一、区块链如何创造信任：基本结构、关键机制与核心性质
近年来，区块链成为科技界和创业圈的一大热词。第46届世界经济论坛达沃斯年会将区块链与人工智能、自动驾驶等一并列入“第四次工业革命”，显示出区块链技术的重大意义和极为广阔的发展空间。IBM公司CEO罗睿兰女士有一句著名的论断：“区块链对于可信交易的意义正如互联网对于通讯的意义”（What the internet did for communications, I think blockchain will do for trusted transactions）。那么区块链是什么？为何它被称为“信任的机器”？
在本报告的第一部分中，我们用 “1”、“2”、“3”来总结区块链的特点，由此回答以上两个关键问题——
“1”句话概括区块链：可信的分布式数据库；
“2”个核心优势：分布式、不可篡改；
“3”个关键机制：密码学原理、数据存储结构、共识机制。
1.?“1”句话概括区块链：可信的分布式数据库
狭义来说，区块链是一种将数据区块以时间顺序相连的方式组合成的、并以密码学方式保证不可篡改和不可伪造的分布式数据库（或者叫分布式账本技术，Distributed Ledger Technology，DLT）。分布式包含两层意思：
一是数据由系统的所有节点共同记录，所有节点既不需要属于同一组织，也不需要彼此相互信任；
二是数据由所有节点共同存储，每个参与的节点均可复制获得一份完整记录的拷贝。那么这个分布式数据库的基本结构如何？
区块链可以视作一个账本，每个区块可以视作一页账，其通过记录时间的先后顺序链接起来就形成了“账本”。一般来说，系统会设定每隔一个时间间隔就进行一次交易记录的更新和广播，这段时间内系统全部的数据信息、交易记录被放在一个新产生的区块中。如果所有收到广播的节点都认可了这个区块的合法性，这个区块将以链状的形式被各节点加到自己原先的链中，就像给旧账本里添加新一页。
区块可以大体分为块头（header）和块身（body）两部分。块头一般包括前一个区块的哈希值（父哈希）、时间戳以及其他信息。哈希是一类密码算法，将任意一段信息都可以通过某种加密算法表现为一串“乱码”，也就是哈希值。父哈希指向上一个区块的地址（头哈希），如此递推可以帮我们一直回溯到区块链的第一个头部区块，也就是创世区块（genesis block）。
每个特定区块的块头都具有唯一的识别符，即头哈希值。任何节点都可以简单地对区块头进行哈希计算独立地获取该区块的哈希值。区块高度是区块的另一个标识符，作用与区块头哈希类似。创世区块高度为0，然后依次类推。
以上图的比特币#515056区块为例，其块头中除了包含头哈希、父哈希及默克尔根以外，还包含了以下重要信息：
奖励（Block Reward）：系统发放给发现正确哈希值并创建新区块的矿工的奖励，这部分为内置代币系统的区块链独有。目前比特币区块链奖励为12.5个比特币，该数字每四年减半（比特币总量设定为2100万个）。
难度（Difficulty）：该区块工作量证明算法的难度目标。
随机数（Nonce）：用于工作量证明算法的计数器。
块身包含经过验证的、块在创建过程中发生的所有价值交换的数据记录,通过一种特殊的数据结构存储起来，通常组织为树形式——比如默克尔树（Merkle Tree）。所有数据记录在这棵树的“叶子”节点里，一级一级往上追溯，最后归结到一个树根，反之通过树根就追溯到每一笔交易详情。
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