区块链本质上是一个去中心化的巨大账本数据库，作为比特币的底层技术，区块链是由一串使用密码学相关联所产生的数据块组成，每一个数据块中包含了多次比特币网络有效确认（一次有效交易检验被称为一次确认）的信息。随着交易不断产生，矿工不断验证交易创造新的区块来记录最新的交易，这个帐本会一直增长延长。这些区块按照时间顺序线性补充到原有的区块链上。每一个节点（每台通过钱包的客户端口连接到区块链网络上的电脑）都有一份完整的已有区块链备份记录，而这些都是通过进行数据验证算法解密的矿工网络自动完成。区块链上保留有所有关于每个节点和节点上比特币余额的信息，这些信息也被记录在完整的区块链上。公共式区块链帐本完全对外公开，这意味着区块链信息可以通过特定地址在区块链浏览器上（例如www.blockchain.info）进行查询。
新区块的生成将奖励矿工新的电子货币，还可以通过设置交易费用来奖励挖矿这种提供算力的行为，系统通过这样的方式完成电子货币的发行，这也让矿工有利可图，成为了矿工挖矿的主要动机。
有了区块链之后，当一个用户想要进行历史交易的验证时，可以通过一系列基于密码学与数据结构学的运算追踪交易所属的区块，从而完成验证。此外，对于随机数答案难度的调整可以控制新区块的生成速度；私钥的保密性可以保证和实现匿名交易；对于历史交易数据的剪枝可以实现硬盘空间的回收：经过中本聪的测算，经过完全剪枝的区块链数据一年只生成4.2MB的数据量。
区块链的硬件：挖矿提供强大的计算能力支持与安全保证
区块链系统同任何一个数字系统一样，都离不开计算机硬件的支持。去除了第三方机构的同时，也无法得到第三方机构提供的硬件支持。区块链集体记账的特点要求每个支持交易的节点都能够为系统提供计算能力，由此提出了一种鼓励节点竞相提供计算能力的机制——挖矿。
每个节点接收到交易信息以后，生成新的区块并计算该区块的随机数答案，最快得到答案的节点将促成这笔交易的实现，完成交易的区块记录，并将该区块广播至所有节点。同时该节点将有可能获得一枚新的电子货币作为奖励。由于其过程很像矿工挖矿，因此节点提供算力的过程也叫作挖矿。通过挖矿，可以强制性保证块链中的数据按时间顺序存储，保持比特币网络的中立性，且允许比特币网络上不同的计算机对系统状态达成一致。
【下图】第三方机构支持的硬件系统与区块链硬件系统的对比
2016年1月，支持比特币运行的区块链的计算能力已经达到了800,000,000Gh/s，代表每秒能够进行8×10[18]次运算，全球Top500的超级计算机的算力加在一起都远远不及这个数量级。区块链矿机网络的强大运算能力也让人们认识到区块链技术背后群体力量汇聚之后的超级力量。
区块链系统的安全性是通过挖矿形成的强大算力保证的。由于每笔交易都是通过盖时间戳的方式顺序链接的，当一个人想要伪造一笔交易时，他不仅需要伪造该笔交易对应的区块，还需要伪造该区块之后所链接的所有区块。如果伪造者计算机的算力不能支持它伪造区块的速度超过区块链增长的速度，那么伪造的区块就马上会被发现并被弃用。
【下图】比特币区块链的计算能力
中国东北的一家挖矿工厂拥有2500台矿机，每个月支持矿机计算的电费就达到了40万人民币，尽管工厂内有制冷系统，但是室内温度还是达到了40度。随着区块链矿机网络计算能力的增强，矿机挖矿的难度也在增大。挖矿行业已经成为了一个完全竞争的市场，挖矿的难度和中彩票相当，没人可以轻易地、连续地将新块加入到块链中。同时，这也意味着区块链的安全性越来越高，通过伪造区块的方式伪造交易变得几乎不可能。2014年的CES展会上，蝴蝶公司展示了最新的挖矿机，该机器的运算能力达到了600GH/s。
【下图】左-东北一家挖矿工厂；右-2014年CES 展会上展出的挖矿机
区块链是群体智慧、互联网思维的技术实现
区块链所指代的两个概念容易让人混淆：一是支持比特币运行的区块链，该区块链在2013年9月就达到了1PH/s的计算能力，意味着它成为了全球最大的算力网络，它的强大算力体现了群体智慧的力量；二是根据区块链技术重新构建的区块链，这个区块链可能是私有的、部分公开的或是完全公开的。
节点的竞争式计算实现了群体智慧的生物逻辑
1994年，凯文?凯利的著作《失控》首次出版，外界评价它为互联网发展的“先知预言”。书中描述的一个重要观点是：蜂群、蚁群等生物群体是由单个生物组成的“超级有机体”，单个生命体的智慧虽然微乎其微，但是其汇聚形成的“超级有机体”的群体智慧力量大到能够覆盖并维系整个族群生活的方方面面，保证种群的繁衍。
群体智慧就是这样一种大自然赋予的生命逻辑，群体通过一种简单的规则联系起来，每个个体看似微不足道，但是汇聚起来的智慧和力量却无比强大，往往强大到能够超越种群自身智力上或身体结构上的限制，整个系统的运行看似混乱却保持着惊人的和谐。长久以来，人们利用自然逻辑创造机器、输入机器、产生灵感的例子，已经不胜枚举，如根据蝙蝠超声定位发明了超声波雷达，根据鸟飞行的姿态发明了飞机等等，又如根据生物的神经网创造的人工神经网络，根据细胞的排列创造的元胞自动机等等。群体智慧同这些应用一样源于自然，不同的是，群体智慧更多的是一种创新的哲学，是“长尾理论”“共享式经济”“互联网思维”等思想和理论的基础：即去中心化，强调共享，强调群体自身的智慧与力量。
【下图】从自然现象中启发的创新思想
在虚拟的数字世界中，“机器的智慧”体现在计算能力上。区块链技术中节点的集体竞争式计算由于其独特的计算方式（不断生成随机字符串直到获得正确答案），因此竞争式的计算也能达到分布式计算所产生的合作效果，单个节点的计算能力得以汇聚成系统的超强计算能力。2016年比特币的区块链的计算能力已经达到了每秒能够进行8×10[18]次运算，而号称世界运行最快的计算机，美国用于核武器研发的蓝色基因/L超级计算机每秒能进行2.8×10[14]次运算，区块链的计算能力约为世界上最快的单台计算机的计算能力的28,000倍。
区块链的集体式计算从技术上实现了群体智慧的逻辑，由个体汇聚而成的“超级计算系统”的计算能力超越了个体的限制。有技术人员甚至认为，互联网时代将从以信息为基础的“数字时代”进入以算力为基础的“计算时代”。
区块链技术的应用体现了互联网思维的新高度
近几年，国内掀起了互联网投资热潮，互联网各个领域的创业项目层出不穷，根据CVSource投中数据终端显示，2015年互联网行业融资案例1,105例，其中披露金额286.14亿美元，环比增长316.28%。2014年7月，中国国务院颁布了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》把“互联网+”列入“十三五”规划产业的发展主线，提出拓展网络经济空间，发展分享经济，促进互联网和经济社会融合发展。实施国家大数据战略，推进数据资源开放共享。
“互联网思维”最早由百度公司提出后，其对于产品的创新和指导意义越来越多的被业界、学者所认可，“互联网思维”这个词也演变成了多个不同的解释。任何一种解释，都会强调互联网思维中最重要的三个方面：“开放式”“自主化”“体验化”。区块链技术的 “去中心化”“高度透明”“集体维护”正好体现了“开放式”“自主化”的互联网特征。
与之前国内外的一些互联网产品重视互联网思维在功能创新上的应用不同，区块链是从底层技术上对于互联网思维的一种应用，目的是从互联网的生态逻辑层面承载更多功能，而不是简单创造更好的用户体验吸引更多用户，颠覆性更强，受益范围更广。
【下图】区块链与普通互联网创新的对比
区块链技术的创新和应用
按时间顺序记录事件的特点创新了数据库的形式
从应用角度看，区块链技术是维护一个不断增长的数据记录的分布式数据库技术，数据除了交易数据还可以有其他表现形式。区块链集体维护数据库的技术特点，不同于以往任何一种数据库形式。以往的数据库可分为关系型数据库和非关系型数据库（NoSQL），两者各有特点：关系型数据库是最原始的数据库形式，是基于实体关系模型建立的，代表有Oracle、MySQL、Microsoft SQL Server等；随着WEB2.0和SNS的兴起，传统关系数据库在处理数据上暴露了很多难以克服的问题，而非关系型的数据库由于其自身的特点得到了迅速发展，代表有HBase、MongoDb、Oracle BDB等。区块链对于数据库的创新不同于以往任何一种数据库形式，它是一种分布式的、集体维护的、按照时间顺序将事件数据排列的“时间轴数据库”。
【下图】数据库技术的发展及其特征
