如何從技術層面理解區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈（Blockchain）本質(zhì)上是一個去中介化的數(shù)據(jù)庫，同時作為比特幣的底層技術，是一串使用密碼學方法相關聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊，每一個數(shù)據(jù)塊中包含了一次比特幣網(wǎng)絡交易的信息，用于驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區(qū)塊。下面我們一起從：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、備份，POW（工作量證明）、時間戳（timestamp）理解一下吧 ！

1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

區(qū)塊鏈是由包含交易信息的區(qū)塊從后向前有序鏈接起來的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。區(qū)塊被從后向前有序地鏈接在這個鏈條，每個區(qū)塊都指向前一個區(qū)塊。其實它就是鏈表（文檔）。就像是一份PDF電子文檔，其每一頁都有「頁碼編號」，以保持字句及章節(jié)的有序性。只是區(qū)塊鏈中的“頁碼”比較特殊，當前頁的頁碼是上一頁「內(nèi)容的指紋」，因此修改任何一頁的內(nèi)容，都會導致后一頁的頁碼不能與之對應。因此鏈式結(jié)構(gòu)的有序數(shù)據(jù)集具備了一定的「自校驗功能」，或者一定程度上的「防篡改功能（tamper-proof）」，但鏈式結(jié)構(gòu)并不能防止最新的若干個區(qū)塊被刪除。

區(qū)塊鏈的設計中還引入了樹狀結(jié)構(gòu)（比如Merkle Tree）與圖狀結(jié)構(gòu)（DAG），其本質(zhì)都是讓數(shù)據(jù)自身含有嚴謹?shù)慕Y(jié)構(gòu)，可以被工具軟件識別處理。這一點很像我們聽到一段聲音，我們能分辨出是音樂，或是噪音，我們近距離觀察一個物體，我們能分辨出是人造物，或者是自然物。

2、數(shù)據(jù)備份

區(qū)塊鏈是由連接其中的所有電腦共同維護的，對于已經(jīng)產(chǎn)生的區(qū)塊，所有連接進來的電腦都有一份完整的區(qū)塊鏈備份記錄。僅僅讓賬本數(shù)據(jù)自身具備特殊的結(jié)構(gòu)，做的還不夠。若將同一份賬本數(shù)據(jù)復制給跨越地域及文化界線的多個人存儲起來，并且這些人之間不需要預先建立任何信任關系，則在最大程度上保障了賬本數(shù)據(jù)的安全，也就是所謂的「去中心化存儲」。

賬本數(shù)據(jù)分布的越廣泛，備份節(jié)點越多，則越安全，反之則容易被摧毀。除了賬本數(shù)據(jù)之外，人們還在積極探索通用數(shù)據(jù)的去中心化存儲及訪問取回，IPFS就是一個示范項目。

3、POW（工作量證明）

工作量證明系統(tǒng)主要特征是客戶端需要做一定難度的工作得出一個結(jié)果，驗證方卻很容易通過結(jié)果來檢查出客戶端是不是做了相應的工作。這種方案的一個核心特征是不對稱性：工作對于請求方是適中的，對于驗證方則是易于驗證的。它與驗證碼不同，驗證碼的設計出發(fā)點是易于被人類解決而不易被計算機解決。

POW （工作證明） 簡單理解就是一份證明，用來確認你做過一定量的工作。

對于 pow（工作量證明）這個詞匯，人們比較熟悉了，而從自然語言的使用角度來看，對于特別熟悉的詞匯，人們往往不會做深入的思考。人們看到、聽到、說到 pow 這個詞時，可能會立即想到“挖礦”、“算力”、“耗電”、“共識”等諸多概念，但也許很難想到，pow鑄造出的賬本，其實表達了一段難以磨滅的工作歷史。pow 就像一個帶有噴漆功能的車輪，被其碾壓過的路面，必將留下車轍印記。賬本中的每一個區(qū)塊都需要付出制造代價，這些代價見證了真實的歷史痕跡，若想偽造出另一份有競爭力的不同賬本，就得付出同量級的制造代價。理解了這一點，就不難明白BCH-ABC、BCH-SV、BTC三套賬本之間的本質(zhì)區(qū)別：鑄造難度相差懸殊，所以BTC仍然是BTC。耗費巨量算力創(chuàng)造的歷史最難被偽造或篡改，這是PoW和PoC（Capacity，存儲容量證明）、PoS、DPoS等共識算法的本質(zhì)區(qū)別。

4、時間戳（timestamp）

時間戳（timestamp），百度百科這樣解釋：一個能表示一份數(shù)據(jù)在某個特定時間之前已經(jīng)存在的、 完整的、 可驗證的數(shù)據(jù)，通常是一個字符序列，唯一地標識某一刻的時間。使用數(shù)字簽名技術產(chǎn)生的數(shù)據(jù)， 簽名的對象包括了原始文件信息、 簽名參數(shù)、 簽名時間等信息。廣泛的運用在知識產(chǎn)權(quán)保護、 合同簽字、 金融帳務、 電子報價投標、 股票交易等方面。

區(qū)塊鏈在P2P網(wǎng)絡上通過節(jié)點間的共識算法實現(xiàn)了一個分布式的時間戳服務。

區(qū)塊鏈是在時間上有序的、由記錄塊（區(qū)塊）組成的一根鏈條。一個區(qū)塊包含兩個部分：區(qū)塊頭（Block Header）和記錄部分；區(qū)塊中的所有記錄通過默克爾樹（Merkle Tree）組織起來，默克爾樹根（Root）的哈希值做為本區(qū)塊里所有記錄的數(shù)字指紋被放入?yún)^(qū)塊頭。

時間戳的設計，使得更改一條記錄的困難程度按時間的指數(shù)倍增加，越老的記錄越難更改。這是因為，如果改動某個區(qū)塊里的一條記錄，意味著該區(qū)塊原來的默克爾樹根失效了，需要改動區(qū)塊頭，該區(qū)塊的數(shù)字指紋隨之失效。又由于下一個區(qū)塊的區(qū)塊頭包含這個哈希指針，這就意味著下一個區(qū)塊也需要改動。如此直到最新的那個區(qū)塊。

每條數(shù)據(jù)都帶有一個真實可信的時間戳（這條數(shù)據(jù)產(chǎn)生的真實時間點），這樣造假行為就比較難奏效，因為假數(shù)據(jù)的時間戳一般都是最近的 。

基于以上四點，我們可以思考思考人類文明發(fā)展演化的過程中，有哪些是富含結(jié)構(gòu)的、冗余備份的、難以被篡改的？語言、神話、詩歌、族譜。。。，和區(qū)塊鏈賬本有很多類似的地方，區(qū)塊鏈內(nèi)含的世界時鐘系統(tǒng)（時間戳），協(xié)調(diào)著大量的人工智能系統(tǒng)，會構(gòu)筑出怎么的未來呢？