所謂驗(yàn)證，就是查驗(yàn)?zāi)橙耸种写_實(shí)擁有交易所需要的比特幣，而且他還沒有在別處花費(fèi)過該比特幣。比特幣區(qū)塊鏈的所有權(quán)由一對密鑰確定：第一個(gè)叫做公鑰，在區(qū)塊鏈中可供任何人查看;第二個(gè)被稱為私鑰，由區(qū)塊鏈的真正擁有者將其嚴(yán)格保密起來。這兩個(gè)密鑰之間存在一種特殊的數(shù)學(xué)關(guān)系，從而確保二者能夠合并為有用的簽名數(shù)字信息。

　　下面來看具體工作原理：如上面的例子中，C收到了一條消息，并將其和自己的私鑰結(jié)合起來，在經(jīng)過一系列計(jì)算后即可得到一條很長的數(shù)字。任何擁有原始信息并掌握相應(yīng)公鑰的人，都可以利用自己的計(jì)算過程來證明這條很長的數(shù)字實(shí)際上正是用正確的私鑰創(chuàng)建而成。

　　需要說明的是，在比特幣當(dāng)中，交易簽名所使用的私鑰來自該比特幣最近進(jìn)行支付時(shí)所對應(yīng)的公鑰。而當(dāng)交易處理完成之后，這些比特幣將被分配以一個(gè)新的公鑰。

　　在這個(gè)過程中，“礦工”們的主要作用在于確保新交易的不可逆性，從而保證其作為最終結(jié)果且不可能受到篡改。

　　而只有當(dāng)我們邀請任何及每個(gè)人參與分類賬時(shí)，才能確保整個(gè)區(qū)塊鏈的不可逆轉(zhuǎn)性。如果比特幣區(qū)塊鏈由在某一司法管轄區(qū)之內(nèi)的單一銀行中，已知驗(yàn)證人負(fù)責(zé)運(yùn)營，那么以強(qiáng)制性的方式來保障交易結(jié)果將變得非常簡單，并且任何不遵守規(guī)則的人都將無所遁形。

　　不過在比特幣中，并不存在中央機(jī)構(gòu)執(zhí)行這些規(guī)則。在中國、東歐、冰島以及委內(nèi)瑞拉等地，各類“采礦”公司受到不同文化的驅(qū)使，以不同的法律制度與監(jiān)管要求為依托在全球范圍內(nèi)匿名運(yùn)作。這意味著除了比特幣代碼本身，再?zèng)]有其它證據(jù)能夠證明其存在，更遑論追究其責(zé)任。為了確保正確的使用行為，比特幣采用了所謂的工作證明(proof of work)方案。

　　工作證明(proof of work)如何確保區(qū)塊鏈正常運(yùn)作?

　　首先，先具體分析一下公共區(qū)塊鏈試圖通過工作證明所解決的問題。在這套開放的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，“礦工”會(huì)接收到交易消息并進(jìn)行收集以創(chuàng)建新的區(qū)塊。他們這樣做其實(shí)是在相互競爭，因?yàn)榈谝粋€(gè)創(chuàng)建出一個(gè)有效區(qū)塊的人才能獲得報(bào)酬(比特幣)。在這種情況下，重點(diǎn)就在于要如何阻止“礦工”刪除剛剛被添加到區(qū)塊鏈中的區(qū)塊。這種做法雖然無法實(shí)現(xiàn)比特幣竊取，但卻可以多次使用同一枚比特幣。舉例來說，我可以前往某不知名的商家，用比特幣購買一杯咖啡。如果我是“礦工”，就可以在之后進(jìn)入自有版本的比特幣區(qū)塊鏈，取消這筆交易，并將修改后的區(qū)塊鏈發(fā)送給我的同行——這意味著看似花出的比特幣又重新存入了我自己的口袋。

　　為了避免這樣的情況，比特幣網(wǎng)絡(luò)上的所有“礦工”都擁有相同的區(qū)塊鏈副本，且所有變更與交易皆不可逆轉(zhuǎn)。同時(shí)，為了讓所有參與者保持同步，比特幣“采礦”軟件對于計(jì)算資源或者說電力的要求極其之高。因?yàn)橹挥羞@樣，其才能完成新區(qū)塊添加乃至成本更為高昂的在記錄中更改區(qū)塊等操作。

　　此外，任何試圖添加新區(qū)塊的“礦工”也必須提供密碼證明。而為了生成證明，“礦工”需要通過多輪哈希函數(shù)來消化新區(qū)塊。多輪哈希函數(shù)是一種計(jì)算過程，它能夠接收任意長度的數(shù)據(jù)塊，并將其簡化為一條固定長度且無特定含義的，由字母以及數(shù)字組成的字符串——這就是哈希值。為了使這一過程更為困難，區(qū)塊鏈中還要求所產(chǎn)生的哈希值以一定數(shù)量的零作為開頭。其中的難點(diǎn)在于，我們無法預(yù)測任何給定的數(shù)據(jù)集將以怎樣的哈希值呈現(xiàn)，因此礦工需要在驗(yàn)證過的區(qū)塊上反復(fù)執(zhí)行計(jì)算，并每次在數(shù)據(jù)集中插入一個(gè)隨機(jī)數(shù)。當(dāng)該數(shù)字被改變時(shí)，也將產(chǎn)生與之對應(yīng)的新哈希值結(jié)果。而只有當(dāng)最后的“礦工”在得到正確數(shù)量的零時(shí)，他們的任務(wù)才算完成。

　　第一個(gè)找到符合要求的哈希值的“礦工”會(huì)向其他“礦工”宣布這個(gè)新的區(qū)塊，然后由后者對其進(jìn)行檢查并將其添加至計(jì)算機(jī)上所存儲(chǔ)的完整版區(qū)塊鏈上。為了完成所有這些工作，“礦工”們會(huì)收取新的比特幣及其它“采礦”費(fèi)作為獎(jiǎng)勵(lì)。

　　我們將哈希值視為鎖定鏈上某一特定區(qū)塊的方法。舉個(gè)更為形象的例子：假如你擁有一把需要鑰匙才能關(guān)上的鎖，同時(shí)還擁有大量可供使用的鑰匙，但不知道哪一把能夠與該鎖相匹配，則必須一一嘗試。當(dāng)最終找到正確的鑰匙時(shí)，你可以將其插入鎖中，以供任何人檢查這種匹配的正確性。

　　從理論上講，這項(xiàng)工作與“礦工”收到的回報(bào)屬于對良好行為的激勵(lì)。比特幣“礦工”會(huì)大量投資于這套服務(wù)網(wǎng)絡(luò)——具體形式包括提供計(jì)算資源以及購買硬件等等。因此，其中的基本思路在于，他們不應(yīng)采取任何可能導(dǎo)致貨幣完整性受損或貶值的行為(包括進(jìn)行雙重支付等任何行為)。

　　這類操作還面臨著另外一種保護(hù)機(jī)制的約束，因?yàn)閷εf有區(qū)塊內(nèi)容的變更成本將被添加至區(qū)塊鏈內(nèi)各個(gè)新區(qū)塊的創(chuàng)建當(dāng)中。在創(chuàng)建一個(gè)新區(qū)塊時(shí)，其中將包含之前的區(qū)塊。舊有區(qū)塊發(fā)生的任何變更都將導(dǎo)致一切后續(xù)區(qū)塊的哈希值無效化。因此，我們不可能將經(jīng)過偽造的區(qū)塊插入原有區(qū)塊當(dāng)中，而無需重復(fù)該區(qū)塊之后已經(jīng)執(zhí)行完畢的一切工作。正如之前提到的開鎖比喻，最后一把鎖的設(shè)計(jì)取決于之前的所有鎖，因此改變區(qū)塊鏈當(dāng)中的任何一把鎖都意味著必須為之后的每一把鎖找到新的鑰匙。

　　通過這種強(qiáng)迫“礦工”提供昂貴的證據(jù)，并為其工作成果提供報(bào)酬，中本聰建立起了第一種具備實(shí)際可行性的點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)字貨幣。但除此之外，他還解決了另一個(gè)困擾了計(jì)算機(jī)科學(xué)家們幾十年的問題——一致性。比特幣在過去8年當(dāng)中從未下線，這意味著其找到了一種激勵(lì)可能不可信的參與者處理交易，從而獲取可靠結(jié)果的途徑。其結(jié)果就是，任何擁有互聯(lián)網(wǎng)連接的人都能夠查看及添加數(shù)據(jù)鏈，而且基本不會(huì)受到攻擊活動(dòng)的影響。

　　如何在其它領(lǐng)域應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)?

　　事實(shí)證明，這樣一套系統(tǒng)可能不僅僅適用于金融領(lǐng)域。當(dāng)“礦工”們進(jìn)行交易驗(yàn)證時(shí)，他們實(shí)際上所運(yùn)行的是數(shù)據(jù)處理程序，并對交易請求進(jìn)行支持或反對。然而，如果他們能夠運(yùn)行更為復(fù)雜的程序，例如社交媒體網(wǎng)絡(luò)中的軟件呢?如果區(qū)塊鏈被用于簡單貨幣交易之外的數(shù)據(jù)，例如在線論壇上的消息，結(jié)果又會(huì)如何?

　　前文提到的Ethereum是2013年多倫多一位19歲的計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生Vitalik Buterin設(shè)計(jì)的，其目的就在于延續(xù)比特幣在貨幣領(lǐng)域的成果，同時(shí)將其擴(kuò)展到其它領(lǐng)域當(dāng)中。

　　Ethereum自己的貨幣以太幣與比特幣不同的是，Ethereum用戶交易被稱為智能合約——一種迷你程序，其可配合無限的復(fù)雜度水平進(jìn)行編寫。此后，用戶能夠通過向程序發(fā)送加載有指令的交易，從而與其他“礦工”進(jìn)行往來與交互。

　　在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，這意味著任何人都能夠?qū)④浖绦蚯度氲浇灰桩?dāng)中，并確保其在區(qū)塊鏈的使用期限之內(nèi)不會(huì)發(fā)生改變或訪問。從理論上講，Ethereum可以帶來足以取代Facebook、Twitter、優(yōu)步、Spotify乃至其它任何數(shù)字化服務(wù)的方案。這些新版本對于審計(jì)人員而言將是完美、完全透明，并且能在沒有創(chuàng)建者參與的前提下無限期運(yùn)行。