區塊鏈（blockchain）是眼下的大熱門，新聞媒體大量報道，宣稱它將創造未來。
可是，簡單易懂的入門文章卻很少。區塊鏈到底是什麼，有何特別之處，很少有解釋。
一、區塊鏈的本質：一種特殊的分佈式數據庫
區塊鏈是什麼？一句話，它是一種特殊的分佈式數據庫。
首先，區塊鏈的主要作用是儲存信息。任何需要保存的信息，都可以寫入區塊鏈，也可以從裡面讀取，所以它是數據庫。其次，任何人都可以架設服務器，加入區塊鏈網絡，成為一個節點。區塊鏈的世界裡面，沒有中心節點，每個節點都是平等的，都保存著整個數據庫。你可以向任何一個節點，寫入/讀取數據，因為所有節點最後都會同步，保證區塊鏈一致。
二、區塊鏈的最大特點：徹底的去中心化
分佈式數據庫並非新發明，市場上早有此類產品。但是，區塊鏈有一個革命性特點。
區塊鏈沒有管理員，它是徹底無中心的。其他的數據庫都有管理員，但是區塊鏈沒有。如果有人想對區塊鏈添加審核，也實現不了，因為它的設計目標就是防止出現居於中心地位的管理當局。
三、區塊鏈不是個體是由一個個的區塊組成。
區塊鏈由一個個區塊（block）組成。區塊很像數據庫的記錄，每次寫入數據，就是創建一個區塊。
每個區塊包含兩個部分。
▪ 區塊頭（Head）：記錄當前區塊的特徵值
▪ 區塊體（Body）：實際數據
區塊頭包含了當前區塊的多項特徵值。
▪ 生成時間
▪ 實際數據（即區塊體）的哈希
▪ 上一個區塊的哈希
這裡，你需要理解什麼叫哈希（hash），這是理解區塊鏈必需的。
所謂"哈希"就是計算機可以對任意內容，計算出一個長度相同的特徵值。區塊鏈的 哈希長度是256位，這就是說，不管原始內容是什麼，最後都會計算出一個256位的二進制數字。而且可以保證，只要原始內容不同，對應的哈希一定是不同的。
因此，就有兩個重要的推論。
▪ 推論1：每個區塊的哈希都是不一樣的，可以通過哈希標識區塊。
▪ 推論2：如果區塊的內容變了，它的哈希一定會改變。
四、Hash 的不可修改性
區塊與哈希是一一對應的，每個區塊的哈希都是針對"區塊頭"（Head）計算的。也就是說，把區塊頭的各項特徵值，按照順序連接在一起，組成一個很長的字符串，再對這個字符串計算哈希。
Hash = SHA256( 區塊頭 )
上面就是區塊哈希的計算公式，SHA256是區塊鏈的哈希算法。注意，這個公式裡面只包含區塊頭，不包含區塊體，也就是說，哈希由區塊頭唯一決定。
前面說過，區塊頭包含很多內容，其中有當前區塊體的哈希，還有上一個區塊的哈希。這意味著，如果當前區塊體的內容變了，或者上一個區塊的哈希變了，一定會引起當前區塊的哈希改變。
這一點對區塊鏈有重大意義。如果有人修改了一個區塊，該區塊的哈希就變了。為了讓後面的區塊還能連到它（因為下一個區塊包含上一個區塊的哈希），該人必須依次修改後面所有的區塊，否則被改掉的區塊就脫離區塊鏈了。由於後面要提到的原因，哈希的計算很耗時，短時間內修改多個區塊幾乎不可能發生，除非有人掌握了全網51%以上的計算能力。
正是通過這種聯動機制，區塊鏈保證了自身的可靠性，數據一旦寫入，就無法被篡改。這就像歷史一樣，發生了就是發生了，從此再無法改變。
每個區塊都連著上一個區塊，這也是"區塊鏈"這個名字的由來。
五、採礦
由於必須保證節點之間的同步，所以新區塊的添加速度不能太快。試想一下，你剛剛同步了一個區塊，準備基於它生成下一個區塊，但這時別的節點又有新區塊生成，你不得不放棄做了一半的計算，再次去同步。因為每個區塊的後面，只能跟著一個區塊，你永遠只能在最新區塊的後面，生成下一個區塊。所以，你別無選擇，一聽到信號，就必須立刻同步。
所以，區塊鏈的發明者中本聰（這是假名，真實身份至今未知）故意讓添加新區塊，變得很困難。他的設計是，平均每10分鐘，全網才能生成一個新區塊，一小時也就六個。
這種產出速度不是通過命令達成的，而是故意設置了海量的計算。也就是說，只有通過極其大量的計算，才能得到當前區塊的有效哈希，從而把新區塊添加到區塊鏈。由於計算量太大，所以快不起來。
這個過程就叫做採礦（mining），因為計算有效哈希的難度，好比在全世界的沙子裡面，找到一粒符合條件的沙子。計算哈希的機器就叫做礦機，操作礦機的人就叫做礦工。
六、區塊鏈的分叉
即使區塊鏈是可靠的，現在還有一個問題沒有解決：如果兩個人同時向區塊鏈寫入數據，也就是說，同時有兩個區塊加入，因為它們都連著前一個區塊，就形成了分叉。這時應該採納哪一個區塊呢？
現在的規則是，新節點總是採用最長的那條區塊鏈。如果區塊鏈有分叉，將看哪個分支在分叉點後面，先達到6個新區塊（稱為"六次確認"）。按照10分鐘一個區塊計算，一小時就可以確認。
由於新區塊的生成速度由計算能力決定，所以這條規則就是說，擁有大多數計算能力的那條分支，就是正宗的區塊鏈。
七、總結
區塊鏈作為無人管理的分佈式數據庫，從2009年開始已經運行了8年，沒有出現大的問題。這證明它是可行的。
但是，為了保證數據的可靠性，區塊鏈也有自己的代價。一是效率，數據寫入區塊鏈，最少要等待十分鐘，所有節點都同步數據，則需要更多的時間；二是能耗，區塊的生成需要礦工進行無數無意義的計算，這是非常耗費能源的。
因此，區塊鏈的適用場景，其實非常有限。
▪ 不存在所有成員都信任的管理當局
▪ 寫入的數據不要求實時使用
▪ 挖礦的收益能夠彌補本身的成本
如果無法滿足上述的條件，那麼傳統的數據庫是更好的解決方案。
注：database 數據庫；blockchain 區塊鏈；trust eachother 相互信任；
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