什么是区块链?

区块链的概念

区块链(Blockchain)是比特币背后的底层核心技术,本质上是一个去中心化分布式的数据库。该数据库是由使用了密码学方法相关联产生的数据区块有序连接而成的,每一个数据区块中包含了网络中一系列交易的信息,用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块,区块中包含的信息不可轻易被更改。

区块链是参与该系统的所有节点所维护和分享的交易数据库,相当于一个去中心化、分布式的数据库,当然了该数据库是支撑比特币的底层协议,也是其背后最核心的技术协议。

一个完全版本的区块链包含了曾经发生过的所有交易。有了这些信息,任何一个人都可以查询某一个地址在某一时刻所拥有的币或价值。

每一个区块包含之前一个区块的哈希值。这样就可以从创世块到目前区块来创建一条区块链。每一个区块都确保按照时间顺序在上一个区块之后产生,否则前一个区块的哈希值是未知的。一旦每一个区块存在于区块链中一段时间后,算力上也是不可能修改的,因为每一个区块都必须要产生。这些特征使得双重支付比特币非常空难。区块链是比特币的核心创新。

诚实的产生者只创建最长有效链上的最新区块。“长度”是指那条链的累计计算难度,并不是区块数目,尽管这个差别只在一些潜在的攻击中才是重要的。当包括在链中的所有区块和交易都有效,且是从创世块开始的链才是有效的。

对于区块链中的任意一个区块,到达创世块的路径只有一条。然而,从创世块开始,会有分叉。当创建两个区块的时间差只有几秒钟时,经常会创建一个区块分叉。当发生这种情况时,节点就会在他们最先接收到的那个区块上创建区块。无论哪一个区块包含在下一个区块中,它都会成为主链的一部分,因为这个链更长。

短链(无效链)中的区块没有什么作用。当比特币客户端切换至另外一条更长的区块链时,短链中的所有有效交易区块都重新添加到序列交易池中,且会包含在下一个区块中。短链中的区块奖励不会呈现在最长的区块链中,因此实际上他们是有损失的,这就是为什么需要网络强制的100个区块的成熟时间来让产生存在。

在短链中的区块通常称之为“孤立”区块。这是因为在长链中这个生成交易并没有父系区块,因为这些生成交易在交易PRC列表中显示为孤立。一些矿池误解这些信息,声称他们的区块是”孤立“。事实上,这些区块都有父系区块,而且甚至可能有子系。

因为每一个区块只参考上一个区块,因此不可能将两个分叉区块合并。

区块链机理也有可能用于非金融的目的:参见替代链

区块链使用洪水协议广播至网络上的所有节点:参见区块链下载

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区块链技术不是单一的技术,而是由密码学、P2P网络、数学、计算机科学、经济学等交融在一起的综合性技术。这些学科和技术以一定的方式组合在一起,形成了一种去中心化的数据记录和存储系统,并加以时间戳使其形成一个连续的、前后关联的数据记录结构,最终实现了一个无需信任的可信赖完整系统。

尽管区块链本身是可信赖的,但并不意味着来自外部的信息输入就是可信的,区块链只是真实而可靠地保存了这些外部数据,防止篡改,可以作为凭证。

区块链还具有高度自动化的特性,其网络本身就是一个自动化的系统。这也是金融机构青睐区块链的重要原因之一,因为可以用区块链来实现很多金融领域的自动处理过程;同时也为智能合约的应用创造了基础;也为物联网的相结合留下了广阔的空间。

近年来很多国内外的大型金融机构都开始关注和研究区块链技术,包括纳斯达克、摩根大通、高盛、澳大利亚股票交易所、平安集团等等。因为这些机构的金融业务大都具有标准化程度高、连续性强、自动化需求大、对信任度要求高的特点,而区块链则正好在这些方面有天然的优势。

区块链目前的发展大概有3个方向:

  • 比特币协议
  • 基于比特币的协议,例如万事达币、彩色币、合约币。
  • 独立于比特币的协议,例如以太坊、未来币、瑞波、莱特等。

区块链的工作原理

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区块链的本质是解决网络中多个无需信任的节点(网络中51%的节点)之间如何达成共识。

某个节点向网络发送数据、并加入一个随机数以保证在一个时间段内只有一个矿工可以广播,区块链网络中的矿工必须完成一个随机哈希算法的工作量才能向其它节点广播交易。

区块链的分类

区块链大致分为三类,公有私链、联盟区块链和私有区块链。

  • 公有区块链(Public BlockChain)

公有区块链是指:世界上任何人都可以读取、发送交易,且交易能够获得该区块链的有效确认,任何人都可以参与其共识过程。

例如比特币和以太坊。

关于区块链是完全分布式的区块链,数据信息完全公开,用户参与程度很高。然而系统的运行需要依赖某种经济激励才能可持续完成,例如每个区块产生的新的代币奖励。

  • 联盟区块链(Consortium BlockChain)

联盟区块链又称为行业共同体区块链,由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人,节点之间通常都有良好的网络连接和合作关系,每个块的生成由所有的预选节点共同决定(预选节点参与共识过程),区块链上的数据可以是公开的,也可以是内部的,为部分意义上的分布式区块链。

例如,R3CEV和Linux主导的HyperLedger。

联盟区块链的参与节点之间的连接状态很好、验证确认效率高、达成共识速度快,较低的成本即可维护运行,因此可以高速处理交易,同时降低交易费用,有很好的可扩展性,数据可以保持一定的隐私性。但缺点是参与节点可以一起合谋来篡改数据。

  • 私有区块链(Private BlockChain)

私有区块链:仅仅使用区块链的总账技术进行记账,可以是一个公司,也可以是个人,数据的访问及使用有严格的权限管理。数据的写入权限仅在参与者手里,读取权限可以对外开完,也可以设定对外开放的程度。

例如,Eris Industries。

私有区块链的运营者可以根据需要随时修改区块链的规则和数据、回滚交易。这一点似乎有违背区块链的本质,但也有其特定的使用场景。由于私有区块链是内部公开的,因此不存在51%攻击的问题。且成本很低,交易只需要被几个节点验证即可,而不需要像公有链那样要成千上万个节点来确认,交易速度块。

区块链的特征

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去中心化

区块链无需依赖中央处理器即可实现数据信息的分布式记录、存储和更新。无需中心化的硬件或管理结构,全网节点权利和义务是均等的,共同维护网络运行。区块链上的每个节点都遵循基于密码学算法的统一规则,而非彼此之间的信任,数据的跟新和确认需要网络其它节点的同意,因此不需要第三方中介结构进行背书。

开放性和透明性

区块链网络的信息记录对节点是公开透明的,而且数据信息的更新对节点也是公开透明的。特别是对于公有区块链,所有信息对于所有节点都是公开透明的。

自治性

区块链采用的共识协议使得整个系统中的所有节点都能无需信任地交换数据、更新数据、记录数据、分享数据,来共同维护系统的持续运行。

信息不可随意篡改

区块链网络中的信息经过验证和确认后添加至区块中,在经过一定时间后,这些数据就无法篡改,除非拥有超过51%的算力(POW系统)或51%的锻造能力(PoS系统)才能修改或回滚数据信息。

无需信任

节点都遵循网络预定的共识算法来交换数据、更新数据以及分箱数据,但节点之间无需认识、也无需信任。

区块链的应用场景

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数字货币

支付兑换

众筹

清算结算

记录存证

身份认证

版权

供应链

智能合约

物联网

博彩

区块链面临的问题

 

未完待续

区块链项目附表

国内:

未完待续

国外:

未完待续

        
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