㈠ 區塊鏈到底是什麼,能幹什麼,通俗的話講下~謝謝
一、區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。
區塊鏈(Blockchain)是比特幣的一個重要概念,它本質上是一個去中介化的資料庫,同時作為比特幣的底層技術,是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊,每一個數據塊中包含了一次比特幣網路交易的信息,用於驗證其信息的有效性(防偽)和生成下一個區塊。
二、應用
1、藝術行業
Ascribe讓藝術家們可以在使用區塊鏈技術來聲明所有權,發行可編號,限量版的作品,可以針對任何類型藝術品的數字形式。它甚至還包括了一個交易市場,藝術家們可以通過他們的網站進行買賣,而無需任何中介服務。
2、法律行業
BitProof是近些年來涌現的眾多文檔時間戳應用中最為先進的,將會讓傳統的公證方式成為過去。相對於包括Blocksgin和OriginStaemp這樣的免費版本,BitProof提供更多的服務,包括有一個是針對知識產權的。有趣的是,BitProof最近和一家舊金山的IT學校進行合作,把他們學生的學歷證書都放在區塊鏈上,完全重新定義了如何讓文憑和學生證書的處理和使用方式。
3、開發行業
Colu是首個允許其它企業發行數字資產的企業,他們可以將各種資產來「代幣化」讓許多人印象深刻。盡管免費的比特幣錢包Counerparty也允許發行簡單的代幣,並且在其他錢包持有者之間進行交易,Colu的代幣可以設置有各種狀態和類型,能夠脫離或者重新回到這個系統,並且當在區塊鏈上存儲數據過大的時候能夠將數據存儲在BitTorrent的網路上。
4、房地產行業
他們計劃能夠讓整個產業鏈流程變得更加現代化,解決每個人在參與房地產面臨的各種問題,包括命名過程,土地登記,代理中介等。
5、物聯網
一種可能的應用場景為:通過 Transaction 產生對應的行為,為每一個設備分配地址 Address,給該地址注入一定的費用,可以執行相關動作,從而達到物聯網的應用。類似於:PM2.5監測點數據獲取,伺服器 租賃,網路攝像頭 數據調用,DNS伺服器 等。
6、保險行業
在過去兩年裡,說起科技領域最炙手可熱話題的必然離不開區塊鏈技術。這一脫胎於比特幣的底層技術,以7年多的穩定運行證明了其高度安全可靠的架構和演算法設計,同時憑借分布式賬本和智能合約等創新性的技術,為多個行業的產業升級打開了巨大的想像空間。甚至有業內專家預言區塊鏈技術將掀起第二次互聯網革命。
(1)人人都能懂的區塊鏈擴展閱讀:
中本聰在2008年,於《比特幣白皮書》中提出「區塊鏈」概念,並在2009年創立了比特幣網路,開發出第一個區塊,即「創世區塊」。
區塊鏈共享價值體系首先被眾多的加密貨幣效仿,並在工作量證明上和演算法上進行了改進,如採用權益證明和SCrypt演算法。隨後,區塊鏈生態系統在全球不斷進化,出現了首次代幣發售ICO、智能合約區塊鏈以太坊、「輕所有權、重使用權」的資產代幣化共享經濟 以及區塊鏈國家。
目前,人們正在利用這一共享價值體系,在各行各業開發去中心化計算機程序(Decentralized applications, Dapp),在全球各地構建去中心化自主組織和去中心化自主社區(Decentralized autonomous society, DAS)。
㈡ 一張圖了解什麼是區塊鏈(五分鍾帶你看懂什麼是區塊鏈)
簡單易懂地介紹什麼是區塊鏈區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構,並以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。廣義來講,區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識演算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算範式。
比特幣、萊特幣、普銀、以太幣等數字加密貨幣的底層技術都是區塊鏈,他們都只是區塊鏈的一種應用。
什麼是區塊鏈?一幅漫畫讓你看懂(小白必看)
「區塊鏈」一詞其實在早期的密碼學圈子裡,對於比特幣的底層技術就是稱為「比特幣」,英文則用大寫的B開頭的Bitcoin指比特幣這個網路系統或者網路協議。
但是由於大眾的混淆,現在一談起比特幣人們就十分抵觸,認為比特幣就是違法、騙局、傳銷的代名詞,是互聯網金融又一個現象級泡沫!於是乎,人們只好將所有的底層技術(時間戳、工作量證明機制等等等)合並起來,為了跟比特幣區分,重新取了個名字叫Blockchain,翻譯過來就成了「區塊鏈」,這才有了「區塊鏈」一詞的出現。
區塊鏈不是一個單一的技術,而是一系列技術的集合。
那區塊鏈到底應該如何理解呢?我們首先用大家都愛談的戀愛,舉個簡單的例子。建立一個簡單的區塊鏈模型,那麼在這個區塊鏈模型裡面談戀愛將會出現一下情況:
未來所有適齡男女戀愛,結婚的承諾全過程都被其他所有適齡男女共識,兩個人在一起發生的所有故事就會形成區塊。
其他所有男女就是鏈,如果有第三者來插足或自身違背另一半,其他人都能看到,以後就再也找不到對象了。
區塊鏈准確的說就是「全中心」體系,就是鏈上的每個節點都是中心。
試婚男女談戀愛,曬朋友圈,秀恩愛,承諾相愛一生一世並被其他所有適婚男女所知就是區塊鏈的應用。如果有一天某一方違背諾言,不要以為刪除照片就有用,因為樁樁件件都被所有適婚男女記錄在案。
不可刪除,不可更改,這就是區塊鏈技術。
區塊鏈是什麼通俗解釋,一張圖看懂區塊鏈區塊鏈是什麼通俗解釋,一張圖看懂區塊鏈
區塊鏈是最近一個比較火熱的話題,很多人都在討論區塊鏈的問題,最近國內也有一些公司開始用區塊鏈的技術開發了一些產品,區塊鏈是用於比特幣的一種底層技術,這正式因為比特幣的大火讓很多人關注到了比特幣,但有很多人對於區塊鏈是什麼還並不了解,下面就給我來解釋一下區塊鏈。
比特幣是很多人比較關注的數字貨幣,而比特幣的底層技術就是區塊鏈,區塊鏈是一種計算機技術,是一種新型的應用模式。區塊鏈就好比是一個大的資料庫賬本,在這個大的賬本上記錄了所有的交易情況,而記錄這個賬本的人跟傳統的記賬有很大區別,傳統記賬通常是由專門的記賬方進行操作,例如淘寶、天貓是阿里巴巴進行記賬的,微信交易是由騰訊記賬的,而區塊鏈是由全民參與記賬,每個參與記賬的人入手都有一個賬本。
舉例來給大家說明,例如A想找B借款1萬元,B想將錢借給A,但是又擔心A借錢後賴賬不還,因此在借錢時會找第三方的公證人,由公證人幫忙B將這筆賬給記下來,這種就是傳統的記賬方式,靠第三方來獲取信任,記賬的賬本是在第三方手中的,這種記賬方式存在第三方篡改賬本的可能性,而去中心話的意思就是在借款時不需要公證人,不需要依靠第三方來獲取信任,去中心化的形勢就好比B給A借錢時,B拿著大喇叭喊」A找我借了一萬元錢,你們幫我記下賬「這個時候,大家都會拿著自己手上的賬本將這筆賬給記錄下來,每個人都有一個賬本,可以避免賬本被篡改的可能。
什麼是區塊鏈概念?區塊鏈究竟是什麼?三分鍾讀懂!2019年10月25日,新聞聯播傳遞出一個非常重要的信號:國家要大力發展區塊鏈。之後,區塊鏈簡直就是網紅,大街小巷都飄盪著「區塊鏈「的身影。實際上,很多科技企業早已在區塊鏈技術上布局。
盡管說區塊鏈很火,但是很多人對於區塊鏈並不是很了解。
區塊鏈是什麼呢?
我們先看一下度娘是怎麼解釋的。網路顯示:區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。
區塊鏈為什麼會被叫做區塊鏈呢?
區塊鏈是由一個個的區塊鏈接而成,而區塊是一個一個的存儲單元,記錄了各區塊節點的交流信息,區塊很像資料庫的記錄,每次寫入數據,就是創建一個區塊。而隨著信息交流的擴大,一個區塊與一個區塊相繼續,形成的結果就叫區塊鏈。
區塊鏈的特點有哪些呢?
區塊鏈主要有以下幾個方面的特點:
1、去中心化:在區塊鏈的系統中,每一個節點都有同等的權利和義務,這里沒有中心管制。去中心化很好的建立了彼此之前的信任聯系,盡管沒有一個中央管理機構,但是人們之間可以相互協作相互信任。這主要應用了區塊鏈分布式賬本技術。
2、開放性:區塊鏈的數據對所有的人是開放的,除了一些加密的信息不被開放之外,所有人都可以在這里查到數據。
3、獨立性:整個區塊鏈系統不依賴其他第三方,所有節點能夠在系統內自動安全地驗證、交換數據,不需要任何人為的干預。
4、安全性:區塊鏈具有一定的安全性,不可篡改性。因為區塊鏈系統中大家手裡都是一樣的賬本,如果有人想篡改的話,那麼只有在控制了超過51%的記賬節點,才有可能偽造出一條不存在的記錄。當然了,這基本上是不可能的。這主要是源於區塊鏈的核心技術:共識機制,共識機制具備「少數服從多數」以及「人人平等」的特點。
5、匿名性:很多人覺得區塊鏈這么開放,這么透明,是不是我們就沒有隱私了?其實不是,雖然說在區塊鏈中的交易信息是公開透明的,但是賬戶的身份信息是被進行加密的,只有得到了授權,才能訪問。
現在給大家講一個故事,幫助大家更好的理解區塊鏈。
家裡一共三口人,爸爸媽媽和哥哥弟弟。去年的時候,家裡的賬本是由爸爸來負責的,家裡所有的進賬以及支出都是爸爸一個人在負責。
然而雙十一那天,一向節儉的媽媽想在某寶上給自己買一件漂亮的衣衣,一查賬本,發現不對勁兒。按理說除了存銀行和理財的一些錢,家裡的日常消費的的錢的去向都在這個賬本上,但是怎麼看怎麼都不對。有的消費明明沒有,卻被記錄在內。
後來,爸爸主動招供,說是自己忍不住買了一包煙。
後來媽媽改了策略,全家人都記賬,每個月的消費支出大家都記在自己的賬本上。每當家裡產生了一筆交易或者消費的時候,媽媽都會喊一聲,記賬啦,大家就都把交易記載自己的賬本上。這就是去中心化記賬模式,人人都是中心,人人手裡都有賬本。
而之前的爸爸記賬模式就是中心化記賬,如果爸爸一個人想做手腳,很難有人看得出來,而去中心化記賬模式很好的解決了中心化記賬的弊端,如果爸爸想篡改賬本的話,非常難。
比如說,爸爸如果想從賬本里拿點兒錢再偷偷買煙的話,錢的數量是有限的,而想拿錢就得改改賬本,但是光篡改自己的賬本是不行的,他得把包含他在內的三個人的賬本都改掉。而這無疑是比登天還難。
所以,很多次爸爸動了抽煙的念頭之後,但是無奈現狀如此,只得放棄這個念頭。
區塊鏈和比特幣是不是一回事兒呢?
實際上,區塊鏈和比特幣並不是一回事兒,它只是比特幣的底層技術,比特幣是區塊鏈第一個應用的數字貨幣而已。
2008年中本聰第一次提出了區塊鏈的概念,隨後幾年,成為了電子貨幣比特幣的核心組成部分,作為所有交易的公共賬簿。而區塊鏈首先被應用於比特幣。
區塊鏈的緣起是解決信任問題,而且,區塊鏈最成功的一個應用是數字貨幣。比特幣可以說是到目前為止區塊鏈最成功的一個應用。
區塊鏈的應用有哪些?
區塊鏈的應用其實很廣泛,除了數字貨幣,比特幣未來的應用還是非常廣泛的,區塊鏈技術目前已在不同行業得到了廣泛的應用。如商品溯源、版權保護與交易、支付清算、物聯網、數字營銷、醫療等,推動不同行業快速進入「區塊鏈+」時代。
1、支付清算:區塊鏈可摒棄中轉銀行的角色,實現點到點支付,減少中轉費用,加速資金利用率。
2、商品追溯:比如我們在某寶上買一件衣服,我們可以看到這件衣服的前世今生。
3、證券交易:傳統的證券交易需要經過四大機構協調工作,效率低、成本高。區塊鏈技術可獨立地完成一條龍式服務。
4、供應鏈:將區塊鏈技術引入供應鏈系統,系統內部同步信息、可做到對各個環節把控,更好的完成分工協作,便於事後追責。
5、知識產權:版權上鏈,我們的攝影作品、音樂作品、文學作品等都會成為我們的信息,信息所有權將得以確認,成為我們的財產。
漫畫圖解什麼是區塊鏈漫畫圖解:什麼是區塊鏈
什麼是區塊鏈?
區塊鏈,英文Blockchain,本質上是一種去中心化的分布式資料庫。任何人只要架設自己的伺服器,接入區塊鏈網路,都可以成為這個龐大網路的一個節點。
區塊鏈既然本質是資料庫,裡面究竟存儲了什麼東西呢?讓我們來了解一下區塊鏈的基本單元:區塊(Block)。
一個區塊分為兩大部分:
1.區塊頭
區塊頭裡面存儲著區塊的頭信息,包含上一個區塊的哈希值(PreHash),本區塊體的哈希值(Hash),以及時間戳(TimeStamp)等等。
2.區塊體
區塊體存儲著這個區塊的詳細數據(Data),這個數據包含若干行記錄,可以是交易信息,也可以是其他某種信息。
剛才提及的哈希值又是什麼意思呢?
想必大家都聽說過MD5,MD5就是典型的哈希演算法,可以把一串任意長度的明文轉化成一串固定長度(128bit)的字元串,這個字元串就是哈希值。
而在我們的區塊鏈中,採用的是一種更為復雜的哈希演算法,叫做SHA256。最新的數據信息(比如交易記錄)經過一系列復雜的計算,最終會通過這個哈希演算法轉化成了長度為256bit的哈希值字元串,也就是區塊頭當中的Hash,格式如下:
區塊與Hash是一一對應的,Hash可以當做是區塊的唯一標識。
不同的區塊之間是如何進行關聯的呢?依靠Hash和PreHash來關聯。每一個區塊的PreHash和前一個區塊的Hash值是相等的。
為什麼要計算區塊的哈希值呢?
既然區塊鏈是一個鏈狀結構,就必然存在鏈條的頭節點(第一個區塊)和尾節點(最後一個區塊)。一旦有人計算出區塊鏈最新數據信息的哈希值,相當於對最新的交易記錄進行打包,新的區塊會被創建出來,銜接在區塊鏈的末尾。
新區塊頭的Hash就是剛剛計算出的哈希值,PreHash等於上一個區塊的Hash。區塊體的Data存儲的是打包前的交易記錄,這部分數據信息已經變得不可修改。
這個計算Hash值,創建新區塊的過程就叫做挖礦。
用於進行海量計算的伺服器,叫做礦機。
操作計算的工作人員,叫做礦工。
計算哈希值究竟難在哪裡?咱們來做一個最粗淺的解釋,哈希值計算的公式如下:
Hash=SHA-256(最後一個區塊的Hash+新區塊基本信息+交易記錄信息+隨機數)
其中,交易記錄信息也是一串哈希值,它的計算涉及到一個數據結構MerkleTree。有興趣的小夥伴可以查閱相關資料,我們暫時不做展開介紹。
這里關鍵的計算難點在於隨機數的生成。猥瑣的區塊鏈發明者為了增大Hash的計算難度,要求Hash結果的前72bit必須都是0,這個幾率實在是太小太小。
由於(最後一個區塊的Hash+新區塊基本信息+交易記錄信息)是固定的,所以能否獲得符合要求的Hash,完全取決於隨機數的值。挖礦者必須經過海量計算,反復生成隨機數進行「撞大運」一般的嘗試,才有可能得到正確的Hash,從而挖礦成功。
同時,區塊頭內還包含著一個動態的難度系數,當全世界的硬體計算能力越來越快的時候,區塊鏈的難度系數也會水漲船高,使得全網平均每10分鍾才能產生出一個新區塊。
小夥伴們明白挖礦有多麼難了吧?需要補充的是,不同的區塊鏈應用在細節上是不同的,這里所描述的挖礦規則是以比特幣為例。
區塊鏈的應用
比特幣(BitCoin)的概念最初由中本聰於2008年提出,而後根據這一思路設計發布了開源軟體以及建構其上的P2P網路。比特幣是一種P2P形式的數字貨幣。點對點的傳輸意味著一個去中心化的支付系統。
什麼是P2P網路呢?
傳統的貨幣都是由中央銀行統一發行,所有的個人儲蓄也是由銀行統一管理,這是典型的中心化系統。
而比特幣則是部署在一個全世界眾多對等節點組成的去中心化網路之上。每一個節點都有資格對這種數字貨幣進行記錄和發行。
至於比特幣底層的數據存儲,正是基於了區塊鏈技術。比特幣的每一筆交易,都對應了區塊體數據中的一行,簡單的示意如下:
交易記錄的每一行都包含時間戳、交易明細、數字簽名。
表格中只是為了方便理解。實際存儲的交易明細是匿名的,只會記錄支付方和收款方的錢包地址。
至於數字簽名呢,可以理解為每一條單筆交易的防偽標識,由非對稱加密演算法所生成。
接下來說一說比特幣礦工的獎勵:
比特幣協議規定,挖到新區塊的礦工將獲得獎勵,從2008年起是50個比特幣,然後每4年減半,目前2018年是12.5個比特幣。流通中新增的比特幣都是這樣誕生的,也難怪大家對挖掘比特幣的工作如此趨之若鶩!
區塊鏈的優勢和劣勢
區塊鏈的優勢:
1.去中心化
區塊鏈不依賴於某個中心節點,整個系統的數據由全網所有對等節點共同維護,都可以進行數據的存儲和檢驗。這樣一來,除非攻擊者黑掉全網半數以上的節點,否則整個系統是不會遭到破壞的。
2.信息不可篡改
區塊內的數據是無法被篡改的。一旦數據遭到篡改哪怕一丁點,整個區塊對應的哈希值就會隨之改變,不再是一個有效的哈希值,後面鏈接的區塊也會隨之斷裂。
區塊鏈的劣勢:
1.過度消耗能源
想要生成一個新的區塊,必須要大量伺服器資源進行大量無謂的嘗試性計算,嚴重耗費電能。
2.信息的網路延遲
以比特幣為例,任何一筆交易數據都需要同步到其他所有節點,同步過程中難免會受到網路傳輸延遲的影響,帶來較長的耗時。
幾點補充:
1.本漫畫部分內容參考了阮一峰的博文《區塊鏈入門教程》,感謝這位大神的科普。
2.由於篇幅有限,關於MerkleTree和非對稱加密的知識暫時沒有展開細講,有興趣的小夥伴們可以查閱資料進行更深一步的學習。
㈢ 區塊鏈入門的教程
可是,簡單易懂的入門文章卻很少。區塊鏈到底是什麼,有何特別之處,很少有解釋。
下面,我就來嘗試,寫一篇最好懂的區塊鏈教程。畢竟它也不是很難的東西,核心概念非常簡單,幾句話就能說清楚。我希望讀完本文,你不僅可以理解區塊鏈,還會明白什麼是挖礦、為什麼挖礦越來越難等問題。
需要說明的是,我並非這方面的專家。雖然很早就關注,但是仔細地了解區塊鏈,還是從今年初開始。文中的錯誤和不準確的地方,歡迎大家指正。
一、區塊鏈的本質
區塊鏈是什麼?一句話,它是一種特殊的分布式資料庫。
首先,區塊鏈的主要作用是儲存信息。任何需要保存的信息,都可以寫入區塊鏈,也可以從裡面讀取,所以它是資料庫。
其次,任何人都可以架設伺服器,加入區塊鏈網路,成為一個節點。區塊鏈的世界裡面,沒有中心節點,每個節點都是平等的,都保存著整個資料庫。你可以向任何一個節點,寫入/讀取數據,因為所有節點最後都會同步,保證區塊鏈一致。
二、區塊鏈的最大特點
分布式資料庫並非新發明,市場上早有此類產品。但是,區塊鏈有一個革命性特點。
區塊鏈沒有管理員,它是徹底無中心的。其他的資料庫都有管理員,但是區塊鏈沒有。如果有人想對區塊鏈添加審核,也實現不了,因為它的設計目標就是防止出現居於中心地位的管理當局。
正是因為嫌敗無法管理,區塊鏈才能做到無法被控制。否則一旦大公司大集團控制了管理權,他們就會控制整個平台,其他使用者就都必須聽命於他們了。
但是,沒有了管理員,人人都可以往裡面寫入數據,怎麼才能保證數據是可信的呢?被壞人改了怎麼辦?請接著往下讀,這就是區塊鏈奇妙的地方。
三、區塊
區塊鏈由一個個區塊(block)組成。區塊很像資料庫的記錄,每次寫入數據,就是創建一個區塊。
每個區塊包含兩個部分。
區塊頭(Head):記錄當前區塊的特徵值
區塊體(Body):實際數據
區塊頭包含了當前區塊的多項特徵值。
生成時間
實際數據(即區塊體)的哈希
上一個區塊的哈希
...
這里,你需要理解什麼叫哈希(hash),這是理解區塊鏈必需的。
所謂哈希就是計算機可以對任意內容,計算出一個長度相同的特徵值。區塊鏈的 哈希長度是256位,這就是說,不管原始內容是什麼,最後都會計算出一個256位的二進制數字。而且可以保證,只要原始內容不同,對應的哈希一定是不同的。
舉例來說,字元串123的哈希是(十六進制),轉成二進制就是256位,而且只有123能得到這個哈希。(理論上,其他字元串也有可能得到這個哈希,但是概率極低,可以近似認為不可能發生。)
因此,就有兩個重要的推論。
推論1:每個區塊的哈希都是不一樣的,可以通過哈希標識區塊。
推論2:如果區塊的內容變了,它的哈希一定會改變。
四、 Hash 的不可修改性
區塊與哈希是一一對應的,每個區塊的哈希都是針對區塊頭(Head)計算的。也就是說,把區塊頭的各項特徵值,按照順序連接在一起,組成一個很長的字元串,再對這個字元串計算哈希。
Hash = SHA256( 區塊頭 )
上面就是區塊哈希的計算公式,SHA256是區塊鏈的哈希演算法。注意,這個公式裡面只包含區塊頭,不包含區塊體,也就是說,哈希由區塊頭唯一決定,
前面說過,區塊頭包含很多內容,其中有當前區塊體的哈希,還有上一個區塊的哈希。這意味著,如果當前區塊體的內容變了,或者上一個區塊的哈希變了,一定會引起當前區塊的哈希改彎首變。
這一點對區塊鏈有重大意義。如果有人修改了一個區塊,該區塊的哈希就變了。為了讓後面的區塊還能連到它(因為下一個區塊包含上一個區塊的哈希),該人必須依次修改後面所有的區塊,否則被改掉的區塊就脫離區塊鏈了。由於後面要提到的原因,哈希的計算很耗時,短時間內修改多個區塊幾乎不可能發生,除非有人掌握了全網51%以上的計算能力。
正是通過這種聯動機制,區塊鏈保證了自身的可靠性,數據一旦寫入,就無法被篡改。這就像歷史一樣,發生了就是發生了,從此再無法改變。
每個區塊都連著上一個區塊,這也是區塊鏈這個名字的由來。
五、采礦
由於必須保證節點之間的同步,所以新區塊的添加速度芹鬧顫不能太快。試想一下,你剛剛同步了一個區塊,准備基於它生成下一個區塊,但這時別的節點又有新區塊生成,你不得不放棄做了一半的計算,再次去同步。因為每個區塊的後面,只能跟著一個區塊,你永遠只能在最新區塊的後面,生成下一個區塊。所以,你別無選擇,一聽到信號,就必須立刻同步。
所以,區塊鏈的發明者中本聰(這是假名,真實身份至今未知)故意讓添加新區塊,變得很困難。他的設計是,平均每10分鍾,全網才能生成一個新區塊,一小時也就六個。
這種產出速度不是通過命令達成的,而是故意設置了海量的計算。也就是說,只有通過極其大量的計算,才能得到當前區塊的有效哈希,從而把新區塊添加到區塊鏈。由於計算量太大,所以快不起來。
這個過程就叫做采礦(mining),因為計算有效哈希的難度,好比在全世界的沙子裡面,找到一粒符合條件的沙子。計算哈希的機器就叫做礦機,操作礦機的人就叫做礦工。
六、難度系數
讀到這里,你可能會有一個疑問,人們都說采礦很難,可是采礦不就是用計算機算出一個哈希嗎,這正是計算機的強項啊,怎麼會變得很難,遲遲算不出來呢?
原來不是任意一個哈希都可以,只有滿足條件的哈希才會被區塊鏈接受。這個條件特別苛刻,使得絕大部分哈希都不滿足要求,必須重算。
原來,區塊頭包含一個難度系數(difficulty),這個值決定了計算哈希的難度。舉例來說,第100000個區塊的難度系數是 14484.16236122。
區塊鏈協議規定,使用一個常量除以難度系數,可以得到目標值(target)。顯然,難度系數越大,目標值就越小。
哈希的有效性跟目標值密切相關,只有小於目標值的哈希才是有效的,否則哈希無效,必須重算。由於目標值非常小,哈希小於該值的機會極其渺茫,可能計算10億次,才算中一次。這就是采礦如此之慢的根本原因。
前面說過,當前區塊的哈希由區塊頭唯一決定。如果要對同一個區塊反復計算哈希,就意味著,區塊頭必須不停地變化,否則不可能算出不一樣的哈希。區塊頭裡面所有的特徵值都是固定的,為了讓區塊頭產生變化,中本聰故意增加了一個隨機項,叫做 Nonce。
Nonce 是一個隨機值,礦工的作用其實就是猜出 Nonce 的值,使得區塊頭的哈希可以小於目標值,從而能夠寫入區塊鏈。Nonce 是非常難猜的,目前只能通過窮舉法一個個試錯。根據協議,Nonce 是一個32位的二進制值,即最大可以到21.47億。第 100000 個區塊的 Nonce 值是274148111,可以理解成,礦工從0開始,一直計算了 2.74 億次,才得到了一個有效的 Nonce 值,使得算出的哈希能夠滿足條件。
運氣好的話,也許一會就找到了 Nonce。運氣不好的話,可能算完了21.47億次,都沒有發現 Nonce,即當前區塊體不可能算出滿足條件的哈希。這時,協議允許礦工改變區塊體,開始新的計算。
七、難度系數的動態調節
正如上一節所說,采礦具有隨機性,沒法保證正好十分鍾產出一個區塊,有時一分鍾就算出來了,有時幾個小時可能也沒結果。總體來看,隨著硬體設備的提升,以及礦機的數量增長,計算速度一定會越來越快。
為了將產出速率恆定在十分鍾,中本聰還設計了難度系數的動態調節機制。他規定,難度系數每兩周(2016個區塊)調整一次。如果這兩周裡面,區塊的平均生成速度是9分鍾,就意味著比法定速度快了10%,因此接下來的難度系數就要調高10%;如果平均生成速度是11分鍾,就意味著比法定速度慢了10%,因此接下來的難度系數就要調低10%。
難度系數越調越高(目標值越來越小),導致了采礦越來越難。
八、區塊鏈的分叉
即使區塊鏈是可靠的,現在還有一個問題沒有解決:如果兩個人同時向區塊鏈寫入數據,也就是說,同時有兩個區塊加入,因為它們都連著前一個區塊,就形成了分叉。這時應該採納哪一個區塊呢?
現在的規則是,新節點總是採用最長的那條區塊鏈。如果區塊鏈有分叉,將看哪個分支在分叉點後面,先達到6個新區塊(稱為六次確認)。按照10分鍾一個區塊計算,一小時就可以確認。
由於新區塊的生成速度由計算能力決定,所以這條規則就是說,擁有大多數計算能力的那條分支,就是正宗的區塊鏈。
九、總結
區塊鏈作為無人管理的分布式資料庫,從2009年開始已經運行了8年,沒有出現大的問題。這證明它是可行的。
但是,為了保證數據的可靠性,區塊鏈也有自己的代價。一是效率,數據寫入區塊鏈,最少要等待十分鍾,所有節點都同步數據,則需要更多的時間;二是能耗,區塊的生成需要礦工進行無數無意義的計算,這是非常耗費能源的。
因此,區塊鏈的適用場景,其實非常有限。
不存在所有成員都信任的管理當局
寫入的數據不要求實時使用
挖礦的收益能夠彌補本身的成本
如果無法滿足上述的條件,那麼傳統的資料庫是更好的解決方案。
目前,區塊鏈最大的應用場景(可能也是唯一的應用場景),就是以比特幣為代表的加密貨幣。
㈣ 「波卡是什麼」,一篇人人都看得懂的Polkadot科普文
Polkadot,作為Web3基金會的專業技術科普工作者布魯諾·什沃克所介紹的,是一個高度概括的區塊鏈平台,旨在促進不同區塊鏈間的跨鏈通信與共享安全性,以構建統一的生態系統,而非與現有主流公鏈競爭。
波卡的核心機制包括一條主鏈——中繼鏈,以及與之鏈接的平行鏈。平行鏈可以是比特幣、以太坊、Tezos或Edgeware等,以自定義規則產生區塊。中繼鏈賦予平行鏈不可篡改性,確保交易的最終確定性,防止區塊交易被還原。這一機制解決了區塊鏈分叉問題,確保了區塊鏈網路的穩定性和安全性。
波卡的獨特之處在於跨鏈可組合性,允許不同區塊鏈間的去中心化通信與數據交換,如金融資產、聊天信息或大氣監測數據等。開發者可以利用這一特性開發跨鏈應用程序,實現資產流通與信息共享,而不再是封閉的區塊鏈生態。
波卡的共享安全性機制基於中繼鏈上的驗證人制度。任何人都可以通過質押DOT代幣成為驗證人,參與區塊鏈的安全守護。驗證人隨機分配給平行鏈,負責核驗平行鏈的候選區塊,確保其安全性和最終確定性。驗證人制度不僅增強了網路的安全性,還促進了DOT的流通與經濟激勵。
波卡的無叉升級與治理機制是其創新之處。鏈上runtime和鏈上治理允許節點通過閱讀存儲在鏈上的規則代碼進行自我更新,無需擔心分叉問題。通過全民公投,DOT持有者可以提議並投票決定鏈上邏輯變更,確保區塊鏈的持續進化與適應性,無需人工干預。
通過波卡,不同區塊鏈可以協同工作,共享資源與安全保障,同時享受無叉升級與去中心化治理的優勢,為去中心化世界提供更加可靠和靈活的基礎架構。波卡的願景是構建一個開放、共享、安全的互聯網生態系統,讓任何人在任何地方都能訪問可信的信息與服務。