㈠ 区块链的"区块"是何含义
“区块链,就相当于这个账本,区块就相当于这个账本的一页,区块中所承载的信息,就是这一页上记载的交易内容。区块链是一块一块的,每一块写满了交易记录,连在一起成了一条链就是区块链。”
以比特币为例,大约每十分钟就行一次「算力竞赛」来竞争这个记账的权利。就好比说,你的算力牛逼,算得多,就像肌肉更结实,更会打,大家都服你,让你来记这个帐,即向区块链这个总账本写入一个区块(注意不是区块里的内容)的权利。不过需要说明的一点是,计算能力只能决定赢得竞争的概率。就好比说,一共有若干张彩票,算力多的可以买更多张提高中奖概率,然而买得多的人,也不一定最后就中奖了
区块链即为一个个用这样的计算力保障的数据块链条。从第一块开始,每一个区块依照一定规则收集数据,然后将这些数据附上一个值,使得形成的数据块经过类似的单向函数计算后的结果落到一定范围内。通过估算全网的算力以及控制结果范围的大小,来保障符合要求数据块在足够长的时间内才能被找到。这个计算结果会被下一个区块包含,而这样形成的链式数据结构则称为区块链。
每一个小账本被称为区块,每一个不同的区块链协议(产生不同的加密货币)都会规定每一个区块的大小(最初比特币为1M)账本组成区块,区块构成链表,区块的头包含前一块的哈希值,这就是区块链。如此一来,任何人就不能随意修改其中的内容,或者交换顺序。如果你这么做,意味着你需要重新计算所有的特殊数字。
规定,允许世界上的每一个人建造区块。每一个新建区块的人(找到了这个特殊数字 - SHA256值有30个零)都能获得奖励,对于新建区块的这部分人(矿工)来说:
1.没有发送者信息,不需要签名
2.每一个新区块都会给整个币种增加新的虚拟(加密)货币
3.新建区块的过程又被称为“挖矿”:需要大量工作量并且可以向整个经济体注入新的货币
4.挖矿的工作是:接受交易信息,建造区块,把区块广播出去,然后得到新的钱作为奖励
对每个矿工来说,每个区块就像一个小彩票,所有人都在拼命快速猜数字,直到有一个幸运儿找到了一个特殊数字,使得整个区块的哈希值开头有许多个零,就能得到奖励。我记得有一个知乎答主给了一个形象的比喻,区块链就像一个拥有貌美如花女儿(区块)的国王,有很多的青年翘首以盼,而国王的方法是出了一道很难得题目让所有的青年计算(学习改变人生),谁算的快(在计算哈希值过程也可能是运气好)就能抱得美人归
对于想用这个系统来收付款的用户来说,他们不需要收听所有的交易,而只要收听矿工们广播出来的区块,然后更新到自己保存的区块链中就可以了
“区块”也可以想象为一个盒子,区块里放着一些数字货币以及一张小纸条,小纸条上记录了这十分钟内产生的那唯一一笔交易信息, 比如说——“小A转账给了小B100元”;当然,这段信息肯定是被加密处理过的,为的就是保证只有小A和小B(通过他们手上的钥匙)才有能力解读里面真正的内容。
这个神奇的区块被创造出来之后,很快被埋在了地底下,至于埋在哪里?没有一个人不知道,需要所有计算机节点一起参与进来掘地三尺后才有可能找到(找到一个有效的工作量证明)。显然,这是一件工作量巨大、成果随机的事件。但是呢,对于计算机节点来说,一旦从地底下挖出这个区块,他将获得区块内价值不菲的数字货币,以及“小A转账给了小B100元”过程中小A所支付的小费。同时,对于这个节点来说,也只有他才有权利真正记录小纸条里的内容,这是一份荣耀,而其他节点相当于只能使用它的复制品,一个已经没有数字货币加持的副本。当然这个神奇的区块还有一些其他很特别的地方,
可以将计算机节点从地底下挖出区块的过程叫做「挖矿」,刚才说了,这是一件工作量巨大、运气成分较多、但收益丰厚的事儿。来自中国上海浦东新区张衡路上的一个节点突然跳出来很兴奋的说:“ 我挖到区块了!里面的小纸条都是有效的!奖励归我!” 。虽然此刻张衡路节点已经拿到了数字货币,但对于其他计算机节点来说,因为这里面还涉及到其他一些利益瓜葛,他们不会选择默认相信张衡路节点所说的话;基于陌生节点彼此不信任的原则,他们拿过张衡路节点所谓挖到的区块(副本),开始校验区块内的小纸条信息是否真实有效等等。在区块链世界里,节点们正是通过校验小纸条信息的准确性,或间接或直接判断成功挖出区块的节点是否撒谎。(如何定义小纸条信息真实有效,后面会讲解,这里暂不做赘述)。在校验过程中,各个节点们会直接通过下面两个行为表达自己对张衡路节点的认同(准确无误)和态度:停止已经进行了一半甚至80%的挖矿进程;将张衡路节点成功挖出的区块(副本)追加到自己区块链的末尾。你可以稍微有点困惑:停止可能已经执行了80%的挖矿行为,那之前80%的工作不是就白做了嘛?!然后,区块链的末尾又是个什么鬼东西?对于第一个困惑。我想说,你说的一点没错,但是没办法,现实就是这么残酷,即便工作做了80%,那也得放弃,这80%的工作劳苦几乎可以视为无用功,绝对的伤财劳众。第二个困惑,区块链和区块链的末尾是什么鬼?这里因为事先并没有讲清楚,但是你可以简单想象一下:区块是周期性不断的产生和不断的被挖出来,一个计算机节点可能事先已经执行了N次“从别人手上拿过区块 -> 校验小纸条有效性”的流程,肯定在自己的节点上早已经存放了N个区块,这些区块会按照时间顺序整齐的一字排列成为一个链状。没错,这个链条,就是你一直以来认为的那个区块链。如果你还是不能够理解,没关系,文章后面还会有很多次机会深入研究。
进入到区块内更微观的世界里一探究竟,看看小纸条到底是怎么一回事,它的产生以及它终其一生的使命:发起交易的时候,发起人会收到一张小纸条,他需要将交易记录比如说“盗盗转账给张三40元”写在纸上。说来也神奇,当写完的那一刹那,在小纸条的背面会自动将这段交易记录格式化成至少包含了“输入值”和“输出值”这两个重要字段;“输入值”用于记录数字货币的有效来源,“输出值”记录着数字货币发往的对象。刚刚创建的小纸条立马被标记成为“未确认”的小纸条。从地下成功挖出区块并最终连接到区块链里的小纸条一开始会被标记为“有效”。若这条有效的小纸条作为其他交易的输入值被使用,那么,这个有效的小纸条很快会被标记为“无效”。因为各种原因,区块从链上断开、丢弃,曾经这个区块内被标记为“有效”的小纸条会被重新标记为“未确认”。区块链里面没有账户余额的概念,你真正拥有的数字资产实际上是一段交易信息;通过简单的加减法运算获知你数字钱包里的余额。上面的1、2、3仅仅作为结论一开始强行灌输给你的知识点,其中有几个描述可能会有点绕,让你觉得云里雾里,只有了解整体区块链你才能更全面认知其中奥妙。
区块容量,比特币从被创建时,或者说源代码中规定了,区块容量是1M。最初设计成1M的原因一方面,防止DOS攻击。另一方面,当年中本聪在创建区块链的时候的容量是32M,但是他通过一个说明为”Clear up“这样毫不起眼的Commit把区块容量改成了1M,为防止区块链体积增长过快,为区块容量这个问题添加了些神秘色彩。1M的容量意味着比特币最大的处理交易数量在约2400(486882区块1034.39的大小很接近了)。
区块链说白了,就是一个分布式的记账的一个小本本,用来记账的一个工具,并且基于密码学加密学的技术铺垫,一旦数据交易记录在区块链这个本本上了,数据是不可篡改和抵赖的。互联网是价值的传递,那区块链呢就是信任的传递。在区块链技术作为信用背书的前提下,区块链中的各节点从各自单一的中心变为多方参与的统一多中心,不需要第三方机构的参与便可实现交易传递,效率提高。
㈡ 区块链出块是什么意思
1、区块链是一种分布式,去中心化的计算机技术。在网络上,每隔一段时间就会生成一个块。该块等效于网络记录簿,该记录簿用于记录一段时间内发生的相关信息。记录已满时,将生成一个新记录。一旦记录了信息,记录簿将通知所有参与者并更新每个人的记录簿。这些记录最终链接在一起,这就是区块链技术。由于采用了加密技术,如果有人要单方面篡改消息,区块链算法保护机制将验证时间不正确,相关信息将不匹配,其他人将不会更新自己的记录簿。该信息将不起作用。
2、因此,区块链技术比传统的信息存储技术更加安全、透明、信息不可逆。
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㈢ 到底什么是区块链
先说一些基本概念。
网络称,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一种新使用模式。它本质上是一个去中心化的数据库,同时作为比特币的底层技术,它是由密码学产生的一系列数据块。
我们试图将“区块链是什么”翻译成“人类语言”。
该定义提到了区块链3354“分散数据库”的本质。这与传统的“集中式数据库”在存储、更新和操作上有很大的不同。
集中式数据库可以被认为是这样的形状:
比如我要用支付宝给淘宝卖家付款,从我赚钱到他收到钱的所有数据请求都会由支付宝集中处理。这种数据结构的好处是,只要支付宝对系统的高效安全运行负责,其他人就可以无条件相信,不用担心;坏处是,如果支付宝出了问题,比如被黑,服务器被烧,出现内奸,公司跑路(当然以上可能性极低),我们支付宝里的余额明细等信息都会混乱。
然后有人认为这种小概率事件可以用任何技术手段来规避单个风险,把数据不仅仅交给一个中心化的机构。例如,每个人都可以存储和处理数据。
数据库结构可能如下所示:
这张图是“分布式数据库”的结构示意图。每个点都是一个服务器,他们都有同等的权利记录和计算数据,信息点对点传播。乍一看确实可以抵御某个节点崩溃带来的风险,但直观上也非常混乱低效。我的信息谁来处理,结果谁说了算?
这时,区块链定义中的“共识机制”就发挥作用了。共识机制主要“规定”以下事情:收到一个数据请求,由谁来处理(需要什么资格);谁来验证结果(看他有没有处理好);如何防止加工者和检验者相互勾结等。
当一个“规则”被制定出来时,有些人可能喜欢被质疑。为了形成更强的共识,除了让规则更合理之外,也要更有吸引力,让人们有兴趣和动力参与到数据处理的工作中来。这就涉及到公链的激励机制。当我们稍后讨论区块链的分类和数字货币的作用时,我们将再次开始。
当我们把一笔交易交给一个分布式网络的时候,还有一个“心理门槛”:能处理信息的节点那么多,我一个都不认识(不像支付宝,万一伤害到我,我可以去找它打官司)。他们都有我的数据,我凭什么相信他们?
这时,加密算法(区块链定义中的最后一个描述性词语)登场了。
在区块链网络中,我们发出的数据请求会根据密码学原理被加密成接收方根本无法理解的一串字符。这种加密方返竖式的背后是哈希算法的支持。
哈希算法可以快速将任何类型的数据转化为哈希值。这种变化是单向不可逆的、确定的、随机的、防碰撞的。由于这些特点,处理我的数据请求的人可以帮我记录信息,但他们不知道我是谁,也不知道我在做什么。
至此,介绍了分散式网络的工作原理。但是我们似乎忽略了一个细节。前面的示意图是一张网。滑轮和链条在哪里?为什么我们称它为区块链?
要理解这件事,我们需要先理清几个知识点:
前面这张图其实是一个“宏观”的数据库透视图,展示了区块链系统处理信息的基本规则和流程。而具体到“微观”的数据日志层面,我们会发现账本被打包、压缩、胡世核分块存储,并按时间顺序串在一起,形成一个“链式结构”,像这样:
图中的每一个圆环都可以看作是一块积木,许多链环扣在一起形成一个区块链。块存储数据,这与普通的数据存储不同:在区块链上,后一个块中的数据包含前一个块中的数据。
为了从学术上解释块中数据的每个部分的字段,我们试图用一本书来比喻什么是区块链数据结构。
通常,我们看书,看完第一页,然后看第二页和第三页.书脊是一种物理存在,它固定了每一页的顺序。即使书散了,也能确定标有页码的每一页的顺序。
在区块链内部,每个块都标有页码,第二页的内容包含第一页的内容,第三页的内容包含第一页和第二页的内容.第十页包含前九页的内容。
就是这样一个嵌套的链条,可以追溯到最裤掘原始的数据。
这就引出了区块链的一个重要属性:可追溯性。
当区块链中的数据需要更新时,即按顺序生成新的块时,“共识算法”再次发挥作用。这个算法规定,一个新的块只有得到全网51%以上节点的认可才能形成。说白了就是投票,半数以上的人同意就可以产生。这使得区块链上的数据很难被篡改。如果我要强行改变,要贿赂的人太多,成本太高,不值得。
这就是人们常说的区块链的“不可篡改”特性。
区块链给人信任感的另一个原因是有“智能合约”。
智能合同是由计算机程序定义并自动执行的承诺协议。它是一套由代码执行的交易规则,类似于目前信用卡的自动还款功能。如果开启这个功能,你什么都不用担心,到期银行会自动扣你欠的钱。
当你的朋友向你借钱,但不记得还了,或者找借口不还了,智能合约可以防止违约。一旦触发了合同里的条款,比如什么时候该还钱了,或者他的账户里有了额度,代码就会自动执行,他欠你的钱不管他要不要都会自动转回来。
我们来简单总结一下。区块链技术主要是去中心化,不易篡改,可追踪,代表了更多的安全和去信任。但也带来了新的问题:冗余和低效,需要很多节点认同规则,积极参与。
“烘干”部分到此结束。接下来,我们来谈谈野史,区块链的正史。
一项新技术经常被用来为某项任务服务。
或目标而生。那么区块链最初是被用在哪里,又是谁先想出来的呢?
让我们把时间拉回2008年。
9月21日,华尔街投行接连倒下,美联储宣布:把仅存的两家投资银行(高盛集团和摩根士丹利)改为商业银行;希望可以靠吸储渡过金融危机。10月3日,布什政府签署了7000亿美元的金融救市方案。
28天之后,也就是2008年的11月1日,一个密码学邮件组里出现了一个新帖子:“我正在开发一种新的电子货币系统,采用完全点对点的形式,而且无需第三方信托机构。”帖子的正文是一篇名为《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》的论文,署名Satoshi Nakamoto(中本聪)。
论文以较为严谨的逻辑阐述了这套点对点电子现金系统的设计,先是讨论了金融机构受制于“trust based”(基于信用)的问题,再一步步说明如何实现“无需第三方机构”,并精巧地解决掉前人遗留下来的技术问题。
两个月后,中本聪发布了开源的第一版比特币客户端,并首次挖出50个比特币。产生第一批比特币的区块被称为“Genesis block”(创世区块),创始区块被编译为0区块,没有上链。中本聪用了6天时间挖出这个块。这也在bitcointalk论坛中引发讨论,比特币的“信徒”们联想到了圣经中,“神用六天创造天地万物,便在第七日歇工安息了”。
虽然论文中并未出现decentralized(去中心化)、token(通证)、economy(经济)等概念,但中本聪详细解释了区块(Block)和链(Chain)在网络中的工作原理。于是,便有了区块链(Block Chain)。
这篇论文,后来成为了“比特神教”的“圣经”,技术成为信仰的基石,开发者文档成了“汉谟拉比法典”。
之后,比特币通过交换披萨实现首次现实场景的支付、被美国政府封锁账户的维基解密依靠比特币奇迹般地生还、中本聪的“放权”与退隐、真真假假的现身和辟谣等等一系列传说,融合了后人的期许、想象和投机,成为了“圣经故事”。
也有人并不满意“旧约”中描绘的世界,另起教派,将教义写入白皮书,在比特币之后的十年中,讲述着他们的信仰故事。就像66卷圣经的写作跨越了1500年,又经过2000年的解读,基督教分化出33000个枝丫。
CoinMarketCap显示,数字货币种类已超过4900种,数字货币整体市场规模近1.4亿元。比特币仍以66%的市占率领跑整个数字货币市场,近期价格在7200美元/枚附近徘徊。
这么多的币种有着不尽相同的功用,又被分成不同的类别:以比特币为代表的数字货币定位在“数字黄金”,有一定的储值、避险特性;以以太坊为代表的数字货币,成为了其网络系统中的“运行燃料”;以USDT、Libra为代表的稳定币,因其低波动,有着良好的支付性;以DCEP为代表的央行发行数字货币,一定程度上取代M0,让商业机构和普通百姓们在没现金又断网的时候,也不耽误收付款。
可见,区块链技术发展10年,最初和最“大”的使用就是数字货币。
数字货币也成为了参与者们维护公链的诱人奖励。
那么在数字货币之外,区块链技术还可以被用在哪里呢?
让我们再回忆下什么是区块链的本质——去中心化的数据库,和相应的一些特点:可追溯、公开、匿名、防篡改。那么理论上,传统的、用得到中心化数据库的场景,都可以试着用区块链来改造下,看看是否合适。
下面,我们来聊几个成功落地了区块链的行业和场景:
区块链可以通过哈希时间戳证明某个文件或者数字内容在特定时间的存在,为司法鉴证、身份证明、产权保护、防伪溯源等提供了完美解决方案
在防伪溯源领域,通过供应链跟踪区块链技术可以被广泛使用于食品医药、农产品、酒类、奢侈品等各领域。
举两个例子。
区块链可以让政务数据跑起来,大大精简办事流程
区块链的分布式技术可以让政府部门集中到一个链上,所有办事流程交付智能合约,办事人只要在一个部门通过身份认证以及电子签章,智能合约就可以自动处理并流转,顺序完成后续所有审批和签章。
区块链发票是国内区块链技术最早落地的使用。税务部门推出区块链电子发票“税链”平台,税务部门、开票方、受票方通过独一无二的数字身份加入“税链”网络,真正实现“交易即开票”“开票即报销”——秒级开票、分钟级报销入账,大幅降低了税收征管成本,有效解决数据篡改、一票多报、偷税漏税等问题。
扶贫是区块链技术的另一个落地使用。利用区块链技术的公开透明、可溯源、不可篡改等特性,实现扶贫资金的透明使用、精准投放和高效管理。
也举两个例子。
由公安部第三研究所指导的 eID 网络身份运营机构正与公易联共同研发“数字身份链”,以公民身份号码为根,基于密码学算法签发给中国公民。投入运行以来,eID 数字身份体系已服务 1 亿张 eID 的全生命周期管理,有效缓解了个人身份信息被冒用滥用和隐私泄露的问题。
Odaily星球日报整理的在网信办备案的5个身份链项目
区块链技术天然具有金融属性
支付结算方面,在区块链分布式账本体系下,市场多个参与者共同维护并实时同步一份“总账”,短短几分钟内就可以完成现在两三天才能完成的支付、清算、结算任务,降低了跨行跨境交易的复杂性和成本。同时,区块链的底层加密技术保证了参与者无法篡改账本,确保交易记录透明安全,监管部门方便地追踪链上交易,快速定位高风险资金流向。
证券发行交易方面,传统股票发行流程长、成本高、环节复杂,区块链技术能够弱化承销机构作用,帮助各方建立快速准确的信息交互共享通道,发行人通过智能合约自行办理发行,监管部门统一审查核对,投资者也可以绕过中介机构进行直接操作。
数字票据和供应链金融方面,区块链技术可以有效解决中小企业融资难问题。目前的供应链金融很难惠及产业链上游的中小企业,因为他们跟核心企业往往没有直接贸易往来,金融机构难以评估其信用资质。基于区块链技术,我们可以建立一种联盟链网络,涵盖核心企业、上下游供应商、金融机构等,核心企业发放应收账款凭证给其供应商,票据数字化上链后可在供应商之间流转,每一级供应商可凭数字票据证明实现对应额度的融资。
举个例子。
由工行、邮储银行、11家央企等联合发起的中企云链,自2017年成立至今,已覆盖4.8万企业,链上确权金额达到1000亿元,保理融资570亿元,累计交易达3000亿元。金融机构收到贷款申请后,可在链上验证合同的真实性、合同有无多次验证(多头借贷);智能合约自动清结算,降本增效;同时,核心企业的应付账款可拥有对应凭证,并由一级供应商进行拆分,交至同在链上的二、三??级供应商,助其融资;而核心企业也可借此了解全链条的运转是否正常,免除紧急兑付压力。
区块链技术将大大优化现有的大数据使用,在数据流通和共享上发挥巨大作用
前面提到的是我们相对熟悉的领域。随着更多新技术的发展,区块链或许都可以与之结合,在意想不到的交叉领域和现在还无法预料的新场景下发挥作用。
未来互联网、人工智能、物联网都将产生海量数据,现有中心化数据存储(计算模式)将面临巨大挑战,基于区块链技术的边缘存储(计算)有望成为未来解决方案。再者,区块链对数据的不可篡改和可追溯机制保证了数据的真实性和高质量,这成为大数据、深度学习、人工智能等一切数据使用的基础。
最后,区块链可以在保护数据隐私的前提下实现多方协作的数据计算,有望解决“数据垄断”和“数据孤岛”问题,实现数据流通价值。
针对当前的区块链发展阶段,为了满足一般商业用户区块链开发和使用需求,众多传统云服务商开始部署自己的BaaS(“区块链即服务”)解决方案。区块链与云计算的结合将有效降低企业区块链部署成本,推动区块链使用场景落地。未来区块链技术还会在慈善公益、保险、能源、物流、物联网等诸多领域发挥重要作用。
在这场从传统技术到区块链的试验过程中,我们发现,当某些场景对可追溯、防篡改、去中心的需求更强,又对区块链的弱项(比如性能),要求并不高,这样的领域就蛮适合结合区块链。
同时,区块链在演进的过程中,也从人人皆可访问、高度去中心化的公有链,发展出了设有不同权限、由多个中心维护的联盟链,一定程度上平衡了两种体系的优缺点。
联盟链的典型案例有:微众银行牵头金链盟开源工作组共同研发的FISCO BCOS、IBM主要贡献的Fabric、以及蚂蚁区块链主导的蚂蚁联盟链等等。
这些去信任的系统代表了更安全的数据认证和存储机制,其中的数据是被有效认证的和被保护的。企业或个人可以以数字方式交换或签订合同,其中这些合同嵌入在代码中,并存储在透明的、共享的数据库中,在这些数据库中,它们不会被删除、篡改和修订。
大胆预测,未来世界的合同、审核、任务、支付都将被具有唯一性和安全性的签名数字化,数字签名将被永久地识别、认证、法律化和存储,并且无法篡改。不需要中介方来为自己的每一笔交易做担保了,在不了解对方基本信息的情况下就可以进行交易。在提高信息安全性的同时,有效降低交易成本,提高交易效率。
总的来讲,相比于两年前,区块链的落地已有不少进展。
有不少改进是在系统底层,用户没法直接看出用了区块链,实已受惠于它;也有部分使用仍处试点,用户还未能体验。未来,区块链有望得到大规模使用,成为互联网基础设施之一。
希望看到这里的你,已经大致了解了什么是区块链,以及区块链能做什么。
区块链其实就相当于一个去中介化的数据库,是由一串数据块组成的。它的每一个数据块当中都包含了一次比特币网络交易的信息,而这些都是用于验证其信息的有效性和生成下一个区块的。
狭义的来讲,区块链是就是一种按照时间顺序来将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。
而从广义来讲,区块链其实是一种分布式基础架构与计算方式,它是用于保证数据传输和访问的安全的。
区块链的基础架构:
区块链是由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和使用层这六个基础架构组成的。