【區塊鏈】目前對區塊鏈最通俗易懂的解釋
來源：網優僱傭軍
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這應該是目前對區塊鏈最通俗易懂的解釋了...
區塊鏈如何運作的?
下面這篇文翻譯自“How Does the Blockchain Work?”全文。作者Michele D'Aliessi用通俗易懂的文字闡述了區塊鏈（Blockchain）的工作原理，是一篇非常不錯的入門文章。
先舉個例子，我和你打賭50元明天的天氣。我賭它會是晴天，你賭它會是雨天。我們會有三種方式來完成交易：
①我們信任彼此。不論結果是晴天，還是雨天，輸家要給贏家50元。如果我們是朋友，這會是一個好的交易方式。然而，即便是朋友，也有可能會賴皮不認輸而不願付錢，更何況是陌生人。
②我們可以訂定合約，如果有任何一方不願付錢，贏家可以告輸家。但要花錢花時間打官司，只為了討回50元，實在是得不償失。
③我們找一箇中立的第三者，每人分別先給她50元，結果揭曉後，她再把所有的錢100元給贏家。無奈的是，這個第三者有可能捲款潛逃。
我們無法信任陌生人，也覺得打官司勞神傷財。
區塊鏈技術很有趣，因為它幫我們實現第③種交易方式，而且安全、快速和便宜。
我們只需寫幾行程式程式碼，讓它執行在區塊鏈網路(Blockchain Network)上，進行交易。
以打賭天氣的例子，這個程式會確保100元的安全，並且一到明天會自動確認天氣狀況，結果揭曉後，也會自動將100元匯到贏家的帳戶裡。在區塊鏈網路上的交易，是無法被篡改或終止的，而且適合於大型交易，如賣一間房子或一家公司。
比特幣是人們最熟知的採用區塊鏈技術的應用。我們先來說明比特幣是如何工作的，在說明過程中一點一點帶入區塊鏈的概念。
什麼是比特幣?
一塊比特幣就是一個單位的電子位元貨幣(BTC)，並且就像真實的一塊錢貨幣一樣，本身是沒有價值的，只有在進行物品交易時才會產生價值。
在比特幣系統裡，有一本帳本(ledger)，它是一個電子檔案，記錄著所有的交易紀錄。
▲圖1 比特幣電子帳本
這帳本不是存放在一箇中央機構（比如銀行），或者一個數據庫。它擁有無數份副本，散佈存放在區塊鏈網路上的每一臺電腦裡，而每臺電腦我們稱為“節點(node)”。
如果David想用比特幣轉帳給Sandra，他就傳送一個資訊告訴網路說：他的帳戶減5 BTC，然後Sandra的帳戶加5 BTC。在網路中的每個節點都會收到資訊，並且將這筆交易記錄到自己的帳本里，然後更新帳戶的餘額。
▲圖2 請求交易資訊
說到這裡，關於帳本是由一組電腦共同維護，而不是由一個類似銀行的中心機構來掌管，有三個啟發：
•在銀行系統中，我們只知道自己的交易紀錄和帳戶餘額，而在區塊鏈網路裡，每個人可以知道任何人的交易紀錄。
•一般來說你信任你的銀行，而比特幣是分散式系統，執行在網路上，任何事情發生錯誤，是沒有客服人員可以幫你的。
•區塊鏈不是建構在信任情感的基礎上，其安全性和可靠性是通過特殊的數學函式和程式程式碼達到的。
我們可以將區塊鏈定義為一個系統，它讓一組互聯的電腦安全地共同維護一份帳本。
為了能在區塊鏈網路裡進行交易，你需要一個錢包(wallet)，它讓你可以存放和交易你的比特幣。只有你可以花費你的比特幣，所以每個錢包被特殊的加密法保護著，使用一對獨特且配對的鑰匙：公鑰和私鑰，才能解鎖。
如果一個資訊被公鑰加密，只有配對的私鑰才能解密讀到資訊。反之，如果你用你的私鑰加密資訊，只有配對的公鑰可以解密。所以當David想要轉帳，他需要用他的私鑰將轉帳資訊加密後，送到網路裡，然後每個節點使用David的公鑰將資訊解開，以確認是由David傳送的。
在加密完成時會產生一個電子簽名，它會被節點們用來確認交易資訊的傳送來源和真偽。電子簽名內容是一串文字，它是由交易資訊和私鑰所組成的，所以不能用在其他的交易資訊上。如果你更改交易資訊中任何一個位元組，電子簽名也會跟著改變，所以黑客很難更改你的交易資訊或是得知交易金額。
▲圖3 電子簽名與加密交易
錢包的公鑰其實是網路裡的一個地址(send to address)，所以當你轉比特幣給某人時，你其實是將比特幣轉公鑰的地址。而且你必須證明你是私鑰的所有人，才能進行轉帳。請注意，在網路裡的交易資訊已經是被加密過的，你不用暴露你的私鑰。
每個節點都保有一份帳本，但節點是如何知道你的帳戶餘額呢？區塊鏈系統並沒有記錄每個人的帳戶餘額（注：所以帳本實際上不是圖1那樣)，事實上，它只紀錄網路上每筆交易紀錄（如下圖）。為了得知你的帳戶餘額，你必須分析和驗證所有曾經跟你錢包產生交易的紀錄。
▲圖4 區塊鏈網路的帳本
“帳戶餘額”的計算和驗證需要靠之前的交易紀錄。舉個例子，為了轉出 10 BTC給John，Mary先發起一個交易資訊，它包含了之前部分的轉入交易紀錄，只要這些紀錄的轉入金額的總和剛好或大於10 BTC，即可傳送資訊。這些包含的交易紀錄稱作輸入（inputs），每個節點會驗證這些輸入的金額的總和是等於或大於10 BTC。這些計算和驗證會由錢包和節點自動完成，使用者不需要煩惱。
▲圖5 區塊鏈的交易資訊結構
那麼，系統如何信任這些輸入呢？
它要確認你的錢包在之前所有的轉入交易紀錄中是否真的有這些輸入。為了簡化和加速驗證的過程，每個節點會保留一份特殊的資料來達到目的，也因為這個驗證過程，錢不可能會無緣無故多出來。
持有比特幣代表的是，帳本上你還未變成輸入的交易紀錄。
在比特幣網路上執行交易的程式都是開源的，這表示任何人只要有電腦和網路就可以進行交易。然而，程式的錯誤有可能導致你的比特幣會不見。還記得嗎？比特幣是分散式網路，並沒有專屬的客服人員替你找回遺失的錢或錢包密碼。所以你想要用比特幣進行交易，建議使用正式的比特幣錢包軟體，並且妥善儲存你的錢包密碼或私鑰。
嗯，瞭解，但它真的安全嗎？而且它為什麼叫做區塊鏈？
任何人都可以進到比特幣網路，並且只需要出示他的公鑰就可以進行交易。如果一直使用同一個公鑰，所有的交易紀錄就會指向同一個帳戶。比特幣網路允許你產生多個錢包，每個錢包都擁有自己的公鑰和私鑰。這麼做可以讓你用不同的錢包做消費。沒有一個公開的方式可以知道你是這多個錢包的擁有者，除非你將每個錢包的比特幣轉到同一個錢包去。
比特幣地址(Bitcoin addresses)，也就是錢包，的總數是 2^¹⁶⁰或1461501637330902918203684832716283019655932542976。在讓任何人都可以擁有錢包的情況下，用這麼大的數字可以防止一些可能的攻擊。
話雖如此，仍然有一個安全漏洞會被利用：如果把錢轉出後馬上取消交易。交易資訊會在網路裡的節點間傳遞，所以兩個交易資訊抵達同一個節點的時間會不一樣。黑客送出一個交易資訊，在等商家把貨物寄出後，再送出一個取消交易的資訊。這種情況下，有些節點會先收到第二個資訊，而把第一個資訊視為非法。如何知道交易資訊之間的優先順序？使用時間戳（timestamp），但它容易被偽造。因此這會發生一些舞弊現象。
節點間會為了交易的順序而意見不合，所以區塊鏈系統設計的一套機制讓所有節點可以遵循一致的交易順序。
比特幣網路為了將交易資訊排出順序，所以將它們包成一組，稱為區塊（block），每個區塊包含的若干個交易資訊和一個連到前個區塊的連線。隨著時間，一個區塊跟著另一個區塊，形成一條時間鏈，這就是區塊鏈。
▲圖6 區塊鏈的序列結構
在時間序列上，同個區塊內的交易資訊被認為是同時發生，還未被打包進區塊的交易資訊會被視為未確認狀態。每個節點都可以將若干個交易資訊打包成區塊傳送到網路上，並建議其為鏈上的最新候選區塊。
因為任何節點都可以傳送候選區塊，系統如何決定誰才是可以放在鏈上的最新區塊？
區塊鏈系統使用加密雜湊函式（cryptographic hash function）設計了一道複雜的數學題，候選區塊只要有正確答案，就可以成為鏈上的最新區塊。
這個答案是由節點計算後一起被打包進區塊。答案是一個數字，得到答案的唯一方法就是用猜的，猜到對為止。一臺普通配置的電腦需要花一年的時間才能猜對答案。所謂團結就是力量，區塊鏈網路裡有很多臺電腦（節點），一起猜，只需要平均10分鐘就可找到答案。
哪個節點先猜到了答案，它就先有權利將它的候選區塊放到鏈上。
要找茬的話：如果兩個節點同時猜到答案，同時將各自的候選區塊放在鏈上，會怎麼樣？每個節點都有一份區塊鏈副本，當節點拿到其他節點丟出來的候選區塊（已有正確答案的），就會把區塊放到副本鏈上，同時系統會要求節點搜尋網路裡有沒有比它的副本鏈更長的鏈，如果有，捨棄原有的鏈，取用更長的鏈。
▲圖7 解決鏈模糊邏輯
事實上，節點同時猜對答案的發生機率很低，所以整個區塊鏈會很快地穩定下來，收斂成單一條鏈。話雖如此，不一致的鏈尾區塊仍存在潛在的安全問題。如果區塊屬於較短的鏈尾上（如圖7的區塊B），一旦系統決定採用其他更長的鏈（如圖7的區塊A和N），則區塊B內的所有交易資訊會被設定回到未確認狀態。
我們來看看Mary如何利用鏈尾模糊現象來進行攻擊。Mary要付錢給John，John要出貨給Mary，因為節點總是取用長鏈執行其上的交易資訊，這個時候Mary假造一個更長的鏈，裡面包含了一個取消交易的資訊，於是John可能會財貨兩失。
▲圖8 Mary的攻擊方法
系統如何防止這類攻擊？剛提到所有節點會合力找到數學題的答案才能把候選區塊放到鏈上，單靠一臺電腦去猜是非常困難，Mary必須比網路上所有的節點更快找到答案，才可能把假造的候選區塊放到鏈上。就算她成功假造了第一個區塊，還有第二個、第三個區塊，每次都要跟整個網路上節點們做競賽。如果Mary用一臺超級快的電腦呢？因為網路上有大量的節點，Mary不可能在確切的時間點假造多個區塊來進行攻擊。
如果她控制了網路上一半的節點，她有50%的機率可以成功假造區塊，但如果要連續假造兩個區塊，機率降到25%。想假造越多的區塊，Mary的成功機率越低。
比特幣區塊鏈系統的交易資訊是被數學競賽保護著：黑客是跟整個網路做競速。
所以，交易資訊隨著時間越來越安全。越舊的區塊比越新的區塊更安全。平均10分鐘就有一個新的區塊加到鏈上，大概一個小時後，裡面的交易資訊有很高的機率已經被執行了，而且是不可逆的。
▲圖9 區塊鏈的交易安全
為了轉錢出去，你的錢包必須先驗證有錢轉進來過，網路上所有的交易都會經過這樣的驗證。雞生蛋，蛋生雞，但一開始的比特幣從哪來？
為了平衡軟體錯誤或錢包密碼遺失所造成的通貨緊縮，系統會把一些回饋金給解開數學題的節點。為了得到回饋金而去執行軟體的行為，稱為“挖礦” —— 就像挖金礦一樣。
回饋金是一種激勵，推動人們去建立節點，順帶貢獻一些計算效能來幫助整個網路的運算和穩定。
因為一臺電腦需要花很長的時間解題（大約平均一年），所以幾個節點可以組成一個群組一起解題。這種方式會比較快，而且平分得到的回饋金。這種群組稱為挖礦池（mining pools）。
有些挖礦池很大，可能擁有整個網路超過20%的計算效能。這可能會有安全性問題，就像剛剛Mary那個例子。但就算挖礦池得到50%的計算效能，時間越久，交易資訊就越安全。
然而，有些挖礦池會限制節點的數量避免過大的計算效能來保障網路的安全。
而且隨著時間整個網路的計算效能會提升，例如技術的創新或節點數量的增加，區塊鏈網路會重新調整數學題的難度，讓產生新的區塊的時間保持在10分鐘。這麼做可以促使網路的穩定和安全。
再者，每四年挖礦的回饋金會減半，所以隨著時間人們對挖礦的興趣會減少。為了避免節點停止挖礦，系統允許每筆交易資訊可以附帶一點回饋金，節點便可以獲得額外的利益。
因為這個機制，如果交易資訊帶有較高的回饋金，就會比較快被執行。這表示你想要你的交易快點被執行，就得附加比較高的回饋金。跟銀行的手續費來比，比特幣的交易回饋金顯得比較少，而且跟交易量無關。
▲圖10 比特幣交易
現在你已經對區塊鏈有一個初步的瞭解，我們來快速看一下它為什麼有趣。
使用區塊鏈技術有幾個相當顯著的好處：
•你可完全控制自己的身家財產，沒有第三方機構組織保管或限制你使用它。
•交易成本非常低，讓我們可以實現小額支付(micropayments)。
•財產可以在幾分鐘內就完成轉移，交易紀錄可以在幾個小時內獲得保障。
•任何人可以在任何時間驗證每個交易紀錄，區塊鏈具有高透明度。
•應用區塊鏈技術可以打造任何去中心化的應用軟體，它可以快速且安全管理和傳送資料。
然而，有一些挑戰需要克服：
•交易紀錄都是匿名的。一方面保障了使用者的隱私，另一方面管制機構無法追蹤非法的交易行為。
•即使很多交易平臺興起，仍不容易使用比特幣買東西。
•比特幣就像其他的虛擬貨幣，非常不穩定：在市場上不容易取得而且需求劇烈變化。比特幣的價格很容易受到虛擬貨幣市場的突發事件影響。
•區塊鏈技術還處於起步階段，每天都有新的發展讓區塊鏈更安全且穩定。
整體來說，區塊鏈技術在許多行業上也具有潛在的革命性，例如從廣告到能源。它的主要影響力是源自於去中心化的概念和無形的信賴，很多的應用正在發展中。
人工智慧賽博物理作業系統
AI-CPS OS
“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧）分支用來的今天，企業領導者必須瞭解如何將“技術”全面滲入整個公司、產品等“商業”場景中，利用AI-CPS OS形成數字化+智慧化力量，實現行業的重新佈局、企業的重新構建和自我的煥然新生。
AI-CPS OS的真正價值並不來自構成技術或功能，而是要以一種傳遞獨特競爭優勢的方式將自動化+資訊化、智造+產品+服務和資料+分析一體化，這種整合方式能夠釋放新的業務和運營模式。如果不能實現跨功能的更大規模融合，沒有顛覆現狀的意願，這些將不可能實現。
領導者無法依靠某種單一戰略方法來應對多維度的數字化變革。面對新一代技術+商業作業系統AI-CPS OS顛覆性的數字化+智慧化力量，領導者必須在行業、企業與個人這三個層面都保持領先地位：
重新行業佈局：你的世界觀要怎樣改變才算足夠？你必須對行業典範進行怎樣的反思？
重新構建企業：你的企業需要做出什麼樣的變化？你準備如何重新定義你的公司？
重新打造自己：你需要成為怎樣的人？要重塑自己並在數字化+智慧化時代保有領先地位，你必須如何去做？
AI-CPS OS是數字化智慧化創新平臺，設計思路是將大資料、物聯網、區塊鏈和人工智慧等無縫整合在雲端，可以幫助企業將創新成果融入自身業務體系，實現各個前沿技術在雲端的優勢協同。AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量與行業、企業及個人三個層面的交叉，形成了領導力模式，使數字化融入到領導者所在企業與領導方式的核心位置：
精細：這種力量能夠使人在更加真實、細緻的層面觀察與感知現實世界和數字化世界正在發生的一切，進而理解和更加精細地進行產品個性化控制、微觀業務場景事件和結果控制。
智慧：模型隨著時間（資料）的變化而變化，整個系統就具備了智慧（自學習）的能力。
高效：企業需要建立實時或者準實時的資料採集傳輸、模型預測和響應決策能力，這樣智慧就從批量性、階段性的行為變成一個可以實時觸達的行為。
不確定性：數字化變更顛覆和改變了領導者曾經仰仗的思維方式、結構和實踐經驗，其結果就是形成了複合不確定性這種顛覆性力量。主要的不確定性蘊含於三個領域：技術、文化、制度。
邊界模糊：數字世界與現實世界的不斷融合成CPS不僅讓人們所知行業的核心產品、經濟學定理和可能性都產生了變化，還模糊了不同行業間的界限。這種效應正在向生態系統、企業、客戶、產品快速蔓延。
AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量通過三個方式激發經濟增長：
創造虛擬勞動力，承擔需要適應性和敏捷性的複雜任務，即“智慧自動化”，以區別於傳統的自動化解決方案；
對現有勞動力和實物資產進行有利的補充和提升，提高資本效率；
人工智慧的普及，將推動多行業的相關創新，開闢嶄新的經濟增長空間。
給決策制定者和商業領袖的建議：
超越自動化，開啟新創新模式：利用具有自主學習和自我控制能力的動態機器智慧，為企業創造新商機；
迎接新一代資訊科技，迎接人工智慧：無縫整合人類智慧與機器智慧，重新
評估未來的知識和技能型別；
制定道德規範：切實為人工智慧生態系統制定道德準則，並在智慧機器的開
發過程中確定更加明晰的標準和最佳實踐；
重視再分配效應：對人工智慧可能帶來的衝擊做好準備，制定戰略幫助面臨
較高失業風險的人群；
開發數字化+智慧化企業所需新能力：員工團隊需要積極掌握判斷、溝通及想象力和創造力等人類所特有的重要能力。對於中國企業來說，創造兼具包容性和多樣性的文化也非常重要。
子曰：“君子和而不同，小人同而不和。” 《論語·子路》雲端計算、大資料、物聯網、區塊鏈和 人工智慧，像君子一般融合，一起體現科技就是生產力。
如果說上一次哥倫布地理大發現，拓展的是人類的物理空間。那麼這一次地理大發現，拓展的就是人們的數字空間。在數學空間，建立新的商業文明，從而發現新的創富模式，為人類社會帶來新的財富空間。雲端計算，大資料、物聯網和區塊鏈，是進入這個數字空間的船，而人工智慧就是那船上的帆，哥倫布之帆！
新一代技術+商業的人工智慧賽博物理作業系統AI-CPS OS作為新一輪產業變革的核心驅動力，將進一步釋放歷次科技革命和產業變革積蓄的巨大能量，並創造新的強大引擎。重構生產、分配、交換、消費等經濟活動各環節，形成從巨集觀到微觀各領域的智慧化新需求，催生新技術、新產品、新產業、新業態、新模式。引發經濟結構重大變革，深刻改變人類生產生活方式和思維模式，實現社會生產力的整體躍升。
產業智慧官 AI-CPS
用“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧），在場景中構建狀態感知-實時分析-自主決策-精準執行-學習提升的認知計算和機器智慧；實現產業轉型升級、DT驅動業務、價值創新創造的產業互聯生態鏈。
長按上方二維碼關注微信公眾號： AI-CPS，更多資訊回覆：
新技術：“雲端計算”、“大資料”、“物聯網”、“區塊鏈”、“人工智慧”；新產業：“智慧製造”、“智慧農業”、“智慧金融”、“智慧零售”、“智慧城市”、“智慧駕駛”；新模式：“財富空間”、“資料科學家”、“賽博物理”、“供應鏈金融”。
官方網站：AI-CPS.NET
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