什么是区块链? – 林深时见鹿!

区块链由来

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 了比特币社会网络,开发出第一个区块(创世块),区块链随机面世。

比特币诞生背景:

1、2008年美国次贷危机爆发,美国为了避免由第四大投资银行雷曼兄弟的倒闭引发金融机 构连锁反应而实行量化宽松政策,即疯狂加印钞票。

2、人类开始思索有没有一种货币可以保障人民财产权不背侵犯、货币可以超越主权,不被 第三方机构控制,也不会超发、滥发。

3、中本聪在密码朋克邮件组列表发布了《比特币:一种点对点的电子现金系统》的论文, 提出一种完全通过点对点技术实现电子现金系统,基于密码学原理而不基于信用,使达成一 致的双方,能够直接进行支付,从而不需要第三方参与,实现点对点支付,不需要通过任何 金融机构。

区块链是什么?

区块链其实就是一个分布式账本,一种通过去中心化、去信任的方式集体维护一个可靠(无法篡改)数据库的技术方案。

  • 从字面上看:区块链是由一个个记录着各种信息的小区块链接起来组成的一个链条。
  • 从计算机上看:区块链是一种比较特殊的分布式数据库。
  • 区块链是一种分布式的,所以它是没有中心点的,信息存储在所有加入到区块链网络的节点 当中,各节点的数据是同步的。节点可以是一台服务器,笔记本电脑,手机等。

区块链的本质是什么?

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等 计算机技术的新型应用模式。区块链的本质是用技术的手段降低信任的成本。

区块链是一种以分布式方式存储信息的方式:在多方之间共享信息,从而消除对可 信中央服务器的需求。

区块链可以解决什么问题?

区块链是大数据时代解决隐私问题、解决安全问题、解决信用问题、版权问题等等问题的 一种技术解决方案。

我认为区块链最重要的是解决了信用问题

区块链特点

去中心化

由于使用分布式核算和存储,不存在中心化的硬件或管理机构,任意节点的权利和义务都是均等的,系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维 护。任一节点停止工作都会不影响系统整体的运作。

去信任

系统中所有节点之间无需信任也可以进行交易,因为数据库和整个系统的运作是公开透明的,在系统的规则和时间范围内,节点之间无法欺骗彼此。

开放性

系统是开放的,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公开,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。

自治性

区块链采用基于协商一致的规范和协议,使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据,使得对“人”的信任改成了对机器的信任,任何人为的干预不起作用。

信息不可篡改

一旦信息经过验证并添加至区块链,就会永久的存储起来,除非能够同时控制住系统中超过51%的节点,否则单个节点上对数据库的修改是无效的,因此区块链 的数据稳定性和可靠性极高。

匿名性

由于节点之间的交换遵循固定的算法,其数据交互是无需信任的 (区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效),因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方自己产生信任,对信用的累积非常有帮助

区块链技术的四个组成部分

P2P网络

P2P(Peer to Peer)网络是整个区块链的基础计算架构,P2P网络或者称为对 等网络,是一种通用的计算机通信架构,与我们所熟知的客户端服务器(C/S) 网络架构不同。

在P2P网络环境中,成千上万台彼此连接的计算机都处于对等的地位,各个计算机节点直接相连,节点可以自由进入和退出,整个网络一般不依 赖于专用的集中服务器。

 

分布式数据库

比特币系统中的区块,就像一个记账本一样,记录了所有比特币的交易信息,每一个比特币用户的比特币收支情况,都被永久的嵌入了数据区块链中,以供别人查阅。这些数据区块中的交易数据,存放在每一个比特币用户的客户端节点中,所有的这些节点则组成了比特币极其坚韧的分布式数据库系统,任何一个节点的数据被破坏,都不会影响整个数据库的正常运作,因为其他的健康节点中都保存了完整的数据库。

 

加密算法

底层采用哈希算法。

哈希算法:所谓”哈希”就是计算机可以对任意内容,计算出一个长度相同的特征值。

区块链的 哈希长度是256位,这就是说,不管原始内容是什么,最后都会计算出一个256位 的二进制数字。而且可以保证,只要原始内容不同,对应的哈希一定是不同的。

 

  • 每个区块的哈希都是不一样的,可以通过哈希标识区块。
  • 如果区块的内容变了,它的哈希一定会改变。

 

区块头包含 当前区块体的哈希,还有上一个区块的哈希。这意味着,如果有人修改了一个 区块,该区块的哈希就变了。为了让后面的区块还能连到它(因为下一个区块包含上一个区块的哈希),该人必须依次修改后面所有的区块,否则被改掉的区块就脱离区块链了。哈希 的计算很耗时,短时间内修改多个区块几乎不可能发生。除非有人掌握了全网51%以上的计 算能力。

正是通过这种联动机制,区块链保证了自身的可靠性,数据一旦写入,就无法被篡改。这就 像历史一样,发生了就是发生了,从此再无法改变。 2018/11/28 08:24

 

除了哈希算法以外,比特币中还存在一种为交易加密的非对称加密算法(椭圆曲 线加密算法)。

非对称加密算法指的就是存在一对数学相关的密钥,使用其中一 个密钥进行加密的数据信息,只有使用另一个密钥才能对该信息进行解密。这对 密钥中,对外公开的密钥叫作公钥,不公开的密钥就叫作私钥。打个比方来说, 公钥就像银行的账户,私钥就像是该账户的密码或者账户所有者的签名。区块链 之上的有效交易有一个用于交易发起方私钥签名有效的数字签名,而该交易的签 名可以通过使用交易发起方的公钥进行验证。公钥可以通过算法从私钥中计算得 出,但私钥却不能从公钥中推出。比特币系统中使用的就是一种非常典型的非对 称加密算法——椭圆曲线加密算法(ECC)。

共识机制

区块链技术的核心是在没有中心控制的情况下,在互相没有信任基础的个体之间就交易的合法性等达成共识的共识机制。

区块链的共识机制目前主要有4类:PoW、PoS、DPoS、分布式一致性算法

 

PoW工作量证明

通过评估你的工作量来决定你获得记账权的几率,工作量越大越有机会获得记账权利。

通过与或运算,计算出一个满足规则的随机 数,即获得本次记账权,发出本轮需要记录的数据,全网其它节点验证后一起存储;  

优点:完全去中心化,节点自由进出;  

缺点:目前bitcoin已经吸引全球大部分的算力,其它再用Pow共识机制的区块链应用 很难获得相同的 算力来保障自身的安全;挖矿造成大量的资源浪费;共识达成的周期较长,不适合商业应用         代表:比特币、以太坊

Pos权益证明

通过评估你持有的代币数量和时长,来决定你获得记账权的几率

Pow的一种升级共识机制;根据每个节点所占代币的比例(数量占比)和时间(币龄);等比例的降低挖矿难度,从而加快找随机数的速度。

优点:在一定程度上缩短了共识达成的时间

缺点:还是需要挖矿,本质上没有解决商业应用的痛点 代表:点点币、NXP

DPos股份授权证明机制

节点选择相关代理人,由代理人记账和验证

类似于董事会投票,持币者投出一定数量的节点,代理他们 进行验证和记账。选出100多名董事会成员,董事会中再选出20多名 来变相挖矿,计算打 包交易,然后得到相应的奖励。

优点:大幅缩小参与验证和记账节点的数量,可以达到秒级的共识验证

缺点:整个共识机制还是依赖于代币,很多商业应用是不需要代币存在的

代表:EOS、比特股(bts)

区块链结构



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