区块链基础

引言

区块链技术是一种革命性的数据存储与追踪方式，同时让任何人都能查看这些数据。它把数据整理成一份公开的历史交易清单，人人可看，但谁都无法修改。这份公开的交易清单统称为区块链账本。

了解区块链的各个层次之后，你就能读懂区块浏览器这个工具所展示的结构：区块的列表、这些区块里的交易，以及每一笔交易的细节。想亲眼看看，可以试试 Etherscan，这是以太坊上很常用的区块浏览器。

区块链的结构

「区块链」既可以当名词用（比特币区块链），也可以当形容词用（区块链技术）。无论哪种用法，区块链指的都是加密货币赖以建立的整个结构。

从外往里看，区块链有 3 个层次：

1. 整条区块链由按顺序连接在一起的区块组成
2. 区块由一组组交易汇集而成
3. 交易是网络上地址之间的价值转移，或是发给程序的指令

这三层结构合在一起，构成一份密码学账本：网络上所有交易的、不可更改的历史记录。

知识检测 1

什么是区块链？

• [ ] 由交易整理而成的一组组区块

• [ ] 一份人人可看、谁都无法修改的共享记录

• [ ] 按顺序连接在一起的区块

• [ ] 以上都对

细看账本

在常见的货币体系里，我们信任银行这类第三方去记录每个人有多少钱。但要真正做到 Bankless，我们想要一个不必信任某个实体来管理账本的体系。

账本是区块链上有史以来所有交易的清单；对于公开区块链，任何人都能查看它。账本里一批批相互独立的交易组成区块，区块又共同组成区块链。

新交易被记入账本后，每个地址上的余额随之更新；过去的交易无法改动。这就像允许任何人随时查看所有人历来的银行账户交易记录。

账本上的交易

我们来看几笔示例交易：

• Alice 向 Bob 发送 5 ETH
• Bob 向 Charlie 发送 2 ETH

单笔交易显示的是每个地址上加密货币数量的变化，因此所有交易的累计结果，就是每个地址持有的加密货币数量。

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⇒ Alice 减少了 5 ETH

⇒ Bob 净增加了 3 ETH（收到 5，发出 2）

⇒ Charlie 增加了 2 ETH

知识检测 2

关于公开区块链的账本，下面哪一项是正确的？

• [ ] 所有交易都公开，过去的交易无法更改

• [ ] 账本记录着每个地址当前持有多少加密货币

• [ ] 账本会随着新交易的加入而增长

• [ ] 以上都对

去中心化

写进区块链账本的交易不仅无法更改，还会在一个庞大的计算机网络里被共享和分发。为了确保没有任何单一实体有权改动数据，区块链账本的副本被保存在网络中的许多台计算机上，这些计算机叫节点。

正是这种数据共享，让区块链账本变得去中心化。没有任何单一权威或实体控制这些数据。像以太坊这样的区块链还是公开的，因为账本人人可查。

这一课你只需要记住：账本数据被共享在运行以太坊网络的众多计算机上。

知识检测 3

是什么让区块链去中心化？

• [ ] 只有一个实体可以向区块链写入数据

• [ ] 它符合政府设定的去中心化要求

• [ ] 没有单一实体控制账本，账本存在许多计算机上

• [ ] 账本保存在一台安全的服务器上

区块的构造

区块链有一个重要特性：交易数据一旦被写进区块，就无法再更改。原因在于每个区块都有一个独一无二的区块哈希，像指纹一样，用来把区块一个接一个地串起来。谁要改动过去的交易，就必须同时改掉那个指纹，以及它之后每一个区块的指纹，因为每个指纹都依赖前一个。

所以每个区块其实就是一组交易，加上一个由区块内容算出的独特指纹（它的区块哈希）。区块之所以连成一条链，是因为每个区块都引用了前一个区块的独特指纹，从而形成一条完整相连的区块链。

知识检测 4

区块哈希的用途是什么？

• [ ] 加密区块数据，让别人读不到

• [ ] 把区块串联起来，让过去的交易数据无法更改

• [ ] 确保交易被发送到正确的地址

• [ ] 确保区块链保持去中心化

区块内部

记住，区块数据就是一组打包在一起的交易。深入单个区块看，我们会看到一份交易清单，以及一些关于谁创建了这个区块的数据。

回到前面讨论区块链账本时的例子，那两笔交易可能被归进同一个区块，也可能随着时间被分散到多个区块里。但无论落在哪个区块，它们最终都会被记入整个区块链账本。

• Alice 向 Bob 发送 5 ETH
• Bob 向 Charlie 发送 2 ETH

别忘了，每个区块还必须引用上一个区块的区块哈希，才能把区块链连起来。

知识检测 5

一个区块里包含哪些信息？

• [ ] 之前所有区块里包含的全部信息

• [ ] 与区块链相关的一切，因为区块大小没有限制

• [ ] 交易数据，以及对上一个区块的引用

• [ ] 固定时间段内产生的全部交易数据

单笔交易

任何区块链上的数据，本质上都是一份交易清单，记录着货币在用户之间的转移。每一笔交易都必须有发送方的数字签名才有效。

你在钱包里确认交易时做的就是这件事：用你的数字签名来授权一笔交易。可以把它想成在支票、收据或刷卡单上签字的数字版。

交易可以很简单，比如转出加密资产；也可以更复杂，比如兑换加密资产，甚至部署一段被触发时才执行的特殊代码，也就是智能合约。

最后，每笔交易都有一个独一无二的数字标识，叫交易哈希，其他交易都不会与它相同。这让人们日后可以方便地指认任何一笔交易，也确保这笔交易的细节事后无法被改动。

知识检测 6

区块链上的数据就是一份被打包进区块的交易清单。这样的交易例如：

• [ ] 发送或接收加密资产

• [ ] 改变区块的大小

• [ ] 编辑过去的区块链数据

• [ ] 以上都对

用户地址

地址是一个公开标识，任何人都能在区块链上查到它。就像电子邮箱地址一样，谁都可以往里面转账，但只有掌握私钥的人，才能解锁并动用该地址上的资金。

在以太坊上，地址总是以 _0x__________ 开头，由 42 位数字和字母组成，从该地址的公钥推导而来。

在区块浏览器里查看单笔交易时，我们能看到 From: 和 To: 两个地址。这并不能告诉我们控制这些地址的人是谁，但让任何用户都能追踪加密货币在区块链账本中的流动。

知识检测 7

关于区块链地址，下面哪一项是正确的？

• [ ] 它们是区块链上不同主体的公开标识

• [ ] 在以太坊上它们总是以 0x 开头

• [ ] 谁掌握私钥，谁就能动用该地址上的资金

• [ ] 以上都对