区块链的技术原理（一）

随着信息技术的发展，人们的生活逐渐网络化，数字化。人类社会因此发生着深刻的变化。对数字货币的探索，就是在这样的背景下应运而生的。区块链是比特币的基础架构，比特币也是目前数字货币的探索中表现最好的一个。比特币和区块链的发明，借鉴了大量密码专家的贡献。

（1）亚当·贝克是一位英国的密码学家，1997年他发明了哈希现金，其中用到了工作量证明机制。这个机制的原型最先用于解决互联网垃圾信息问题。工作量证明机制后来成为比特币的核心要素之一。

（2）哈尔·芬尼是PGP公司的一位顶级开发人员，也是密码朋克运动早期和重要的成员。2004年芬尼推出了自己版本的电子货币，在其中采用了可重复使用的工作量证明机制。

（3）哈伯和斯托尼塔在1997年提出了一个用时间戳的方法保证数字文件安全的协议，这个协议成为比特币区块链协议时间戳机制的原型。

（4）戴维是一位兴趣广泛的密码学专家，他在1998年发明了B-money，B-money强调点对点的交易和不可更改的交易记录。这种理念是比特币不可或缺的组成部分。

1、公钥密码学

基于公钥密码学的数字签名算法保证了区块链系统中交易的真实性（任何人都可以验证），财产所有者的资产安全（从公钥推算出私钥在计算机上是不可行的）。

2、哈希算法

区块链打包交易的过程（生成Merkle Tree）基于哈希算法，生成新区块的工作量证明机制（POW）基于哈希算法。这保证了算法的公平性，去中心化的特性，账单唯一性及安全性（难以篡改或推翻）。

1、比特币和区块链的诞生

2008年10月31日纽约时间下午2点10分，中本聪发布了比特币白皮书。同年11月16日，他放出了比特币代码的先行版本。

2009年1月3日，中本聪在位于芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上挖出了比特币的第一个区块—创世区块（Genesis Bolock），并获得了首矿奖励—50个比特币。在创世区块中，中本聪写下这样一句话“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for bans”，意为：2019年1月3日，财政大臣站在第二次救助银行的边缘。

2、比特币区块链的本质

区块链是比特币的核心与基础架构，是一个基于互联网的去中心化账本。做一个形象的类比，假如区块链是一个实物账本，一个区块就相当于账本中的一页，区块中承载的信息就是这一页上记载的交易内容。

3、比特币网络中信息的传播机制

在比特币网络中，交易和区块信息的传播是通过洪水算法进行的。简单地说，就是每一个收到信息的节点，向与它相连的所有节点推送该信息。下一个收到信息的节点则继续这个过程。信息很快就会像洪水一样覆盖全网络。由此可见，传播速度是指数增长的。通常在一两秒内，交易或者区块的信息就可以传遍全网。

4、比特币网络的防伪机制

在比特币区块链系统中，我们可以认为每一个地址代表一个“账户”。每个地址对应两个秘钥：公钥和私钥。公钥向全系统公开，私钥严格由自己持有。其中私钥可以推出公钥，而公钥无法逆推私钥，因此也被称之为非对称加密。所以在不掌握对方私钥的前提下，在区块链上是不可能冒充别人的身份的。比特币就是通过这种公私钥机制解决了身份验证的问题。

5、比特币交易

比特币的交易，并不是通常意义上的一手交钱一手交货的交易，而是转账。交易由N输入和M个输出两部分组成。交易需要发起人私钥的签名，由于公钥是公开的，全系统都可以验证交易的合法性。不合法交易会被记账节点拒绝。