一、區塊鏈如何創造信任：基本結構、關鍵機制與核心性質
近年來，區塊鏈成為科技界和創業圈的一大熱詞。第46屆世界經濟論壇達沃斯年會將區塊鏈與人工智能、自動駕駛等一并列入“第四次工業革命”，顯示出區塊鏈技術的重大意義和極為廣闊的發展空間。IBM公司CEO羅睿蘭女士有一句著名的論斷：“區塊鏈對于可信交易的意義正如互聯網對于通訊的意義”（What the internet did for communications, I think blockchain will do for trusted transactions）。那么區塊鏈是什么？為何它被稱為“信任的機器”？
在本報告的第一部分中，我們用 “1”、“2”、“3”來總結區塊鏈的特點，由此回答以上兩個關鍵問題——
“1”句話概括區塊鏈：可信的分布式數據庫；
“2”個核心優勢：分布式、不可篡改；
“3”個關鍵機制：密碼學原理、數據存儲結構、共識機制。
1.?“1”句話概括區塊鏈：可信的分布式數據庫
狹義來說，區塊鏈是一種將數據區塊以時間順序相連的方式組合成的、并以密碼學方式保證不可篡改和不可偽造的分布式數據庫（或者叫分布式賬本技術，Distributed Ledger Technology，DLT）。分布式包含兩層意思：
一是數據由系統的所有節點共同記錄，所有節點既不需要屬于同一組織，也不需要彼此相互信任；
二是數據由所有節點共同存儲，每個參與的節點均可復制獲得一份完整記錄的拷貝。那么這個分布式數據庫的基本結構如何？
區塊鏈可以視作一個賬本，每個區塊可以視作一頁賬，其通過記錄時間的先后順序鏈接起來就形成了“賬本”。一般來說，系統會設定每隔一個時間間隔就進行一次交易記錄的更新和廣播，這段時間內系統全部的數據信息、交易記錄被放在一個新產生的區塊中。如果所有收到廣播的節點都認可了這個區塊的合法性，這個區塊將以鏈狀的形式被各節點加到自己原先的鏈中，就像給舊賬本里添加新一頁。
區塊可以大體分為塊頭（header）和塊身（body）兩部分。塊頭一般包括前一個區塊的哈希值（父哈希）、時間戳以及其他信息。哈希是一類密碼算法，將任意一段信息都可以通過某種加密算法表現為一串“亂碼”，也就是哈希值。父哈希指向上一個區塊的地址（頭哈希），如此遞推可以幫我們一直回溯到區塊鏈的第一個頭部區塊，也就是創世區塊（genesis block）。
每個特定區塊的塊頭都具有唯一的識別符，即頭哈希值。任何節點都可以簡單地對區塊頭進行哈希計算獨立地獲取該區塊的哈希值。區塊高度是區塊的另一個標識符，作用與區塊頭哈希類似。創世區塊高度為0，然后依次類推。
以上圖的比特幣#515056區塊為例，其塊頭中除了包含頭哈希、父哈希及默克爾根以外，還包含了以下重要信息：
獎勵（Block Reward）：系統發放給發現正確哈希值并創建新區塊的礦工的獎勵，這部分為內置代幣系統的區塊鏈獨有。目前比特幣區塊鏈獎勵為12.5個比特幣，該數字每四年減半（比特幣總量設定為2100萬個）。
難度（Difficulty）：該區塊工作量證明算法的難度目標。
隨機數（Nonce）：用于工作量證明算法的計數器。
塊身包含經過驗證的、塊在創建過程中發生的所有價值交換的數據記錄,通過一種特殊的數據結構存儲起來，通常組織為樹形式——比如默克爾樹（Merkle Tree）。所有數據記錄在這棵樹的“葉子”節點里，一級一級往上追溯，最后歸結到一個樹根，反之通過樹根就追溯到每一筆交易詳情。
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