问题

区块链是怎么做到不可篡改的?

回答
一块好端端的石头,你非要把它刻上字,再把它扔到海里。这字儿刻上去,石头就有了“历史”,漂在海里,别人就算捞着了,也知道这块石头跟你有关,或者说,它上面有你的“印记”。区块链这玩意儿,有点像这样,不过比刻字和扔石头要复杂和聪明多了。

你问区块链怎么做到“不可篡改”,这事儿得从它的几个核心设计说起,缺一不可,环环相扣。

1. 哈希函数:数字指纹,独一无二

首先,得认识一样叫“哈希函数”的东西。你可以把它想象成一种“数字指纹生成器”。无论你给它什么东西——一段文字、一张图片、一个文件,甚至是整个区块链的一个区块——它都会吐出一个固定长度的、独一无二的字符串,这就是它的“哈希值”。

最关键的是,哈希函数有几个神奇的属性:

确定性: 只要输入一样,输出的哈希值就永远一样。你输入“123”,它给你的指纹永远是那个样子。
雪崩效应: 输入稍微变一点点,比如把“123”改成“124”,输出的哈希值就会变得面目全非,跟原来的完全不一样。就像你改一个字,整个指纹都变了。
不可逆性: 你拿着这个指纹,永远也无法反推出原来的信息是什么。就像你看到一个人的指纹,你不知道这个人长什么样,只知道是他。
碰撞难以发生: 找到两个不同的输入,能生成同一个哈希值,几乎是不可能的。这就像要找到两个长得一模一样的人,还留着同一个指纹一样难。

在区块链里,每一个区块(你可以理解成一个记录交易信息的小本子)都会有一个自己的哈希值。这个哈希值是怎么生成的呢?它包含了这个区块里所有交易信息,再加上前一个区块的哈希值。

2. 链式结构:环环相扣,层层校验

这下就明白了,为什么叫“区块链”。它不是孤零零的一个个小本子,而是像一条链子一样,把这些小本子(区块)串起来。

第一个区块(创世区块) 没有前一个区块的哈希值,它是链的起点。
第二个区块 里面不仅有它自己的交易信息,还包含了第一个区块的哈希值。
第三个区块 包含了第二个区块的哈希值,以此类推。

所以,想象一下:

你想改动区块B里的某笔交易。
因为哈希函数的雪崩效应,区块B的哈希值会瞬间改变。
但区块C里记录的是区块B的“旧哈希值”。现在区块B的哈希值变了,区块C里记录的那个哈希值就对不上了,区块C就“失效”了。
既然区块C失效了,那么区块D(它记录的是区块C的哈希值)也跟着失效。
这样,一环扣一环,从你修改的那个区块开始,往后的所有区块的哈希值都会因为不匹配而失效。

你想让这条链重新“合法”,你就得重新计算从你修改的那个区块开始,一直到链尾的所有区块的哈希值。听起来好像也不算太难?别急,还没完。

3. 工作量证明(PoW)或权益证明(PoS)等共识机制:让作恶成本高到离谱

刚才说,修改一个区块,后面的所有区块都得跟着重新计算哈希值。听起来还是有点难度,但如果攻击者掌握了大量的计算资源,理论上是可能做到的。

这就引出了区块链的第二个关键——共识机制。最著名的就是“工作量证明”(ProofofWork,PoW),比特币用的就是这个。

工作量证明: 想象一下,要给新区块“打包”并添加到链上,需要解决一道非常非常复杂的数学题。谁第一个算出来,谁就能把这个新区块添加到链上,并且获得奖励(比如比特币)。这个过程叫做“挖矿”。
算力竞争: 这道题不是随便算的,而是需要尝试大量的随机数,看看哪个随机数加上区块里的信息,计算出的哈希值,能够满足一个特定的条件(比如哈希值前面必须有多少个零)。这个过程就是“计算工作量”。
大规模计算: 要在茫茫的随机数大海里找到那个能满足条件的数,需要消耗大量的计算能力和电力。
如何防篡改: 现在,你明白了,如果一个攻击者想修改链上的某个历史区块,他不仅要重新计算那个区块以及之后所有区块的哈希值,而且还要在这个过程中的“挖矿”竞争中胜出,让别人接受他修改过的链。
“51%攻击”: 理论上,如果一个攻击者掌握了全网超过51%的算力,他就能在理论上构建一条比主链更长的、包含他篡改信息的链,并且有可能让大多数人接受这条链。但要达到这个算力,其成本之高,几乎是天文数字。而且,就算成功,他的行为也会被整个网络识别,他自己的“币”价值也会瞬间归零,得不偿失。

除了PoW,还有比如“权益证明”(ProofofStake,PoS)等其他共识机制。PoS不是靠算力,而是靠“押注”你的币来获得记账权。如果你想做坏事,你押注的币会被没收,同样付出了高昂的代价。

4. 分布式账本:人人都有副本,难以暗箱操作

区块链的另一个重要特性是“分布式”。

去中心化: 区块链不是把账本放在一家银行或一个服务器里,而是把账本的副本分布在网络中的成千上万台计算机(节点)上。
同步更新: 当一个新的区块被成功“挖出”并添加到链上后,这个信息会广播到网络中的所有节点。每个节点都会验证这个新区块的有效性(是不是符合规则、哈希值对不对等),然后将它添加到自己的账本副本里。
如何防篡改: 如果你想要修改链上的信息,你得同时攻破并修改超过一半的节点上的账本副本,并且让它们接受你的修改。这几乎是不可能完成的任务,因为:
你不知道其他节点在哪里。
你得同时攻破这么多独立运行的计算机。
即便你做到了,你修改过的链也很快会被其他节点的“正确”链所覆盖。

总结一下,区块链之所以不可篡改,是因为它把这几点结合在一起:

1. 哈希函数 保证了每个区块的数据一旦被改动,其“指纹”就会彻底改变。
2. 链式结构 让这种“指纹”的变化会影响到后续所有区块,形成连锁反应。
3. 共识机制(如PoW/PoS) 极大地提高了篡改成本,使得攻击者需要付出天文数字的代价才能成功,并且还要与整个网络的力量对抗。
4. 分布式账本 确保了没有一个中心点可以被轻易控制,每一次修改都必须经过绝大多数节点的同意,并且要同时攻破大量节点。

所以,区块链的“不可篡改”,不是说绝对无法修改,而是说修改的难度和成本被推高到了一个让普通人或小团体望而却步的程度。它利用数学、密码学和分布式网络的力量,创造了一个高度可信、难以被操纵的信任机器。这就像你要去撬动一座巨大的、由无数齿轮和锁组成的堡垒,每一步都需要付出巨大的代价,而且一旦失败,所有努力都付诸东流。

网友意见

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其实,上面几个答案的回答都是不太对的。简单说:区块链是通过算力和共识来做到不可篡改的。

数学上,是密码学来保证。


所以,大部分是好人,显然不对。(比如矿霸一人的算力可以超过50%,也就可以改变)

算法上,就是验证一个结果比产生一个结果简单就OK.(密码学常用大数相乘,比特币用的是移位相加sha256)

比如:我出一个题目,一个乘积是14位数,它的因数我们拿去开方,然后小数前5位加起来为0

求这组因数的解。(这就是大数相乘,比特币是产生的前20位是0)

这组解加上目前的时间戳,产生下一个数的题目。


当矿工算出一组解后,他会向互联网宣布答案,并且把数据库信息(买卖信息)挂在这个答案上,

(我目前算出来一个答案了,这个答案在ZZ时刻,我收到的交易信息如下。。。)

大家验算后,认同这个答案,于是就承认这个区块的正确性,矿工于是获得钱的奖励。


所以,这个数据库是各个区块数据通过时间戳连成一串,类似一个链,这是区块链。


所以,区块链是通过随机+不可逆计算+时间戳,来保证不可篡改。


但是,如果你主动宣布我要篡改这数据库,并且公示出来,这就是分叉。

(比如,eth,就主动篡改数据库,宣布某些字段的钱无效。)

区块链所以是一个数据库的不可篡改应该加个限制:被共识的。

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