图1.1 比特币的交易过程
由于每笔交易是相对分散的，为了更好地统计交易，比特币系统创造了区块这一概念。每个区块均包含以下三种要素：一是本区块的ID（散列），二是若干交易单，三是前一个区块的ID。比特币系统大约每10分钟创建一个区块，其中包含了这段时间里全网范围内发生的所有交易。每个区块中也包含了前一个区块的ID，这种设计使得每个区块都能找到其前一个节点，如此可一直倒推至起始节点，从而形成了一条完整的交易链条。因此，从比特币的诞生之日起，全网就形成了一条唯一的主区块链，其中记录了从比特币诞生以来的所有交易记录，并以每10分钟新增一个节点的速度无限扩展。这条主区块链在每添加一个节点后，都会向全网广播，从而使得每台参与比特币交易的电脑上都有一份拷贝。在现实世界中，每笔非现金交易都由银行系统进行记录，一旦银行计算机网络崩溃，所有数据都会遗失。而在互联网世界中，比特币的所有交易记录都保存在全球无数台计算机中，只要全球有一台装有比特币程序的计算机还能工作，这条主区块链就可以被完整地读取。如此高度冗余的交易信息存储，使得比特币主区块链完全遗失的可能性变得微乎其微。
比特币使用整个P2P（互联网金融点对点借贷平台）网络中众多节点构成的分布式数据库，来确认并记录所有的交易行为。在信息传递过程中，发送方通过一把密钥将信息加密，接收方在收到信息后，再通过配对的另一把密钥对信息进行解密，这就保证了信息传递过程的私密性与安全性。比特币的交易并非简单的支付货币本身。以图1.1中的交易为例，如果B想支付100个比特币给C，那么不仅B需要在交易单上注明金额，而且需要注明这100个比特币的来源。由于每笔交易单都记录了该笔资金的前一个拥有者、当前拥有者以及后一个拥有者，就可以依据交易单来实现对资金的全程追溯。这也是比特币的典型特征之一。最后，当每一笔交易完成时，系统都会向全网进行广播，告诉所有用户这笔交易的实施。
图1.2 区块链的局部结构
资料来源：Bitcoin：A Peet-to-Peer Electronic Cash System
每个人在对交易的有效性进行验证后都可以根据这些交易数据生成新区块。为了避免虚假交易或重复交易，使这一新区块被信任，需要构建工作量证明机制。如果想要修改某个区块内的交易信息，就必须完成该区块及其后续连接区块的所有工作量，这种机制大幅提高了篡改信息的难度。同时，工作量证明也解决了全网共识问题，全网认可最长的链，因为最长的链包含了最大的工作量。
综上所述，区块链是一串使用密码学方法相关联产生的数据块。在比特币的应用中，整个区块链就是比特币的公共账本，网络中的每一个节点都有比特币交易信息的备份。当发起一个比特币交易时，信息被广播到网络中，通过算力的比拼而获得合法记账权的矿工将交易信息记录成一个新的区块连接到区块链中，一旦被记录，信息就不能被随意篡改。比特币是区块链的一个“杀手级应用”，区块链是比特币的底层技术，且作用绝不仅仅局限在比特币上。因此，尽管比特币与区块链经常被同时提及，但二者并不能画上等号。
在过去的一年中，尽管比特币本身受到质疑，然而人们开始从比特币的支付领域逐渐转移到了比特币底层协议——区块链技术上，越来越多的投资者及普通民众接受了区块链的概念。我们可以通过了解比特币的生成与交易等一系列过程来理解区块链技术。
