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　　所谓验证，就是查验某人手中确实拥有交易所需要的比特币，而且他还没有在别处花费过该比特币。比特币区块链的所有权由一对密钥确定：第一个叫做公钥，在区块链中可供任何人查看;第二个被称为私钥，由区块链的真正拥有者将其严格保密起来。这两个密钥之间存在一种特殊的数学关系，从而确保二者能够合并为有用的签名数字信息。

　　下面来看具体工作原理：如上面的例子中，C收到了一条消息，并将其和自己的私钥结合起来，在经过一系列计算后即可得到一条很长的数字。任何拥有原始信息并掌握相应公钥的人，都可以利用自己的计算过程来证明这条很长的数字实际上正是用正确的私钥创建而成。

　　需要说明的是，在比特币当中，交易签名所使用的私钥来自该比特币最近进行支付时所对应的公钥。而当交易处理完成之后，这些比特币将被分配以一个新的公钥。

　　在这个过程中，“矿工”们的主要作用在于确保新交易的不可逆性，从而保证其作为最终结果且不可能受到篡改。

　　而只有当我们邀请任何及每个人参与分类账时，才能确保整个区块链的不可逆转性。如果比特币区块链由在某一司法管辖区之内的单一银行中，已知验证人负责运营，那么以强制性的方式来保障交易结果将变得非常简单，并且任何不遵守规则的人都将无所遁形。

　　不过在比特币中，并不存在中央机构执行这些规则。在中国、东欧、冰岛以及委内瑞拉等地，各类“采矿”公司受到不同文化的驱使，以不同的法律制度与监管要求为依托在全球范围内匿名运作。这意味着除了比特币代码本身，再没有其它证据能够证明其存在，更遑论追究其责任。为了确保正确的使用行为，比特币采用了所谓的工作证明(proof of work)方案。

　　工作证明(proof of work)如何确保区块链正常运作?

　　首先，先具体分析一下公共区块链试图通过工作证明所解决的问题。在这套开放的点对点网络当中，“矿工”会接收到交易消息并进行收集以创建新的区块。他们这样做其实是在相互竞争，因为第一个创建出一个有效区块的人才能获得报酬(比特币)。在这种情况下，重点就在于要如何阻止“矿工”删除刚刚被添加到区块链中的区块。这种做法虽然无法实现比特币窃取，但却可以多次使用同一枚比特币。举例来说，我可以前往某不知名的商家，用比特币购买一杯咖啡。如果我是“矿工”，就可以在之后进入自有版本的比特币区块链，取消这笔交易，并将修改后的区块链发送给我的同行——这意味着看似花出的比特币又重新存入了我自己的口袋。

　　为了避免这样的情况，比特币网络上的所有“矿工”都拥有相同的区块链副本，且所有变更与交易皆不可逆转。同时，为了让所有参与者保持同步，比特币“采矿”软件对于计算资源或者说电力的要求极其之高。因为只有这样，其才能完成新区块添加乃至成本更为高昂的在记录中更改区块等操作。

　　此外，任何试图添加新区块的“矿工”也必须提供密码证明。而为了生成证明，“矿工”需要通过多轮哈希函数来消化新区块。多轮哈希函数是一种计算过程，它能够接收任意长度的数据块，并将其简化为一条固定长度且无特定含义的，由字母以及数字组成的字符串——这就是哈希值。为了使这一过程更为困难，区块链中还要求所产生的哈希值以一定数量的零作为开头。其中的难点在于，我们无法预测任何给定的数据集将以怎样的哈希值呈现，因此矿工需要在验证过的区块上反复执行计算，并每次在数据集中插入一个随机数。当该数字被改变时，也将产生与之对应的新哈希值结果。而只有当最后的“矿工”在得到正确数量的零时，他们的任务才算完成。

　　第一个找到符合要求的哈希值的“矿工”会向其他“矿工”宣布这个新的区块，然后由后者对其进行检查并将其添加至计算机上所存储的完整版区块链上。为了完成所有这些工作，“矿工”们会收取新的比特币及其它“采矿”费作为奖励。

　　我们将哈希值视为锁定链上某一特定区块的方法。举个更为形象的例子：假如你拥有一把需要钥匙才能关上的锁，同时还拥有大量可供使用的钥匙，但不知道哪一把能够与该锁相匹配，则必须一一尝试。当最终找到正确的钥匙时，你可以将其插入锁中，以供任何人检查这种匹配的正确性。

　　从理论上讲，这项工作与“矿工”收到的回报属于对良好行为的激励。比特币“矿工”会大量投资于这套服务网络——具体形式包括提供计算资源以及购买硬件等等。因此，其中的基本思路在于，他们不应采取任何可能导致货币完整性受损或贬值的行为(包括进行双重支付等任何行为)。

　　这类操作还面临着另外一种保护机制的约束，因为对旧有区块内容的变更成本将被添加至区块链内各个新区块的创建当中。在创建一个新区块时，其中将包含之前的区块。旧有区块发生的任何变更都将导致一切后续区块的哈希值无效化。因此，我们不可能将经过伪造的区块插入原有区块当中，而无需重复该区块之后已经执行完毕的一切工作。正如之前提到的开锁比喻，最后一把锁的设计取决于之前的所有锁，因此改变区块链当中的任何一把锁都意味着必须为之后的每一把锁找到新的钥匙。

　　通过这种强迫“矿工”提供昂贵的证据，并为其工作成果提供报酬，中本聪建立起了第一种具备实际可行性的点对点数字货币。但除此之外，他还解决了另一个困扰了计算机科学家们几十年的问题——一致性。比特币在过去8年当中从未下线，这意味着其找到了一种激励可能不可信的参与者处理交易，从而获取可靠结果的途径。其结果就是，任何拥有互联网连接的人都能够查看及添加数据链，而且基本不会受到攻击活动的影响。

　　如何在其它领域应用区块链技术?

　　事实证明，这样一套系统可能不仅仅适用于金融领域。当“矿工”们进行交易验证时，他们实际上所运行的是数据处理程序，并对交易请求进行支持或反对。然而，如果他们能够运行更为复杂的程序，例如社交媒体网络中的软件呢?如果区块链被用于简单货币交易之外的数据，例如在线论坛上的消息，结果又会如何?

　　前文提到的Ethereum是2013年多伦多一位19岁的计算机专业学生Vitalik Buterin设计的，其目的就在于延续比特币在货币领域的成果，同时将其扩展到其它领域当中。

　　Ethereum自己的货币以太币与比特币不同的是，Ethereum用户交易被称为智能合约——一种迷你程序，其可配合无限的复杂度水平进行编写。此后，用户能够通过向程序发送加载有指令的交易，从而与其他“矿工”进行往来与交互。

　　在实际应用当中，这意味着任何人都能够将软件程序嵌入到交易当中，并确保其在区块链的使用期限之内不会发生改变或访问。从理论上讲，Ethereum可以带来足以取代Facebook、Twitter、优步、Spotify乃至其它任何数字化服务的方案。这些新版本对于审计人员而言将是完美、完全透明，并且能在没有创建者参与的前提下无限期运行。

关键词： 区块链

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