区块链概念很火，尤其是2018年伊始在各互联网指数上热度都极大上扬。区块链到底是怎么回事？区块链原理到底是什么？本文就是为揭开区块链原理而来，让我们仔细研究下区块链，探究区块链的奥秘。

如果说互联网使得信息可以自由传播，那么，区块链则可以做到价值在互联网上传播，说区块链是革命可能有点夸大，但至少是在信息技术基础上，区块链使得价值在可信赖的去中心化价值体系中传播。

先尝试用一句话来描述什么是区块链：区块链建立了一个各节点地位对等的网络，在节点之间无需事先信任的情况下，通过加密算法和共识机制，以及块链结构的数据存储，实现数字资产在节点之间的转移（节点是指加入该网络的计算设备）。本质上可以说是一个基于分布式的价值传输体系。

什么是节点地位对等的网络？区块链的众多文章中都提到了，就是点对点的去中心化。反之，就是中心化网络，图1就是中心化的网络，内容或交易数据都需要通过中心化处理，用户都在中心系统拥有账户，数据是在中心系统的两个账户间转移。常规的网络系统大多都是中心化的，账户和数据存储在中心服务器上，然后通过客户端App查看数据。

去中心化的利弊不多做分析，因为放到实际的行业应用中即可以发现其用途，比如某个行业内我们不希望某个公司控制所有数据和资产，一家独大而增大行业风险；比如我们总担心花钱购买的一些商家的折扣卡，在商家倒闭或跑路之后，导致钱财损失。有了区块链技术，上述问题可以解决，前者问题可以通过类似比特币的区块链解决，后者问题可以通过类似以太坊的智能合约区块链解决。​因此我们时常希望构建一个节点地位对等的去中心化网络。

区块链的去中心化特征明白了，但是对等的用户节点之间如何通信呢？P2P（peer to peer） 技术可以解决这个问题，P2P技术在早年的下载软件中被广泛应用，例如BT下载，节点既下载也上传数据，达到网络中所有节点间数据的逐渐同步。通过P2P，用户之间就可以直接交换信息了，在比特币的网络中，就可以同步交易数据。图2是点对点的去中心化系统，节点间直接交换数据。

节点地位对等的P2P网络建立了，但仔细想想，这样的网络用于价值传输，似乎还存在较多问题。

如图3，每个节点都全量记录交易数据，通过P2P网络来同步，全量记录是需要的，否则只能依赖别人的记录。但是，部分节点可能会某些时间不在线，或者某些交易数据记录有误，长期积累后，就很难同步，问题也随之而来，以哪个节点为准？这就类似拜占庭将军问题。我们希望该P2P网络具备容错能力，确保信息传递的一致性，零信任基础的节点达成共识。区块链的块链存储结构解决了上述问题。

首先，按固定时间段划分，所有节点记录这段时间内的账本。以比特币网络为例，交易信息会通过P2P网络广播到所有在线节点，在线节点会记录十分钟左右的交易记录，如图4。当然即使是十分钟的账本，也可能出现图3中的节点不在线的问题，不急，我们接着看。

在线节点每十分钟打包交易信息，并需要争取记账权，争取到记账权的节点就是这次的leader，其他所有节点要以它的账为准。如何争取记账权？在比特币里就是工作量证明（PoW算法）。工作量证明如何实施？如图5所示，节点都对自己的账本做哈希（Hash）计算，当然如果账本内容不变，每次计算出来的哈希值（一个16进制字符串）是不会变的，所以需要在账本里面插入一个随机数，每次修改随机数再计算哈希值，直到计算出的哈希值小于预设的阈值。图5中的f(x)假设为哈希计算，参数是账本和随机变量，要反复尝试出f(x)