如果你最近一直在看新聞，你可能聽說過一種叫做區塊鏈的東西。這一概念使資料在特定用途下具有極高的安全性。你可能聽說過它與比特幣有關，但它的應用遠遠超出了所有人喜愛的加密貨幣。下面是它工作原理的簡要說明。

一切都從加密開始

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要理解區塊鏈，你需要理解密碼學。密碼學的思想比計算機要古老得多：它僅僅意味著重新排列資訊，使你需要一個特定的金鑰來理解它。你在Kix穀類食品盒裡找到的簡單的解碼器戒指玩具是最基本的密碼學的一種形式建立一個金鑰（也稱為密碼），用一個數字替換一個字母，在金鑰中執行訊息，然後將金鑰交給其他人。任何發現沒有鑰匙的資訊的人都無法閱讀，除非它被“破解”了。軍方早在計算機出現之前就使用了更復雜的密碼技術（例如，二戰期間的Enigma機器對資訊進行了編碼和解碼）。

不過，現代加密技術完全是數字的。今天的計算機使用的加密方法是如此複雜和安全，以至於不可能用人類簡單的數學來破解它們。不過，計算機加密技術並不完美；如果足夠聰明的人攻擊演算法，它仍然可以被“破解”，如果所有者以外的人發現金鑰，資料仍然容易受到攻擊。但即使是消費者級的加密，比如現在iPhone和Android上的標準AES 128位加密，也足以讓鎖定的資料遠離FBI。

區塊鏈是一個協作的、安全的資料分類帳

加密通常用於鎖定檔案，因此只能由特定人員訪問。但是，如果你有需要每個人都看到的資訊，比如說，**機構的會計資訊必須依法公開，而且還需要安全，那該怎麼辦？在這裡，你有一個問題：更多的人可以看到和編輯資訊，它是不安全的。

區塊鏈的開發是為了滿足這些特定情況的安全需求。在區塊鏈中，每次訪問和更新資訊時，都會記錄和驗證更改，然後透過加密進行密封，無法再次編輯。然後儲存更改集並將其新增到總記錄中。下一次有人進行更改時，它會重新開始，將資訊儲存在一個新的“塊”中，該塊被加密並附加到上一個塊（因此稱為“塊鏈”）。此重複過程將資訊集的第一個版本與最新版本連線起來，因此每個人都可以看到所做的所有更改，但只能貢獻和編輯最新版本。

這個想法有點**隱喻，但是想象一下你是一個十個人的團隊，組裝一個樂高玩具。一次只能新增一塊，不能刪除任何一塊。小組的每個成員都必須就下一篇文章的具體內容達成一致。透過這種方式，您可以隨時看到專案中第一個部分的所有部分，但是您只能修改最新的部分。

對於更相關的內容，可以想象一個協作文件，比如googledocs或office365上的電子表格。每個有權訪問文件的人都可以編輯文件，每次編輯時，更改都會儲存並記錄為新的電子表格，然後鎖定在文件歷史記錄中。因此，您可以一步一步地返回所做的更改，但只能將資訊新增到最新版本，而不能修改已鎖定的電子表格的過去版本。

正如您可能聽說過的，這種安全、不斷更新的“分類賬”的思想主要應用於財務資料，在財務資料中最有意義。像比特幣這樣的分散式數字貨幣是區塊鏈最常見的用途，事實上，第一個區塊鏈就是為比特幣**的，這個想法也從那裡傳播開來。

技術上的東西：一步一步，一塊一塊

這一切在電腦上到底是怎麼發生的？它是密碼學和點對點網路的結合。

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您可能熟悉點對點檔案共享：像BitTorrent這樣的服務允許使用者從多個位置上傳和下載數字檔案比從單個連線更高效。把“檔案”想象成區塊鏈中的核心資料，把下載過程想象成保持更新和安全的密碼。

或者，回到上面的googledocs示例：假設您正在處理的協作文件沒有儲存在伺服器上。取而代之的是，它在每個人的電腦上，電腦不斷地相互檢查和更新，以確保沒有人修改過以前的記錄。這使得它“去中心化”。

這就是區塊鏈背後的核心理念：它是一種加密資料，在沒有任何集中式伺服器或儲存的情況下，可以同時連續訪問和保護資料，並將其自身的更改記錄合併到每個新版本的資料中。

因此，在這種關係中，我們要考慮三個因素。其一，所有儲存區塊鏈記錄副本的點對點使用者網路。二是將這些使用者新增到最新資訊“塊”中的資料，允許其被更新並新增到總記錄中。第三，使用者生成的密碼序列，用於同意最新的塊，將其鎖定在形成記錄的資料序列中。

最後一點就是區塊鏈三明治中的祕密醬。透過使用數字加密技術，每個使用者都貢獻了他們計算機的能量，以幫助解決一些超級複雜的數學問題，從而保證記錄的安全。這些被稱為“雜湊”的極其複雜的解決方案解決了記錄中資料的核心部分，比如會計分類賬中哪個賬戶增加或減少了資金，以及這些資金的去向或來源。資料越密集，密碼學就越複雜，需要更多的處理能力來解決它。（順便說一句，這正是比特幣“挖礦”的理念開始發揮作用的地方。）

綜上所述，我們可以認為區塊鏈是一段資料，即：

1. 不斷更新。區塊鏈使用者可以隨時訪問資料，並向最新的區塊新增資訊。
2. 分發。區塊鏈資料的副本由每個使用者儲存和保護，所有使用者必須就新新增的內容達成一致。
3. 已證實的。所有使用者都必須透過加密驗證同意對新塊和舊塊的副本進行更改。
4. 安全。加密方法和資料本身的非集中儲存都可以防止篡改舊資料和改變保護新資料的方法。

信不信由你，事情變得比這更復雜…但這是基本的想法。

區塊鏈在行動：給我看（數字）錢！

所以，讓我們考慮一個例子，說明這是如何應用於像比特幣這樣的加密貨幣的。假設你有一枚比特幣，你想把它花在新車上。（或者一輛腳踏車，或者一棟房子，或者一箇中小型島國，不管一枚比特幣本週值多少錢）你用你的軟體連線到去中心化的比特幣區塊鏈，然後你傳送你的請求，將你的比特幣轉移給汽車銷售商。然後，您的事務被傳輸到系統。

系統中的每個人都能看到，但你的身份和賣家的身份只是臨時的簽名，是構成數字加密核心的巨大數學問題中的一小部分。這些值***到區塊鏈方程中，問題本身由對等網路上生成加密雜湊的成員“解決”。

一旦交易被驗證，一個比特幣就會從你轉移到賣家，並記錄到鏈中的最新區塊。該塊完成，密封和加密保護。接下來的一系列交易開始，區塊鏈變得更長，每次更新都包含所有交易的完整記錄。

現在，當你認為區塊鏈是“安全的”時，理解上下文是很重要的。單個交易是安全的，整個記錄也是安全的，只要用於加密的方法保持“不受破解”。（記住，即使FBI單靠計算資源是做不到這一點的，這些東西也很難打破。）但區塊鏈中最薄弱的一環是，嗯，你就是使用者。

如果你允許其他人使用你的個人金鑰訪問區塊鏈，或者如果他們只是透過入侵你的電腦找到了，他們可以用你的資訊對區塊鏈進行新增，而且沒有辦法阻止他們。這就是為什麼比特幣在對主要市場的高度公開的攻擊中“被盜”：受到損害的是運營市場的公司，而不是比特幣區塊鏈本身。而且由於被盜的比特幣是透過區塊鏈驗證並永久記錄的過程轉移給匿名使用者的，因此無法找到攻擊者或找回比特幣。

區塊鏈還能做什麼？

區塊鏈技術始於比特幣，但這是一個如此重要的想法，它並沒有在那裡停留太久。一個不斷更新的系統，任何人都可以訪問，透過非集中化網路進行驗證，而且非常安全，有很多不同的應用程式。摩根大通（JP Morgan Chase）和澳大利亞證券交易所（Australian Stock Exchange）等金融機構正在開發區塊鏈系統，以保護和分發金融資料（用於傳統貨幣，而不是比特幣等加密貨幣）。比爾和Melinda Gates基金會希望利用BooStand系統為數十億無法負擔普通銀行賬戶的人提供免費的分散式銀行服務。

像Hyperledger這樣的開源工具正試圖讓區塊鏈技術為更多的人所用，在某些情況下，這樣做並不需要巨大的處理能力來保護其他設計。協作工作系統可以透過區塊鏈技術進行驗證和記錄。幾乎所有需要不斷記錄、訪問和更新的內容都可以以同樣的方式使用。

圖片來源：posteriori/Shutterstock，Lewis Tse Pui Lung/Shutterstock，Zack Copley