区块链是什么？一文了解区块链技术原理！6大特性及应用！

区块链是什么？最为人所知的区块链应用就是比特币，今天带大家先从6个区块链特性来认识完整的区块链技术！从最根本的运作方式，无痛知晓区块链原理。从去中心化、不可窜改性、可追朔性、透明性、匿名与隐私性、密码学加密等方面去理解区块链。

区块链是什么？

区块链是一种「分散式的数据库系统，任何人都能在区块链网络中查看透明的资讯，同时又无法轻易窜改资讯内容」。区块链就像是一个由数据块（Block）组成的链条（Chain），这些数据块按照时间顺序相互连接，每个数据块都包含了先前数据块的加密摘要，如果想要接续整条数据链，就必须计算出前一个数据块的加摘要，这样的结构使得区块链在数据的安全性方面具有独特的优势。除此之外，区块链共具有以下6点特性：

1. 去中心化（Decentralization of Blockchain）
2. 不可窜改性（Immutability of Blockchain）
3. 可追朔性（Traceability of Blockchain）
4. 透明性（Transparency of Blockchain）
5. 匿名与隐私性（Privacy of Blockchain）
6. 密码学加密（Encryption of Blockchain）

区块链技术被广泛应用于加密货币领域，由多个分散、不同的节点进行运作，这些节点共同维护着区块链网络的运行，因此在概念上可以将其视为由「共识机制」打造出的「分散式帐本技术」。简单说，区块链的原理就是利用多个分散的设备（节点），将大量的交易资料储存于每个区块，区块间利用密码学加密，再进行链接，使资料不易被窜改，又保持可追朔性及透明性。而由大量分散的节点进行运作又可以取代掉中心管理、控制的机制，做到去中心化（无中心机制）。

区块链原理及运作流程

区块链原理及技术运作的流程。

交易提交

当用户发起一笔交易时，这笔交易会被广播到整个区块链网络的节点中。

验证交易

接收到交易的节点会进行验证，确保该交易的合法性和有效性，验证过程包括检查交易的数字签名、余额是否足够等。

打包交易

一旦交易通过验证，它将被打包成一个新的区块。

工作证明

矿工开始进行工作证明，也称为「挖矿」。挖矿的过程是通过进行复杂的数学运算，找到符合特定条件的数值，使得新生成的区块的哈希值符合一定的规则。这个过程需要消耗大量的计算资源，所以被称为「工作证明」。

添加区块

当矿工成功找到符合条件的数值后，将新生成的区块广播给整个网络，其他节点也将确认这个区块的有效性，一旦确认无误，该区块就会被添加到区块链的末端，形成一个新的区块。

重复流程

一旦新的区块被添加到区块链中，这些交易就被永久记录，不可篡改。然后，进入下一个区块的生成和验证过程，整个过程不断重复。

区块链原理是由数个矿工（节点）提供电脑算力，计算被经过加密的数据块，确认无误后再进行链接。我们用简单一点的方式来比喻，区块链就是「一个所有人共同持有的帐本，上面的每笔交易资讯都装在一个上了密码锁的玻璃箱（区块），每个人都可以看到交易记录，却不能窜改。」每个玻璃箱子之间会再用锁链连接，只有破译了密码锁，才能再用新锁链连接新的玻璃箱子。

每个节点都可以看作是一个矿工在背后提供电脑算力进行数据解密，验证完成后，就能拿到相应的区块奖励。确认交易记录没问题后（验证成功），最后资料才会上区块链，在大家都能看到的帐本上记上一笔，这就是区块链的原理。

每个区块之间都会有链连接着，且每个「当前区块」都会蕴含着「上一个区块」的资料，「区块链」的名称由此而来。

区块链节点（Node）：全节点、轻节点、采矿节点

区块链	全节点	轻节点	采矿节点
储存数据	完整的区块链数据	部分区块链数据	通常不储存完整数据
验证功能	可独立验证每笔交易	需依赖全节点验证交易	依赖全节点验证交易
创建新区块	否	否	是
存储空间	较多	较少	较少
安全性	较高	较低	较高

区块链节点基本上可以分为全节点、轻节点和采矿节点，但其余还有验证节点（Validator Node）及归档节点（Archive Node）等等，基本上是根据每个节点在区块链中负责的工作去分门别类，而最知名的比特币总共有一万个节点左右，也就是说你在比特链上进行的转帐交易是由这1万个节点去维护和记录的。

• 全节点（Full Node）：拥有完整的区块链数据，可以独立验证每笔交易，但不直接参与创建新区块的过程。由于储存了完整数据，所需存储空间较多，但相对拥有较高的安全性。
• 轻节点（Light Node）：仅储存部分区块链数据，需要依赖全节点验证交易。不参与创建新区块，因此占用较少的存储空间，但安全性较低，因为依赖其他节点的验证。
• 采矿节点（Mining Node）：通常不储存完整数据，依赖全节点验证交易。负责创建新区块的过程，并获得奖励。因不需储存完整数据，所占存储空间较少，而由于参与创建新区块，安全性较高。

区块链技术瓶颈：不可能三角

「区块链不可能三角」是指技术上无法100%同时满足去中心化、安全性、可扩展性（性能），通常在满足其中两点的同时就必须一定程度地舍弃第三点，又称区块链三角悖论、不可能的三位一体、不可能的三头马车。举例来说，以大量的节点验证来提升去中心化和安全性的同时，就难以达到可扩展性，性能上能处理的资讯将会非常有限，比特币就是属于此种情形。

区块链技术发明者：中本聪（Satoshi Nakamoto）

区块链起源于2008年的一篇网络论文「比特币：点对点的电子交易系统」，作者中本聪（Satoshi Nakamoto），至今没人知道他到底是何方神圣，这篇论文概述了一个去中心化的交易系统，并透过加密技术实现这样的系统。

区块链起源

如果你现在想着的是，我们生活好好的为什么会需要一个新的交易体系呢？因为2008年正是金融海啸发生之时，当时的人们对中心的管理者、掌权者的信任度非常低，所以不需要中心管理的概念就这样横空出世了。

6大区块链特性

• 去中心化（Decentralization of Blockchain）
• 不可窜改性（Immutability of Blockchain）
• 密码学加密（Encryption of Blockchain）
• 可追朔性（Traceability of Blockchain）
• 透明性（Transparency of Blockchain）
• 匿名与隐私性（Privacy of Blockchain）

区块链具有以上6点特性，每个特性环环相扣，才会有完整的区块链技术，以下为了方便理解，会尽量使用白话解说，那我们开始吧。

去中心化（Decentralization of Blockchain）

去中心化是指「除去中心机构管控的群体、组织，不存在权力集中的掌权人」，区块链上，所有金融行为都被记录在一个大家都能看到的网络上，就像是世界上的每个人手上都有同一个共享帐本，当我发起一笔转帐时，所有人的帐本上会迅速地记上这笔帐，整个过程不需要透过任何中心机构（银行）去处理我的交易，这就是一个除去中心的交易系统，因为整个交易体系由我们所有人共同拥有、监督。

中心化（Centralization）

中心化就是一个团体、系统、体系具有控管整体的中心掌权人，举例来说，国家的中心是政府，而交易体系的中心是银行，因为所有的金融服务都是由银行提供的，也就是说，银行那有一个记帐小本本记录着我们所有的金融行为，所有交易、资产都是银行说了算，所以当记帐权由银行转移至我们每个人时，就像共同拥有一本公共帐本，「分散式帐本技术」的名称由此而来。

中心化系统体现出来的弊端显而易见，掌权人可以藉由各种理由、名目执行自我意志，当资产存放在中心化的体系、机构时，相当于任人主宰，许多交易所的「风控部门」就充分体现出中心化的弊端。反观，去中心化因没有中心团体、机构、企业进行管理，一切都是由程式码和矿工贡献的电脑算力运行整个区块链网络，所以才被众人所推崇。

不可窜改性（Immutability of Blockchain）

不可窜改性是指「数据一旦被记录在区块链上，就无法进行修改或删除」，区块链上的每笔纪录都会利用哈希值进行加密，下一位想要将区块接续的使用者就必须解密之前的所有纪录，如果尝试窜改帐本，那哈希值（Hash ID）也会随之更动，帐本对不上之前的纪录，那就不会被承认。举例来说，当我想偷偷更改帐本时，会被全世界的人发现，因为全世界人手上的帐本都写着我只有10块，但我自己手上却写着100块，那我这比偷改的帐就不会被区块接续，也就是没人会承认这笔帐，这就是所谓的「不可窜改性」。

那真的完全不能被窜改吗？这就要提到所谓的「51%攻击」，也就是说如果要成功窜改帐本的话，我必须将全网50%以上的帐本都改过，区块链才会认为那笔交易是正确的，并且将区块接续下去，这样我才有可能成功，但以现实上来说，一个人要掌控51%的算力（电脑计算能力）是非常困难的。

可追朔性（Traceability of Blockchain）

可追朔性是指「区块链中可以追踪和查证任何过去的交易或数据记录」，任何人都可以看到任何人的交易记录，并且是从第一笔到最后一笔。每一个数据块都包含了前一个数据块的哈希值，这样的连接方式使得区块链成为一个不断延伸的链条，并且每一个数据块都永久地记录在区块链上。这种可追朔性特性在供应链追溯等领域非常有价值。比如，一家食品公司想要确认食品产品的来源和生产过程是否真实可信，它可以通过区块链系统查询产品的每一个环节和交易记录，确保数据的可信度，并且有助于确保产品的质量和安全。

透明性（Transparency of Blockchain）

透明性是指「区块链上的交易和数据记录都是公开可查的」，任何参与者都可以查询和验证这些信息。这种透明性是由于区块链的分散式结构，所有的交易和记录都被储存在多个节点上，每个节点都拥有相同的数据副本，确保数据在整个网络中保持一致性。这使得区块链成为一个公开、公正的交易系统，增强了用户对于交易的信任，并让所有参与者都能够审核交易的合法性和真实性。

举例来说，如果你使用的区块链网络为BEP-20，那你可以在BscScan上输入钱包地址、交易哈希值去查询资讯，如果你使用的是ERC-20链，那你可以在EtherScan上找到你要的资讯，其他还有许多不同的区块链网络。许多链上侦探就是透过相关的查询手法去分析出巨鲸、骇客的交易动作。

匿名与隐私性（Privacy of Blockchain）

匿名性是指在「区块链交易中，参与者可以使用不具名的身份进行交易」，这意味着，虽然交易中涉及的地址和交易记录可以被公开查询，但无法直接将这些地址或交易与特定的个人身份联系起来，这种匿名性为用户提供了更高的隐私保护，因为其真实身份并不会被公开显示。

然而，值得注意的是，虽然交易是匿名的，但所有的交易数据都是公开可查的，这意味着所有参与者都可以查询和验证交易的有效性。此外，尽管交易地址是匿名的，但一旦与特定的身份相关联，交易历史仍然可以被追溯。

密码学加密（Encryption of Blockchain）

密码学加密是指「区块链使用密码学加密技术来保护数据的机密性、完整性和可信度」，确保了数据的整体安全性，每笔交易都会使用公开密钥技术进行加密，也就是产生一把「公开钥匙」，确保只有拥有相应私钥的用户才能解读该交易。同时，区块链中的数据块也使用哈希函数进行加密，将数据转换成固定长度的哈希值，确保数据的完整性和不可篡改性。

因此，区块链的「安全性」实际上是由「密码学加密」这个特点所实现的，密码学加密确保了数据和交易在传输和储存过程中的安全性，同时也为区块链的去中心化结构和信任机制提供了支持，这使得区块链成为一个安全、可信赖的数据记录和交易系统。

区块链种类：公有链、私有链、联盟链

区块链	公有链	私有链	联盟链
参与者	无限制	限制	限制
控制权	去中心化	中心化	部分去中心化
透明性	高	低	中
运行效率	低	高	中
隐私性	低	高	中
需要许可权	无	有	有
共识机制	工作量证明	自订的共识机制	能够选择共识机制
应用范围	公共领域	企业内部应用	跨组织合作应用

区块链的种类分为公有链、私有链和联盟链，每个种类有各自的特色及应用场景，最常讨论的比特币、以太坊都是属于公有链的部分。

公有链（Public Blockchain）

公有链	说明
参与者	公开、无限制
控制权	去中心化
开放性和透明性	高
运行效率	低
资料隐私性	低
需要许可权	无
需要共识机制	工作量证明
应用范围	加密货币、公共领域

公有链是一种开放式的区块链网络，任何人都可以参与其中，且无需特定的许可权，它的运作是完全去中心化的，由节点共同维护和验证交易，没有单一机构或个人掌控。公有链的运行是高度透明且开放的，所有的交易记录都可以被公开查询，使得公有链在去除信任需求和确保安全性方面具有优势。公有链最著名的应用就是加密货币，如比特币和以太坊，它们允许使用者在无需中间人的情况下进行价值转移。

私有链（Private Blockchain）

私有链	说明
参与者	限制
控制权	中心化/部分去中心化
开放性和透明性	低
运行效率	高
资料隐私性	高
需要许可权	有
需要共识机制	自订的共识机制
应用范围	企业内部应用

私有链是一种封闭式的区块链网络，仅允许特定的参与者进行访问和参与，相对于公有链的开放性，私有链的参与者必须获得授权和特定的许可权，并通常受到中心化的控制。私有链主要用于企业内部应用，例如企业内部的资料共享、交易管理和供应链追溯，私有链提供了更高的运行效率和更好的资料隐私性，但同时也失去了公有链的完全去中心化优势。

联盟链（Consortium Blockchain）

联盟链	说明
参与者	限制
控制权	中心化/部分去中心化
开放性和透明性	中
运行效率	中
资料隐私性	中
需要许可权	有
需要共识机制	能够选择共识机制
应用范围	跨组织合作应用

联盟链是一种介于公有链和私有链之间的模式，它由一组有限的参与者共同维护，这些参与者之间需要建立信任关系，并签订协议来共同管理区块链。联盟链的控制权可以是中心化的、部分去中心化的或者是共识机制的，联盟链主要应用于跨组织合作领域，例如供应链管理、银行间的跨境支付等。它可以根据实际需求选择不同的共识机制，并兼顾了效率和安全性的平衡。

5个区块链应用领域及案例

• 加密货币（Cryptocurrency）
• NFT（Non-Fungible Token）
• 区块链游戏（GameFi）
• 去中心化金融（DeFi）
• 智能合约（Smart Contracts）

当前的数字时代，区块链技术正以惊人的创新力量改变着我们的生活。从加密货币、NFT、区块链游戏、去中心化金融到智能合约，区块链技术正在不断拓展其应用范畴，成为各个领域的关键驱动力。

以下10个是我们已知的区块链应用案例：

1. 金融服务
2. 身分认证
3. 资产证明
4. 电玩游戏
5. 线上博弈
6. 社交网络
7. 资讯传输
8. 网域名称
9. 资讯安全
10. 线上捐款

首个区块链应用案例：加密货币

加密货币是首先出现的区块链应用，不同于法币，区块链因为没有中心管制的特性所以加密货币可以在没有任何限制、规范下，穿梭国界进行交易，自由交易、买卖，再加上目前有许多国际上的公司都渐渐接受加密货币支付了，让加密货币能更加融入我们的生活。

NFT（Non-Fungible Token）的独特性与艺术领域应用

NFT可以说是近几年最夯的区块链应用，又称作非同质化代币，是一种在区块链上唯一且不可替换的数字代币，它们的独特性赋予了数字内容价值，NFT在艺术领域引起了巨大的回响，艺术家可以将其作品以NFT形式销售，确保作品的版权和真实性，同时也为数字艺术市场带来了全新的可能性。

虽说许多人是因为炒作才进到这个市场、认识到这个区块链技术，但NFT的发展性还是不容小觑，虚拟分身、身分认证和资产证明都跟NFT有大的关系，像是门票、身分证、证明文件等等。同为区块链技术，加密货币和NFT却是相反的特性，所能应用到的领域也有所差异。

区块链游戏（GameFi）

区块链游戏，也被称为GameFi（Game Finance），结合了区块链技术和游戏机制，为玩家提供更多掌握游戏内资产的权利，这些游戏中的资产通常被设计为NFT，可以进行真实拥有和交易，而游戏币的部分通常为加密货币，玩家在其中可以获得真实收益，GameFi的崛起将游戏和金融领域融合，为玩家带来全新的独特玩法和经验。但区块链游戏还在非常早期的阶段，目前多数的游戏都是以区块链技术为包装的资金盘。

去中心化金融（DeFi）的金融革命与创新产品

去中心化金融（DeFi）是利用区块链技术实现金融服务的新兴领域，它打破了传统金融中央化的枷锁，提供了更加开放和公平的金融应用。在DeFi生态系统中，用户可以参与贷款、交易、借贷、储蓄等金融活动，无需经过传统金融机构的中介，DeFi的崛起带来了众多创新产品，如流动性挖矿、借贷平台和去中心化交易所等。

因为区块链本身就是一项货币系统，所以最容易结合的行业就是金融业，只要银行有提供的业务，区块链都可以代替，但目前如果要更加深入产业，法律就必须跟进，虽说会某种程度上的迫害到去中心化的特性，但也一定能获得相应的应用、发展。

智能合约（Smart Contracts）的自动执行与实用案例

智能合约是一种基于区块链的自动执行合约，它们可以在符合特定条件的情况下自动执行并确保合约的执行过程透明可信，智能合约的应用非常广泛，包括房地产交易、保险索赔、供应链管理和版权保护等，这些智能合约的自动执行功能为各行各业带来了更高效、更安全的交易和合约管理方式。

区块链能有如此多的应用和发展领域就是因为背后的智能合约，工程师们可以根据自身需求开发出相应的智能合约（程式码），许多知名的区块链技术（比特币、乙太坊）也都是使用开源的程式码，让全世界的技术专家都能共同迭代技术、发展更多区块链应用。

区块链常见问题

我怎么看待区块链技术？

区块链是一个走在非常前面的技术，虽然已经出现10年多以上了，但不是在一开始就受到关注，所以整体区块链应用还在非常早期的阶段，每年的热潮也都不一样，迭代速度飞快就是处在早期的最好证明。根据本文的论述，相信你已经知道区块链的重要性了，未来有很多的可能性是我们现在完全想像不到的，我相信区块链的应用将持续扩展，影响各个领域的发展。

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