1. Hi区块链首页
  2. 资讯
  3. 技术指南

Day4:区块链到底是个啥?

趣味科普:区块链到底是个啥?

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

作为一个从业者,每当有人问我区块链是什么时,我:

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

通俗来讲,区块链就是大家一起维护一个公开的账本,没有人固定记账,每个人都可以记账,并且记账有奖励。每10分钟形成一个区块,就比特币而言,大概包含4000笔交易,并向所有人广播,后续的区块会接在该区块后,形成区块链。

区块由区块头和区块主体构成。

640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

区块头(头部信息)的构成:

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

区块主体

包括挖出该区块的这10分钟内的所有交易信息,呈Merkle树结构排列。(2048玩过吗?)Merkle树能够快速检验交易数据的完整性,即数据是否被篡改过。

640?tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1

区块链技术的特征之一是去中心化,核心技术有:分布式账本、非对称加密、共识机制和智能合约。我们一个一个讲:

去中心化

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

去中心化,不是不要中心,而是由节点来自由选择中心、自由决定中心。简单来说,中心化的意思,是中心决定节点,节点依赖中心,节点离开了中心就无法生存。而去中心化,是节点决定中心,中心依赖节点,中心离开了节点就无法存在。在去中心化系统中,任何人都是一个节点,任何人也都可以成为一个中心。任何中心都不是永久的,而是阶段性的,任何中心对节点都不具有强制性。这就是中心化。

三大优势

容错——去中心化系统很少会因为某个局部故障而导致整个系统崩溃,因为它依赖于很多独立工作的组件。

阻止攻击——想要攻击或操纵去中心系统的成本更高,因为他们基本上没有敏感薄弱的“中心弱点”,而中心化系统的攻击成本则要低得多。

抵制合谋——去中心化系统参与者们很难合谋勾结在一起,而对于传统企业和政府领导者而言,他们通常会为了自己的利益互相勾结,最终损害的是公民、客户、员工和广大人民。

01分布式账本

大家都用过石墨文档吗?类似的,分布式账本是一种在网络成员之间共享、复制和同步的数据库。没有中间的第三方仲裁机构(比如金融机构或票据交换所)的参与。分布式账本中的每条记录都有一个时间戳和唯一的密码签名,这使得账本成为网络中所有交易的可审计历史记录。

区块链就是一种防篡改的、共享的数字化账本。顺序链中,永久记录网络中的对等节点之间发生的资产交易的历史记录。

02非对称加密

对称加密只有一把钥匙,非对称加密有一对钥匙,公钥加密,私钥解密。

那么区块链技术加密的是什么呢?

1.信息。信息发送者(记为A)使用接受者(记为B)的公钥对信息加密后再发送给B,B利用自己的私钥对信息解密。比特币交易的加密即属于此场景。 

2.数字签名。由发送者A采用自己的私钥加密信息后发送给B,B使用A的公钥对信息解密,这可以用来确定信息是由A本人发送的。 

3.登录认证。客户端使用私钥加密登录信息后发送给服务器,后者接收后采用该客户端的公钥解密并认证登录信息。

03共识机制

共识机制的目标:

一致性:所有诚实节点所保存的区块链前缀部分完全相同。

有效性:由诚实节点发布的消息终将被所有其他诚实节点记录到自己的区块链中。

如何评价一个共识机制的优劣:

安全性:能否有效防止二次支付,私自挖矿

扩展性:当系统成员和待确认交易数量增加时,所带来的系统负载和网络通信量的变化,通常以网络吞吐量来衡量

性能效率:每秒可以处理的交易数量

资源消耗:达成共识过程中,所要消耗的CPU、内存等计算资源

共识机制的类型

640?tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1PoW(Proof-of-Work)工作量证明机制

结果证明贡献,按贡献分配奖励。获得记账权的几率取决于矿工工作量占比全网的比例。

PoW的优点是,完全去中心化,公平公正,不需要中心化的管理机构,用户(即节点)之间实现了公平竞争。

其主要缺点是浪费能源、共识达成的周期较长,不适合商业应用。

应用:BTC、现阶段的ETH、LTC,SC,门罗币等

640?tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1PoS(Proof-of-Stake)权益证明机制

0/5

持有的数字货币的数量越多、时间越长,记账的权力越大。

PoS的优点有三个:一是耗能少;二是作恶成本高昂,想要攻击网络的话,必须要有51%的币龄(币龄=货币数量*持有时长);三是达成共识的时间短,可实现毫秒级速度。

PoS的缺点有两个,一是持币趋于集中化,强者愈强;另一个是流动性变差持币同样产生收益,用户没有套现动力。

应用:PoS:点点币(PPC),OMG,量子链等

640?tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1DPoS委托权益证明机制

在PoS基础上优化而来,持币者投出一定数量的节点,代理他们进行验证和记账。为了激励更多人参与竞选,系统会生成少量代币作为奖励。

DPoS的优点是,记账节点数量少,协作高效,记账效率高。

缺点是减弱了去中心化的程度,由选出的代表进行记账,存在一定的中心化控制。

应用:EOS等。

04智能合约

传统的合约会受到各种维度的影响,自动化维度、主客观维度、成本维度、执行时间维度、违约惩罚维度、适用范围维度等。而智能合约是你只需要提前规定好合约内容,程序就会在触发合约条件的时候自动执行合约内容。

更重要的是,基于区块链技术的智能合约不仅可以发挥智能合约在成本效率方面的优势,而且可以避免恶意行为对合约正常执行的干扰。将智能合约以数字化的形式写入区块链中,由区块链技术的特性保障存储、读取、执行整个过程透明可跟踪、不可篡改。同时,由区块链自带的共识算法构建出一套状态机系统,使智能合约能够高效地运行。

640?tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1

了解这些后,我们再来梳理一下:

区块是包含前一区块哈希值、当前10分钟交易数据、时间戳、难度和随机数的信息块。各区块链式相接,形成区块链。前面说过挖矿可以看做一个争夺记账权的过程,区块的前四部分(前一区块哈希值、当前10分钟交易数据、时间戳和难度)是不可改动的,所以密码的破解就是寻找合适的随机数,哈希碰撞成功后,该矿工即获得记账权,他将该区块打包,系统给予出块奖励,即比特币,而其他矿工放弃自己的区块,转而破解新的密码。

去中心化作为区块链的核心特征之一,相较于中心化,拥有容错、阻止攻击、防止合谋三大优势,毋庸置疑的是,去中心化将是大势所趋,它使得个人和个人可以直接绕过大公司和平台,实现点对点的连接。

区块链的核心技术:分布式账本、非对称加密、共识机制和智能合约。

分布式账本使得数据完全公开透明,且易于同步和共享;

非对称加密主要应用于:加密数字货币的交易过程、数字签名和认证登录;

共识机制帮助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;

智能合约不仅提高效率,更保证合约不可篡改。

声明:登载此文出于传递更多信息之目的,观点仅代表作者本人,绝不代表Hi区块链赞同其观点或证实其描述。

提示:投资有风险,入市须谨慎。本资讯不作为投资理财建议。