什麼是區塊鏈？
簡而言之，區塊鏈是作爲去中心化數字分類賬的數據記錄列表。數據被組織成塊，這些塊按時間順序排列並通過密碼學保護。
區塊鏈的最早模型是在 20 世紀 90 年代初創建的，當時計算機科學家 Stuart Haber 和物理學家 W. Scott Stornetta 在區塊鏈中採用了加密技術，作爲保護數字文檔免遭數據篡改的方法。
Haber 和 Stornetta 的工作無疑啓發了許多其他計算機科學家和密碼學愛好者的工作 - 最終導致比特幣作爲第一個去中心化電子現金系統（或簡稱爲第一個加密貨幣）的誕生。
儘管區塊鏈技術比加密貨幣更古老，但直到 2008 年比特幣誕生後，它的潛力纔開始被認識到。從那時起，人們對區塊鏈技術的興趣逐漸增長，加密貨幣現在得到了更大規模的認可。
區塊鏈技術主要用於記錄加密貨幣交易，但它適用於許多其他類型的數字數據，並且可以應用於廣泛的用例。最古老、最安全、最大的區塊鏈網絡是比特幣，它的設計巧妙地將密碼學和博弈論結合在一起。
區塊鏈如何運作？
在加密貨幣的背景下，區塊鏈由穩定的區塊鏈組成，每個區塊都存儲先前確認的交易列表。由於區塊鏈網絡是由分佈在世界各地的無數計算機維護的，因此它充當去中心化數據庫（或分類帳）。這意味着每個參與者（節點）都維護區塊鏈數據的副本，並且它們相互通信以確保它們都位於同一頁面（或塊）上。
因此，區塊鏈交易發生在點對點全球網絡內，這使得比特幣成爲無國界且抗審查的去中心化數字貨幣。此外，大多數區塊鏈系統被認爲是無需信任的，因爲它們不需要任何類型的信任。沒有單一的權威機構來控制比特幣。
幾乎每個區塊鏈的核心部分都是依賴於哈希算法的挖掘過程。比特幣使用 SHA-256 算法（安全哈希算法 256 位）。它接受任意長度的輸入並生成始終具有相同長度的輸出。生成的輸出稱爲“哈希”，在這種情況下，始終由 64 個字符（256 位）組成。
因此，無論該過程重複多少次，相同的輸入都會產生相同的輸出。但如果對輸入進行微小的改變，輸出就會完全改變。因此，哈希函數是確定性的，在加密貨幣世界中，大多數哈希函數都被設計爲單向哈希函數。
作爲單向函數意味着幾乎不可能從輸出計算出輸入是什麼。人們只能猜測輸入是什麼，但猜對的機率極低。這就是比特幣區塊鏈安全的原因之一。
現在我們知道了該算法的作用，讓我們通過一個簡單的交易示例來演示區塊鏈如何工作。
想象一下，我們有愛麗絲和鮑勃以及他們的比特幣餘額。假設愛麗絲欠鮑勃 2 個比特幣。
爲了讓 Alice 向 Bob 發送 2 個比特幣，Alice 向網絡中的所有礦工廣播一條包含她想要進行的交易的消息。
在該交易中，愛麗絲向礦工鮑勃提供了地址和她想要發送的比特幣數量，以及數字簽名和她的公鑰。簽名是用愛麗絲的私鑰進行的，礦工可以驗證愛麗絲實際上是這些代幣的所有者。
一旦礦工確定交易有效，他們就可以將其與許多其他交易一起放入一個區塊中，並嘗試挖掘該區塊。這是通過將塊通過 SHA-256 算法來完成的。輸出需要以一定數量的 0 開頭才能被視爲有效。所需的 0 數量取決於所謂的“難度”，“難度”根據網絡上的計算能力而變化。
爲了在開始時生成具有所需數量的 0 的輸出哈希，礦工在運行算法之前將所謂的“隨機數”添加到塊中。由於輸入的微小變化會完全改變輸出，因此礦工會嘗試隨機隨機數，直到找到有效的輸出哈希。
一旦區塊被開採，礦工就會將新開採的區塊廣播給所有其他礦工。然後，他們檢查以確保該塊有效，以便他們可以將其添加到區塊鏈副本中，並且交易完成。但在區塊中，礦工還需要包含前一個區塊的輸出哈希，以便所有區塊都捆綁在一起，因此稱爲區塊鏈。由於信任在系統中的運作方式，這是一個重要的部分。
每個礦工的計算機上都有自己的區塊鏈副本，每個人都信任投入最多計算工作的區塊鏈，即最長的區塊鏈。如果礦工更改了前一個塊中的交易，則該塊的輸出哈希值將發生變化，這會導致該塊之後的所有哈希值也發生變化，因爲這些塊與哈希值相似。礦工必須重做所有工作，才能讓任何人接受他的區塊鏈是正確的。所以如果一個礦工想要作弊，他需要超過50%的網絡算力，這是非常不可能的。像這樣的網絡攻擊因此被稱爲 51% 攻擊。
讓計算機工作以生成區塊的模型稱爲工作量證明（PoW），還有其他模型，例如權益證明（PoS），它們不需要太多的計算能力，並且需要更少的電力同時能夠擴展到更多用戶。
