创世区块

　　区块链由多个相连的区块构成，每个区块记录了一段时间内网络中比特币的交易情况，可以将区块视为账簿中的帐页。第一个被最早构建的区块称为创世块，拥有一个唯一的ID标识号。除创世块外，每个后续建立的区块均包含两个ID号，一个是该区块自身的ID号，另一个是前序区块的ID号。通过ID号间的前后指向关系，所有区块按序相连就构成了区块链。

　　概念及原理

　　比特币是区块链技术的典型应用，认识区块链技术的基本概念和原理，需从比特币系统入手。

　　比特币系统

　　比特币系统是一种支持比特币自主发行和流通，并将所有交易账目都进行可信、安全和匿名备案的分布式支付系统，是区块链技术在电子货币领域中的第一个成功应用。该系统具有以下特征：

　　（1）构建在对等网络（Peer to Peer，P2P）上，不依靠特定机构发行货币，任何节点都可以参与造币，新币的产生速度和总量被设定，不受任何央行和金融机构控制。

　　（2）比特币可以全网流通，允许自由购买、出售或赠予，交易过程受匿名保护，除交易双方外，其他人无法获取用户身份信息。

　　（3）具有包含全部交易记录的分布式公共账簿，所有参与节点均可查看，交易一旦完成并被记入账簿，就无法被篡改。

　　在比特币系统中，币的产生和交易与区块链紧密相关。区块链的动态变化过程其实就是新币生成和流转过程，是支撑整个比特币系统安全、有序和可信运行的基础。

　　区块链及区块

　　区块链又称为块链、账链，其实就是一个分布的、公共的、透明的、可信的账簿，包含了比特币系统开始运行以来比特币的完整交易记录（即账目）。区块链的分布性体现在，每个参与节点都可以持有账簿的副本，并与网络保持同步更新，一定数量的节点受损不会影响整个系统的正常运行：其公共性体现在，整个网络中仅有一本帐，所有的交易都必须记录在上面，并接受每个参与节点的监督；其透明性体现在，账簿对所有参与节点都是公开的，支持随时查看账簿全部账目；其可信性体现在，交易一旦被记录到账簿中，除非有超过大半的参与节点许可（比特币系统称之为“51%攻击”，巧妙的设计让该攻击代价巨大，基本无法实现），否则账目无法被篡改或删除。

　　区块链由多个相连的区块构成，每个区块记录了一段时间内网络中比特币的交易情况，可以将区块视为账簿中的帐页。第一个被最早构建的区块称为创世块，拥有一个唯一的ID标识号。除创世块外，每个后续建立的区块均包含两个ID号，一个是该区块自身的ID号，另一个是前序区块的ID号。通过ID号间的前后指向关系，所有区块按序相连就构成了区块链。

　　区块链技术原理

　　区块链技术要解决的，是一个被称为“拜占庭将军”的计算机科学问题。简单来讲，就是在一个由相互缺乏信任的节点组成的对等网络中，各节点如何达成可信共识的问题。区块链技术通过引入“竞争一验证一同步一竞争”动态循环解决该问题。

　　为便于理解，首先介绍比特币生成和区块创建的关系。比特币系统设定的基本规则之一是，创建新的区块并加载到区块链中会触发新币生成，换言之，比特币是作为对维护区块链所付出劳动（即解决系统设置难题耗费的算力）的奖励。维护区块链并获得奖励的行为又被形象地比喻为“挖矿”，所有的网络节点均可成为“矿工”，通过挖矿获取比特币（实际应用中，矿工通常加入某个“矿场”，基于矿场中的“矿池”实现稳定收益）。比特币系统限定了比特币的总量为2100万枚，且按每4年发行余量一半的速度产生新币，例如系统开始运行的前4年，共发行2100/2=1050万枚，第二个4年发行1050/2=525万枚，以此类推，直至2140年基本发行完毕。之后，为激励矿工继续维护区块链，系统规定，收取少量以比特币计价的交易费作为其劳动报酬。

　　在确定哪个矿工有权创建区块这个关键问题上，比特币系统引入了竞争机制，即最先解决系统设定的哈希难题的矿工有权创建新区块。算力和概率是成功解题的两个关键因素，解题需要消耗大量的电力和硬件资源，是矿工工作量的证明（Proof Of Work，POW）。竞争和POW能有效消除投机取巧现象，维护比特币的价值体系。区块链技术引入的验证机制是，当某个矿工成功找到符合要求的解之后，就会立即向全网广播自己的结果，其它节点接收新解并检验其正确性。验证的过程是全网达成共识的过程，是对一段时间内需要入账的交易记录的认可，验证通过后，新区块被加载到区块链中。为了保证全网账簿的一致性，区块链技术引入了同步机制，即将获得认可的新区块向全网广播，其它参与节点接收并更新存储在本地的区块链。“竞争一验证一同步一竞争”是一个循环过程，当前的循环周期大约为8分钟，即每8分钟产生一个新区块，同时新生成25个比特币，作为对成功记账者的奖励。

　　区块链的技术本质是，允许个体不经过权威第三方的认证而开展有效可信的合作。其基本支撑技术有P2P数据传输技术、文件共享技术、非对称加密技术、分布式存储技术等。未来，区块链将向技术底层化和应用普及化方向发展。

　　本词条内容贡献者为:

　　肖志勇 - 副教授 - 江南大学