比特币与区块链的关系：比特币使用区块链技术，但区块链不等同于比特币

首先要明确一个问题——比特币是区块链，但区块链不是比特币。

所以，在区块链这个问题的回答中，“矿工”、“挖矿”、“最长链”、“分叉”等词其实是不准确的。

写一点上个月的讲座内容——我个人认为大部分的答案，包括在google或者wiki上找到的，都不能很好的解释什么是区块链。 因为说比特币的人很多，懂比特币的人也很多，但是说到区块链，并没有一个明确的定义什么是区块链。 基本上所有的介绍都是这样的：

比特币 --> 区块链是比特币的底层技术。

或者

比特币 --> 比特币是一个区块链。

具体什么是区块链，目前还没有很好的定义和介绍。 它更多的是笼统地讲述区块链意义的一篇空文，或者说是矿工与矿工的结合体。 矿业。 那么我从纯理论的角度谈谈我个人对区块链的定义：

1. 区块链是一个放置在非安全环境中的分布式数据库（系统）。

2. 区块链使用密码学确保现有数据不可篡改。

3. 区块链使用共识算法对新数据达成共识。

具备以上三个属性的系统就是区块链。

首先，区块链是一个放置在非安全环境中的分布式数据库（系统）。

这里有两个要点：（1）分布式，（2）非安全环境。

首先，这是一个分布式的、去中心化的系统。 因此，有一个中央服务器或节点，而不是区块链。 节点是安全且无恶意的，因此这不是区块链。 同样，从应用的角度来看，如果你的应用必须使用中心节点（比如使用超级计算机进行深度学习）或者不需要考虑节点的不安全性（比如安全工厂中的传感器），那么就有无需考虑区块链技术。

至于后面的“数据库”这个词，大多数成熟的区块链都是数据库。 比如比特币是一个分布式账本，而账本其实就是数据。 那么，根据数据的格式，可以分为三种——

1、数据完全无关，只是达成的共识，没有有效和无效的区别；

2、数据具有一定的逻辑结构。 比如在账本中，一笔交易其实除了金额之外，还有输入和输出，这与之前的交易是有联系的。 这些数据需要经过逻辑验证（比如在交易中，节点需要验证输入的交易是否有效）；

3、数据具有图灵完备逻辑，验证需要通过节点使用算力。 每笔交易可以有不同的输出和状态。 每个节点需要做的不仅仅是验证交易的真实性和输入的正确性，还需要按照交易中的逻辑读入值，进行校验，然后验证结果。

比特币的系统是第二种，也叫分布式账本； 以太坊是第三种。 第三个可以支持智能合约。

以比特币为例，1、它是一个完全去中心化的系统，2、它被放置在一个不安全的环境中，不要求所有使用比特币的人都是无恶意的。

其次，区块链使用密码学来确保现有数据无法被篡改。

这是最容易被误解的部分，因为很多人一提到区块链就想到这个。 当然，这部分很重要，区块链的名字也确实来自于它，但这只是区块链定义的一部分。

这部分的两个核心点是：（1）密码哈希函数，（2）非对称加密。

都是密码学的基本概念，网上都有很明确的定义。 我就简单的说：

(密码学)哈希函数：一个函数Y=H(X)，它具有以下性质： 1、容易用X计算出Y； 2、无法用Y计算出X； 3、不可能找到另一个X和Y'使得H(X')=Y； 3.5，如果X和X'相差很小，H(X)和H(X')完全不相关。

这个东西主要是用来验证信息的完整性——把这个信息的hash值放在一条信息后面，这个值很小，比如256bit，很容易计算。 接收方收到消息后，再次计算哈希值，将两者进行比较区块链起源于比特币a对b错，即可知道消息是否被篡改。 如果被篡改过，哪怕只是一点点，整个哈希值都会完全不同。 根据哈希函数的性质，任何人都无法伪造出另一条具有相同哈希值的消息，也就是说，被篡改的数据是完全不可能通过哈希校验的。

非对称加密：这个东西很好理解——对称加密是一把钥匙，可以理解为安全钥匙，你把消息加密成密文，没人能看懂是什么，然后用同一个钥匙解密成原来的消息。

非对称加密是指有两个密钥，一个称为公钥，另一个称为私钥。 如果一个用于加密，另一个只能用于解密，反之亦然。 另一个重要的特性是，给定密文、明文和其中一个密钥，您仍然无法弄清楚另一个密钥是什么。 该原理基本上是基于一些困难的数学问题，例如因式分解和离散对数。 常用的有RSA、Diffie-Hellman和ECC（椭圆曲线）。 比特币使用椭圆曲线。

非对称加密除了像对称加密一样用于信息加密之外，还有一个用途，就是身份验证。 因为通常我们假设有一对公钥和私钥区块链起源于比特币a对b错，公钥是公开的，而私钥只有这个人拥有，所以如果一个人有对应的私钥，我们就可以认定他就是这个人。 其中一个重要的应用是数字签名——在一条消息之后，发送方对消息进行哈希运算，然后用私钥对其进行加密。 然后接收方首先对消息进行哈希运算，然后使用对应的公钥解密数字签名，然后比较两个哈希值。 如果相同，就说明这条消息是他发的，没有被篡改过。

以上是基础知识。 至于区块链是如何实现的，很简单：

交易（数据）以块的形式写入。

第一个块称为创世块，你可以写任何东西。

从第二个区块开始，每个区块的第一部分都有前一个区块的哈希值。

此外，区块中的每笔交易（数据）都有发起方的数字签名，以保证真实性和合法性。 因此，由于上述原因，前一个块中的任何数据都不能被篡改。

说到这里，可能有人会问：为什么需要链？ 直接给所有的数据加上一个hash值不就好了吗？

因为 - 这个数据库不是静态的。

数据库中的数据会增加，每增加一个数据就是一个块，所以这些不同生成时间的块以这种形式链接在一起。