【从零开始学习计算机科学】信息安全（十三）区块链

区块链

区块链概述

能否在互联网环境（开放环境）下，创造一种技术，使得在无法保证人们相互信任的前提下，还能从事价值交换的活动？其核心是开放环境下安全问题(信任问题、交易问题、存储问题、计算问题)。

什么是区块链（Blockchain）？去中心化的、分布式的、区块化存储的链式共享数据库。区块链起源于Bitcoin（比特币），区块链是比特币的支撑技术，比特币是区块链的第一个应用。2008年11月1日，Satoshi Nakamoto(中文译名：中本聪)的人发表了一篇名为《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》的研究报告，并于2009年1月3日首次挖出比特币。从此比特币就诞生了。2014年后，比特币背后的技术区块链技术得到广泛重视。

比特币/区块链解决的核心问题是去中心化。比特币诞生之前，人们已经开始广泛探讨在互联网环境下如何保护个人信息与隐私（密码朋克cypherpunk，硅谷）等问题。在1990年，密码朋克成员大卫·乔姆发明了密码学匿名现金支付系统，即Ecash，在1997年，密码朋克成员亚当·贝克发明了哈希现金，用到了工作量证明系统(proof of work)。在2004年，密码朋克成员哈尔芬妮提出了电子货币和加密现金。上述技术和系统都是中心化的，但是都失败了。

中心就是中介，基于中心就增加了各种成本，如交易成本；多中心环境下，信息分散在各中心，打通成本个非常大，不易共享；运行效率受制于中心化机构的效率，普遍低下；无法有效抵御内部人员的篡改、黑客攻击、自然灾害等；无法有效防止信息与隐私泄露；对虚拟资产的保护也存在很大问题。

去中心化（分布式）的特点是每个节点都具有高度自治的特征；节点之间彼此可以自由连接；任何一个节点都可能成为阶段性的中心，但不具备强制性的中心控制功能；节点与节点之间的影响，会通过网络而形成非线性因果关系，这种开放式、扁平化、平等性的系统现象或结构，我们称之为去中心化。

区块链的主要特性

开放，共识

任何人都可以参与到区块链网络，每一台设备都能作为一个节点，每个节点都允许获得一份完整的数据库拷贝。节点间基于一套共识机制，通过竞争计算共同维护整个区块链。任一节点失效，其余节点仍能正常工作。

交易透明，双方匿名

区块链的运行规则是公开透明的，所有的数据信息也是公开的，因此每一笔交易都对所有节点可见。节点与节点之间是去信任的，因此节点之间无需公开身份，每个参与的节点都是匿名的。

不可篡改，可追溯

单个甚至多个节点对数据库的修改无法影响其他节点的数据库