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火币区块链科普系列:区块链是什(shí)么?

2021-1-15 09:41

来源: 金融界网

区块(kuài)链是一个信息技术领域的(de)术语(yǔ)。从本质上(shàng)讲,它是一个共(gòng)享数据库,存储于其中(zhōng)的数据或信(xìn)息,具(jù)有“不可(kě)伪造”“全程留痕”“可以追(zhuī)溯”“公开透明”“集(jí)体维护”等特征。基(jī)于这些特征,区(qū)块链技术奠定了坚实(shí)的“信任”基础,创造了可靠的“合作”机制,具有广阔的运用前景(jǐng)。

火(huǒ)币研习社日常分享过(guò)程中,喜欢用这样的方式帮助大家理解。

区块链技术(shù)可以理解成信息时(shí)代的(de)“纸”。纸在人类文明发展进程中纸的(de)发明(míng)具(jù)有重大意义,是信息和价值的承载体,纸可以写字承(chéng)载信息,可(kě)以印成钱承载(zǎi)价值。而(ér)区块链(liàn)则是信(xìn)息(xī)时代的“纸”,从更高维度的立场实现信息传递和价值(zhí)传递。像(xiàng)腾讯(xùn)支持的(de)区块链发票,则(zé)是把区块链这张纸做成了发票,而美国为代表的STO发币模式,则是把区块链这(zhè)张纸做成(chéng)了证券。

如果有人问,既然是纸,为什么比特(tè)币这样的纸可(kě)以非(fēi)常值(zhí)钱(qián)?古埃及的(de)莎草纸如今依然存在,如果(guǒ)把古埃及的莎草纸作为收藏(cáng)品,那么这样的纸张(zhāng)自然是(shì)非常值钱的(de),因为稀缺(quē)。

起(qǐ)源

“区(qū)块链”这个词(cí)的由来,是比(bǐ)特币白皮书英文原版里的“chain of blocks”,中国市场翻译这个句子的时(shí)候,直接用了“区块(kuài)链”一词,而后这个词直接就(jiù)被写成了“blockchain”,成为如今全球整个(gè)区(qū)块链技(jì)术(shù)层面的专有名(míng)词。

区块链起源于比特币,2008年11月1日,一位(wèi)自称(chēng)中本聪(Satoshi Nakamoto)的人发表了《比特币:一种(zhǒng)点对点(diǎn)的电子现(xiàn)金系统》一(yī)文 ,阐述了基于P2P网络技(jì)术、加密技术、时间(jiān)戳技(jì)术、区块链技术(shù)等的电子(zǐ)现金系统的(de)构架理念,这标志着(zhe)比特币的诞生。两(liǎng)个月后理论步入实践(jiàn),2009年1月(yuè)3日(rì)第一个序号为0的创世区块诞(dàn)生。几天后(hòu)2009年1月(yuè)9日(rì)出现序号为(wéi)1的区块,并与序号为0的创世区块相连接形成了链,标志着区块链(liàn)的诞生(shēng)。

这(zhè)就(jiù)如同原子弹的发明,真正推动这个技(jì)术发展的原始动力,是军事需(xū)求,至于核(hé)能最终会在什么领域发(fā)挥(huī)更大作用(yòng),这不会影响原子(zǐ)弹的意(yì)义。如(rú)果我们把区块链(liàn)比(bǐ)作是核能(néng),比特币(bì)就是原子弹,实体应用(yòng)就类似于核电站、核动力航母、潜艇、核动(dòng)力破冰船,甚至是核动力卡车等等。

不管(guǎn)是什么人来解(jiě)释(shì)区块(kuài)链(liàn),都无法绕过(guò)比特币,就像(xiàng)要介绍(shào)汽车的历(lì)史(shǐ),就绕不开卡(kǎ)尔本茨,要介(jiè)绍飞机的(de)历(lì)史,就(jiù)绕不开莱特兄弟一(yī)样(yàng)。比特币“发(fā)明”和(hé)证实了(le)区块链这个技术的可行性,比特(tè)币不是块链(liàn)技术(shù)的全部,仅仅是(shì)应(yīng)用之一。比特(tè)币就(jiù)是采用(yòng)了区块(kuài)链技术。

核心技术(shù)

区块(kuài)链本质上(shàng)是(shì)一串使用(yòng)密(mì)码学相关联所(suǒ)产生的数据块,具体来讲,一个(gè)随(suí)机哈希算(suàn)法的结果,区(qū)块链唯一做(zuò)的事情就是获得(dé)一些输入(rù)然后进行(háng)计算,并(bìng)得(dé)到一串(chuàn)64位的随(suí)机(jī)数字和字(zì)母(mǔ)的字符串,每一(yī)个数据块中包含(hán)了多次比特(tè)币(bì)网络(luò)交易有效(xiào)确认信(xìn)息(xī),区(qū)块链(liàn)就是由一连串、不重(chóng)复、的数据块组成的。

例如:000000000000084b6550604bf21ad8a955b945a0f78c3408c5002af3cdcc14f5

区(qū)块链基础架(jià)构模型

一般说来(lái),区块(kuài)链系(xì)统(tǒng)由数据层(céng)、网络层、共识层、激励层(céng)、合约(yuē)层和应用层组成(chéng) 。其中,数(shù)据层(céng)封装了底层数(shù)据区块以及相关(guān)的(de)数据加密(mì)和时间戳等(děng)基础(chǔ)数据和(hé)基(jī)本(běn)算(suàn)法;网络层则包(bāo)括(kuò)分布式组网机制、数据(jù)传播机(jī)制和数据验证机制等;共识层主要封装网络(luò)节点的各类共识算法;激(jī)励层将经济因(yīn)素集成到区块链技术体(tǐ)系中来,主要(yào)包括经济激励的发行机(jī)制和分配机制等;合(hé)约层主要封装各类脚(jiǎo)本、算法和智能(néng)合约,是区块链可编程(chéng)特性的基础;应用(yòng)层则封(fēng)装(zhuāng)了区块链(liàn)的各种应用场景和案例(lì)。

该(gāi)模型中,基于时(shí)间戳的链(liàn)式区(qū)块结构、分布式节(jiē)点的(de)共识机(jī)制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是(shì)区块链技术最具(jù)代表(biǎo)性(xìng)的创新点。


分(fèn)布式账本

分布式账本指的是交易记(jì)账由分布在不(bú)同地方的多个节点共同完(wán)成,而且每(měi)一个节点记录的是完整的账目,因此(cǐ)它们都可(kě)以参与监督(dū)交易合法性,同时也(yě)可以共同(tóng)为其(qí)作证。

跟传统的(de)分布式存储有所不同,区块链的(de)分布式存储的独特性(xìng)主要体现在两个方面:一(yī)是区块链每个(gè)节点都按(àn)照块链式结构存(cún)储完整的(de)数据,传(chuán)统分布式(shì)存(cún)储一(yī)般是将(jiāng)数据按照一定的(de)规则分成多份进(jìn)行存储。

二是区块链每个节点(diǎn)存储都是独立的、地位(wèi)等同(tóng)的,依靠(kào)共识机制保证存储(chǔ)的一致(zhì)性(xìng),而传统分(fèn)布式存储(chǔ)一(yī)般是通过中心(xīn)节点往其他备份节点同步数据(jù)。没有任何一个节点可以(yǐ)单独记录账本数据,从而避(bì)免了单一记账人被控制或者被贿赂而记假账的可能性。也由记账节点足够多,理论上(shàng)讲除非(fēi)所有的节点被破坏,否则账目就不会丢失(shī),从而保(bǎo)证了账目数据(jù)的(de)安全性(xìng)。

非对称加密

存储(chǔ)在区块链上的交(jiāo)易信息是(shì)公开的,但(dàn)是账户身份信息是高度加密的,只(zhī)有在(zài)数(shù)据拥有者授权的情况下才能访问到(dào),从而(ér)保证了数(shù)据的安全和个人的隐私(sī)。

共识机制

共识机(jī)制就是(shì)所有记账节点之间怎么达成共识,去认定(dìng)一个记录(lù)的(de)有效性,这既是认定的手段(duàn),也是防(fáng)止(zhǐ)篡改的手段。区块(kuài)链提出了四种(zhǒng)不同(tóng)的(de)共识机制,适(shì)用于不同的应用场景,在效(xiào)率和安全性之间取得平衡。

区块链的共识机(jī)制具备“少数服从多(duō)数”以及“人人(rén)平等(děng)”的(de)特(tè)点,其(qí)中“少数服从多数”并不完全指节(jiē)点(diǎn)个数,也可以是计算(suàn)能力、股权数或者其他的计(jì)算机可以(yǐ)比较(jiào)的特征(zhēng)量(liàng)。“人人平等”是当节点满足条件时,所有节点都有(yǒu)权优先提出共识(shí)结果、直接被其他(tā)节点(diǎn)认同(tóng)后并最后(hòu)有可能成为最终共识结果。以比特币为例(lì),采用的(de)是(shì)工作量证(zhèng)明,只有(yǒu)在控(kòng)制了全(quán)网超过51%的记(jì)账节点的情况下(xià),才有可能伪造出一条(tiáo)不存在的记录。当加入区块链的节点足(zú)够多的(de)时候(hòu),这基(jī)本上不可(kě)能(néng),从而杜(dù)绝了造假(jiǎ)的可能。

智能合约

智能合约是(shì)基于这(zhè)些可信(xìn)的(de)不(bú)可篡(cuàn)改的数据,可以(yǐ)自动化的执行(háng)一些(xiē)预(yù)先定义好(hǎo)的规则和条款(kuǎn),允(yǔn)许在(zài)没有第三(sān)方的情况下进行可信交易,这些交易可(kě)追踪且不可逆转。智(zhì)能合约概念于1995年由Nick Szabo首次提(tí)出。智能(néng)合(hé)约的(de)目的是提供优于传统合约的安全(quán)方法,并减少与合约相关(guān)的其他交易成本。

特征

去中(zhōng)心化。区块链技术不依赖额外的第(dì)三方管理机构(gòu)或硬件设施(shī),没有中(zhōng)心管制,除(chú)了自成(chéng)一(yī)体的区块链本身,通过分布式核算(suàn)和(hé)存储,各个节点实现(xiàn)了(le)信息自我(wǒ)验(yàn)证(zhèng)、传(chuán)递和管理。去中(zhōng)心化是(shì)区块链最突(tū)出最本质(zhì)的特征。

开放性。区块(kuài)链技术基础是开源的,除(chú)了(le)交(jiāo)易(yì)各(gè)方(fāng)的(de)私有信息被加密外,区(qū)块链的数(shù)据对所有人开放,任(rèn)何人都可以通过公开(kāi)的接(jiē)口查询区块链数(shù)据和开发(fā)相关应用,因(yīn)此整个系统信(xìn)息高度透明(míng)。

独立性(xìng)。基于协商一(yī)致的规范(fàn)和协议(类似比特币采用的哈(hā)希算法(fǎ)等各种数学算法(fǎ)),整(zhěng)个区块链系(xì)统不依赖(lài)其他第三方,所有节点(diǎn)能(néng)够在系统内自动(dòng)安(ān)全地验证(zhèng)、交换数据,不需要(yào)任何人为的干预。

安全(quán)性。只要不能掌控(kòng)全部数(shù)据节点的51%,就无法肆意操控修改网(wǎng)络数据,这使区块链本身变得相对安全,避免(miǎn)了主观(guān)人为的数据(jù)变更。

匿(nì)名性。除非有(yǒu)法律规范要(yào)求,单从技术上来(lái)讲,各区块节点的身(shēn)份信息不需要公开或验证,信息传递可以匿名进(jìn)行。

类型

公有区(qū)块(kuài)链

公有(yǒu)区块链(Public Block Chains)是(shì)指:世界(jiè)上任何个体或者团体都可以发送交易,且交易能够(gòu)获(huò)得该区块链的有效确认,任何人都可以参(cān)与(yǔ)其共识过程。公有区块链是最早的区块链,也(yě)是应用最广泛(fàn)的区块链(liàn),各大bitcoins系列的虚拟数(shù)字(zì)货币均(jun1)基于公有区块链(liàn),世界上有且仅有一条该币种对应(yīng)的区块链(liàn) 。

联盟区块链

联盟区块链(Consortium Block Chains):由(yóu)某个群体内部指定多(duō)个(gè)预选的(de)节点为记账人,每(měi)个块的生(shēng)成(chéng)由所有的预选节点(diǎn)共同(tóng)决(jué)定(预选节(jiē)点参(cān)与共识过程),其他接(jiē)入(rù)节(jiē)点可以(yǐ)参与交易,但不过问记账过程(本质上还是托管(guǎn)记账(zhàng),只是变成(chéng)分布式记账,预选节点的多少,如何决定每个块的记账(zhàng)者成为该区块链的(de)主要风险点(diǎn)),其(qí)他任何(hé)人可以通过该区块链开(kāi)放的API进(jìn)行(háng)限定查询 。

私有区块链(liàn)

私有区块链(liàn)(Private Block Chains):仅仅使(shǐ)用区块链的总账技术进行记账,可(kě)以是一个公司,也(yě)可以是个人(rén),独享该区(qū)块链的写入权限,本链与其(qí)他的分布式(shì)存储方(fāng)案没(méi)有(yǒu)太大区别。传统(tǒng)金融都(dōu)是想实验尝试(shì)私(sī)有区块链(liàn),而公链的应(yīng)用例(lì)如bitcoin已经工业化,私链(liàn)的应用产品还在摸索(suǒ)当中。
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