區塊鏈入門 | “區塊鏈村”里不為人知的秘密……_300

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。

數據：比特幣區塊鏈大小已超過300 GB:Blockchain.com數據顯示，整個比特幣區塊鏈的大小已經超過300 GB。這是過去10年完整比特幣交易歷史的數據規模。這也是全挖礦節點在與比特幣網絡同步后需要下載并保存在硬盤上的信息量。（Decrypt）[2020/9/21]

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。

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。

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-??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。

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。

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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。

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。

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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”。

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。

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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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