什么是区块链？

一开始接触区块链技术可能令人不知所措，但只要了解其中一些关键特性，您也能立即成为 Web3 专家。 您可能以为，所有区块链都像比特币一样安全，所有区块链都像以太坊一样强大。 但实际上，不同区块链网络之间存在巨大差异。 从区块链治理到创造新币，再到谁可以加入网络；区块链拥有改变整个网络运作方式的特性。

有些区块链在特定使用场景下比其他区块链更好，但是不同区块链各有优缺点。 因此，在本文中，Ledger 学院将详细介绍什么是区块链、其工作原理，以及不同类型的区块链及其用途。

但在深入探讨技术细节之前，我们先来了解一些最基础的知识。

什么是区块链？

简单来讲，区块链是一种不可更改的分布式数字分类账，负责记录交易和跟踪该网络上数字资产的转移情况。 起初，区块链的用途是跟踪金融资产，而如今，区块链已成为一种存储价值的理想手段，因此其用例也越来越多。 区块链具有一些可以开辟崭新功能世界的关键特性，这个概念也称为“Web3”。 那么这些关键特性是什么？

区块链网络的关键特性

区块链还有很多其他不可忽视的特性。 但是这些特性都以两大支柱为基础：分布式账本技术和不可更改的记录。

分布式账本技术

区块链不会将其信息托管在单个中心化服务器上，而是将其分类账分布到系统中的每台计算机。 这些计算机被称为节点，负责存储、共享和记录信息以及数字资产的转移。 这是“分布式账本”技术的基础，也是区块链安全存储信息的唯一方式。

不可更改的记录

其次，区块链采用一种独特的信息存储方式：区块内存储。 存储新信息的区块排列成一条链，分布在整个网络中，因此也称为“区块链”。 需要说明的是，这种特定的数据结构可确保一旦信息进入区块链中即不可能更改。 这些特性使得区块链几乎不可能遭受黑客攻击。

区块链的用途是什么？

您可能想知道为什么这些如此重要，您不是一直在进行数字交易吗？ 但以数字方式汇款与发送电子邮件或图片等信息截然不同。

货币要有价值，其供应量必须有限。 成功的数字交易必须有接收方接收价值，而发送方的账户中会减少完全相同的价值。 否则就存在双重支付问题。

您可能对这个词不太熟悉，但它是我们整个金融系统和我们信赖银行的关键基础。 区块链技术解决了双重支付问题，同时无需由中心化实体来验证交易。 这意味着可以透明、安全和匿名地进行大规模的点对点价值交换。 这又意味着什么？

简单来讲，解决双重支付问题意味着区块链允许您与朋友交换价值，确保您的资产从您的账户转移到对方账户。 重点在于，它必须能够在实现转移的同时，不允许参与者使用这笔资产再次支付，确保不会在系统中产生新的资产。

区块链的类型

建立区块链网络的方法有多种，可能比您想象的还要多一些。 大多数人提到区块链时，他们指的是类似于比特币的去中心化区块链。 但值得一提的是，这项技术还可以构建中心化系统。

区块链支持点对点传输和去中心化价值交换，但这并不意味着所有区块链都以这种方式运作。 区块链包括公有区块链、私有区块链、许可区块链，以及由联盟建立的区块链。 有些甚至是其中几种类型的组合。

所以我们需要了解不同类型区块链网络之间的区别及其重要性。

私有区块链、许可区块链和联盟区块链

许可区块链由政府或公司等单一实体运作。 因此，中心化实体可以对系统的访问权限以及谁可以运行节点加以限制。 而且，运行节点的人拥有大量权力，也有可能滥用这些权力。

接下来是私有区块链。 显然，这类区块链始终需要获得许可。 但实际上不止于此。 私有区块链不仅限制谁可以运行节点，还限制谁可以访问系统。 它属于完全中心化的系统，允许实体保护用户的身份和数据。 因此，政府或贸易组织倾向于使用这类系统来保持对系统及其数据的控制。

Hyperledger 便是私有区块链的典型例子。 在这种情况下，使用私有系统可以防止他人窥视用户数据（例如配送信息）。 而使用公开透明的区块链则会带来隐私风险。

其次，联盟区块链也属于许可区块链，但它不是由单一实体治理，而是由一群组织负责管理区块链。 许多愿意合作的金融系统倾向于采用这种方法。 这类区块链使用投票系统验证信息更改，因此可以快速处理交易。

不过，上述这些都是极为中心化的方案，这意味着其中存在单点故障，很不安全。

非许可区块链和公有区块链

相比之下，非许可区块链允许任何人运行网络中的节点。 这类系统中往往会有更多参与者，他们可以在世界上任何地方运行节点。

这种特性确实使其速度比私有区块链和许可区块链更慢。 不过，系统规模越大，监管居心不良的参与者也就越容易。 非许可区块链的去中心化性质使其比私有区块链更加安全。

显而易见，公有区块链也是无需许可的。 它们不仅允许所有人加入网络，而且平等对待所有节点，每个参与者都可以轻易获得网络上的所有数据。 公有区块链透明、安全且可审计，因此非常适合加密货币。 比特币网络正是公有区块链的典型例子。

区块链如何运作？

如前文所述，区块链网络将数据存储在所有参与网络的计算机（也称为节点）上。加密货币节点通过参与交易验证过程为保护网络安全做贡献。 每个节点都以区块的形式存储信息。 然后将所有这些区块排列成一条链。 网络每处理一笔交易，链条就会相应增加。

但是，节点不会以人类可读的方式存储信息。 它所使用的是加密哈希字符串。 为了保护交易中包含的敏感信息，节点会将信息转换为一串数字和字母，然后存储在每个区块中。

这些加密哈希字符串不仅包括所对应区块的信息，还包括链上前一区块的信息。 换言之，如果有人要更改某个区块，就会更改对应的哈希字符串，链上所有后续区块也会随之更改。 这使得任何一点修改都会对整个网络产生极为明显的影响，因此它非常安全。 区块链中的交易发生得越早，更改交易数据就越困难。 这种能力使得区块链成为存储重要数据不可替代的媒介。 如需了解更多详细信息，请完整阅读这篇有关区块链交易和节点以及如何运行节点的文章。

接下来我们要了解，区块链是如何存储信息的。

不过您可能很好奇，“节点为什么不会为了自身利益而谎报网络状态呢？”

这一切都要归结为区块链的类型及其共识机制。

区块链如何保证安全？

对于需要许可的私有区块链，控制实体通常会采用投票机制。 而比特币或以太坊等公有区块链已经找到了一种更加去中心化的安全保障方法：使用共识机制。

什么是共识机制？

这正是公有区块链最聪明的地方：全世界分布着数以千计的节点，每笔新交易必须经过大多数节点的验证才能添加到区块链上。 添加区块后，区块链上每个节点的状态必须保持一致。 这也称为达成共识。

区块链分类账的管理分布得如此广泛，任何一个实体都无法控制网络或验证虚假信息。 因此，整个网络的安全就得到了保障。 但是由于区块链使用的共识机制不同，这些节点处理交易的方法也略有不同。 另外，每种方法都有各自的优缺点。

如需深入了解其中的差异，请完整阅读这篇有关什么是共识机制的 Ledger 学院文章。

不同的共识机制

公有区块链有两大类共识机制：工作量证明与权益证明。 但是，还有其他几种中心化程度更高的不常用共识方法。

工作量证明 (PoW)：这种共识机制速度较慢、安全性高，利用挖矿者创造新币和处理交易，在此过程中挖矿者需要解决耗费大量算力的复杂难题。 这种机制可以保证网络安全的原因在于，使用大量能源挖矿的成本极高，尝试欺骗系统对于挖矿者来说是毫无意义的。 比特币便是工作量区块链的典型例子。

权益证明 (PoS)：这种共识机制利用验证者来处理交易，速度更快，也更节能。 权益证明区块链中的验证者不是使用算力来证明自己的可信度，而是使用大量加密货币作为抵押品。 如需了解更多信息，请完整阅读这篇有关加密货币权益质押的文章，但基本上，验证者会为了得到激励而保持行为诚信。 简而言之，他们表现良好便会得到奖励，行为不端则会受到惩罚。 以太坊就是使用权益证明的区块链。

区块链：还有什么值得关注的？

您可能会将区块链技术直接与加密货币联系起来，但实际上它的含义远不止于此。 区块链不只是加密货币和金融，区块链网络还有其他一些新的用途。

例如，有些区块链网络能够执行智能合约，这就像区块链版的计算机程序。 智能合约没有太多技术含量，却掀起了区块链技术领域的一场文化革命。

这些计算机程序使得创建具有各种用例的区块链应用程序成为可能。

例如，只有在智能合约的支持下，才有可能创建提供借贷服务的去中心化金融应用程序。 另外，非同质化代币形式的区块链游戏和区块链艺术品也离不开它。 这些程序还为 The Sandbox 和 Decentraland 等去中心化元宇宙平台创造了机会。

不仅如此，区块链技术甚至有能力改变我们的治理方式。 正是币和代币的出现，我们才能够以去中心化自治组织 (DAO) 的形式创建复杂的去中心化投票机制。

随着 Web3 行业创新的不断发展，拓展更多用例的潜能也在随之增加。 简而言之，区块链技术已然存在，无人知晓它未来还会创造多少可能。