区块链科普深入浅出|再也没有比这个更全的区块链知识了!

区块链科普深入浅出|再也没有比这个更全的区块链知识了!

区块链技术admin2019-10-18 17:17:2070A+A-

今天我们就好好聊一聊

区块链的前世今生!

谈起区块链前世今生,我们不得不先说一下比特币。因为比特币和区块链如鱼水之间一样有着太多的关系。

比特币的起源

区块链科普深入浅出|再也没有比这个更全的区块链知识了!.jpg 区块链科普深入浅出|再也没有比这个更全的区块链知识了! 区块链技术

2008年,一位化名为中本聪的人,在一篇为《比特币:一个点对点的电子现金系统》的论文中首先提出了比特币。中本聪结合以前的多个数字货币发明,如B-money和HashCash,创建了一个完全去中心化的电子现金系统,不依赖于通货保障或是结算验证保障的中央权威。关键的创新是利用分布式计算系统(称为"工作量证明"算法)每隔10分钟进行一次的全网"选拔",能够使用去中心化的网络同步交易记录。这个能优雅的解决双重支付问题(即一个单一的货币单位可以使用两次,此前,双重支付问题是数字货币的一个弱点,并通过一个中央结算机构清除所有交易来处理)。

比特币打开了区块链大门

区块链技术是比特币原创的核心技术。在比特币被发明之前世界上并不存在区块链这个东西。

比特币发明之后,很多人参考比特币中的区块链实现,使用类似的技术实现各种应用,这类技术统称区块链技术。用区块链技术实现的各种链即为区块链。

区块链技术的巨大价值

其实区块链技术最核心的就是解决信任成本的问题,去中心化去中介是区块链技术的核心概念。区块链藐视一切禁锢我们头脑的旧思维,它将颠覆交易执行的管理方式和集中型控制模式。区块链松开了信任的缰绳,这缰绳曾经牢牢控制在各种中心机构的手中,例如银行、政策制定者、清算中心、政府、大公司等。区块链让人们摆脱了这些老旧的控制节点。例如,交易双方完全可以在区块链上进行交易的认证,而不再需要一个清算中心。信用的实现应该是无偿的,更不应该掌握在某种集中型的权威手中,这种权力要么利用信用收税,要么肆意操纵,玩弄各种形式的费用、访问权、许可权等等。所以我相信未来的区块链遍地开花之时,将引爆一个新的纪元。

什么区块链技术?

从本质上讲,区块链技术,是一种交易记录的存储技术。它对交易记录进行永久性存储,而且存储之后永远无法删除,只能按照次序加入新的交易,由此对所有的交易历史进行永不结束的记载。这个看似简单的功能描述,实则含义深刻。它促使我们,重新思考如何去创建交易、存储数据和交换资产。它是一场巨大变革的起点。

一句话描述区块链技术?

基于密码学安全的分布式账簿网络技术。

区块链技术核心点

一个点对点分布式网络(各网络节点同步数据)

一份所有交易的账簿数据(区块链)

一个去中心化的交易验证(基于密码学交易安全、脚本验证交易实现合约或智能合约)

一个去中心化的定量货币发行(分布式挖矿、矿池挖矿协议、工作量证明生成新区块)

点对点的P2P网络(Peer to Peer)

网络工作原理

▲新的交易向全网进行广播

▲每一个节点都将收到的交易信息纳入一个区块中

▲每个节点都尝试在自己的区块中找到一个具有足够难度的工作量证明

▲当一个节点找到了一个工作量证明,它就向全网进行广播

▲当且仅当包含在该区块中的所有交易都是有效的且之前未存在过的,其他节点才认同 该区块的有效性

▲其他节点表示他们接受该区块,而表示接受的方法,则是在跟随该区块的末尾,制造 新的区块以延长该链条,而将被接受区块的随机散列值视为先于新区快的随机散列值

区块链网络组成部分

区块链网络详细流程图

区块链(Block Chain)

区块链原理及简介

区块链的实现方案首先提出一个“时间戳服务器"。时间戳服务器通过对以区块(block)形式存在 的一组数据实施随机散列而加上时间戳,并将该随机散列进行广播,就像在新闻或世界性新闻组网络(Usenet)的发帖一样组成一个楼层链条。显然,该时间戳能够证实特定数据必然于某特定时刻是的确存在的,因为只有在该时刻存在了才能获取相应的随机散列值。每个时间戳应当将前一个时间戳纳入其随机散列值中,每一个随后的时间戳都对之前的一个时间戳进行增强, 这样就形成了一个链条。

区块链形象图

区块链的连接

矿工会根据工作量证明每过特定时间挖到新的区块(如比特币:根据难度系数,工作量证明算法全网算力大概10分钟左右才能产生一个新区块;难度系数会根据全网算力的增加而调整,永远保证大概10分钟产生一个新的区块)。节点会在"父区块哈希值“字段找出包含它的父区块的哈希值。这是节点已知的哈希值,也就是如下图中第277314块区块的哈希值。故这个区块是这个链条里的最后一个区块的子区块,因此现有的区块链得以扩展。节点将新的区块添加到链条的尾端,使区块链变长到一个新的高度277315。

下图展示了三个区块的连接:

区块链 - 比特币创世区块信息

交易(Transactions)

我们定义,一枚电子货币(an electronic coin)是这样的一串数字签名:每一位所有者通过对前一次交易和下一位拥有者的公钥(Public key) 签署一个随机散列的数字签名,并将这个签名附加在这枚电子货币的末尾,电子货币就发送给了下一位所有者。而收款人通过对签名进行检验,就能够验证该链条的所有者。

复式记账薄式交易

交易中的输入与输出

一笔数字货币的交易是一个含有输入值和输出值的数据结构。该数据结构植入了将一笔资金从初始点(输入值)转移至目标地址(输出值)的代码信息。数字货币交易的输入值和输出值与账号或才身份信息无关。你应该将它们理解成一种被特定密钥信息锁定的一定数量的数字货币。只有拥有者这个密钥信息的人可以解锁。

交易流程图

一般交易,最常见的交易形式是从一个地址到另一个地址的简单支持。这种交易也常常包含给支付者"找零“。

集合型交易,是集合多个输入到一个输出的模式,相当于现实生活中将很多硬币和纸币兑换为一个 大额面钞。

分散型交易,是将一个输入分配给多个输出,这类交易类似于老板给员工发工资的情形,从一个账号转账给多个账号。

交易数据(Transactions Data)

下图为比特币的交易数据结构

工作量证明(Proof-of-Work)

工作量简介

为了在点对点的基础上构建一组分散化的时间戳服务器,仅仅像报纸或世界性新闻网络组 一样工作是不够的,我们还需要一个类似于亚当·柏克(Adam Back)提出的哈希现金(Hashcash) 。在进行随机散列运算时,工作量证明机制引入了对某一个特定值的扫描工作,比方说 SHA-256 下,随机散列值以一个或多个0 开始。那么随着 0 的数目的上升, 找到这个解所需要的工作量 将呈指数增长,但是检验结果仅需要一次随机散列运算。

我们在区块中补增一个随机数(Nonce),这个随机数要使得该给定区块的随机散列值出现 了所需的那么多个0。我们通过反复尝试来找到这个随机数,找到为止。这样我们就构建了一 个工作量证明机制。只要该 CPU 耗费的工作量能够满足该工作量证明机制,那么除非重新完 成相当的工作量,该区块的信息就不可更改。由于之后的区块是链接在该区块之后的,所以想 要更改该区块中的信息,就还需要重新完成之后所有区块的全部工作量。

挖矿

▲挖矿是增加数字货币供应的一个过程,挖矿同时还保护着数字货币系统的安全。

▲矿工们在挖矿过程会得到两种类型的奖励:创建新区块的新币奖励,以及区块中所含的交易费。

矿池挖矿

在激烈的算法竞争的环境中,个体矿工独立工作(solo挖矿)是没有一点机会。他们可以通过矿池协议合作组成矿池,共同协作挖矿分享奖励。

转自【链世界】

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