区块链百科合集之十大概念：分布式一致性、区块高度、分叉等

区块链曾被《经济学人》喻为“信用的机器”，它真正解决的是数字世界的信任问题。那其究竟是通过什么方式解决信任问题，并让信任得以高效流通？

本期《区块链百科》专栏将与你一起回顾区块链相关重要概念，例如什么是分布式存储？区块高度有何内涵？区块链为什么需要扩容？它解决了什么问题？什么是图灵完备？什么是Token？它将引领何种新经济范式？

热力学第二定律告诉我们，熵增是一个自发的由有序向无序发展的过程。分布式系统就是一个典型的熵增过程。

在分布式系统中，要协调大量机器有序地完成任务并不是一件容易的事情。对于分布式系统而言，如果对于系统不加以外力的控制和干预，系统将自主走向混乱和无序。换句话说，分布式一致性之所以重要，就是需要一步步厘清无序，通过使用相应的策略和算法抵抗熵增，使整个系统达成共识，保持有序和确定。

无论是摩尔定律的失效，还是商业模式的变革，亦或是共享理念的崛起，在这个时代，分布式存储系统的重要性尤为凸显，并迎来了属于它的高光时刻。

基于区块链的分布式存储则是一种新的技术解决方案，它不仅能够大幅降低数据存储和传输的成本，还能提升数据存储的安全性。在分布式存储系统中，所有节点的权利和义务都相等，任一节点停止工作都会不影响系统整体的运作。

上帝掷骰子吗？对这个问题的回答，“是”或者“不是”代表了两种世界观。爱因斯坦不相信世界是随机产生的，它应当是一个具有深刻内在规律、简单而统一的规则世界。而量子物理的群星们给出了另一个结论：上帝的确掷骰子，宇宙中的确存在真正的随机性。或者不如说，宇宙中到处都是真正的随机性。

随着区块链技术的发展已逐步覆盖到各个领域，我们比以往任何时候都需要一个安全、稳定、可信的随机数，来保证密钥对的生成、链上数据的加密、出块权力的裁定、智能合约的运行。为此，能链科技在历时2年半时间独立自主研发xPoA共识算法中，成功引入了基于可验证随机函数的随机选择共识节点方法和BFT共识，以确保DTFN主链上的公正性，整个系统的去中心化程度与可信性。

虽然“链”这个词，让我们想到的是长度而不是高度，但区块链确实是以“区块高度”来表示区块与首区块之间的距离。

区块高度就相当于区块链上的经纬度，它给了区块一个“坐标”，通过“区块高度”，可以准确地描述出某一区块在链上的位置。通常来说，区块链越长，区块高度的数量值便会越高。“更高”的区块，一方面意味着其发生时间更近；另一方面，具有更快区块生成时间的区块链，往往具有更大的区块高度数。

本质上，区块链上的信息不可更改，也就是说，一旦数据经过验证并添加到链中，任何人都不能更改或删除它。尽管如此，开发人员有时不得不对区块链的代码进行更改，要么是为了升级，要么是为了修复某些问题。这个复杂的过程，便是区块链分叉。

长期以来，分叉被认为是危险的，或者至少是破坏性的，但对于升级区块链来说，它也是一种更直观的机制。这就像我们走在一条路上，到达一个交叉路口，面前是两条分岔路。我们可以选择其中一条路，这并不会影响此前的旅程。由于两条分岔路的不同性质，不同选择将把我们带向不同的终点。

可扩展性，一直是区块链领域最值得探讨的问题之一，也是区块链想要实现Web3.0愿景，为亿万用户提供安全可靠服务时所需要攻克的技术难题。

区块链扩容也是如此，缓慢的交易处理速度会造成大量冗余，降低整体网络性能。虽然目前区块链主流平台都在努力提高每秒的交易量，但相比于Visa这类动辄每秒上万的吞吐量仍相形见绌。因此，如何在保证区块链安全性的情况下，有效提升区块的吞吐量，即实现区块链扩容，为区块链技术大规模应用落地提供技术支撑。从技术的角度来看，目前关于区块链扩容的解决方案主要有两个方向：链上（on-chain）扩容及链下（off-chain）扩容。

正如中本聪在白皮书中提及，区块链账本是一个分布式的“时间戳服务器”，即按时间顺序记录交易。虽然机密信息可以加密，但账本的历史是公开，从而实现区块链交易可验证性。

1997年，密码朋克成员哈伯和斯托尼塔提出了一个用时间戳的方法保证数字文件安全的协议。哈伯和斯托尼塔对它的简单解释是，用时间戳的方式表达文件创建的先后顺序，并要求在文件创建后，其时间戳不能改动，这就使得文件被篡改的可能性为零。这也是现在区块链时间戳协议的原型，并直接赋予了区块链技术防篡改、可追溯、高透明的特点，亦是数据在某个特定时间之前已存在的证明。

古希腊哲学家赫拉克利特曾说，人的一只脚不能同时踏入两条河流。而双重支付所描述的问题，则是指同一笔钱有可能被重复支付两次甚至多次。

虽然我们对数字货币的未来预期可能很美好，但要设计和实现一套能经得住实用考验的数字货币并非易事，这其中就涵盖了如何避免双重支付，以保障金融体系的有效运转。基于区块链技术，所有参与方均保存达成共识后的共享账本，任何一方进行双重支付或篡改账本数据的难度变得极大，从而保证了账本数据在分布式环境中的高可信度；更重要意义在于，通过建立高效点对点支付高网络，从而实现支付清结算效率指数级提升，推动全球经济的低成本融合。

世界上是否所有数学问题都有明确的答案？

如果有，是否可以通过有限步骤的计算得到答案？

如果是，能否通过一种图灵机（即数学模型、计算理论模型），经过不断运行直到数学答案被计算出来？

这是天才少年阿兰·麦席森·图灵在《论可计算数及其在判定性问题上的应用》三个思考。图灵在此篇论文中提出一种假想的计算装置，后来被称为“图灵机”。而图灵机模型，则奠定了现代计算机的理论基础。简单来说，如果一门编程语言、一个指令集可实现图灵机模型里面全部的功能，或者说能够满足任意数据按照一定顺序计算出结果，我们就可称其具有图灵完备性。

人类社会的文明发展就是建立在无穷的权益证明之上，所有的账目、所有权、使用权、资格、证明等都是权益证明。就像在现实世界中，我们可以用等价的代金券来换取食物、购买饮料或使用游乐设施等。与之类似，Token即是区块链网络中的各项价值权益锚定。

能链科技创始人林乐曾比喻：如果区块链是一片价值海洋，Token则是海洋上一叶轻舟，实现物理世界到数字世界的有效映射，让各类价值信息得以低摩擦、高效率地流通起来。Token的出现也是一种经济规律的创新，其对价值如何转移和管理的重新定，将从根本上改变许多行业的业务性质，比如说价值的标准化，流通的自由化，信息的真实化，机会的平等化等等……