区块链技术大概是继互联网之后最伟大的发明了。它使得人们在无需信任且去中心化的情况下也能进行价值交换。假设我们之间打了一个赌，赌旧金山明天天气，赌注是 50 美元。我赌明天会是晴天，而你认为会是雨天。如今我们有三种方式来实现这一赌约：

1. 我们可以 信任 彼此。无论是下雨还是放晴，输家都支付给赢家 50 美元。如果我们是朋友，这当然是一种实现赌约的好方法。然而，无论我们是朋友还是陌生人，输家都有一万种方法拒不支付。

2. 我们可以将赌约转化为 合同。一旦签订一份合同，双方都有义务去履行赌约，支付赌注。然而，若是输家决定拒绝履行，赢家就得支付额外的报酬并且花费很多时间以通过法律手段谋求其正当权利。尤其是对于小额赌注而言，这看起来并不是一种最优的实现方式。

3. 我们还可以邀请 中立第三方。参与赌注的玩家各支付 50 美元给第三方，而第三方会将这 100 美元支付给赢家。然而，这位所谓的第三方也有可能做出卷款潜逃的行为。因此，这种方法与前两种方法并没有本质差别：要么相互 信任 ，要么诉诸 合同。最佳的解决办法既非信任亦非合同：我们没法信任陌生人，同时签订合同需要花费很多金钱和时间。区块链技术在这一方面惹人注目，正是因为它给了我们第三个选择，兼具安全、快捷、以及便宜三种特性。

区块链使我们能够写几行代码并在链上运行一个程序，双方分别向该程序发送 50 美元。这一程序将会确保这 100 美元的安全，并根据多种数据来源自动查询明天的天气情况。无论是放晴还是下雨，它都会自动将这笔钱转移到赢家名下。任何一方都有权利检查合约逻辑，一旦程序开始在链上运行，就不能被更改或中止。也许这对于 50 美元的赌约来说是小题大做，但对于房屋买卖以及公司间交易来说，这是一种合乎常理的选择。

区块链最为众所周知和受到广泛讨论的应用是比特币，它是一种可用于产品和服务交易的数字货币，正如美元、欧元、人民币和其他国家货币一样。让我们通过区块链技术的第一次应用来学习它的工作方式。

“比特币让我们有了从未有过的体验——使互联网用户可以向另一位用户转让一笔独一无二的数字资产，并且确保这笔转账安全可靠，同时所有人都知道这笔转账发生，但没有人可以挑战转账的合法性。我几乎无法用言语来赞美这一开创性成果。”

bitcoin 是比特币（BTC）这一数字货币的基本单位。正如美元一样，比特币本身没有使用价值；它拥有价值是因为人们同意用其支付货物和服务以换取更多的该币种，同时也相信其他人也会这样做。

为了记录我们每个人所拥有的比特币数量，区块链使用一种账本，一份记录了所有比特币交易的数字文件。帐本文件并不存储在某个中央处理器中，如一家银行或一家数据中心。它通过私人计算机网络储存在世界各地，经由这些计算机储存数据并完成计算。每一台计算机都代表区块链网络的 “节点”，并拥有账本文件的副本。

假如 David 希望将比特币支付给 Sandra，他便在网络中进行广播，宣称 David 本人账户中的比特币将会减少 5 枚比特币，而 Sandra 账户中的比特币将会增加相同数目。网络中的每一节点都会收到这条消息并将这一交易请求覆写到其账本副本上，并更新双方帐户余额。

• 区块链本身的设计方式使得人们无需相互信任，而是通过特定的数学函数和代码来保证其安全性和可靠性。

我们可以这样定义区块链：让一组相互连接的电脑可以维护一个安全账本、且账本可以不断更新的系统。为了在区块链上完成交易，你需要一个钱包——一个让你储存并交易比特币的程序。由于每个人的比特币应该只能由自己花掉，每个钱包都受到一种特殊的密码学技术的保护，这种技术要用到一对不同但互相关联的密钥：私钥和公钥。

使用两把不同但相互关联的私钥的办法来自于非对称密码学，即在加密和解密过程中使用两把不同密钥的密码学技术。在这种模式中，私钥即 Private Key，指由行动者自己保管、可以推导出公钥（但不能反向推导出私钥）并且（出于实际需要）不该公开给任何人的密钥，公钥即 Public Key，是由私钥推导出来的、可以公开给任何人的密钥。

公钥密码学一般有两种用途。一种是加密通信，发送者使用接收者的公钥来加密，接收者使用自己的私钥来解密，这样就能保证机密性；另一种是数字签名，签名者用自己的私钥来签名，验证者用签名者的公钥来校验，这样就能保证签名的身份同一性（不能欺诈也不能抵赖）。

当 David 想要支付比特币时，他需要广播一条经由他钱包中私钥加密过的信息。由于 David 是唯一一个知道解锁钱包对应的私钥的人，所以他是唯一一个可以花费他持有的比特币的人。网络中的任意节点都可以通过使用 David 钱包对应的公钥解密信息，从而检查交易请求是否确实来自 David 本人。

当你使用你钱包中的私钥来加密一条交易请求信息时，你也生成了一个数字签名，区块链中的计算机通过检验该签名来判断交易请求的来源和真实性。这一数字签名是由你的交易请求和私钥共同生成的一串文本；因此它不能被用于其他交易。如果你更改了交易请求信息中的任何一个字符，那么数字签名就会变得不一样，因此任何攻击者（如果有的话）都不能更改交易请求或交易额。

追踪你的钱包余额

区块链中的每个节点都保存了账本副本。那么，某个节点是怎样知道你账户余额的呢？区块链系统本身并不会追踪余额；它仅仅记录每一笔经过确认与验证的交易。事实上，账本也不会追踪余额，而仅仅追踪比特币网络内广播的每笔交易（图四）。要确定你的钱包余额，你需要分析并验证整个网络内与你的钱包有关联的每一笔交易。区块链账本- “余额” 的验证基于先前进行的交易。要向 John 支付 10 枚比特币，Mary 需要生成一个交易请求，这一请求包含了 Mary 先前收到比特币合计至少 10 枚的交易链接。这些链接被称为 “输入”。网络中的节点会确认交易额并确保这些 “输入” 暂未被花费。事实上，每当你在交易中纳入某些 “输入” 时，它们在这次交易之后的交易中就会变得无效。上述这些内容会自动在 Mary 的钱包中完成，并通过比特币网络的节点进行二次确认；她只是通过 John 的公钥向他的钱包支付了 10 枚比特币。

区块链交易请求结构- 那么，系统如何确认这些交易的输入是有效的？它会通过查询 “输入” 来检查所有与你用于支付的钱包相关的交易。为了使得这一检查更加快捷，网络节点会保留未花费货币的记录。多亏了这种安全检查，我们才能确保比特币不能被双花（即一笔钱被同时支付给不同的人）。

拥有比特币也就意味着比特币账本中的一些交易指向你的钱包地址，并且它们暂时还没有被用作 “输入”。在比特币网络上所有用于执行交易的代码都是开源的；也就是说，任何一台联网的笔记本电脑的持有者都可以进行交易。然而，一旦用于广播交易请求信息的代码存在任何问题，与交易相关的比特币就会永远消失。

比特币挖矿

要发送比特币的时候，你需要引用一笔接收者为你的钱包的资金。这适用于网络中的每一交易。

所谓的 “UTXO”，即在比特币系统中，钱不像我们的银行账户那样是以数字的形式存在的，而是以一张票据（note）的形式存在的。当你要转账时，你等于是要把票据拆成（或补成）一笔特定数额的票据，然后用只有提供接收者私钥才能解锁的方式给这笔资金上锁。接收方日后要花这笔钱的时候也是如此：用自己的私钥解锁。

区块链技术显著的优势在于：

• 你可以牢牢地把控住自己资产的价值，没有其他第三方可以控制你的资产或者限制你对你的资产的获取权限。

• 全球转移价值的成本变得非常低廉，使小额支付可行。

• 可以在几分钟内传递价值，且在短短几小时后，我们就可以认定转账的确定性，而不是传统节奏上按天或者按周来计算。

• 所有人在所有时候都可以验证在区块链上发生的每一单交易，这确保了交易的透明化。

• 我们还可以利用区块链技术构建去中心化应用程序，这些应用能够管理信息，且快速安全地传递价值。

然而，区块链仍然存在着一些需要解决的挑战：

• 可以匿名发送和接收交易。这虽然保护了用户的隐私，但是也允许了网络上的不法活动。

• 尽管越来越多交易平台涌现出来，电子货币也越来越受欢迎，但是把比特币用于商品和服务交易还不算容易。

• 和其他加密货币一样，比特币的价格波动还很大。在市面上，并没有很多流通的比特币，且人们对比特币的需求变化莫测。比特币的价格很大程度上也会受行业中的大事件影响。

总体来说，从广告到能源分配，区块链有潜力革新许多行业。去中心化的属性和消除人们对信任的需求是它最神奇的魔力了。