用糖葫芦的结构解释区块链的基本原理，附上一个脑洞

基础知识丨用糖葫芦的结构解释比特币和区块链的原理

哈希再哈希，哈希连成串，一串接一串就是区块链。 ——村头二九区块链四句话

有一种来自东方的神秘食物，暗示着数据结构和经济模型，叫做糖葫芦。

我们暂时不需要把比特币和区块链分开，因为比特币背后的技术之一就是区块链btc区块数据结构，而区块链和比特币是一起出现的。 后来出现了货币，为什么？ 因为比特币这个词最早出现，所以区块链这个词的出现也是过了几年。

本系列文章将用最流行的词来解释比特币和区块链最基本的原理。 很多网上流行的比特币解释，都会淡化密码学的部分，甚至直接不提。 但是如果没有密码学的发展，比特币是不可能出现并被安全使用的，但是你应该如何向你的年长的亲戚或数学不好的朋友解释比特币呢？ 这种对比特币和区块链的解释需要清晰和丰富的细节。 让我们现在尝试做这个工作。

什么是比特币？ 1. 账本； 2. 网络； 3.货币。

我为你赚了 10 比特币。 这样的动作包括以上三个特征。 这次转账是账本上的一条信息，账本信息会公开广播到比特币网络btc区块数据结构，而我转账的btc就是这个网络上流通的货币。 因此，比特币不仅仅是指货币，而是一种记录信息、不可篡改的账本网络。

区块链的技术主要是它的账本网络，也就是说，为什么之前市场上会提到有币的区块链和无币的区块链。 因为货币不需要在区块链上流通，但是信息的流通就足够了。 虽然听起来像互联网，但它比互联网更慢、更安全。 接下来，我将解释区块链的基本原理。

首先简单说一下我们常用的记账方式，复式记账法。 复式记账法在地球上出现已有大约 500 年的历史。 其实这只是学术界的一种说法。 如果属实，复式记账法可以向前推进数百年，甚至更久。

什么是复式簿记？ 看似复杂，其实很简单，就是当A转100元给B，支付宝或银行等金融机构看到用户的这个行为，从A的账户中扣除100元，再向B的账户中添加100元. 最多100元。 当有多个账户时，执行相同的操作，即对不同的账号进行加减。 这就是为什么它被称为“双工”的原因。

复式记账法一直为人类服务至今。 直到比特币区块链的出现，复式记账方式才有了退役的可能。

我转了1个btc给你，没有中心化的组织记账，而是点对点的，怎么办？ 其实我有一个交易信息。 我会转1btc给你。 这个信息就是交易信息，相当于记账。 至于这个账，一秒钟，比特币网络大概有7次，十分钟就是7*60s*10min，也就是4200次，也就是每十分钟产生一个账本，这个账本就是一个堵塞。 账本记录交易信息（又称区块体），以及版本号、默克尔根、难度值、前一个区块的哈希值（又称预哈希）等信息（又称区块头），这些信息将被后来扩大了。

不要太在意上图。 我放这张图是为了说明这样一个看似复杂的结构其实很简单。

每个区块都将所有信息简化到极致，剩下最重要的就是交易信息+上一个区块的哈希值。

什么是哈希值？ 继续简化模型。 例如，SHA256 是一种加密算法。 任何信息都会以一个固定长度的字符串出来。 不管你输入一个句子，还是放到图书馆，还是放到一百部电影里，出来的字符串都是一样的。 下图是我从网上随便找了一个在线小程序，哈希运算的结果。

例如：

在网上很容易找到Hash加密的在线工具。 进入“区块链就是糖葫芦”的SHA256算法后的哈希码如下，

29a3560dbfd4108a69684b0f4315244feb560ca22a58bb41f2d74ce3ed3c8b59

每个区块形成后，会被哈希成一个哈希码。 这只能向前推进。 如果您知道哈希码，则几乎不可能反转内容。 这就是为什么区块链是信任的永动机。 密码学的基础。 即使加了一个空格，哈希值也不一样，只能向前不能向后。

因此，它是糖葫芦。 为什么这么说，下面会详细解释。

请大家擦干嘴巴。 上图中，一根棍子上有五颗糖葫芦。 每一颗糖葫芦都比对一条交易信息。 如果一根棍子上有4200颗糖葫芦，就是比特币网络在十分钟内产生的一个区块。 这是一串糖葫芦。

面对这串糖葫芦，对其进行哈希处理，用哈希码，串到下一串糖葫芦的最前面，然后打上时间戳（time stamp），记录难度值等一些信息，即为一个区块. 但是，按照之前极其简化的结构，就是串一串糖葫芦，哈希，把哈希码放到下一串加上4200笔交易信息再哈希，再哈希新的一串糖葫芦, 把它放在 下一个字符串中以此类推。 这样的字符串也是一个块，糖葫芦结构连续相连，这就是区块链。

所以，有四个公式：

先散列再散列，散列连接成字符串；

一个接一个的字符串就是区块链。

这就是区块链的基本结构。

那么你不给钱，人家也不会白帮你串糖葫芦（记账，打包块），所以比特币的发明者中本聪想出了一个激励机制。 当时串糖葫芦，打包一个区块奖励50比特币，四年减半，然后25，现在12.5，明年6月左右变成6.25，争夺串糖葫芦的权利，就是争夺记账权，用专业的矿机去争夺。 这个过程称为挖矿。

如果想深入了解Merkle根或者Merkle树，也可以对比一下糖葫芦串的结构，思路一下子就清晰了。

接下来是脑洞时间（娱乐时间）。

多年前，一个英国小伙子不好好学习，跑到院子里的苹果树下，一睡，烂熟的苹果掉下来砸在了他身上。 他想到了一个深刻的问题，“为什么苹果会掉在地上？打我，打扰我的梦”，普通人的解决办法是什么？ 睡在别处。 年轻人不这么认为。 他认为如果我睡觉的地方掉下橙子而不是苹果就好了。 如果我睡在椰子树或榴莲树下怎么办？ 如果房子的天花板掉下来怎么办？ 人类是幸运的。 榴莲掉下来，小伙子直接跪下，后面就没有重力了。 如果一棵苹果树长到月亮，它还会打我吗？ 这个思维实验开辟了万有引力理论。 苹果，牛顿的苹果，图灵的苹果，乔布斯的苹果。

一颗小小的果实，竟然影响了人类历史的进程？ 有没有其他水果可以在文化意义上与苹果相媲美？

现在有山楂和糖葫芦。

一个名叫中本聪的年轻人来到远东寻找智慧的神秘力量。 他在北京的一条胡同口被一个老头教了一串糖葫芦，给他做了一串糖葫芦。 ，然后加密（加药水），然后串起来，再串起来，可是为什么别人的设备，别人的电脑都帮你串糖葫芦呢？ 之前很多人（比如密码学家大卫）都想过把数据串起来，但是都没有成功。 就在这时，巷子口的老者说道：“小伙子，看你发呆，你不给钱吗？不给钱，我顶多给你一束。如果要我给你串糖葫芦，没办法。” 中本聪猛然醒悟，打赏，打赏，钱…… 已经睁开眼睛的中本聪交了钱后说，这就是激励机制，没人会白白帮你串数据。 因此，串糖葫芦这件事给中本聪带来了两点启发：数据结构和经济模型。

这就是比特币的起源中本聪的故事。

一种起源于古代东方，寓意数据结构和经济模型的神秘食物，糖葫芦串。