最近很多单位都在下载、注册“个人所得税”app并录入信息。它把使用者几乎所有的核心数据，包括姓名、身份证、住址、工作单位、家庭成员、房贷、联系电话及常用社交号等几乎所有个人信息，以后甚至可能更加的细化。这些属于个人隐私的数据一旦泄露，产生的影响可能是灾难。人们渴望有一种方式，既可以保存这些价值数据，同时也能够给予用户足够安全的隐私保护。

因为区块链的去中心化管理、数据可靠、系统开源、节点隐私保护的特点，很多人想到了把价值信息上链。现在我们从比特币区块链的运行规则这一角度进行理解，看看区块链能否从理论的角度胜任这一职责。

区块链为了保证参与竞争者都被公平对待，比特币的所有节点也要遵循统一的协议规范（共识算法）。共识算法的目的：保证比特币不停的在最长的链上运转，从而保证整个记账系统的一致性和可靠性。

比特币区块链由相关的共识规则组成，这些规则有两大核心：工作量证明；最长链机制。

一.工作量证明

1999年Markus Jakobsson和Ari Juels首次提出“工作量证明”一词。为比特币奠基的先行者们，都是在哈希现金的框架下进行挖矿的。如亚当·贝克发明了哈希现金，主要用于防止拒绝服务攻击和反垃圾信息。

1.工作量证明的基本原理

工作量证明系统的主要特征：客户端完成一定难度的工作并得出一个结果，验证方通过结果来检查客户端的工作情况。此方案的核心特点：不对称性。对于请求方，工作难度适中；对于验证方，验证简单易行。

关于工作量证明流程，我们举个例子：输入字符串“Hello,world!”，在其后添加一个nonce（随机数），对变更后的字符串进行哈希运算。如果哈希结果达到以0000结尾这一目标，则验证通过。

哈希函数作为一种加密算法，一直是密码学和信息安全领悟中的一个非常重要的基本算法。

2.比特币中的工作量证明

在比特币网络中的节点生成区块并写入区块链之前，需要解出比特币网络中的工作量证明的谜题。这个谜题的关键要素是：工作量证明函数、区块及难度值。

工作量证明函数就是哈希函数。在工作量证明过程中，区块产生了。区块头就是比特币的工作量证明的输入数据。

比特币系统中每10分钟产生一个新的区块。新区块的产生速率和难度值成反比例关系。也就是说，如果区块产生的速率快，就要增加难度值。反之亦然。

二.最长链机制

比特币网络要求所有节点都遵循一个协议：所有保存到本地的区块链必须是被本地节点验证通过的最长链。

由于区块链的每个区块必须引用它的前一个区块，所以最长链最难被推翻。也只有在最长链上的区块才能获得系统的承认并得到挖矿奖励。最长链外的区块都是不被承认的分支。

为了防止2个或多个区块链长度一致，区块链规定：只有在当前区块的基础上生成了99个后续的区块才可以获得奖励。这也是为了防止区块链分裂。

三.算力攻击

比特币设计之初是为了实现点对点的电子现金系统。这个系统的难题是如何避免双重支付（双花）问题。共识算法的目标就是降低双花的可能性。

1.计算

在诚实的节点不会承认无效交易的条件下，假设攻击链延长速度＞诚实链延长速度，理论上，攻击者可能做到把支付出去的钱再拿回来，产生双花事件。

我们看一看区块链是如何巧妙的使双花问题在系统中变得非常艰难的：

（1）假定诚实链延长速度大于攻击链延长速度，后者追上前者的成功概率会呈现指数下降。

（2）为了避免双花事件，收款人生成一个新的密钥对，在交易签署前不久才将公钥发给付款人，以便于防止付款人预先准备攻击链。

（3）假定攻击者悄悄的迅速的形成了包含该交易版本的平行链条欲替代正常的诚实链，收款人依然可以通过算法的较量来使得攻击链篡改数据成功的可能呈指数下降。

当然，如果攻击链的算力极高时，双花攻击这样的小概率事件也是有可能发生的。在这方面，比特币区块链的安全性确实可圈可点。

2.51%算力攻击

比特币网络有效降低了双花事件的可能，但它依然不能保证绝对的安全。恶意的双花，即51%的算力攻击依然可能。攻击者实施51%算力攻击的唯一好处就是骗取收款方的利益。

有理性的人不会选择这样极端的做法，因为付出的代价除了较高的金钱成本外，理性的使用者也不会以恶意攻击行为而玷污自己的信任。算力拥有者一般会选择诚信工作。

社区的理性选择也会降低攻击者的成功率，进而保障整个区块链体系的安全。例如算力接近51%时，矿工可以选择撤离以便于降低算力。联合挖矿的矿池，如果产生出不符合社区协议的区块，也会理性的选择作废。