正在經歷新時代的新挑戰，但也是發展的新機遇。唯有科技是生存與發展的唯一真理。掌握核心技術，會引領我們走向國際化走向未來。一三科技由銘嘉投資與量子基金注資，同時與filecoin創始人的母校——美國斯坦福大學（Stanford University）達成戰略合作。專注于為去中心化式存儲生態提供硬件、軟件、運營等服務。

一三科技作為受邀企業，在本次會議探討中，對區塊鏈技術、數字中心、分布式存儲生態、商業秩序、分布式計算等領域，提出和展示自己的學術理念和技術研究成果。[2021/6/23 0:00:06]

在大家的要求下，村長找了一個賬房先生來幫他記賬，這樣，就解決了他不在家的問題。賬房先生算術也比村長好，不容易記錯了。

但一個解決方案往往會帶來新問題，比如，有人偷偷塞錢給賬房先生，讓他偷偷改下賬本。因此，村長不但要承擔賬房先生的工資，還要采取措施防止他做壞事。

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由村長和賬房先生來集中式記賬，還有一些其他的不足。比方說，歷代村長記的帳越來越好，幾百年都沒有出問題，因此，村子的人都非常信任，相互借款就不再寫欠條了。但是突然某一天，村長家突然著火了，賬房燒了。這可能是天災，打雷房子著火了。也可能是人禍，比如有人欠了太多的債了，比如村長已經挪用了很多錢，他干脆一把火把村子的賬本燒了。村里人痛定思痛，決定要改革一下記賬方法，干脆不要讓村長記賬了。這就是村子里的第三代記賬方法：-??鏈村的第一代記賬方法，是大家相互之間打個欠條。

-??鏈村的第二代記賬方法，是靠村長來集中記賬。

-??鏈村的第三代記賬方法，變成分布式記賬。

所謂分布式記賬，就是區塊鏈用的思路。接下來，我繼續用鏈村的故事來為你解釋。

既然村長不可信，那我們就改成信自己。分布式記賬是這么做的：從此之后，村子里每家都替所有人記賬。每家都記錄一個全村的賬本。原來，我們兩個有錢財往來，我們到村長那兒去，請他記賬。村長保管的賬本燒了，村子里一團混亂。現在，你找我借錢一千兩銀子，我們到村口的廣場上去，敲鑼打鼓，說：請大家幫忙在自己的賬本記一下，老張家找老王家借了一千兩銀子。

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在現實的村子里，這當然不容易實現，但在計算機世界里，這是很容易實現的，我們在網上給大家都發個通知，每家的計算機都自動地記錄下來。很多人都可以一下子看到分布式記賬的好處：它和集中式記賬一樣有效，如果出現了糾紛，那么按照大多數人家的賬本為準，這和原來大家相信村長的賬本是相似的。但它比村長家的賬本要好，現在我們不用擔心賬本被燒了，因為有很多副本。現在，我們也不用太擔心賬本被有人偷偷涂改了，如果誰要涂改賬本，他得把所有人家的賬本都改了才行。

這樣的分布式記賬方式，你還要特別注意一點，它是用公開透明來對抗原來老村長或者賬房先生作惡的問題。那么，區塊鏈就是把賬本分散到很多人那里去這么簡單嗎？不是的，因此，我們接著往下挖。

誰負責記賬

這是我們今天第二部分要討論的：誰負責記賬？其實，假設所有人都記賬，即便是在計算機的環境下，也是不可行的。在比特幣系統里，實際上也只是少量的所謂全節點負責記賬，剛剛我去查詢了一下，現在這一刻比特幣的全節點數量是9417個。

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用鏈村的故事說，就是不是每家每戶都記錄一個賬本，而是要靠少量的人家來記賬，比起只有村長一家記賬，現在記賬的人數多了，但不會到家家戶戶都記賬那種程度。一個實際能夠運行的鏈村分布式記賬，可能是這樣的，在村口的廣場四周，有了幾十家幫大家記賬的賬房。當老張和老王去廣場上宣布時，這些賬房先生就開始爭奪記賬的權利。他們為什么愿意搶著記賬呢，因為如果誰成功記賬了，我和老王付十兩銀子的酬金。負責記賬的賬房先生，必須檢查確認，老王家的確有一千兩銀子，這個銀子也的確給老張家了。如果沒有這個檢驗，萬一兩家假冒偽造一個借款，后面大家就認為老張家有這筆錢，會帶來很多麻煩。那么，哪個賬房先生可以獲得這個酬金？村民們定下了規則，這些賬房進行一個復雜的計算比賽，誰先算出來，誰就獲得記賬權，獲勝者拿到這筆酬金。

這在比特幣系統里叫“工作量證明”，工作量，就是進行計算的工作量。講鏈村的故事時，我們也經常形象地說，讓這些賬房先生舉石頭，誰先在一分鐘內把一百斤的石頭舉完100下，就贏得比賽，獲得記賬權，拿到酬金。現在，賬房先生不只是要腦子好、筆頭快，還要體力好。這個類比和比特幣系統是非常像的，比特幣系統的節點要干跟記賬完全無關的事，來爭奪記賬權利，他們都得是“像大力士一樣的賬房先生”。

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好，有人第一個舉完石頭，獲得記賬權利了。他要告訴村口廣場的所有賬房先生，我已經算完了，這個獎金歸我了。請大家把我計算的結果，抄錄到你的賬本上去。這個時候，其他賬房先生就要遵守規則，抄錄結果。然后，趕緊去爭奪下一次記賬機會。

但要注意的是，每個賬房先生在把這個賬目抄錄到自己的賬本上之前，每個人都必須再做一遍驗算，驗算正確，才能記錄。如果第一個記賬的人記錯了，那么錯誤立刻就被發現了。這里講誰可以記賬，其實講了三層校驗邏輯，我們來梳理一遍：第一層：老張家找老王家借了一千兩銀子，這件事不能一方去村口說的，必須是雙方共同去村口宣布的。如果一個人去說，我借錢給某某了，就這樣開始記賬，那不得亂套了。第二層：爭奪記賬權，是進行復雜的計算，也有對應的獎金，這使得賬房先生之間有一種按規則進行的良性競爭，這個競爭的作用是保證賬本的正確性。

第三層：每個賬房先生在記賬時，不管是第一個記賬，還是把別人算好的記錄下來，都要進行驗算，這樣進一步保證了賬本的正確性。

賬本的不可篡改

故事的第三部分，我們來講講，如何保證賬本的不可篡改。這同樣非常重要，剛剛討論的，是保證每次記錄進賬本的信息的準確性，而一個賬本要是安全、可信的，我們還要防止有人偷偷地涂改它。分布式記賬，當然是增加了一點安全性。比方說，過去，一個人要改賬本，只要偷偷撬開村長家的賬房，涂改一下就好了。現在采用分布式記賬，賬本存放在很多家，他就要挨家挨戶地去撬門、涂改，難度大大增加。

這看起來很有說服力，但你要注意，這并不是區塊鏈記賬主要的防篡改措施。其實，如果的確有一個很厲害的小毛賊，他能夠撬開所有的賬房，把所有的賬本都改了怎么辦？

區塊鏈有更高級的防篡改措施。“區塊鏈”這個名字，是兩個詞的組合：區塊和鏈。區塊，就是數據塊，用賬本類比就是賬本里一頁。鏈，就是用密碼學的方法把這些數據區串在一起，它的一個關鍵特征是，如果你要改較早之前的一頁賬本上的內容，你必須把后面每一頁都改了。這個把賬本的頁串在一起的方法叫“哈希指針”，你可以在《區塊鏈：技術驅動金融》第一章第二節中讀到對它的詳細技術講解。

用鏈村的故事說，假設現在有一百個賬房先生在記賬。有小毛賊想改一頁賬本，首先，他要到一百個賬房先生那里去修改。同時，這一頁后面已經多了100頁。因此第二，它要把這后面每一頁都改了。通過一個簡單的計算就可以看到，難度一下子增加了一萬倍：原來，改一次就好了，現在要改一萬次。你覺得這夠安全了吧？還有更厲害的安全措施。剛才我們討論誰可以記賬的時候說，每次要記賬的時候，大家要通過舉石頭來爭奪記賬權。我們假設說，賬房先生要比賽舉石頭，誰先在一分鐘內把一百斤的石頭舉完100下，才可以記賬。比特幣的區塊鏈的安全措施是這樣的，只要你想修改賬本的這一頁，你必須把石頭按要求再舉100下。難度一下子又增加很多倍，你看，再厲害的小毛賊也無法涂改賬本了。

我們這里打比方說的舉石頭，在區塊鏈的世界中，就是計算機的計算能力，有了這樣的設計，你就發現，即便你有最強大的超級計算機，你也很難攻破區塊鏈，去篡改其中的記錄了。

再深挖下去，區塊鏈還有更多的安全措施來保證賬本的不可篡改，但我想到這里，你已經能夠從原理上理解，區塊鏈這個分布式記賬是怎么安全的了。

比特幣的系統，它現在上面運行的比特幣高達1300億美元，一定有很多黑客想攻破它，把別人的比特幣涂改寫到自己的地址中去，但事實證明，在過去十一年，都沒有人能夠攻破它。在可見的未來，它都很難被攻破，它甚至永遠都無法被攻破。

小結一下。今天，我們用鏈村的故事來給你講解區塊鏈的原理。我們講了三點：

第一，?我們講了鏈村的記賬方法的演變，從集中式記賬到分布式記賬；

第二，?我們講了誰可以記賬，這里的做法主要是用來保證第一次記錄到賬本中的信息是正確的。

第三，?我們講了區塊鏈用什么機制，來保證賬本的不可篡改特性。

“鏈”村的故事到這里就結束了，怎么樣?是不是覺得意猶未盡？今年10月，中國宣布，要將區塊鏈作為技術創新突破口，發展區塊鏈產業，這使得，比特幣、區塊鏈不再是跟你沒關系，現在，每個人都需要學習這項新技術、它的應用場景、它的未來價值。

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