本文轉載自公眾號“肉摩陀"

整編｜WangMe

世上真的有這么一本賬本么？有！那么大一本賬，體積多大呢？答案是150Gb。

這里說的賬本是指比特幣的底層載體---區塊鏈。區塊鏈，正如它的名字所顯示，分為區塊和鏈兩部分，區塊即是block，鏈即是chain，合稱blockchain。

不過區塊鏈技術并不是天然綁定比特幣的，但比特幣卻需要區塊鏈作為載體，所以區塊鏈是一種更加底層的技術，它的作用是記載信息。信息可能是交易記錄，產品生產數據，合約履行情況等等。只不過“這本”四十七萬頁的賬本，恰好記載了比特幣的交易記錄，又正好比特幣火了，所以人們才覺得區塊鏈等于比特幣。

那區塊鏈有什么特別呢 

首先，該本賬本并不存在于一個單一中央服務器內，而是存在于所有裝了客戶端的電腦硬盤上，也就是所謂的區塊鏈分布式存儲。這里你可以想象區塊鏈就是一部電影，每個客戶端（錢包）安裝完成后，都會從網上自動下載一部和原片一模一樣的副本，保存到本地硬盤。這里用到的技術相信下載過BT的人都知道，叫做P2P。但該賬本是加密的，在沒有私鑰的情況下，誰都無法查看賬本內的詳細交易記錄，也不能交易，關于私鑰，具體請參考詳情參考《聊聊錢包 私鑰 公鑰 地址》。

其次，該賬本一共有四十七萬頁之多，也就是四十七萬個區塊。每頁或者說每個區塊里都記錄著成百上千的交易記錄，要保證四十七萬頁的順序不出錯，是不是想著就頭大了呢！物理世界的書本或賬本每一頁都會有頁碼表示前后關系，區塊鏈世界里每個區塊都由區塊頭和數據主體構成。區塊頭相當于頁碼，記錄了本區塊頭，前一區塊頭，下一區塊頭的hash值。通過這些hash值的前后關聯，保證了區塊的順序，所以區塊頭即是頁碼和鏈。

下圖是第19999個區塊，第20000個區塊和第20001個區塊頭之間的指向關系，每個區塊頭里都有一個唯一hash值，并記載了前一個區塊頭的hash，和后一個區塊的hash，彼此互聯，成為一條鏈。

需要注意的是，比特幣區塊的起始區塊，0號區塊(創世區塊)，是不指向任何之前區塊的，因為它是第一塊。

那有人可能會問，能不能把區塊頭黑掉，替換成我編寫的信息呢？

答案是，幾乎不可能！

因為區塊頭的hash值是對區塊頭數據進行SHA256算法加密后生成的一段字符串。該字符串會因為輸入的數據不同而不同，區塊頭本身是一串二進制數據，你改了其中任何一個數字，通過SHA256算法后，就會產生不同的hash值。（舉個例子，我們從網上下載zip文件包時，通常也會包含一段MD5的字符串，該字符串原理類似SHA256，它的作用是驗證文件的完整性。）

如果hash值變了，那就需要去更改本區塊之前和之后對應的區塊，然后是和那些區塊對應的區塊，以此類推生生不息，你需要修改整條鏈上的所有區塊，并且還需要把網絡上超過51%的副本都修改了，才能起作用，考慮到這本賬本有四十七萬頁之多，以及網絡上的眾多副本，這個修改的工作量將會大的驚人。

那區塊頭是怎么和區塊主體連接呢

靠merkle值，下圖顯示了區塊頭內包含的merkle值，merkle值是通過merkle樹算法，將區塊內所有交易數據生成的一串加密字符串。假設一個區塊里有10000筆交易，現在讓每兩筆交易合并，通過兩次SHA256算法生成一個merkle值，然后這5000個merkle值兩兩合并，再生成一個新的merkle值，以不斷重復該過程，直到最后產生唯一的一個merkle值，這個值稱作merkleroot值。這個過程有點像踢足球時候的32進16,16進8，8進4淘汰賽，只不過這里不淘汰，而是合并。

下圖中區塊頭里打了紅色的字符串就是merkleroot

用merkle樹算法的好處是，即使區塊內的交易數據很多，也只需要很少的路徑就能算出merkleroot，比如100萬筆交易只需要20步就可以算出根merkle值，如下圖：

正因為merkle值的這個特點，使得SPV簡單支付(simplified payment verification)和輕錢包成為可能。正常情況下一個包含區塊頭和主體數據的區塊大約是1M，而區塊頭大小只有80字節，用戶可以通過僅下載區塊頭，再下載每次與自己發生merkle值計算的相對交易的merkle值（你可以理解為所有和你提過比賽的球隊）。

回到上面提到的含100萬筆交易的區塊，你只需要下載該區塊的20個merkle節點數據，就能算出merkleroot值，從而證明交易的合法性，這樣的輕錢包的大小可以控制在40m以內。不過SPV和輕錢包的交易確認，仍然需要依賴網絡上擁有完整區塊計算機的數據。

因為區塊鏈技術的以上特點，使得它實現了去中心化，不可篡改，可追溯交易記錄等等功能。不過作為代價，你需要下載所有的區塊鏈數據，就比特幣的應用來說，已經有上百G了，而不同的區塊鏈應用會有不同大小的賬本，我想說，愿你有個足夠大的硬盤。

【勘誤】

7月19日文《聊聊錢包、私鑰、公鑰和地址》中的“ getaddressbyaccount”為筆誤，正確應為“getaddressesbyaccount”。