创世块

区块链由多个相连的区块组成，每个区块记录一段时间内比特币在网络中的交易情况，区块可以看作账本中的账页。 第一个要构建的块称为创世块，它具有唯一的 ID 号。 除创世块外比特币的创世区块，每个后续块都包含两个ID号，一个是块本身的ID号，另一个是前一个块的ID号。 通过ID号之间的正向和反向指向关系，将所有区块依次连接起来，形成一条区块链。

概念与原则

比特币是区块链技术的典型应用。 要了解区块链技术的基本概念和原理，需要从比特币系统说起。

比特币系统

比特币系统是一个分布式支付系统，支持比特币自主发行和流通，并对所有交易账户进行可信、安全和匿名备案。 这是区块链技术在电子货币领域的首次成功应用。 . 该系统具有以下特点：

（1）建立在点对点网络（Peer to Peer，P2P）上，不依赖特定机构发行货币，任何节点都可以参与造币，新货币的产生速度和总量是固定的，并且不受任何中央银行和金融机构的控制。

(2) 比特币可以在全网流通，可以自由购买、销售或赠与。 交易过程受匿名保护。 除交易双方外，其他任何人都无法获取用户身份信息。

(3) 有一个包含所有交易记录的分布式公共账本，所有参与节点都可以查看。 交易一旦完成并记入账本比特币的创世区块，不可篡改。

在比特币系统中，币的产生和交易都与区块链息息相关。 区块链的动态变化过程实际上就是新的货币产生和流通的过程，是支撑整个比特币系统安全、有序、可信运行的基础。

区块链和区块

区块链，又称区块链、账本链，实际上是一个分布式的、公开的、透明的、可信的账本，包含了自比特币系统开始运行以来比特币的完整交易记录（即账户）。 区块链的分布式特性体现在每个参与节点都可以持有一份账本，并保持与网络同步更新。 一定数量的节点损坏不会影响整个系统的正常运行：它的宣传体现在整个网络中只有一个账户，所有的交易都必须记录在上面，并接受监管者的监督每个参与节点； 其透明性体现在账本对所有参与节点开放，账本所有账户可随时查看； 它可以 可信度体现在一旦一笔交易被记录在账本上，除非超过半数的参与节点同意（比特币系统称之为“51%攻击”，巧妙的设计使得攻击代价高昂且基本不可能)，否则账号不可被篡改或删除。

区块链由多个相连的区块组成，每个区块记录一段时间内比特币在网络中的交易情况，区块可以看作账本中的账页。 第一个要构建的块称为创世块，它具有唯一的 ID 号。 除创世块外，每个后续块都包含两个ID号，一个是块本身的ID号，另一个是前一个块的ID号。 通过ID号之间的正向和反向指向关系，将所有区块依次连接起来，形成一条区块链。

区块链技术原理

区块链技术是为了解决一个被称为“拜占庭将军”的计算机科学问题。 简单来说，就是在一个由缺乏互信的节点组成的对等网络中，各个节点如何达成可信共识的问题。 区块链技术通过引入“竞争-验证-同步-竞争”的动态循环来解决这个问题。

为了便于理解，先介绍一下比特币的产生和出块的关系。 比特币系统设定的基本规则之一是创建一个新块并将其加载到区块链中将触发新币的生成。 消耗的算力）奖励。 将维护区块链并获得奖励的行为形象地比作“挖矿”。 所有网络节点都可以成为“矿工”，通过挖矿获得比特币（在实际应用中，矿工通常加入一个“矿场”），基于矿场中的“矿池”实现稳定收益。比特币系统限制了比特币总量达到2100万枚，每4年以余额减半的速度产生新币，每4年发行2次1050/2=525万枚，以此类推，至2140年基本完成。之后，为了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手续费作为其劳动报酬。

在决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问题的矿工有权创建新区块。 计算能力和概率是成功解决问题的两个关键因素。 解决问题需要大量的电力和硬件资源，这就是矿工工作量的证明（Proof Of Work，POW）。 竞争和POW可以有效杜绝机会主义，维护比特币的价值体系。 区块链技术引入的验证机制是，当矿工成功找到满足要求的解时，会立即将其结果广播到全网，其他节点会收到新的解并验证其正确性。 验证过程是全网达成共识的过程，是对一段时间内需要记录的交易记录的认可。 验证通过后，将新区块加载到区块链中。 为了保证全网账本的一致性，区块链技术引入了同步机制，将批准的新区块广播到全网，其他参与节点接收并更新本地存储的区块链。 “竞争-验证-同步-竞争”是一个循环过程。 当前周期约为8分钟，即每8分钟产生一个新区块，新产生25个比特币作为记账成功的奖励。

区块链的技术本质是让个人无需经过权威第三方认证，就可以进行有效、可信的合作。 其基础支撑技术包括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，区块链将朝着技术底层化和应用普及化的方向发展。

此条目的贡献者是：

肖志勇 - 副教授 - 江南大学