区块链组成机制解读

1.节点

区块链可以说是互联网的升级版本，和互联网一样是由不计其数的节点联网而组成。人们可以可以通过一台安装了相应区块链应用软件（比如比特币核心）联网电脑或手机成为这个区块链应用的节点，从而参与这个区块链应用的具体社会合作活动。比如，当用户下载比特币核心这款软件后就可以加入比特币网络进行比特币生产和价值交易。通过互联网连接起来的节点形成了区块链网络的实体结构。

但区块链网络中的节点比互联网中的节点更加复杂，它不仅具有互联网节点的机器属性，还有市场经济中经济人的属性——即这些节点会追求个人利益最大化以及会对各种机制做出反应。实际上，市场就是由众多的交换者组成，这些交换者也是市场网络中的节点。

总之，区块链中的节点是互联网节点和市场节点的综合，具有人机两方面属性。因此，区块链网络不仅仅是像互联网那样是一种技术，更是一种治理制度。为了方便各位理解，我们避开技术细节，从机制层面来分析并尝试用区块链网络来改造打车软件滴滴的案例来辅助说明。

2. 交易、记账、token（凭证）、智能合约

历史证明市场机制是人类社会最好的大规模分工协作机制，公司的存在是为弥补市场机制中交易成本过高的不足。而区块链的出现大大降低了交易成本，从而使市场机制进一步延伸到社会的毛细血管中。

市场机制的核心之一便是广泛存在的自由交易，区块链节点和节点之间最基础的交互也是自由交易。信息交流、转账汇款、买卖商品等这些都是属于交易，这些都可以在区块链网络中发生。交易的目的是大家各取所需达到价值的重新分配。交易可以进行的前提是价值的量化和记账法支持。

在我们日常生活中，人们用货币价格来量化商品的价值，用货币的转移来对交易价值转移进行记账。比如张三从李四那买了一个苹果，花了5元钱。首先这个苹果的价值被量化成5元，其次李四得到的5元钞票正是一种记账的凭证（即整个社会欠了李四价值5元的商品）。在这一过程中，人民币就是token的一种，它是一个交易体系中衡量价值和记账的标准单位。

在区块链网络中往往会发行独立的token（同样地，一个人持有的token就代表该人可以在这个区块链网络中索取对应token价值的服务）。这种token是区块链网络内衡量价值和记账的标准单位，但和人民币等法定货币又有很大区别：

第一，区块链token的发行是根据该区块链所预先设定的算法体系来决定（改变这一算法体系就像很多宪政国家大规模修宪一样困难），相对于人民币等法定货币来说，token的发行更加理性和可预测（历史上大多数国家的法定货币都存在超发和滥发现象，但区块链的token基本不存在这种情况）。

第二，区块链token是一种可被精确细分的电子凭证，没有像纸币那样的实体。

第三，区块链token还具有股票的性质。这体现一个区块链网络会发行限定数量的token（比如比特币总发行量为2100万个），随着该区块链网络被使用的越来越多，那么该区块链网络整体的价值就越来越大，该区块链的token价值也会随之升值。这也是当前各种炒币投机现象的根源——炒币抄的其实就是一种新型股票，它对应了该区块链网络的价值。

在区块链网络中，每一笔交易都伴随着token的转移——由一位所有者转移到另一位所有者。每个人都会在交易过程中留下自己的电子签名并形成唯一随机数列供下一次交易使用，这样每一单位token的交易就会形成一个可以溯源的交易链。交易链的存在让整个区块链网络价值流动变得清晰，也加强了这个体系的抗篡改性。

交易总是与合约的产生同时发生。从合约历史的发展角度可以分为三种类型：口头合约、书面合约和智能合约。口头合约指的是日常生活中广泛存在的约定，比如两个人约定明天下午去看电影。书面合约是一般是在法律框架下签订的协议，比如小明从小红那里借了5元钱时打的一张欠条。智能合约是在法律框架下并使用了代码逻辑来自动履行的合约，最常见的是炒股中股民设定股票抛售的价格，一旦股票价格达到这一数值，则会自动抛售。

智能合约相比于传统书面合约是一次巨大的飞跃，它大大降低了交易成本，从源头上防止了客观类型交易中道德风险的发生，最重要的是它的大范围使用让整个人类社会走向更加理性——由原先的法制理性扩展到法制理性和代码理性相结合。

智能合约基于区块链可编程的属性和去中心化属性实现的，它属于交易的一个环节，只能大范围存在于区块链网络中。这是因为区块链网络中没有一个权力独大的节点，每个节点都必须遵守该区块链网络中的内宪法并接受其他节点的即时监督制约，从而保证了智能合约的即时理性和即时公正（不迟到的理性和公正现象）。

反之，在传统组织类型中，由于中心节点受到的约束来自于法律和市场等后知后觉的监督制约，从而让中心节点本身成为智能合约可信性最薄弱的一环，充满了道德、市场、经营等的风险因素。因此，传统组织的智能合约必然无法和区块链智能合约竞争。

3. 共识机制

在前面我们分析了区块链中没有引入第三方信用中介以及层级的管理体制，这就意味着所有的节点必须是对等的，不存在固定的中心节点和边缘节点之分（如果存在的话，则会慢慢形成一种第三方信用中介和层级管理体制）。在打车业务中会产生很多交易，由于在这个打车区块链网络中不存在像滴滴这样的固定的信用和数据中介，原先由滴滴公司处理交易数据及资金价值分配的职能必须交给区块链网络中其他节点来行使。

那么，有哪个节点来完成这样的职能？这就需要在创建这个区块链网络时预先设定一个共识机制，从而明确满足什么条件的节点可以来完成交易数据（也就是记账）。例如比特币的共识机制是POW（工作量证明），即通过节点的CPU进行随机散列运算（可以理解成用电脑去求解一道很难的方程式），CPU的算力越强则越可能更快地得出正确结果，从而成为记账的节点。（类似于开采金矿，设备攻功率更大的开采商则越可能收获更多的金矿，所以这一个过程在比特币中也叫做挖矿）。

还有很多其他的共识机制，比如以太坊的权益证明机制（POS）、EOS的委托权益证明机制（DPOS）和实用拜占庭容错机制（PBFT）等。但不论共识机制的形式如何变化，万变不离其宗的是它通过竞争机制来选择更加诚实可靠的记账节点。

4. 激励机制

由于节点都是趋利避害追求利益最大化的经济人，记账会消耗节点精力上或经济上的成本，因此必须有一套激励机制来覆盖这一成本并给节点带来奖励收益。很多区块链网络都会给予处理交易的节点两方面的奖励：一方面是交易费（当然也是以token形式发放），另一方面是获得新发行的token。

比如在比特币中，完成处理交易处理的节点一方面会消耗电力成本，另一方面会获得交易费和新发行的比特币作为奖励。这个过程就相当于矿工挖矿，虽然消耗了一些体力，但获得了价值更大的工资和挖到的金矿，从而有促使矿工保持热情和动力投身于挖矿事业中。

5. 区块和链

在区块链网络中不存在固定记账的节点，因此通过共识机制选出来的节点是临时的，它只能处理在规定时间内区块链网络中产生的数据。这就像一轮又一轮的比赛，在一轮比赛获胜的节点获得这轮比赛时间中区块链网络中产生的数据的处理权（记账权）。

在比特币中，每十分钟进行这样一场基于POW共识机制的比赛，得出一个处理这十分钟比特币网络中产生数据的节点。该节点处理交易数据（记账）的结果就是形成一个新的具有唯一编号的区块（类似于账本上记录账目的页面），并将该区块向全网广播，一旦得到其他节点的认可，那么该区块就会被加在上一个区块的末尾，这样便逐渐形成了一条由区块组成的链。

由于区块都是基于上一个区块生成的，如果有人想篡改一个区块上的数据，那么它就要重新生成后面所有的区块并被其他节点所认可。这就决定了恶意篡改的成本非常高，且篡改的收益远远小于成本，因此区块链数据具有不可篡改的特点。

6. 分布式储存机制

区块链组织中信息包含两种——记账信息和一般信息。记账信息是反映组织中价值流动的信息；一般信息就是除了记账信息以外的其他信息，比如一篇论文、一系列经济数据、一张图片等，其本身就是一种价值。由于没有中间机构的中心数据库存在，所有的数据必须由节点存储。区块链采用了分布式数据库的储存模式，让每一个节点都可储存区块链所有数据。

这很类似于细胞存储DNA的机制——每个细胞都拥有生物体的整套DNA，而区块链中的节点就相当于细胞，节点中储存的信息就相当于DNA。在实际应用中，为了节省储存空间和提高读取信息的效率，很多轻节点只储存了区块链信息的散列值，也就相当于储存了区块链这个词典的索引。

这种储存机制的目的在于：

（1）让数据具有冗余性，防止数据的丢失；

（2）让每个节点都可以成为数据管理员，从而起到对篡改数据行为的监督防范作用，进一步奠定节点在区块链网络治理的监督权力。在区块链打车应用中，我们可以通过一个客户端查询所有的交易记录，并且在我们的客户端上有权限下载所有的这些交易记录。

7. 隐私模式

分布式储存机制让隶属于某区块链的所有节点都可以查询全部交易记录。为了保护用户隐私，区块链必须有一套合理的隐私模式来保证使用区块链的用户个人隐私不被泄露。区块链的隐私模式如下：

不同于传统隐私模型，区块链的新隐私模型中将交易信息和用户的身份信息之间的通过匿名映射的方式对应起来，以保证区块链网络只可对交易信息的可见性，而不可据此追溯出是由谁发出的交易信息，从而保护了用户隐私。