区块链两大核心技术拆解

原标题：​区块链两大核心技术拆解

说到区块链是如何做到去中心化、不可篡改、帐本公开的，相信多数人是一知半解的。在区块链这个领域里，究竟有哪些重要的技术创新？

通常讲到区块链技术，光是分布式帐本、智慧合约、去中心化应用程序这些专有名词就让人感到头痛。但其实只要了解一点点密码学、一点点程序概念，区块链其实没这么难。

区块链核心技术1：集结密码学、P2P架构的公开帐本

想了解区块链，必须从第一个应用——比特币开始谈起。它解决了数字货币最根本的问题：如何让大家信任帐本上记载的数字。

首先，比特币采用的是P2P（peer-to-peer）网络架构，帐本是公开透明的，只要下载一个程序就能共同维护并存取这份帐本，当有新的交易纪录，每个人的帐本都会一起更新，帮忙作证交易完成，因此不会有A已付钱给B、B却说他没收到的情况。

尽管大家都有帐本存取权，并不是人人都能随意更改帐本。在比特币中，每批交易只能有一个人负责记帐，为了获得记帐权，共同维护帐本的人或计算机（又称节点）必须比赛解出一个复杂的运算问题，最先解出的人就能获得记帐权，这个过程也被称作「挖矿」，而参与抢答的人就叫「矿工」。在记帐前，矿工会检查这笔交易的发起人是否合法，也就是如果交易内容是从A帐户转100元到B帐户，那必须先确认该笔交易是否由A发起。同时，矿工也会确认这笔资金过去是否没被花过，避免重复花费。由于挖矿程序也是公开透明的，大家都认同并遵守这套游戏规则，因此不会怀疑由此新增的交易资料。

在区块链的架构里，每批交易资讯都会被打包成「区块」储存在网络中，每个区块会按照新增的时间顺序串连起来，形成一条「链」。照理说，每个区块后面只会接一个区块，但如果一个区块后面接了两个区块，就会「分叉」成两条链，正常情况下，比较长的那条链会被保留，否则就会出现好几种不同版本的帐本。

再谈细一点，矿工挖矿时必须面对的那些运算，其实是出自密码学的杂凑函数。教导密码学和区块链的台湾大学数学系兼任助理教授陈君明解释，杂凑函数会把餵给它的东西打乱，很难预测结果，无论丢进去什么内容，最后只会算出一个长度固定的杂凑值（hash）。

以比特币为例，矿工把整包区块内容丢进杂凑函数后，会算出256位元的杂凑值。其中，每个区块有好几个字段，包含上个区块的杂凑值、交易内容，唯一可以动的字段称作「随机数」（nonce）。而矿工的工作就是不断调整随机数、放到杂凑函数中，直到算出的数字符合条件，才能把区块接到链上，完成记帐。在比特币的世界里每十分钟只能新增一个区块，所以挖矿的人越多，计算难度也会越高。

不过挖矿需要耗费大量运算资源，大家为什么愿意投入？为了鼓励更多人挖矿，比特币结合激励机制，成功挖到矿的人可获得一笔固定的挖矿奖励，和交易发起人提供的交易手续费。比特币的挖矿奖励每四年减半，从2009年的50颗，到现在只剩12.5颗，不过随着交易量变大，矿工可获得的交易手续费也变多。

除了挖矿，杂凑函数也被用来产生每笔交易的ID──相当于数字指纹，而这些ID又会和上个区块的杂凑值合起来成为新区块的杂凑值。由于只要内容稍有更动，算出来的杂凑值就会截然不同，其他矿工也会发现哪笔交易被篡改，并舍弃掉该交易。可以说是杂凑函数，造就了比特币交易不可抹灭的特性。

区块链核心技术2：用代码打造最有效力的契约：智慧合约

按照以太坊创始人V神的说法，智慧合约是一个可以自动控制数字资产的计算机程序，也可以把智慧合约想像成一台由程序码编写，而且能自动运行的自动贩卖机，投下多少钱，相对应的物品就会掉出。例如，有两个人打赌会不会下雨，如果气象传感器侦测到下雨、并把结果传给智慧合约，那智慧合约会自动把赌金转给赢家。

智慧合约的好处，又或者说把合约写在区块链上的好处是：合约甲乙方可以不必以信任作为立约基础，简单说，就是不用在乎合约对象是否有信用，因为程序码会强制执行合约内容。一旦合约被触发，矿工就会开始执行合约内容，这过程是完全自动且无法干预，延续了区块链的特性，因此合约内容很难被篡改、也几乎不可能违约。

虽然货币是区块链第一个应用，但区块链能做的远大于此，包含身分证、驾照等身分识别纪录，以及专利、商标、着作权等无形资产，都能编码成数字资产并在区块链上登记，甚至就连汽车或房子这类的实体资产也能数字化。想像一下，把住宅钥匙、饭店房卡、汽车钥匙换成密码学中的私钥，拥有私钥的人才能打开车门。

不过，区块链和智慧合约毕竟是底层程序码，要加上简单明了的使用接口，才能成为能让一般人使用的应用服务，像这样基于区块链打造的应用程序，就被称作去中心化应用程序（Decentralized Application，DAPP），其中，以太坊提供一系列DAPP的开发模组，是区块链应用百花齐放的重要推手。

智慧合约就是像计算机程序的「if…then…」条件语，当预先编好的条件被触发，智慧合约会执行相对应的合约条款。然而，过去因为「支付」这环节仍需人为介入，智慧合约一直难以实践，因此，在比特币这类基于区块链的虚拟货币出现后，智慧合约的应用才向前迈进一大步。

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