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区块链：一种共享的链接区块账本
区块链是一种共享的数字账本，其中的记录被分组为区块，并通过密码学方式与之前的区块链接。并非由单一组织维护记录的唯一样本，而是由网络根据商定的规则共同维护和更新共享版本。这种链接结构使得后续的修改可以被检测到，赋予了区块链防篡改和抗篡改的特性——但这并非一项绝对保证，不能确保数据永远无法被更改，也不能保证数据在录入时就是真实的。
区块链：链接区块的共享账本
区块链是一种在网络中维护的共享数字账本。其记录被分组为区块，密码学链接将每个区块与其前一个区块相连；由此产生的链条使得任何更改都能被察觉。该共享账本具有链接记录的特性。
哪些内容进入账本由网络规则决定。节点使用验证规则和共识机制来就哪些交易和区块被接受达成一致，从而减少对单一控制中介的依赖。
这描述的是技术而非单一应用：区块链并不等同于比特币，尽管比特币是一个基于区块链的显著系统。
交易如何成为链条的一部分
不同网络的具体流程有所差异，但从用户指令到共享记录的过程遵循一个可识别的模式。用户首先使用私钥授权一笔交易。生成的数字签名使网络能够在不披露私钥的情况下，验证该指令来自相关密钥的持有者。
签名后的交易被广播到网络。节点应用网络的验证规则，拒绝不符合规则的指令。有效的交易等待被选中纳入一个拟议的区块。网络参与者提议一个区块，其他参与者根据共识规则对其进行验证。一旦所需流程完成，网络便将此区块视为其已接受（或称规范）历史的一部分。
以太坊提供了一个有用的权益证明示例。用户使用私钥签署交易；节点验证有效交易并将其放入内存池（一个待处理交易的暂存区）。验证者提议一个区块，其他验证者重新执行该区块并对其进行证明，以太坊的共识规则决定了规范的链。
比特币采用了不同的共识方法：工作量证明。其原始设计建立了一个点对点流程，其中数字签名的交易被广播、收集到区块中，并通过工作量证明进行保护。随着区块的添加，哈希链使得重写较早的交易历史变得越来越困难。
“越来越困难”比“不可能”更准确。区块链记录的实际强度取决于网络设计、其参与者以及试图替换已接受历史所需的经济或操作成本。它还取决于用户对最终性的理解：有些系统提供随时间推移而增长的信心度，而非即时、不可逆的结算点。
节点、密码学和共识各司其职
在区块链中，节点、密码学和共识各司其职。节点与网络通信，并可能存储、验证或帮助更新共享账本。密码学保护信息并链接记录：数字签名让网络能够验证加密货币交易已获得相关私钥持有者的批准，而哈希值则通过破坏与后续区块的链接，使对早期区块的修改变得显而易见。
达成共识需要这些密码学工具之外的东西。网络使用验证规则和共识机制来确定哪些符合条件的区块和交易历史成为共享内容。区块链技术概述指出了网络可能采用的方法，包括工作量证明、权益证明和权威证明。
工作量证明通过计算工作保障比特币的区块生成过程；权益证明依赖以太坊共识过程中的验证者。这些方法涉及不同的权衡，每个网络都设定了参与、验证和解决竞争版本事件的规则。没有任何标签本身能使账本值得信赖。
无许可网络和许可网络改变了信任模型
在无许可区块链中，参与通常根据协议规则开放。人们可能能够在无需中央运营商许可的情况下提交交易、运行节点或参与验证。这种模型可以减少对传统中介的依赖，但它并未完全消除信任；它把信任转移到了协议、其实现以及网络参与者的激励和行为上。
相比之下，许可网络限制了读取、提交交易、运行节点或验证区块的某些组合。这适用于一组已知的机构，它们需要一个共享记录，同时保留定义的访问权限和问责制。这仍然是一种分布式账本安排，但其治理模式与开放的公共网络有本质区别。
这种选择会影响监督。监管机构已指出，无许可系统可能涉及未知的第三方，使尽职调查和监管复杂化。因此，对于考虑采用区块链系统的组织而言，问题不仅仅在于它是否去中心化，更在于谁制定规则、谁可以更改或执行规则、谁运行基础设施以及当参与者意见不一致时会发生什么。
区块链在加密货币之外的潜在用途
加密货币是区块链最广为人知的用途，但这种记录保存模式也可以支持供应链追踪、数据注册、数字身份和记录管理。这些被视为该技术的潜在应用。在每种情况下，其可能的价值在于在参与者之间协调记录，而非仅仅以新格式存储信息。
以供应链追踪为例。生产商、承运商、仓库和零售商可能都需要记录交接或状态更新。共享账本可以提供这些条目的共同序列，以便授权参与者基于相同的历史记录工作。该设计并不能证明包裹是在声明的温度下处理或是在声明的时间到达的；这些事实仍然取决于提供数据的人员、设备和流程的可靠性。
注册和记录管理也类似。区块链可能有助于在多方需要可见性的情况下创建可审计的提交和更改记录。然而，当访问必须严格控制、更改需要直接修正，或者运行分布式网络的成本和复杂性超过了共享控制权的好处时，由可信实体管理的传统数据库可能仍然是更好的选择。
区块链的局限性：数据可见、运营成本高和治理风险
根据其设计，区块链可以使交易信息公开可见，而非私密。可见性有助于审计，但敏感的商业或个人数据需要适用于该用途的访问模型和数据处理设计。
区块链并不能消除结算风险或确保即时最终性。国际清算银行指出，计算成本、公共交易可见性以及概率性而非即时的结算最终性是可能的设计相关权衡。在链上记录指令并不等同于在链外完成其法律或财务结果。
监管机构指出区块链系统存在操作、网络安全、法律、合规、治理和结算最终性风险。这些问题超越了密码学，涉及密钥管理、软件操作、参与者激励、适用规则以及当错误、中断或争议发生时可用的程序。
区块链最好被理解为一种共享的、受规则约束的记录，可以帮助多方在不完全依赖一个中央记录管理员的情况下进行协调。
常见问题解答
区块链和比特币一样吗？
不一样。比特币是一个使用区块链技术和工作量证明来维护其交易历史的系统。区块链也可以为其他目的而设计，包括注册、身份和记录管理。
区块链上的数据可以更改吗？
更改已接受的历史数据被设计为可检测的，并且随着更多区块的添加而变得越来越困难。这并不等同于绝对不变的保证，纠正错误的安排取决于网络规则。
谁验证区块链交易？
网络根据其验证和共识规则使用节点和指定参与者。例如，在以太坊上，验证者提议、重新执行并证明区块；比特币的设计使用工作量证明来保护区块。
所有区块链都是私有的吗？
不是。无许可网络可以公开交易信息，而许可网络可以限制访问。隐私取决于特定系统的架构和规则，而非“区块链”这个词本身。
什么时候区块链比传统数据库更好？
它可能适用于多方需要共享记录且不希望单一方成为唯一运营者的情况。如果可信任的中央管理员可以接受，传统数据库可能更简单、更高效。
