一文解析区块链的奥秘

随着国家政策的利好，区块链再次获得了广泛的关注。由于近期“圈外”朋友经常问我些基础问题，我整理了这篇文章，主要介绍三件事：什么是区块链？区块链和数字货币经历了怎样的历史发展？区块链目前有哪些应用场景，和普通人有什么关系？

到底什么是区块链？

让我们先从一些基础概念开始。

根据百度，区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。它本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块。

我们尝试把“什么是区块链”翻译成“人话”。

定义中提到了区块链的本质——“去中心化的数据库”。这就和传统的“中心化数据库”，在存储、更新、操作上有了很大的不同。

中心化的数据库可以被想象成是这种形状：

比如，当我要想用支付宝向淘宝卖家付款，从我打钱到他收款的全部数据请求会由支付宝集中处理。这种数据结构的好处是，只需支付宝一家负责系统的高效、安全运行，其他人无条件相信它就好，不用操心；坏处是，万一支付宝出了问题，比如被黑客攻击、服务器被火烧没了、出现内鬼了、公司跑路了（当然，以上可能性都超低），我们在支付宝里的余额明细等信息就都乱套了。

那就有人觉得，这种小概率事件是不是可以用什么技术手段规避下单一性风险，把数据不只交给某一家中心化机构。比如说，每个人都可以存储和处理数据。

那数据库结构可能长这样的形状：

这张图是“分布式数据库”的结构示意图，每个点都是一个服务器，都有平等的权利记录和运算数据，信息点对点地传播。乍一看，确实是能抵御某一个节点崩溃产生的风险，但是直觉上也很混乱低效，我的信息到底谁处理，结果又是谁说了算？

这时，区块链定义中的“共识机制”要发挥作用了。共识机制主要“规定”了这么几件事：当接收到数据请求时，谁来处理（需要什么资格条件）；谁来验证结果（看他有没有好好处理）；怎么防止处理员和检查者串通作恶等。

当一项“规定”被琢磨出来后，可能有人喜欢有人质疑。为了形成更强大的共识，除了把规则编写得更合理，还要更诱人，让人们有兴趣和动机参与到处理数据这项工作中。这就涉及到了公链的激励机制。等我们后面讲到区块链分类和数字货币的作用时，再来展开。

当我们把一项事务交给一套分布式网络时，还有一道 “心理门槛”：这么多节点能处理信息，我又一个都不认识（不像支付宝，万一害了我，我还能找它打官司），他们都有我的数据，我凭什么放心交给他们？

这时，加密算法（区块链定义里的最后一个描述性词汇）登场。

在区块链网络中，我们发出的数据请求，会根据密码学原理被加密成为一串接受者完全看不懂的字符。这种加密方式的背后是哈希算法在支持。

哈希算法可以把任意类型的数据，快速变成哈希值。这种变化是单向不可逆推、确定又随机、防碰撞的。也正因这些特性，处理我数据请求的人能帮我记录信息，却不知道我是谁，我具体在做啥。

聊到这里，去中心化网络的运作原理就介绍得差不多了。但我们好像漏了一个细节，前面的示意图像一张网，区块和链在哪？我们为什么要叫它区块链？

要想搞懂这件事，需要先扫清几个知识点：

前面的图片实际是“宏观”的数据库的视角，展示了区块链系统处理信息的基本规则和流程。而具体到“微观”的数据日志的层面，我们会发现，账本被打包压缩存储到了一个个区块中，并按时间顺序串起来，形成了“链式结构”，like this：

图里的每一环可以被看作是一个区块，很多环节扣在一起就形成了区块链。区块里存储的是数据，和普通存储数据的不同之处在于：在区块链上，后一个区块里的数据是包含前一个区块里的数据的。

要想学术地解释区块中每部分数据的字段有点晦涩，我们试着用一本书来比喻什么是区块链数据结构。

我们平时看书，看完第一页，接着读第二页、第三页……书脊是固定住每页顺序不乱的物理存在，即使书散架了，标有页码的每张纸，也可以被确定前后顺序。

在区块链里面呢，每个区块都被标注上了页码，并且第二页的内容是包含第一页的内容的，第三页的内容包含第一页和第二页的内容......第十页包含了前九页的内容。

这就是说，如果我关注整本书的内容，找到最后一页看懂就足够了。

就是这样一个层层嵌套的链条，就可以追溯到最本源的数据了。

这就顺便得出了区块链的一个重要属性：可追溯性。

当区块链中的数据要做更新，即按顺序生成出新的区块时，“共识算法”再次发挥作用。这个算法规定，获得全网51%以上节点的认可才能构成新的区块，说白了就是投票，超过半数人同意就可以生成。这就使得区块链上的数据很难被篡改。如果我想强加修改，需要贿赂的人太多了，成本高到不值得。

这就是人们常说的区块链的“不可篡改”特性。

区块链另一个让人产生信任感的原因，是有“智能合约”。

智能合约，是由计算机程序定义并自动执行的承诺协议，就是用代码执行的一套交易准则，类似于现在的信用卡自动还款功能，开启这个功能，你自己什么都不用管，到期银行会自动扣除你欠的钱。

当你的朋友向你借钱，但想不起来还、或者找借口不还时，智能合约就可以防止赖账。一旦触发合约中的条款，比如到还钱的时间，或者他的账户上有进账，代码就会自动执行，不管他愿不愿意，欠你的钱都自动转回来。

让我们稍作总结，区块链这项技术主打的是去中心化、不易篡改、可追溯，代表了更安全和去信任。但也对应带来了新的问题：冗余，低效，需要很多节点认同规则并积极参与。

区块链和数字货币经历了怎样的历史发展？

“干燥”的部分就此告一段落。接下来，我们来聊一聊区块链的正史野史。

一项新的技术，往往是为了服务某项任务或目标而生。那么区块链最初是被用在哪里，又是谁先想出来的呢？

让我们把时间拉回2008年。

9月21日，华尔街投行接连倒下，美联储宣布：把仅存的两家投资银行（高盛集团和摩根士丹利）改为商业银行；希望可以靠吸储渡过金融危机。10月3日，布什政府签署了7000亿美元的金融救市方案。

28天之后，也就是2008年的11月1日，一个密码学邮件组里出现了一个新帖子：“我正在开发一种新的电子货币系统，采用完全点对点的形式，而且无需第三方信托机构。”帖子的正文是一篇名为《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》的论文，署名Satoshi Nakamoto（中本聪）。

论文以较为严谨的逻辑阐述了这套点对点电子现金系统的设计，先是讨论了金融机构受制于“trust based”（基于信用）的问题，再一步步说明如何实现“无需第三方机构”，并精巧地解决掉前人遗留下来的技术问题。

两个月后，中本聪发布了开源的第一版比特币客户端，并首次挖出50个比特币。产生第一批比特币的区块被称为“Genesis block”（创世区块），创始区块被编译为0区块，没有上链。中本聪用了6天时间挖出这个块。这也在bitcointalk论坛中引发讨论，比特币的“信徒”们联想到了圣经中，“神用六天创造天地万物，便在第七日歇工安息了”。

虽然论文中并未出现decentralized（去中心化）、token（通证）、economy（经济）等概念，但中本聪详细解释了区块（Block）和链（Chain）在网络中的工作原理。于是，便有了区块链（Block Chain）。

这篇论文，后来成为了“比特神教”的“圣经”，技术成为信仰的基石，开发者文档成了“汉谟拉比法典”。

之后，比特币通过交换披萨实现首次现实场景的支付、被美国政府封锁账户的维基解密依靠比特币奇迹般地生还、中本聪的“放权”与退隐、真真假假的现身和辟谣等等一系列传说，融合了后人的期许、想象和投机，成为了“圣经故事”。

也有人并不满意“旧约”中描绘的世界，另起教派，将教义写入白皮书，在比特币之后的十年中，讲述着他们的信仰故事。就像66卷圣经的写作跨越了1500年，又经过2000年的解读，基督教分化出33000个枝丫。

CoinMarketCap显示，数字货币种类已超过4900种，数字货币整体市场规模近1.4亿元。比特币仍以66%的市占率领跑整个数字货币市场，近期价格在7200美元/枚附近徘徊。

这么多的币种有着不尽相同的功用，又被分成不同的类别：以比特币为代表的数字货币定位在“数字黄金”，有一定的储值、避险特性；以以太坊为代表的数字货币，成为了其网络系统中的“运行燃料”；以USDT、Libra为代表的稳定币，因其低波动，有着良好的支付性；以DCEP为代表的央行发行数字货币，一定程度上取代M0，让商业机构和普通百姓们在没现金又断网的时候，也不耽误收付款。

可见，区块链技术发展10年，最初和最“大”的应用就是数字货币。

数字货币也成为了参与者们维护公链的诱人奖励。

那么在数字货币之外，区块链技术还可以被用在哪里呢？

区块链目前有哪些应用场景，和普通人有什么关系？

让我们再回忆下什么是区块链的本质——去中心化的数据库，和相应的一些特点：可追溯、公开、匿名、防篡改。那么理论上，传统的、用得到中心化数据库的场景，都可以试着用区块链来改造下，看看是否合适。

下面，我们来聊几个成功落地了区块链的行业和场景：

• 区块链可以通过哈希时间戳证明某个文件或者数字内容在特定时间的存在，为司法鉴证、身份证明、产权保护、防伪溯源等提供了完美解决方案

在知识产权领域，通过区块链技术的数字签名和链上存证可以对文字、图片、音频视频等进行确权，通过智能合约创建执行交易，让创作者重掌定价权，实时保全数据形成证据链，同时覆盖确权、交易和维权三大场景。

在防伪溯源领域，通过供应链跟踪区块链技术可以被广泛应用于食品医药、农产品、酒类、奢侈品等各领域。

举两个例子。

去年7月，百度发布了百度图腾，一条基于百度超级链的“内容版权链”，为图腾联盟伙伴提供登记存证、分发交易、维权取证等服务。存在百度分布式存储系统里的区块链版权登记证书，就像“看不见”的水印，可以一定程度减少“盗图”现象，让创作者更乐于分享。

今年6月，沃尔玛（中国）与技术合作方唯链共同推出区块链可追溯平台。消费者可通过扫描商品上的二维码，查看商品供应源和沃尔玛接收商品的地理位置、物流运输时间、产品检测报告、商品及供应商详细介绍等链上信息，买得更放心。

• 区块链可以让政务数据跑起来，大大精简办事流程

区块链的分布式技术可以让政府部门集中到一个链上，所有办事流程交付智能合约，办事人只要在一个部门通过身份认证以及电子签章，智能合约就可以自动处理并流转，顺序完成后续所有审批和签章。

区块链发票是国内区块链技术最早落地的应用。税务部门推出区块链电子发票“税链”平台，税务部门、开票方、受票方通过独一无二的数字身份加入“税链”网络，真正实现“交易即开票”“开票即报销”——秒级开票、分钟级报销入账，大幅降低了税收征管成本，有效解决数据篡改、一票多报、偷税漏税等问题。

扶贫是区块链技术的另一个落地应用。利用区块链技术的公开透明、可溯源、不可篡改等特性，实现扶贫资金的透明使用、精准投放和高效管理。

也举两个例子。

由公安部第三研究所指导的 eID 网络身份运营机构正与公易联共同研发“数字身份链”，以公民身份号码为根，基于密码学算法签发给中国公民。投入运行以来，eID 数字身份体系已服务 1 亿张 eID 的全生命周期管理，有效缓解了个人身份信息被冒用滥用和隐私泄露的问题。

Odaily星球日报整理的在网信办备案的5个身份链项目

今年8月，国家税务总局深圳市税务局、腾讯公司公布一年成绩单：区块链电子发票已累计开出600万张，金额达40亿元，接入企业超过5300家，覆盖超过110个明细行业。其中的区块链技术在低成本的前提下，实现了电子发票的不可作伪、按需开票、全程监控、数据可询。

• 区块链技术天然具有金融属性

支付结算方面，在区块链分布式账本体系下，市场多个参与者共同维护并实时同步一份“总账”，短短几分钟内就可以完成现在两三天才能完成的支付、清算、结算任务，降低了跨行跨境交易的复杂性和成本。同时，区块链的底层加密技术保证了参与者无法篡改账本，确保交易记录透明安全，监管部门方便地追踪链上交易，快速定位高风险资金流向。

证券发行交易方面，传统股票发行流程长、成本高、环节复杂，区块链技术能够弱化承销机构作用，帮助各方建立快速准确的信息交互共享通道，发行人通过智能合约自行办理发行，监管部门统一审查核对，投资者也可以绕过中介机构进行直接操作。

数字票据和供应链金融方面，区块链技术可以有效解决中小企业融资难问题。目前的供应链金融很难惠及产业链上游的中小企业，因为他们跟核心企业往往没有直接贸易往来，金融机构难以评估其信用资质。基于区块链技术，我们可以建立一种联盟链网络，涵盖核心企业、上下游供应商、金融机构等，核心企业发放应收账款凭证给其供应商，票据数字化上链后可在供应商之间流转，每一级供应商可凭数字票据证明实现对应额度的融资。

举个例子。

由工行、邮储银行、11家央企等联合发起的中企云链，自2017年成立至今，已覆盖4.8万企业，链上确权金额达到1000亿元，保理融资570亿元，累计交易达3000亿元。金融机构收到贷款申请后，可在链上验证合同的真实性、合同有无多次验证（多头借贷）；智能合约自动清结算，降本增效；同时，核心企业的应付账款可拥有对应凭证，并由一级供应商进行拆分，交至同在链上的二、三……级供应商，助其融资；而核心企业也可借此了解全链条的运转是否正常，免除紧急兑付压力。

• 区块链技术将大大优化现有的大数据应用，在数据流通和共享上发挥巨大作用

前面提到的是我们相对熟悉的领域。随着更多新技术的发展，区块链或许都可以与之结合，在意想不到的交叉领域和现在还无法预料的新场景下发挥作用。

未来互联网、人工智能、物联网都将产生海量数据，现有中心化数据存储(计算模式)将面临巨大挑战，基于区块链技术的边缘存储(计算)有望成为未来解决方案。再者，区块链对数据的不可篡改和可追溯机制保证了数据的真实性和高质量，这成为大数据、深度学习、人工智能等一切数据应用的基础。

最后，区块链可以在保护数据隐私的前提下实现多方协作的数据计算，有望解决“数据垄断”和“数据孤岛”问题，实现数据流通价值。

针对当前的区块链发展阶段，为了满足一般商业用户区块链开发和应用需求，众多传统云服务商开始部署自己的BaaS(“区块链即服务”)解决方案。区块链与云计算的结合将有效降低企业区块链部署成本，推动区块链应用场景落地。未来区块链技术还会在慈善公益、保险、能源、物流、物联网等诸多领域发挥重要作用。

在这场从传统技术到区块链的试验过程中，我们发现，当某些场景对可追溯、防篡改、去中心的需求更强，又对区块链的弱项（比如性能），要求并不高，这样的领域就蛮适合结合区块链。

同时，区块链在演进的过程中，也从人人皆可访问、高度去中心化的公有链，发展出了设有不同权限、由多个中心维护的联盟链，一定程度上平衡了两种体系的优缺点。

联盟链的典型案例有：微众银行牵头金链盟开源工作组共同研发的FISCO BCOS、IBM主要贡献的Fabric、以及蚂蚁区块链主导的蚂蚁联盟链等等。

这些去信任的系统代表了更安全的数据认证和存储机制，其中的数据是被有效认证的和被保护的。企业或个人可以以数字方式交换或签订合同，其中这些合同嵌入在代码中，并存储在透明的、共享的数据库中，在这些数据库中，它们不会被删除、篡改和修订。

大胆预测，未来世界的合同、审核、任务、支付都将被具有唯一性和安全性的签名数字化，数字签名将被永久地识别、认证、法律化和存储，并且无法篡改。不需要中介方来为自己的每一笔交易做担保了，在不了解对方基本信息的情况下就可以进行交易。在提高信息安全性的同时，有效降低交易成本，提高交易效率。

总的来讲，相比于两年前，区块链的落地已有不少进展。

有不少改进是在系统底层，用户没法直接看出用了区块链，实已受惠于它；也有部分应用仍处试点，用户还未能体验。未来，区块链有望得到大规模应用，成为互联网基础设施之一。

希望看到这里的你，已经大致了解了什么是区块链，以及区块链能做什么。

我是Odaily星球日报编辑郝方舟，可加nooxika交流，烦请备注公司+姓名+事由。