區(qū)塊鏈憑什么改變這個世界？

　　所謂驗證，就是查驗某人手中確實擁有交易所需要的比特幣，而且他還沒有在別處花費過該比特幣。比特幣區(qū)塊鏈的所有權(quán)由一對密鑰確定：第一個叫做公鑰，在區(qū)塊鏈中可供任何人查看;第二個被稱為私鑰，由區(qū)塊鏈的真正擁有者將其嚴格保密起來。這兩個密鑰之間存在一種特殊的數(shù)學關(guān)系，從而確保二者能夠合并為有用的簽名數(shù)字信息。

　　下面來看具體工作原理：如上面的例子中，C收到了一條消息，并將其和自己的私鑰結(jié)合起來，在經(jīng)過一系列計算后即可得到一條很長的數(shù)字。任何擁有原始信息并掌握相應公鑰的人，都可以利用自己的計算過程來證明這條很長的數(shù)字實際上正是用正確的私鑰創(chuàng)建而成。

　　需要說明的是，在比特幣當中，交易簽名所使用的私鑰來自該比特幣最近進行支付時所對應的公鑰。而當交易處理完成之后，這些比特幣將被分配以一個新的公鑰。

　　在這個過程中，“礦工”們的主要作用在于確保新交易的不可逆性，從而保證其作為最終結(jié)果且不可能受到篡改。

　　而只有當我們邀請任何及每個人參與分類賬時，才能確保整個區(qū)塊鏈的不可逆轉(zhuǎn)性。如果比特幣區(qū)塊鏈由在某一司法管轄區(qū)之內(nèi)的單一銀行中，已知驗證人負責運營，那么以強制性的方式來保障交易結(jié)果將變得非常簡單，并且任何不遵守規(guī)則的人都將無所遁形。

　　不過在比特幣中，并不存在中央機構(gòu)執(zhí)行這些規(guī)則。在中國、東歐、冰島以及委內(nèi)瑞拉等地，各類“采礦”公司受到不同文化的驅(qū)使，以不同的法律制度與監(jiān)管要求為依托在全球范圍內(nèi)匿名運作。這意味著除了比特幣代碼本身，再沒有其它證據(jù)能夠證明其存在，更遑論追究其責任。為了確保正確的使用行為，比特幣采用了所謂的工作證明(proof of work)方案。

　　工作證明(proof of work)如何確保區(qū)塊鏈正常運作?

　　首先，先具體分析一下公共區(qū)塊鏈試圖通過工作證明所解決的問題。在這套開放的點對點網(wǎng)絡當中，“礦工”會接收到交易消息并進行收集以創(chuàng)建新的區(qū)塊。他們這樣做其實是在相互競爭，因為第一個創(chuàng)建出一個有效區(qū)塊的人才能獲得報酬(比特幣)。在這種情況下，重點就在于要如何阻止“礦工”刪除剛剛被添加到區(qū)塊鏈中的區(qū)塊。這種做法雖然無法實現(xiàn)比特幣竊取，但卻可以多次使用同一枚比特幣。舉例來說，我可以前往某不知名的商家，用比特幣購買一杯咖啡。如果我是“礦工”，就可以在之后進入自有版本的比特幣區(qū)塊鏈，取消這筆交易，并將修改后的區(qū)塊鏈發(fā)送給我的同行——這意味著看似花出的比特幣又重新存入了我自己的口袋。

　　為了避免這樣的情況，比特幣網(wǎng)絡上的所有“礦工”都擁有相同的區(qū)塊鏈副本，且所有變更與交易皆不可逆轉(zhuǎn)。同時，為了讓所有參與者保持同步，比特幣“采礦”軟件對于計算資源或者說電力的要求極其之高。因為只有這樣，其才能完成新區(qū)塊添加乃至成本更為高昂的在記錄中更改區(qū)塊等操作。

　　此外，任何試圖添加新區(qū)塊的“礦工”也必須提供密碼證明。而為了生成證明，“礦工”需要通過多輪哈希函數(shù)來消化新區(qū)塊。多輪哈希函數(shù)是一種計算過程，它能夠接收任意長度的數(shù)據(jù)塊，并將其簡化為一條固定長度且無特定含義的，由字母以及數(shù)字組成的字符串——這就是哈希值。為了使這一過程更為困難，區(qū)塊鏈中還要求所產(chǎn)生的哈希值以一定數(shù)量的零作為開頭。其中的難點在于，我們無法預測任何給定的數(shù)據(jù)集將以怎樣的哈希值呈現(xiàn)，因此礦工需要在驗證過的區(qū)塊上反復執(zhí)行計算，并每次在數(shù)據(jù)集中插入一個隨機數(shù)。當該數(shù)字被改變時，也將產(chǎn)生與之對應的新哈希值結(jié)果。而只有當最后的“礦工”在得到正確數(shù)量的零時，他們的任務才算完成。

　　第一個找到符合要求的哈希值的“礦工”會向其他“礦工”宣布這個新的區(qū)塊，然后由后者對其進行檢查并將其添加至計算機上所存儲的完整版區(qū)塊鏈上。為了完成所有這些工作，“礦工”們會收取新的比特幣及其它“采礦”費作為獎勵。

　　我們將哈希值視為鎖定鏈上某一特定區(qū)塊的方法。舉個更為形象的例子：假如你擁有一把需要鑰匙才能關(guān)上的鎖，同時還擁有大量可供使用的鑰匙，但不知道哪一把能夠與該鎖相匹配，則必須一一嘗試。當最終找到正確的鑰匙時，你可以將其插入鎖中，以供任何人檢查這種匹配的正確性。

　　從理論上講，這項工作與“礦工”收到的回報屬于對良好行為的激勵。比特幣“礦工”會大量投資于這套服務網(wǎng)絡——具體形式包括提供計算資源以及購買硬件等等。因此，其中的基本思路在于，他們不應采取任何可能導致貨幣完整性受損或貶值的行為(包括進行雙重支付等任何行為)。

　　這類操作還面臨著另外一種保護機制的約束，因為對舊有區(qū)塊內(nèi)容的變更成本將被添加至區(qū)塊鏈內(nèi)各個新區(qū)塊的創(chuàng)建當中。在創(chuàng)建一個新區(qū)塊時，其中將包含之前的區(qū)塊。舊有區(qū)塊發(fā)生的任何變更都將導致一切后續(xù)區(qū)塊的哈希值無效化。因此，我們不可能將經(jīng)過偽造的區(qū)塊插入原有區(qū)塊當中，而無需重復該區(qū)塊之后已經(jīng)執(zhí)行完畢的一切工作。正如之前提到的開鎖比喻，最后一把鎖的設計取決于之前的所有鎖，因此改變區(qū)塊鏈當中的任何一把鎖都意味著必須為之后的每一把鎖找到新的鑰匙。

　　通過這種強迫“礦工”提供昂貴的證據(jù)，并為其工作成果提供報酬，中本聰建立起了第一種具備實際可行性的點對點數(shù)字貨幣。但除此之外，他還解決了另一個困擾了計算機科學家們幾十年的問題——一致性。比特幣在過去8年當中從未下線，這意味著其找到了一種激勵可能不可信的參與者處理交易，從而獲取可靠結(jié)果的途徑。其結(jié)果就是，任何擁有互聯(lián)網(wǎng)連接的人都能夠查看及添加數(shù)據(jù)鏈，而且基本不會受到攻擊活動的影響。

　　如何在其它領(lǐng)域應用區(qū)塊鏈技術(shù)?

　　事實證明，這樣一套系統(tǒng)可能不僅僅適用于金融領(lǐng)域。當“礦工”們進行交易驗證時，他們實際上所運行的是數(shù)據(jù)處理程序，并對交易請求進行支持或反對。然而，如果他們能夠運行更為復雜的程序，例如社交媒體網(wǎng)絡中的軟件呢?如果區(qū)塊鏈被用于簡單貨幣交易之外的數(shù)據(jù)，例如在線論壇上的消息，結(jié)果又會如何?

　　前文提到的Ethereum是2013年多倫多一位19歲的計算機專業(yè)學生Vitalik Buterin設計的，其目的就在于延續(xù)比特幣在貨幣領(lǐng)域的成果，同時將其擴展到其它領(lǐng)域當中。

　　Ethereum自己的貨幣以太幣與比特幣不同的是，Ethereum用戶交易被稱為智能合約——一種迷你程序，其可配合無限的復雜度水平進行編寫。此后，用戶能夠通過向程序發(fā)送加載有指令的交易，從而與其他“礦工”進行往來與交互。

　　在實際應用當中，這意味著任何人都能夠?qū)④浖绦蚯度氲浇灰桩斨?，并確保其在區(qū)塊鏈的使用期限之內(nèi)不會發(fā)生改變或訪問。從理論上講，Ethereum可以帶來足以取代Facebook、Twitter、優(yōu)步、Spotify乃至其它任何數(shù)字化服務的方案。這些新版本對于審計人員而言將是完美、完全透明，并且能在沒有創(chuàng)建者參與的前提下無限期運行。