紫霞仙子：能经得起区块链十二连问吗？

紫霞仙子：听说你最近在学区块链，快说吧~

一、通俗点说什么是区块链？

1.我是至宝，我爱你紫霞仙子，此时此地，我对你说紫霞：至宝爱紫霞一万年。

2.现在我在纸上写了这句话：

3.可是如果我把这张纸交给你紫霞，你怕我反悔。而且如果我把这张纸给岳老，恐怕岳老会修改内容，改成只爱你一年。

4.为了防止类似的事情发生，我把这些爱的咒语告诉了我认识的人，比如师父、二师弟吴能、三师弟吴靖、白龙马、牛魔王等。他们都帮我们记录了这些信息。

5.这个信息现在是安全的，我不能否认，我会爱你一万年。

6.为了感谢他们帮助记录信息，我给他们每人发了一个红包。

7.而那些帮助我们记录的叫做节点。

8.而至尊宝爱子夏一万年+时间+地点的话全部打包成一个信息包，是区块链中的一个区块。多个区块链接在一起形成区块链。

9.去中心化意味着不需要统一记录信息。

10.结婚那天，为了紫霞答应了三个条件，需要重新记录，师父和弟弟都很忙，不想在上面浪费时间记录，所以我决定选择一个人来帮助你记录这些信息。

12.我应该选择谁来录制？会不会不安全？那么我们来做一道难的数学题。谁能弄清楚，谁就会被记录下来。录的人会得到一个大红包，就是比特币。做算术问题称为工作量证明。

13.而记录这一点的人称为矿工。矿工不断计算问题，争夺记录信息的权利。从而获得信息记录的奖励。

二、什么是区块链？

Blockchain英文是Block Chain，其技术的产生和发展与Bitcoin connect密不可分。

三、为什么选择区块链？

区块链解决了以下两个问题：

交易确认与资金结算

当现实社会中的各种经济活动涉及资金结算时，除直接现金交易外，还需要当事人执行以下步骤：

但由于公民拥有多个开户机构的账户，甚至还有跨境账户，双方之间的交易必须通过开户机构之间的清算来完成。严重影响交易确认和资金清算的效率和成本。

中心化问题

传统的信用建立依赖于许多中心，例如中央银行、商业银行、法院和经济警察。但问题是成本太高了。

我们存的钱是由银行控制的。如果银行倒闭，省下来的钱可能就没有意义了。

四、什么是比特币？

下图总结了普通货币与比特币的区别：

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普通货币与比特币的区别

五、块中包含什么？

区块链的区块由区块头和区块体两部分组成。

块头：由前一个块的哈希值、块体的哈希值、一个4字节的随机数和一个时间戳组成。固定 80 字节。

区块体：区块中包含的交易数据，第一笔交易是CoinBase交易，是一种激励矿工的特殊交易。

块中包含的内容

六、区块链有什么特点？

去中心化

区块链不依赖中央处理节点，实现数据的分布式记录、存储和更新。

每个区块链节点必须遵循相同的规则，这些规则是基于密码算法而不是信用，并且每次数据更新都需要网络中其他用户的批准区块链包含比特币吗，因此一组第三方不需要中介或背书受托人。

在传统的中心化网络中，如果中心被攻击，整个系统都会被破坏。

透明度

读写数据记录对网络中的所有节点都是透明的。区块链采用开源程序，规则公开，参与度高，全网可审核追溯。

开放性

除加密隐私信息外，区块链数据对所有人开放（特殊区块链系统除外）。

任何人都可以通过公共接口查询记录。

自治

整个系统可以自由、安全地交换数据、记录数据、更新数据。

信息不可篡改

信息一经验证并加入区块链，将永久保存，不可更改。

对单个节点上的数据库的修改是无效的，除非系统中超过 51% 的节点可以同时被控制。

匿名

交易双方是匿名进行的，不需要通过暴露身份来让对方信任。

七、什么是挖矿？

挖矿是指比特币。

挖矿是指挖比特币。挖矿的过程其实就是解决复杂的密码学问题。

矿工是指使用挖矿设备（如CPU、GPU等算力设备）进行挖矿的人。作为对他们服务的奖励，矿工们获得他们确认的交易中包含的费用，以及新铸造的比特币。

矿池是指大家加入矿机一起挖矿，算力集中的地方。

以及如何开采比特币？这涉及到工作量证明。

八、什么是工作证明？

Proof of Work的英文是Proof of Work，简称PoW。

在现实生活中，也有工作量证明：比如大学学位证和毕业证就是你在大学期间通过4年的努力完成了相关课程的证明，更何况你做到了不努力我拿到证书了，汗。

换句话说，工作量证明就是通过指定的结果证明你已经完成了一定的工作量。在区块链中，这项工作就是散列。

区块链中的节点通过哈希运算获得合格的哈希值来证明工作量。而这个过程就是一个随机数搜索过程，俗称挖掘。

找到满足条件的随机数的方法是不断尝试，直到找到一个有效的数字。而这个随机数由N个前导零组成，零的个数取决于网络的难度值。例如，以下随机数由四个前导零组成。

0000ec5927ba10ea45a6822dcc205050ae74ae1ad2d9d41e978e1ec9762dc404 

工作量证明的三要素如图：

工作量证明的三要素

输入：一个固定长度为80字节的块头。

算法：双 SHA 256 哈希。即对SHA256哈希运算的结果再进行一次哈希运算。

条件：计算出的hash值小于目标值才有效，否则无效，必须重新计算。

九、区块链是如何工作的？

计算出合格的哈希值后区块链包含比特币吗，应该怎么做？

矿工会将这个哈希值的信息广播给集群中的所有其他节点，其他节点会进行验证。验证通过后，将前一个矿工的区块加入到自己的区块链中，最终形成一系列区块。链。具体步骤如下：

区块链的工作原理

1.节点会将新数据记录到全网广播。

2.接收节点检查接收到的数据记录信息的有效性，如果有效，则将该数据记录包含在一个块中。

3.接收节点对区块执行共识算法。

4.达成共识后，将该区块包含在节点的区块中进行扩展。

最终的区块链如下图：

区块链是什么样的

十、如何攻击区块链？

计算哈希值完全取决于硬件的计算能力。计算能力越强，计算哈希值的概率越高，时间越短。

也就是说，如果一个坏人掌握了 51% 的算力，就可以发起 51% 的攻击，比如双花攻击。也就是说，同样数额的钱被花了两次。

如果攻击者有更多的计算能力，他可以从原始链中挖掘出更长的攻击链。然后将攻击链广播到全网。节点会根据协议接受更长的链，即接受攻击链，丢弃原链。如下图所示：

攻击区块链

攻击链是红色的，比原链分支多一个块，被系统接受，称为有效链，原链被丢弃。

十大一、区块链的弊端

区块链的体积太大

区块链不断发展，节点存储的区块链数据量会越来越大，存储和计算负担会越来越重。例如，在当前的比特币区块链中，完整数据已超过 60 GB。如果使用比特币客户端进行数据同步，至少需要三天三夜。

数据确认时间过长

一次比特币交易的确认时间约为 10 分钟，完成 6 次确认的时间为 1 小时。完成确认需要 1 小时。

交易频率太低

比特币每秒最多处理 6.67 笔交易。如何计算？

每笔交易约250字节，假设区块大小限制为1 MB，可容纳的交易数据量为4000。每10分钟产生一个区块，每天可产生144个区块, 144 * 4000 = 576000 笔可以交易，然后除以每天的总秒数 86400，即 576000 / 864400 ≈ 6.67。

目前需要解决扩容问题，突破这一瓶颈。

受当前系统限制

目前监管部门对这项新技术缺乏足够的了解和期待，法律和制度的建立可能滞后，也缺乏必要的制度规范和法律保障，增加了久期话题的风险。

十大二、区块链应用

总结

本文以一个故事开始，用白话解释区块链的概念，然后用11个核心问题来阐明区块链中大家关心的问题。这篇文章不仅是科普文章，也是原理文章。对于原理问题，我会用图形的方式来解释，相信会更容易理解。区块链与分销密切相关。例如，区块链中使用的 PoW 算法和拜占庭容错充分利用了分布式特性。学习区块链的过程，也是学习分布式的过程。

巨人之肩：

《分布式协议与算法实践》

《区块链：从数字货币到信用社会》