先說結論：“中本聰”利用區塊鏈技術，巧妙地解決了賬本同步和信息不重復的問題，這就使得去中心化賬本的理想最終得以實現。
去中心化的理想（理解區塊鏈的前提）
區塊鏈原本是一種基于互聯網的信息編碼、傳輸、加密、解密、驗證技術，但在我看來，現在已經上升到了一種“去中心化”的理念，本質上是一種理念上的革新。而比特幣就是這種理念的一個具體應用。打個比方來說，區塊鏈就相當于電子商務，你想想二十年前，有幾個人搞得懂什么是電子商務，它本質上也是一種理念，只不過這種理念必須要借助一定的技術手段來實現。而比特幣就相當于淘寶網，是電子商務的一個具體應用。
所以，我們要理解什么是區塊鏈，必須要先理解什么是“去中心化”。
我舉兩個例子來幫助你理解：
第一個例子是從網上下載電影。最早的時候，我們下載電影都是到一些知名的電影下載網站上去下載。這些網站會把電影文件存放在一臺或者一組服務器上，大家都訪問某臺服務器下載影片。這就叫中心化。
在這個游戲規則中，電影網站的服務器就是中心，每一個下載電影的人只不過是這個中心拉出來的線而已。中心化的游戲中，玩家的地位是不平等的，網站主占據絕對強勢地位，他想讓你下載就下載，想給你限速就限速。后來，一種去中心化的下載模式出現了，這就是BT下載，也叫P2P（peertopeer）下載，現在我們一般講到P2P指的都是那種個人借貸的網站，但是最初的概念是從BT下載來的，P2P就是個人到個人，點到點。
BT下載的原理與電影網站完全不同，影片并不是存在某個服務器上的，而是大家互相從網絡上的每一個人那里去下載這個影片的一小部分，最后拼成一個完整的文件。在這個游戲中，所有玩家的地位是完全平等的，任何一個玩家可以隨時離場、隨時加入，只要這個游戲還有人在玩，整個游戲就能夠正常運行，沒有人擁有特別的權力。這就叫去中心化。
第二個例子就是我們每天都在使用的銀行卡或者支付寶這些人民幣支付手段，現金我們先拋開不談。我們用無現金的方式支付人民幣買東西，就是一個中心化的游戲，它的中心有好多級，比如說，支付寶的服務器是第一級中心，支付寶資金的托管銀行工商銀行、中信銀行的服務器就是第二級中心，這些銀行的再上一級中心就是央行人民銀行的服務器。
在這個游戲中，不同級別玩家的權力、地位是不平等的，最大的Boss當然是央行，它甚至能發行貨幣，它的權力可以大到分分鐘就把我們的錢全部搶光，很簡單，它只要突然增發貨幣就可以了，物價突然上漲100倍，我們的錢就等于被搶光了。
那貨幣游戲能不能像下載一樣也去中心化呢？也是可以的，比特幣系統就是這樣一個去中心化的貨幣游戲系統，你可以把它看成是一個大型的貨幣實驗。
比特幣的游戲規則是這么玩兒的，就兩條核心規則。
第一，它的貨幣發行不是由某個機構說了算，而是公開一套算法，每算出一個符合要求的數字，就相當于挖到了若干個比特幣。誰都可以去算，絕對公平，誰也做不了弊，因為算法本質上就是一個個數字去湊，湊出一個算一個。
第二，比特幣的交易信息不是記在某一臺服務器上的，而是所有參與這個游戲的玩家電腦中一人一份，同步記錄，這種交易記錄在理論上幾乎是無法篡改的。這就是去中心化賬本。這樣一來，所有游戲玩家的地位和權力就完全平等了，幾乎沒有任何一個玩家是特殊的。為什么要加上“幾乎”兩個字呢，因為，畢竟能夠有能力挖比特幣的那些礦主還是有點特殊的，但這種特殊性并不是太大，而且礦主也沒有任何壁壘，只要你買得起好電腦，誰都可以當礦主。
不得不說，比特幣的這個設計非常之妙，妙不可言，他的發明人，神秘的“中本聰”確實是顆大蔥。
理解了去中心化，你就等于理解了區塊鏈，一個真正的區塊鏈項目就是通過合理的游戲規則設計輔以信息技術，來踐行去中心化理念的項目。比特幣系統就是去中心化理念和區塊鏈技術的一個優秀示范項目。不夸張地說，我覺得這是一場互聯網的理念革命，是人類的又一次平等化革命，上一次是打破了人與人之間在身份地位上的不平等，這一次是打破了游戲規則本身的不平等。正因為這樣，所以區塊鏈才能激發人們如此大的熱情，這是一個聽上去可以顛覆一切舊規則的新生事物。
然而，我這里話鋒一轉，在我看來，比特幣系統并不是一個成功的區塊鏈應用，它是一個天生的殘廢。我為什么這么說呢？因為，從我前面介紹的比特幣兩條核心游戲規則就知道，它有以下這些天生的缺陷：
第一，比特幣客戶端軟件需要巨大無比的存儲空間，因為每一個節點都必須要記錄下從比特幣系統誕生的第一天起所有的交易記錄，截止2018年2月，這個交易記錄文件已經有147GB那么大了，而且只會增加不會減少。
第二，為了防止有人作弊，比特幣系統有一套很復雜的游戲規則來確保交易記錄是真實的，這樣就導致每一筆交易的確認時間一般需要一個小時，甚至幾天。你想想吧，如果用比特幣去街邊買杯奶茶，會是什么情況。
第三，最多只有2100萬枚比特幣，而且，無論有多少人在挖礦，系統規則決定了平均每10分鐘才能產出若干枚比特幣（2018年是12.5枚）。我想起了那句話：人民群眾日益增長的比特幣需求與比特幣總量不充分之間的矛盾。
但是，比特幣不能代表區塊鏈，區塊鏈也不是比特幣。區塊鏈在未來可以有哪些應用呢？
實際上，區塊鏈解決的核心問題是信任問題，大家想一下，所有的金融機構，例如銀行、保險、劵商等等，讓他們賴以生存的根本是信用。我們之所以會放心地買股票、買期貨、買紙黃金，那都是因為我們信任充當交易中介的機構，而這些交易中介就是金融活動的中心，我們寧愿為此付出一定的手續費、交易費，金融機構也因此掙得盆滿缽滿。
但是，當區塊鏈在人們的觀念上和技術上都成熟后，這種中心化的金融機構是有可能被顛覆掉的，因為我們可以利用區塊鏈的理念和技術來改寫游戲規則，讓所有的金融產品交易都不再需要一個中心，而全部都以點對點的方式完成，并且從理論上能夠保證信用問題。到了那時，銀行還需不需要我不知道，因為銀行可能還會涉及到更復雜的國家利益問題。但是，一定會有很多商業金融機構受到區塊鏈的沖擊。再比如，公證也是一個典型的中心化的販賣信用的機構，區塊鏈完全可以實現對公證行業的改寫。
更新：
首先，請記住：比特幣不是區塊鏈，它只是區塊鏈技術的一個具體應用。
好，我們接下來往下說。
到此為止，我們去中心化賬本的理想只實現了一半，并沒完全實現，為什么呢？因為還有兩個重大的問題沒有解決：
第一個問題：賬本同步問題。比特幣網絡中有那么多臺電腦，一條交易信息發送出來的時候，當然不可能所有的電腦都開機，必然有一些處于離線狀態，開了電腦也未必開著比特幣客戶端，所以總有一些電腦無法立刻收到這條信息。這樣就會導致不同電腦上的記錄不同步，到底以誰的電腦記錄為準呢？
第二個問題：如何防止同一個比特幣被重復使用呢？假如有一個黑客，他只有1個比特幣，但是他卻同時把這個比特幣付給A和B（雖然理論上無法真正的同時，但可以做到間隔時間極短），于是他就會在網絡上廣播兩條信息，一條是支付給A的信息，一條是支付給B的信息，因為網速的關系，必然有的電腦先收到了信息1，有的電腦先收到了信息2，這就產生了矛盾，如何確定哪一條信息是有效的呢？
為了解決上面這兩個難題，“區塊鏈”技術橫空出世——真正讓中本聰一戰成名的技術。
再次強調：比特幣不是區塊鏈，它只是區塊鏈技術的一個具體應用。
接下來，讓我一步步為你揭開區塊鏈技術的面紗。
為什么要叫“區塊鏈”？
因為中本聰把這個賬本設計成了由一個個“信息包”首尾相連而成的長鏈，每一個“信息包”被稱為一個“區塊”，這些區塊每一個都有唯一的編號（在比特幣系統中，編號被稱為高度（height）），這些編號就是自然數1、2、3、4……一直往下排，不允許跳躍，也不允許中斷和重復。
下面講解區塊的具體規則：
第一個區塊當然是由區塊鏈的發明人“中本聰”親自創建的，那是北京時間2009年1月4日，在芬蘭赫爾辛基的一臺小型服務器上，第一個區塊誕生了，這也被稱作“創世區塊”。在這個區塊上，包含的主要信息是：
創世區塊
中間那段話是“中本聰”刻在第一個區塊上的紀念，從第2個區塊開始，以后每一個區塊都必須嚴格按照比特幣系統的規則來創建。區塊的規則是：
區塊規則
區塊鏈所有的奧妙就在尾巴上加的這個隨機數上，因為它實在太奧妙，讓我等凡夫俗子只能大呼過癮，所以后面我就把它稱為“奧數”，以方便講解。
“中本聰”規定：這個新區塊的數字指紋（一個256位的二進制數）的前72位必須全部為0。
回憶一下我們前面介紹過的數字指紋的知識。因為SHA算出來的指紋是毫無規律可循的一個數字，所以，想要滿足“中本聰”的這個變態規定，唯一的辦法就只能憑運氣湊“奧數”，從0開始不斷地去常試，直到滿足要求為止。這就是一個純粹的概率問題。我們來算一下要滿足這個要求的概率是多大。
因為二進制數，每一位只有兩種可能性，0或者1，所以，湊出一個奧數的可能性是2的72次方分之一，也就是1/4722366482869645213696。這個數字已經大到看花眼了吧，它大約就是4.7萬億億分之一。換句話說呢，就是平均要進行4.7萬億億次SHA計算，才可能得到一個“奧數”，你可見每一個“奧數”的金貴。
最巧妙的是，“奧數”并不是某一個方程的解，解出一個少一個，因為每一個區塊的字符串都不同，所以，每一次尋找奧數都需要從0開始，任何一個數字都有可能成為新的奧數，完全沒有規律可循。
一旦成功找到了一個奧數，就獲得了一次記賬權力，可以給賬本上新增加一個區塊。那么，為什么要花時間找奧數，去給賬本記賬呢？因為好處實在太大了。
比特幣系統規定，每成功增加一個區塊，這臺記賬的電腦（實際上是某個賬號）就能獲得12.5個比特幣的獎勵（截止到2018年2月時的獎金額），以及這個區塊中所有交易的手續費，總額取決于交易頻繁程度（平均約2比特幣）。這樣一來，相當于每找到一個奧數，可以獲得14.5個比特幣獎勵，按照2018年2月的比特幣市場價，相當于12萬美元。這么豐厚的獎勵，自然就會吸引大量的電腦愿意去搶奪記賬權。
尋找奧數就是搶記賬權，搶記賬權也就是挖比特幣。因此，尋找奧數也被形象地稱為“挖礦”。挖礦的電腦就叫“礦機”，一個裝滿礦機的房間當然就可以叫“礦廠”了嘛，礦廠的主人就是“礦主”，他們是比特幣江湖中的弄潮兒。
但是，我需要給你解釋一下挖礦的難度，讓你打消去挖礦的沖動。個人電腦的運算速度大約是每秒可以進行60萬次SHA計算，也就意味著，一臺個人電腦需要花一千萬年才有可能湊出一個奧數。當然，這是一種概率計算，我不能從理論上排除某人的人品超新星爆發，算了一次奧數就中了4萬億億分之一概率的獎。但我還是想勸你不要相信自己是耶穌轉世，你沒有那個命。
我給你看看人家專業的礦廠是怎樣的：
圖:一個中等規模礦廠（圖片來源：百度圖片搜索）
這只是一個中等規模的礦廠，大規模的礦廠據說有幾萬甚至幾十萬臺礦機同時運行。我在《看看新聞》2017年6月17日的一個新聞中看到，記者拜訪了一座位于中國四川的礦廠，根據報道：這個礦廠有5000多臺礦機的規模，平均每天耗電超過20萬度，當地的電價是3毛/度，一天光是電費就6萬多元，平均每天可以挖出大約50個比特幣，一年左右回本，之后能做到20%左右的利潤。
不過我覺得這個報道中的數據前后矛盾，我查了一下，比特幣當時的市場價是大約2500美金/個，美元兌人民幣的匯率大約是6.8，所以，每天的收入大約是85萬人民幣，一年的收入大約3.1億元，一臺礦機的成本均價是1-2萬元，礦廠的礦機總成本是5000萬-1億元，再算上電費等，一年起碼2億的利潤。我想，在充分市場競爭下，出現這種暴利的可能性很低。所以，不是記者搞錯了，就是被采訪對象在吹牛不打草稿。由于比特幣的價格和全網算力的波動很大，所以投資比特幣礦廠很難做長期預測，不確定因素太多。
圖：看看新聞報道的位于四川的某礦廠（圖片來源：《看看新聞》官網）
根據我們前面掌握的比特幣知識，50個比特幣，相當于找到了4個奧數，搶到了4次記賬權。目前，整個比特幣網絡的所有礦機加起來的總算力能達到的水平，大約平均每10分鐘可以找到一個奧數，也就意味著平均每10分鐘生成一個新的區塊。當然，這個10分鐘是一個平均數，快一點的話3、4分鐘生成一個區塊，慢一點的話15分鐘左右。
正因為奧數太難找，每個區塊平均要10分鐘才能生成一個，所以就能基本解決我在本章開頭提出的第一個問題“如何同步賬本？”，只要有個3、4分鐘的時間，足以讓所有在線的電腦同步到這個區塊了，那些不在線的電腦或者第一次運行客戶端的電腦，上線以后必須要先做一件事情，就是從相鄰的節點上獲取最新的賬本。
請注意，我用了“基本解決”這個詞，也就意味著，并沒有完全解決賬本同步的問題。這是因為總會有極小的概率兩臺礦機恰好同時（只要在網絡上所有在線的節點沒有完成區塊鏈同步之前都可以算同時）找到奧數，也就意味著同時搶到了記賬權。因為礦機實在太多了，這樣的小概率事件時不時也會發生一次。同時搶到記賬權的礦機都會將自己生成的新區塊廣播到比特幣網絡中。
遇到這種情況，比特幣系統怎么處理呢？
在這種情況下，相當于網絡上的其他節點收到了兩個合法的新區塊，因為網絡節點的地域分布不同，所以，不同的節點收到這兩個新區塊的先后次序就會不同。此時，所有的節點會暫時保留兩個新區塊，并且把區塊鏈做一個臨時的分叉，如下圖所示：
（圖片來源：自繪）
接下去，比特幣網絡中必然又會有其中一個節點（礦機）搶到了記賬權，這時該節點就會將生成的最新區塊接到其中的一個分支上，那到底是接到新區塊1上還是2上呢？系統規則是：這個節點先收到哪個區塊，就接到哪個區塊上，同時放棄另一個區塊，然后全網廣播，如下圖所示：
（圖片來源：自繪）
比特幣網絡上的所有節點在收到最新的區塊鏈后，只要發現其中一個分支比另外一個分支多2個區塊了，就立即也放棄那個短的分支，總之，比特幣網絡永遠只承認更長的那條分支。你可能會想，那如果小概率事件再次發生，在區塊鏈第一次分叉后，又同時產生了兩個新區塊，而恰好兩個新區塊產生在兩個不同的分支上，這時候，其他節點收到的區塊鏈還是兩個一樣長的分支，那怎么辦？很好辦。還是同樣的規則，只要分支一樣長就暫時保留，直到出現兩個分支不一樣長時，就放棄短于2個區塊的，保留長的。那個被放棄的分支中所有交易和比特幣獎勵都會被判定為無效。
因為有了這個臨時分叉的規則，所以，比特幣玩家在完成一筆交易后，不能立即認為這筆交易是成功的，有可能會被取消，必須要等到一定數量的新區塊生成后，如果交易依然沒有被取消，這才能放心地認為交易成功了。那到底要等到多少個新區塊產生才能放心呢？按照概率來說的話，小額交易有這么三個新區塊產生就夠了，但是大額交易的話，為了更保險，一般認為是等到6個新區塊產生，就足以放心了。前面說過，每個區塊產生的平均時間是10分鐘，也就意味著，一筆大額交易需要1個小時左右才能確認交易成功。
但是小額交易確認的時間往往會更長，甚至長達好幾天。聽到這個你可能會有點兒糊涂，剛才不是還說小額交易一般只要三個新區塊產生就夠了嗎？怎么確認時間反而會更長呢？比特幣網絡剛剛誕生的頭幾年，確實不會出現這樣的怪事，但是這幾年隨著交易量的猛增，就會出現這種怪事了。
為什么？先回憶一下每個區塊的規則：
區塊規則
你的交易記錄要被寫到區塊鏈上，有一個前提：礦工將你的這筆交易記錄打包到這個區塊上。你可能想問：為什么會不打包？難道系統規則還允許不打包嗎？打包成功了不是還要給礦工交稅嗎？礦工好不容易搶到一次記賬權，怎么會有錢不賺呢？
是的，允許不打包。原因不是礦工不想賺錢，而是“不可抗力”，關鍵問題是每一個區塊允許存儲的數據量有限。中本聰當初設計比特幣系統時，規定了每一個區塊最大只能是1MB，一條交易記錄大概是0.25K，那么一個區塊最多可以儲存4000多條交易記錄，如果在一個新區塊產生的時段中，發生的交易請求超過了4000條，那就肯定存不下了。我們可以算算，這個量大概是一個怎樣的交易頻率。每個區塊的平均產生時間是10分鐘，也就意味著，平均每秒鐘的交易量如果超過7條，那么就一定會出現排隊等待打包的交易記錄了。這個交易頻率實在很低，要知道支付寶一秒鐘大約要處理上萬筆交易。這一秒鐘七筆交易對于全球來說，實在是太不夠用了。
一般來說，大額交易優先打包，小額交易，手續費越高的交易越優先打包，打包規則礦工有一定的自主權。比特幣交易手續費的規則比較復雜，不同的礦工收得還不一樣，不是三言兩語能說清。但有一點可能會讓你感到詫異，越是大額的交易反而收費越低，甚至免費。交易額越小反而費率越高。這是因為，交易手續費除了鼓勵礦工挖礦，還有一個非常重要的功能，就是防止有人惡意發布大量的小額交易造成信息擁堵。
現在，比特幣交易滯留是非常普遍的現象，很多小額交易甚至等上好幾天都確認不了，因此，很多人不惜附加很高的交易手續費來讓礦工提前替他們打包。
好了，講到這里，有關區塊鏈的核心原理就講完了，關鍵要記住，“中本聰”利用區塊鏈技術，巧妙地解決了賬本同步和信息不重復的問題，這就使得去中心化賬本的理想最終得以實現。
學習知識，我認為最佳的方式就是帶著問題學習，在學習過程中，先掌握知識的主干，如果還有興趣，再去了解那些枝枝杈杈。
