区块链（英语：blockchain或block chain）是藉由密码学串接并保护内容的串连文字记录（又称区块）。

每一个区块包含了前一个区块的加密杂凑、相应时间戳记以及交易资料（通常用默克尔树(Merkle tree)演算法计算的杂凑值表示），这样的设计使得区块内容具有难以篡改的特性。用区块链技术所串接的分散式帐本能让两方有效纪录交易，且可永久查验此交易。

目前区块链技术最大的应用是数位货币，例如比特币的发明。因为支付的本质是“将账户A中减少的金额增加到账户B中”。如果人们有一本公共账簿，记录了所有的账户至今为止的所有交易，那么对于任何一个账户，人们都可以计算出它当前拥有的金额数量。而区块链恰恰是用于实现这个目的的公共账簿，其保存了全部交易记录。在比特币体系中，比特币地址相当于账户，比特币数量相当于金额。

一、区块链概述

以比特币的区块链账本为例。每个区块基本由上一个区块的散列值，若干条交易，一个调节数等元素构成，矿工通过工作量证明实现对交易整理为账本区块和区块安全性的维持。一个矿工通过交易广播渠道收集交易项目并打包，协议约定了区块速度生成速度而产生的难度目标值，通过不断将调节数和打包的交易数据进行散列运算而算出对应散列值使其满足当时相应的难度目标值，最先计算出调节数的矿工可以将之前获得上一个区块的散列值、交易数据、当前算出对应区块的调节数整合为一个账本区块并广播到账本发布渠道，其他矿工则可以知道新区块已生成并知道该区块的散列值（作为下一个区块的“上一个区块的散列值”），从而放弃当前待处理的区块数据生成并投入到新一轮的区块生成。

对于其他基于区块链的应用，主要是针对所负载的数据，区块安全性的维持方式等进行调整。

二、区块链历史

中本聪在2008年，于《比特币白皮书》中提出“区块链”概念，并在2009年创立了比特币网络，开发出第一个区块，即“创世区块” 。

区块链共享价值体系首先被众多的加密货币效仿，并在工作量证明上和算法上进行了改进，如采用权益证明和SCrypt算法。随后，区块链生态系统在全球不断进化，出现了首次代币发售ICO、智能合约区块链以太坊、“轻所有权、重使用权”的资产代币化共享经济以及区块链国家。目前人们正在利用这一共享价值体系，在各行各业开发去中心化电脑程序(Decentralized applications, Dapp)，在全球各地构建去中心化自主组织和去中心化自主社区(Decentralized autonomous society, DAS)。

截至2019年中华人民共和国的相关公司占有全球区块链专利权的八成以上。在2016年公布的《十三五国家资讯化规画》，就已将区块链技术列为战略性前沿技术。反超点在2017年当年度专利申请量超过1200件超越美国，之后一路上升，并诞生了比特大陆、嘉楠耘智等以挖矿业务为切入点累积资本最终坐大的企业。其官方立场是不承认比特币的货币流通地位并禁止任何商家收付，但认为区块链技术可以为国家所用，2019年中国人民银行第三季消息，支付结算司副司长穆长春8月10日在金融四十人伊春论坛上介绍央行法定数字货币的实践DC/EP（DC，digital currency，数字货币；EP，electronic payment，电子支付）时揭露央行DC/EP研究已进行五年，表明可能存在被称为「央行数字货币」的制度。早在2016年有新闻显示平安集团、招商银行、微众银行等 40 多家金融机构共同成立首个中国深圳FinTech 数字货币联盟。

2019年10月24日，中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习，会上中共中央总书记习近平表示「区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用」，作为中共最高领导人的总书记很少对特定技术发表谈话，另一次是提到人工智能。此现象突然表明区块链在中共中央重视程度超乎外界想像引发相关类股大涨，以及各国内外媒体的议论。

三、区块链应用

智能合约
证券交易
电子商务
物联网
社交通讯
文件存储
存在性证明
身份验证
股权众筹
金融征信
我们可以把区块链的发展类比互联网本身的发展，未来会在internet上形成一个比如叫做finance-internet的东西，而这个东西就是基于区块链，它的前驱就是bitcoin，即传统金融从私有链、行业链出发（局域网），bitcoin系列从公有链（广域网）出发，都表达了同一种概念——数字资产（DigitalAsset），最终向一个中间平衡点收敛。

区块链的进化方式是：

区块链1.0——数字货币
区块链2.0——数字资产与智能合约
区块链3.0——DAO、DAC（区块链自洽组织、区块链自洽公司）–>区块链大社会（科学，医疗，教育etc，区块链+人工智能）。
1、国家货币

e-Dinar 是突尼斯共和国政府用区块链技术发行的数位货币。也是第一个国家数位货币。
eCFA 是塞内加尔共和国政府用区块链技术发行的数字货币。
2、社区货币

空卢（英文：Colu）公司在英国伦敦用区块链发行了东伦敦社区英镑（Local Pound, East London），主要为中小企业提供支付平台。 2017年6月止，空卢在全球发行了多款社区货币，共有50,000用户。

3、私有链、公有链和联盟链的区别

3.1 公有链

公有链可称为公共区块链，指所有人都可以参与的区块链。换言之它是公平公开，所有人可自由访问，发送、接收、认证交易。另外公有链亦被认为是“完全去中心化”的区块链。公有链的代表有BTC区块链，ETH、EOS等，它们之间有存在不同架构。举个例子说，以太坊（ETH）是一条公有链，在以太坊链上运作的每一项应用都会消耗这条链的总体资源；EOS只是一个区块链的基础架构，开发人员可以自由地在EOS上创建公链，每条链与链之间都不会影响彼此拥有的资源，换言之不会出现因个别应用资源消耗过多而造成网络拥挤。

3.2 私有链

商业组织正在为各种应用开发分布式分类账和其他区块链启发的软件。由于这些软件被中心化机构控制，不具有区块链去中心化的属性，被称为私有链（private blockchains）、区域链、或者联盟链。因为其应用范围与用分布式数据库处理信息的云端运算相似，2017年6月止，不但没有任何私有链得到认可和使用，而且国际银行界纷纷退出所参与的项目；加拿大中央银行也在2017年5月放弃了国家私有链的开发，主要原因是与中央银行体系格格不入。相反，用现有区块链进行ICO众筹，来开发新型去中心化社区的项目，如雨后春笋般地涌现，得到不同凡响的结果。以下是部分私有链及联盟链开发项目：

德勤和ConsenSys2016年宣布计划创建一个数位银行ConsenSys计划
R3计划连接42家银行分布式分类帐，主要由以太坊, Chain.com, 英特尔和IBM牵头
Microsoft Visual Studio正在使Ethereum Solidity语言可供应用程序开发人员使用。
SafeShare保险提供一项区域链为基础的主打共享经济的保险，由英国保险巨头劳合社承保。
一家瑞士工业联盟, 包括瑞士电信, 苏黎世州银行和瑞士股票交易所, 以柜台买卖为原型的资产交易，基于以太坊科技的区域链。
Context Labs a 2013 company developing blockchain enabled platforms
R3区域链联盟
Digital Asset Holdings
Satoshi Citadel Industries
方舟私有链 Arkblockchain 一个比特币并行区域链项目，特别面向供应链、电子商务、物联网、医疗服务、政务等应用开发的高可信任私有链。
美国期货和期权交易所CME集团于2017年4月11日宣布，正在测试基于区域链的黄金期货平台的正处于最后测试阶段，该区块链是为比特币提供认证的对等网络。
3.3 ICO代币

首次代币发行（英语：Initial Coin Offering，简称ICO），也称为ICO众筹，是用区块链筹集资金，以便开发新型区块链社区的项目。

3.4 非营利组织

比尔及梅琳达·盖茨基金会《基层项目／Level One Project》旨在利用区块链技术帮助世界各地20亿缺乏银行账户的民众。
联合国世界粮食计划署的《区块建设／Building Blocks》旨在使粮食计划署越来越多的现金扶贫业务更快，更便宜，更安全。 “区块建设”于2017年1月在巴基斯坦开展了现场试点工作，将在整个春季继续进行。2017年6月，该项目已经扩大到叙利亚等国，计划在2030年前在全球实现零饥饿。
3.4 去中心化的社会网络

回馈项目（Backfeed project）正在基于区块链分布式自治系统，开发共识主动性创建和分配价值的社会网络。
亚历山大项目（The Alexandria project）是一个基于区块链开发的去中心化图书馆网络。
它自主（Tezos）是一个根据它代币（token）持有者们的投票结果，让电脑程序自我演变，来实现区块链自主的开发项目。比特币区块链是一个去中心化的加密货币和支付的金融自主体系。以太坊区块链在前者的基础上增加了去中心化的智能合约的法律自主体系。它自主将在前两者的基础上增加去中心化的电脑程序开发功能，以便建立社会管理自主权体系。

四、区块链的特点

区块链的形成过程看，区块链技术具有以下特征。

去中心化。区块链技术不依赖额外的第三方管理机构或硬件设施，没有中心管制，除了自成一体的区块链本身，通过分布式核算和存储，各个节点实现了信息自我验证、传递和管理。去中心化是区块链最突出最本质的特征。
开放性。区块链技术基础是开源的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人开放，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。
独立性。基于协商一致的规范和协议(类似比特币采用的哈希算法等各种数学算法)，整个区块链系统不依赖其他第三方，所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要任何人为的干预。
安全性。只要不能掌控全部数据节点的51%，就无法肆意操控修改网络数据，这使区块链本身变得相对安全，避免了主观人为的数据变更。
匿名性。除非有法律规范要求，单从技术上来讲，各区块节点的身份信息不需要公开或验证，信息传递可以匿名进行。

五、区块链的运行方式

首先，中本聪很清楚建立一个支付系统的信用必须解决防止“重复支付”问题，也就是不能造假币。中心化的信用系统是靠国家机器防止造假币。“比特币”怎么办呢？中本聪的伟大创新是给每一笔交易“盖时间戳”（timestamp）。每十分钟一个区块（block：相当于网络账簿），把这十分钟的全网交易都正确的盖上时间戳。问题是谁来盖呢？中本聪并没有假设互联网上都是雷锋，他同意亚当.斯密的观点：市场上的人是贪婪的。他让所谓自称“矿工”的人去竞争这十分钟一个区块的记账权，竞争的规则就是正确记账的同时要去解SHA256难题，谁能证明自己的计算机算力最快（所谓PROOF OF WORK 机制），ta就能竞争到这十分钟区块的合法记账权，并得到二十五个比特币的奖励。这就是所谓俗称的“挖矿”过程，实际是建立一个全网总账——区块链的去中心化信用过程，所以矿工更本质的职能是“记账员”！

中本聪在其比特币白皮书中，比较详尽的叙述了这个信用系统建立的过程：

第一步：每一笔交易为了让全网承认有效，必须广播给每个节点（node：也就是矿工）；

第二步：每个矿工节点要正确无误的给这十分钟的每一笔交易盖上时间戳并记入那个区块（block）；

第三步：每个矿工节点要通过解SHA256难题去竞争这个十分钟区块的合法记账权，并争取得到二十五个比特币的奖励（头四年是每十分钟五十个比特币，每四年递减一半）；

第四步：如果一个矿工节点解开了这十分钟的SHA256难题，ta将向全网公布ta这十分钟区块记录的所有盖时间戳交易，并由全网其他矿工节点核对；

第五步：全网其他矿工节点核对该区块记账的正确性（因为他们同时也在盖时间戳记账，只是没有竞争到合法区块记账权，因此无奖励），没有错误后他们将在该合法区块之后竞争下一个区块，这样就形成了一个合法记账的区块单链，也就是比特币支付系统的总账——区块链。

一般来说，每一笔交易，必须经过六次区块确认，也就是六个十分钟记账，才能最终在区块链上被承认合法交易。以下是比特币的记账格式：

所以所谓“比特币”，就是这样一个账单系统：它包括所有者用私钥进行电子签名并支付给下一个所有者，然后由全网的“矿工”盖时间戳记账，形成区块链。

六、区块链发展面临的主要挑战

从实践进展来看，区块链技术在商业银行的应用大部分仍在构想和测试之中，距离在生活、生产中的运用还有很长的路，而要获得监管部门和市场的认可也面临不少困难，主要有:

(一)受到现行观念、制度、法律制约。区块链去中心化、自我管理、集体维护的特性颠覆了人们目前的生产生活方式，淡化了国家、监管概念，冲击了现行法律安排。对于这些，整个世界完全缺少理论准备和制度探讨。即使是区块链应用最成熟的比特币，不同国家持有态度也不相同，不可避免阻碍了区块链技术的应用与发展。解决这类问题，显然还有很长的路要走。

(二)在技术层面，区块链尚需突破性进展。目前，区块链应用尚在实验室初创开发阶段，没有直观可用的成熟产品。比之于互联网技术，人们可以用浏览器、APP等具体应用程序，实现信息的浏览、传递、交换和应用，但区块链明显缺乏这类突破性的应用程序，面临高技术门槛障碍。再比如，区块容量问题，由于区块链需要承载复制之前产生的全部信息，下一个区块信息量要大于之前区块信息量，这样传递下去，区块写入信息会无限增大，带来的信息存储、验证、容量问题有待解决。

(三)竞争性技术挑战。虽然有很多人看好区块链技术，但也要看到推动人类发展的技术有很多种，哪种技术更方便更高效，人们就会应用该技术。比如，如果在通信领域应用区块链技术，通过发信息的方式是每次发给全网的所有人，但是只有那个有私钥的人才能解密打开信件，这样信息传递的安全性会大大增加。同样，量子技术也可以做到，量子通信——利用量子纠缠效应进行信息传递——同样具有高效安全的特点，近年来更是取得了不小的进展，这对于区块链技术来说，就具有很强的竞争优势。