比一根鸟毛还简单的区块链的科普

Posted 2022-05-24 sp42a

公元2800年，火星移民成功，一个叫做中本聪的人，在上面建立了一个国家，大家拥护他的治国理念，大家过的很快乐，很自由，但是百业待兴，很多规则需要重新制定。

首要的就是交易。交易规则也就自然需要制定，顺着以往的地球经验来当然简单，但是以往的经验也会有他的麻烦。国民也是参差不齐的道德素质，但是十只手指伸出来不一样齐，有人能干，有人则喜欢钻空子。这是一个麻烦，也是一个机会。中本聪想到的是，借此机会破旧立新。

以往的做法，大家都信任银行，确实可以降低交易成本，但是养着银行本身也是一个交易的成本。集中式的服务，如果有了单点故障，甚至数据丢失，那什么账本也都没有了,要是银行本身的人不老实，麻烦就更大。反正都2800年了，人人都有电脑，不如？

干脆大家都记账！每一笔交易，在每个人的账本里面都记录，全分布。每一个电脑都有一个完整的账本，账本包括账户和余额、交易，账户的公钥（私钥肯定只有自己有）。就算某些节点挂了，毕竟全网都有备份，什么时候都可以恢复。

想起来很美的。

1. 可信任的第三方。银行之所以可以降低成本就是因为它独立于交易之外，多年的信誉服务，让它可以成为可信的第三方。无论交易的甲方乙方如何看，第三方可以证明交易的实际情况。现在，既然是全分布，那么这个效果的所有人都是第三方，岂不是更加安全可信。即便其中有那么几个人看了人情世故，心软了什么的，做了假证据，只要人数绝对的多，就是可以达成更好的信任和背书。
2. 可容错。无需担心单点失效。单点的服务，可能失效，可能因为备份的原因导致数据丢失，可能需要更多的维护成本。而全网的记账，即使其中部分电脑服务失效，数据出错，也不影响账本的可信性和可获得性。
3. 无需担心篡改。任何一个篡改，要记入账本对必须其他电脑的确认，掌握51%电脑的篡改才能生效

人人为我，我为人人，好像共产主义即将实现。

随即，中本聪发动大脑，开始制定基于分布后的交易规则。

第一个就是如何转账。

比如A转账1个火星币给B。双方就会发出各自一个广播，广播内容为"转账，A到B，1”，所有的国民电脑都开始记账，"转账，A到B，1”到自己的账本内。但是分布式账本，只是账本分布，内容是一致的，为了更好的对账，必须要每个账本条目都有一个唯一ID。如何产生这个ID呢？答案是第一个成功记账的人首先广播到全网，说我已经成功记账，条目"转账，A到B，1”的ID为97SF0，正在记账的其他人就会停止自己当前的记账过程，使用此ID写入自己的账本。

进一步的问题是，万一两个人同时完成记账，并同时完成广播怎么办？办法是，减慢记账的速度以便降低完成记账同时的概率。比如去寻找一个特别大的质数就是一个耗时的工作，多找几个类似的工作，在记账的时候，随机的选择其中一个工作开始做，因此大家的时间几乎必然不同，分出差异来，选出第一个成功记账的就容易了。于是唯一ID也就决定出来了。

要是这样做之后，依然有两个电脑（C和D）同时完成，同时广播ID呢。此问题被称为分叉问题。这时必然是两个ID，必须从中选择出一个来。否则分布式账本就会出现一个交易却两个记录的问题。怎么办？ID广播已经是事实，网络大点的话，也必然会导致一部分电脑用过C的id，一部分使用了D的id。此时重要的是一个id，哪一个却并不重要，规则就是以此id记录的随后的账面条目越多，那么此id就会被选择，没有被选择id的账本以前者为准来全部修改达成一致。

第二个是解决空白转账（double-spending ）。比如A有1个火星币，转账1个火星币给B（交易1），但是它同时也说转账一个火星币为C（交易2）。这是不允许的，因为A没有那么多钱。但是如何解决呢。

每个节点上会存在全网所有的区块信息也就是全网的账户信息，来验证该交易的合法性。

两笔交易一前一后到达那肯定没啥好说的，全网任意一个节点都能验证出第二笔为重复支付；

若两笔交易同时达到两个节点中，两个节点同时验证为成功的同时广播到全网，假设交易1被一部分节点记录到账本，交易2被另一部分节点记入账本，此时产生分叉。

所以出现分叉之后，全网电脑不会接受和自己不同的更新，会继续按照自己的区块更新，再之后的几次区块中自然会更新出最长的一条区块来，并且 此最长账本的，至少有5个验证过的block在其分叉点之后，就可以决定出此账本为准确账本。之前的分叉会被拆掉。

所以，空白转账问题，解决的方法是事后的。