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区块链浅析

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前言

博客停更已经一阵子了，原因林林总总，从毕业到搬家，人生踏入了另一段旅程。今天我们的话题聊一聊区块链。这是我与我毕设相关的主题。大家对于区块链的争议，似乎一直存在。币圈那些陈谷子的事情，影响着区块链的发展。目前，众多区块链团队中，真正在研究区块链应用场景的，少之又少，同样能让区块链应用落地，也需要时间。但是，区块链技术的出现，可以说是一个金融领域和互联网领域的一个里程碑。下面我们来聊聊区块链技术吧。如果你喜欢我的文章，欢迎评论，欢迎Star~github博客

正文

其实，早在比特币大火之前，我就听说过区块链(看过一篇公众号讲述区块链与人才链之间的相关性)。当初，对于区块链的理解，并没有特别深刻，同时也毫不在意。在经济社会中，资本已经能够推动技术的发展了。直到比特币大火时，才对区块链技术感到一丝兴趣。

看过比特币的白皮书，发现区块链技术是比特币的一个基础。同时，毕业设计选择的主题也是与区块链相关的方向，所以，在此聊聊区块链。

简单来说，区块链就是一个分布式的账本，或者说分布式的数据库。这个数据库可以同步到节点网络中的每个节点。用阮一峰老师博客中的一张图来形容，如图：

这种图中，我们可以看到，之所以说是去中心化，是因为在整个节点网络中，每个节点都是参与者，每个节点都能够进行数据处理的操作，并没有一个统一的中心化服务器来进行业务处理。然后，每个节点处理的结果会被传播到整个网络中去，来同步全部的网络。

区块链的英文比较有意思，叫做blockchain。我们可以将blockchain拆分开来看就是block+chain(块+链)。所以，我们可以先来了解一下区块的内容。

区块

区块是什么？区块就是一个类似于数据库的东西，用来记录数据的地方。所以，每次系统写入数据时，都会创建区块。

这里开头有个Previous Hash就是用来记录上一个区块的Hash值的。这样就可以上一个区块和下一个区块连接起来。

同时，它也记录了区块的时间和区块内部的Data。Hash值，就是一种加密后得出来的字符串。Hash是一种单向加密，现实中很少出现Hash碰撞的事件。一般而言，Hash值的破解只能使用只能使用彩虹表等手段才能达到。其本身的安全性就是相对一般的加密方法要高的。我们会接触到的Hash加密有MD5加密、SHA128和SHA256。目前而言，SHA256是很难破解的。

说了这么多Hash相关的内容，回过头来说一下Block。我们可以来看一下，实际的一些Block表内容，如图：

这是一个测试网络的区块列表，我们可以看到它的block ID就是一个hash值。同时，它具备高度等特殊字段，来记录整个区块的内容大小。

了解了区块之后，我们来看一下区块链的形成。

链的形成

拿比特币举例，交易比特币的过程就是，区块形成的过程。区块的建立，就像账本的数据一样，有了数据就有了区块。同样的，生成区块的过程会产生一定的奖励。下面生成的区块会连接上一个区块的hash，这样可以保证整个区块链的不可更改性。如图所示：

如果黑客修改了第51块的内容，那么他就必须修改52块中51的Hash值。同时，修改了52的内容，导致了52本身的Hash值发生了变化。所以，这就导致了一系列的连锁反应。同时，区块链会往整个网络广播整个过程。这样，网络节点中的每个节点都会收到改变，改变自身的区块内容。

这样的设计，可以保证整个网络中的内容没有办法被外力而改变。这也说明整个网络是安全的。那么什么是51%的攻击呢？

我们来举个例子：

假设我具备了全网51%的算力，那么，我可以偷偷的计算出一个这样的区块链，包含我所有的比特币交易到我的私人账户的信息。这个区块链的长度为10，但是我不向全网进行广播。同时，我将所有的比特币放入到交易市场进行售卖。这笔交易记录在正常的区块链中。

当我交易所得美元进行提取时，正常的区块链长度应该是9。而我的隐藏的区块链长度是10，同时，将这个区块链广播到网络中去，然后通过观察网络会认为我后发的区块是正确的，从而到达修改了那笔交易记录的目的。

之后，就是双花问题的解决了。

双花问题

何为双花问题？从表意上来说，就是一个人在同一时间进行了两笔交易。这个问题，一直是支付系统的难点。无论是中心化的支付系统，还是去中心化的交易系统，都得面对这个问题。举个例子：

某某人，手里有20块钱。他同时与两个人进行了一笔20块钱的交易。现实生活中，你可以明确地发现问题。但是，相对于支付系统而言，并发的情况经常发生。一旦一个不完善的支付系统，双花问题是很容易发生的。当然，后端处理过程中，可以通过队列的形式来解决问题。但是，对于去中心化的交易系统而言，这个问题也需要解决。

每一笔交易的产生，都会产生一个区块，那么，往往会发现这么一种情况，如图：