如何给六岁小孩讲区块链？

摘 要：如今，人人都在说比特币。别担心，这篇文章不会像其他文章那样教你投资比特币赚钱，而是会帮助你理解比特币的底层技术区块链，以及在未来几十年区块链将如何发挥作用。

历史回顾

2008年10月31日，一位所谓名叫中本聪人发表了一份白皮书，构造了一种能够直接将电子现金从发送人支付给接收人的新方法，这种新方法不需要任何金融中介机构参与。这篇论文给这个概念起了个名字——比特币。由于比特币使用了一些密码学的技术，这种新的货币交换方式被称为加密货币。

比特币的唯一目标是用于交易支付，但研究人员意识到，它的底层技术可以被用来构建其他安全可靠的应用，从而彻底改变当前系统的工作方式。“区块链”就是这个底层技术的名字。这么多专业词汇?让我们简化一下!

什么是区块链？——以停车为例


假设你住的城市有一个很大的中央停车场，一次可以停放200辆车(假设这个停车场只有一层)。停车场有一个大门，大门是锁着的，只有当汽车进出时才会打开。现在让我们从不同的角度来分析这个停车场：

•价格: 这个停车场是由某个公司修建，而且所有的维护费用都由这个公司承担，所以停车费会很高。 •安全: 如果小偷进入停车场，他们会很容易接近所有汽车(拿走轮胎，偷走燃料，损坏刹车，干任何坏事!) •限制: 如果你所在城市的汽车从200辆增加到300辆呢?停车场无法容纳所有汽车，其他公司将不得不修建一个新的停车场。 •信任: 车主相信停车场，运营停车场的公司负责保障车辆的安全。 •中心化：由于所有汽车都停在一个中央停车场内，我们可以认为这是一种中心化的停车方式。

现在，让我们改变一下当前的场景。假设在你的城市里有200座房子，每座房子都有两个车库。简单起见，我们假设每个房主有且只有一辆车。据此，每座房子的两个车库中都有一个空车库。

现在，假设这个城市的人们决定把额外的车库出租给任何需要停车的人。这种提供停车位的模式可以解决200辆或者200多辆车的停车问题(人们会不断进城出城)，而不需要为整个城市建立任何大的中央停车场。让我们分析这个新的场景——

•价格: 人们的第二个车库并不是专门为了出租而建，维护成本很低。跟中心化的停车方式比，停车费较低。 •安全: 每辆车都被锁在不同的车库里，小偷要接触到全部汽车必须撬开所有车库，因而这种停车方式相对安全。(区块链安全性有点不同，但为了简单起见，让我们暂时这样考虑!) •限制:随着房子数量的增加，假设每座新房子都有额外的车库，那么整个车库租赁系统就会随之扩容。 •去信任化:由于没有中心化的权威机构来控制这些分布式停车库，我们认为，所有车库出租者会联合制定出一定的停车规则。 •分散化: 如前所述，这些停车库分布在城市的各个角落，我们可以将其视为分布式停车系统。

上述类比是理解区块链技术的基础。

从停车模型到技术模型


以上停车模型用现实中的例子展示了区块链的基本理念。现在，让我们尝试将停车模型的组成部分与实际的技术模型进行匹配——

•大型中央停车场是类似于AWS、谷歌云等中心化系统(这些云平台也有一定分布，但为了简单起见，我们假设它们是单个实体)。 •汽车是系统中的数据和应用。 •分布式停车系统是一个去中心化系统——区块链。

等等!我们漏掉了一些东西。

并非所有的去中心化系统都是区块链！！是的，区块链是一种特殊的去中心化系统，具有独特属性。什么属性呢？我们来谈谈。

区块链由“区块”组成


回顾一下我们的分布式停车系统，并做一个小小的更改。假设当一辆车停入车库时，车库就生成一个特定的锁-钥匙对。 (假设同一辆车每天停在同一个车库)。另外，假设我们按顺序对所有分布式车库进行编号。50号车库的锁-钥匙对，是基于49号车库的锁-钥匙对和50号车库中汽车的特性(如颜色、重量、发动机号等)共同生成，这个过程从1号车库开始，直到200号车库甚至更多。

每个车库的锁-钥匙对，由车库中汽车的特性和前面车库的锁-钥匙对共同决定。

因此，如果一个小偷试图进入49号车库并修改车的任何特性，例如车的颜色或注册号，这意味着49号车库将生成新的锁-钥匙对。而50号车库的锁-钥匙对取决于49号车库的锁-钥匙对，因此 50号车库的锁-钥匙对也会随之改变。以此类推。

现在，让我们做最后一个假设，计算一个锁-钥匙对需要花费大量的计算资源。这意味着，如果必须重新计算这些锁-钥匙对，实际上几乎是不可行的。从而具有防任何小偷修改任何车库中汽车的特性。

锁-钥匙对被更改了怎么办?


还记得我们说过，所有的车库主人都遵守一些规则吗?其中一个规则就是核实车库的有效性。如果一个车库的锁-钥匙对是有效的，则认为车库是有效的。如果任何锁-钥匙对被更改，那么后面所有车库的锁-钥匙对将失效，因为每一个锁-钥匙对都是基于前一个锁-钥匙对生成。(与生成锁-钥匙对相比，验证特定车库的锁-钥匙对非常迅速)。

基于上一个锁-钥匙对，生成下一个锁-钥匙对，不断重复就形成了一条车库链。在技术界，这些车库就是“区块”，因此得名——区块链(由区块组成的链)。

区块链中的区块通过哈希值连接到下一个区块，就像我们示例中的锁-钥匙对一样。与车库模型类似，如果更改了一个区块中的数据，那么需要重新计算后面所有区块的哈希值。由于计算哈希值是一项非常耗费资源的操作，实际上难以实施，因此整个系统排除了无效区块。哈希值的计算过程被称为“挖矿”，我们将在本系列的下一篇文章对此进行讨论。

如何修复区块?


区块链网络上的所有计算机都保留一份完整的区块链副本。如果某台或多台计算机上的一个区块或整条区块链被更改，所有网络节点就会将其与自己的完整的区块链副本进行比较。

如果网络上大多数节点(或计算机)发现更改后的链无效，则用其他节点的有效链替换更改后的链。这使得区块链容易受到51%的攻击。简单地说，如果网络上超过50%的节点是恶意的(或者说是有一条被更改的链)，那么整个网络就会妥协，接受更改后的区块链。

（本文由格密链社区的群友任芳翻译，致远博士校订。）

来源：格密链（https://mp.weixin.qq.com/s/6CPmiLyLzw-3HvWKm_ROig）