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區塊鏈概述---如何簡單的理解區塊鏈技術

時間: 2018-11-02    點擊率: 702


區塊鏈技術被認為是繼蒸汽機、電力、互聯網之后,下一代顛覆性的核心技術。 如果說蒸汽機釋放了人們的生產力,電力解決了人們基本的生活需求真人平台网,互聯網徹底改變了信息傳遞的方式,那么區塊鏈作為構造信任的機器,將可能徹底改變整個人類社會價值傳遞的方式。

以前是靠信譽、靠百年老店、權威機構等真人平台网,區塊鏈利用技術建立了新的信任方式,這是可以被量化的真人平台网,從技術的角度實現的真人平台网,所以說區塊鏈成為了下一個信任的基石。區塊鏈最核心的革命特性是改變千百年來落后的信用機制。


最近經??吹交蚵牭絽^塊鏈和比特幣的關鍵詞,但是對于像我這中菜鳥級別的如何簡單通俗的理解區塊鏈呢?

1.區塊鏈的舉例

       區塊鏈的本質是一個分布式的公共賬本,任何人都可對這個賬本進行核查真人平台网,但不存在單一的用戶可以對它控制。在區塊鏈系統中的參與者共同維持賬本的更新:它只能按照嚴格的規則和共識進行修改真人平台网。

舉例:如果A借了B 100塊錢,這個時候真人平台网,A在人群中大喊“我是A真人平台网,我借給了B 100塊錢!”,B也在人群中大喊“我是B,A借給了我100塊!”此時路人甲乙丙丁都聽到了這些消息,因此所有人都在心中默默記下了“A借給了B100塊錢”。這個系統中不需要銀行,也不需要借貸協議和收據真人平台网,嚴格來說,甚至不需要人與人長久的信任關系(比如B突然又改口說“我不欠A錢真人平台网!”,這個時候人民群眾就會站出來說“不對真人平台网,我的小本本上記錄了你某天借了A100塊錢真人平台网!”)。

       這是一個去中心化的系統真人平台网,整個系統中沒有了權威的中心化代理真人平台网,信息的可信度和準確性便會面臨問題。

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       可能你已經發現了,在上述的模型中,所謂的“100塊錢”已經不重要了。換句話說,任何東西都可以在這個模型中交換,甚至你可以憑空杜撰一個東西,只要大家承認,你就可以讓你杜撰的東西流通。比如:我在人群中高喊一聲“我創造了10個查克拉!”真人平台网,我甚至不需要知道查克拉是什么真人平台网,也不需要關心世界上是不是真的有查克拉,只要大家都聽到真人平台网,然后在自己的小本本上記下“LaiW3n有10個查克拉”真人平台网,于是我就真的有100個查克拉了。從此以后,我便可以聲稱我給了某人1個查克拉,只要路人甲乙丙丁都收到并且承認了這一信息,那我就算完成了這次交易,哪怕世界上沒有查克拉。又比如:“比特幣”真人平台网,區塊鏈是比特幣的底層技術,真正的區塊鏈和比特幣比上述的模型復雜太多,細節也豐富太多。

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       但是存在以下問題:

       假設過了很長一段時間真人平台网,憑空創造的查克拉已經在這個系統中流通了起來,大家都開始認可了查克拉。但是這個系統中一共就只有10個查克拉真人平台网,于是有人動了壞心思真人平台网,他在人群中高呼“我有10個查克拉!”怎么辦真人平台网?大家是直接在本本上記下他有10個查克拉么真人平台网,這樣不是人人都可以偽造查克拉了么?

       為了防止這種現象發生,決定在我創造查克拉的時候給我的查克拉打上標記(更準確地說,我是給我喊的那句“我創造了10個查克拉”打上標記,比如標記為001),這樣以后在每一筆交易的時候,我在高喊“我給了某某1個查克拉真人平台网!”的時候真人平台网真人平台网,會附加上額外的一句話:“這1個查克拉的來源是記為001的那條記錄,我的這句話標記為002!”真人平台网。我們再抽象一點,某人喊話的內容的格式就變成了:“這句話編號xxx真人平台网,上一句話的編號是yyy,我給了某某1個查克拉!”真人平台网,這樣就解決了偽造的問題。其實上述模型就變成一個簡化的中本聰第一版比特幣區塊鏈協議。

      看到這里基本已經能夠生動形象又不涉及任何細節地解釋區塊鏈了真人平台网。但是任然存在以下疑問:

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   “憑啥?”

     “憑啥你喊一句話我就幫你記真人平台网?我的小本本不要錢么?”。為了激勵大家幫我傳話和記賬,我決定給第一個聽到我喊話并且記錄在小本本上的人一些獎勵:第一個聽到我喊話并記錄下來的人真人平台网,你就憑空得到了1個查克拉,這個查克拉是整個系統對你幸苦記賬的報酬,而你記錄了這句話之后真人平台网,要馬上告訴其它人你已經記錄好了真人平台网,讓別人放棄繼續記錄這句話真人平台网真人平台网,并給你自己的記錄編號讓別人有據可查,然后你再把我的話加上你的記錄編號一起喊出來真人平台网,供下一個人記賬。

       當這個規則定下以后,這個系統中一定會出現一批人,他們開始豎著耳朵監聽周圍發出

的聲音,以搶占第一個記賬的權利真人平台网。比如概念 “比特幣挖礦”真人平台网。畢竟1比特幣=1K-nK美元。

比特幣挖礦機,就是用于賺取比特幣的電腦真人平台网,這類電腦一般有專業的挖礦芯片,

多采用燒顯卡的方式工作真人平台网,耗電量較大。用戶用個人計算機下載軟件然后運行特定算法,

與遠方服務器通訊后可得到相應比特幣真人平台网,是獲取比特幣的方式之一。

 

“聽誰的真人平台网?”

       在這個系統中真人平台网,如果我和另一個人C幾乎同時地喊出一句:“為了艾澤拉斯!”。由于聽眾所處的位置不同,一定會有人先聽到我說的那句話,而另外一些人則先聽到C的那句話真人平台网真人平台网,如果我們規定只能有一個人說出這句話,那到底這句話是誰說的?

       如果不加任何條件真人平台网,那么上述的情況一定會這樣發展:一部分人認為這句話是我說的,在聽到這句話之后開始記賬,之后他們所做的所有事情都是基于這個事實,并且隨著這個信息一次次的傳下去,這條信息鏈會越來越深;而另外一群認為是C先說這句話的人,也會按照這樣的趨勢發展真人平台网。這樣真人平台网,原本是一條唯一的信息鏈,在我們喊出“為了艾澤拉斯”這句話之后真人平台网,分叉了真人平台网?

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       這會導致怎樣的情況呢真人平台网真人平台网?按照我們的設想真人平台网真人平台网,應該每個人的小本本上記錄的東西都是一樣的,都是一條可以把所有信息串聯起來的鏈條。但是在這一刻,他們小本本上記錄的東西不一樣了?以后還怎么確定交易和信息的真實性?

       為了解決這個問題,又追加了新的規則,增加記錄編碼的難度,即比特幣挖礦難度,保證記錄的唯一性(保證節點之間的同步)。”不知道用唯一性是否準確?


2.區塊鏈的應用

     區塊鏈幾乎可以應用到任何領域,在金融、物流、公共服務等領域都有大量案例。中國央行早在2016年就表態支持區塊鏈。2016年11月,中國政府正式把區塊鏈列入十三五規劃綱要中真人平台网。

      比如貴州超過3000億的脫貧脫貧攻堅基金,要通過300多個單位的運作,惠及493萬貧困人口真人平台网,如何確保扶貧資金募款真人平台网,投資,使用管理等環節正確運作呢真人平台网?區塊鏈具有多方共識,交易溯源真人平台网,不可篡改等技術特點,使它在確保信息可信、安全、可追溯等方面具有傳統技術不可比擬的優勢真人平台网真人平台网。以城市為單位,第一個發布區塊鏈白皮書的就是貴陽市。

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      如果仔細觀察,我們會發現馬云最近兩年在公共場所提及最多的概念便是信用體系真人平台网?;ヂ摼W在未來不會是創業主體,而是像空氣一樣成為我們生活的一部分真人平台网。

螞蟻金融便是馬云最為看重的業務體系,在馬云的構想下,未來人們的生活將無現金,并可以用信用兌換商品真人平台网。這一實現,十分需要一種革命性的信用機制。這一機制在2016年的支付寶App里已經悄然 上線---螞蟻區塊鏈

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3.從技術角度簡單理解區塊鏈

(1)區塊鏈的本質

      區塊鏈是一種特殊的分布式數據庫。

      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,也可以從里面讀取真人平台网,所以它是數據庫。

      其次,任何人都可以架設服務器,加入區塊鏈網絡,成為一個節點真人平台网。區塊鏈的世界里面,沒有中心節點(去中心化),每個節點都是平等的,都保存著整個數據庫。你可以向任何一個節點,寫入/讀取數據,因為所有節點最后都會同步,保證區塊鏈一致。

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(2)區塊鏈的最大特點

區塊鏈沒有管理員,它是徹底無中心的。其他的數據庫都有管理員,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于中心地位的管理當局。

沒有了管理員,人人都可以往里面寫入數據,怎么才能保證數據是可信的呢真人平台网,這就是區塊鏈奇妙的地方。

(3)區塊

       區塊鏈由一個個相連的區塊(block)組成。區塊很像數據庫的記錄,每次寫入數據真人平台网,就是創建一個區塊真人平台网。

每個區塊包含兩個部分:

  • 區塊頭(Head):記錄當前區塊的元信息

  • 區塊體(Body):實際數據

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   區塊頭包含了當前區塊的多項元信息

  • 生成時間

  • 實際數據(即區塊體)的 Hash

  • 上一個區塊的 Hash

  • ......

      Hash 就是計算機可以對任意內容,計算出一個長度相同的特征值。區塊鏈的 Hash 長度是256位真人平台网,不管原始內容是什么,最后都會計算出一個256位的二進制數字。而且可以保證,只要原始內容不同真人平台网真人平台网,對應的 Hash 一定是不同的。

舉例來說,字符串123的 Hash 是a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0(十六進制),轉成二進制就是256位,而且只有123能得到這個 Hash。

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(4)Hash 的不可修改性

區塊與 Hash 是一一對應的,每個區塊的 Hash 都是針對”區塊頭”(Head)計算的真人平台网。

Hash = SHA256(區塊頭)

區塊頭包含很多內容(包括上一個區塊的Hash、當前區塊體的Hash等真人平台网,見上圖)。這意味著真人平台网,如果當前區塊的內容變了,或者上一個區塊的 Hash 變了,一定會引起當前區塊的 Hash 改變。

如果有人修改了一個區塊,該區塊的 Hash 就變了真人平台网。為了讓后面的區塊還能連到它真人平台网,必須同時修改后面所有的區塊,否則被改掉的區塊就脫離區塊鏈了真人平台网。Hash 的計算很耗時真人平台网,同時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真人平台网,數據一旦寫入真人平台网,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。

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(5)采礦

由于必須保證節點之間的同步,所以新區塊的添加速度不能太快真人平台网。試想一下,你剛剛同步了一個區塊真人平台网,準備基于它生成下一個區塊,但這時別的節點又有新區塊生成真人平台网,你不得不放棄做了一半的計算,再次去同步。因為每個區塊的后面,只能跟著一個區塊,你永遠只能在最新區塊的后面,生成下一個區塊。所以,你別無選擇真人平台网,一聽到信號,就必須立刻同步。

所以,區塊鏈的發明者故意讓添加新區塊,變得很困難。他的設計是真人平台网,平均每10分鐘,全網才能生成一個新區塊真人平台网,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 Hash真人平台网,從而把新區塊添加到區塊鏈。由于計算量太大,所以快不起來。

這個過程就叫做采礦(mining),因為計算有效 Hash 的難度,好比在全世界的沙子里面,找到一粒符合條件的沙子。計算 Hash 的機器就叫做礦機,操作礦機的人就叫做礦工。


(6)難度系數

你可能會有一個疑問,人們都說采礦很難真人平台网,可是采礦不就是用計算機算出一個 Hash 嗎,這正是計算機的強項啊真人平台网,怎么會變得很難真人平台网,遲遲算不出來呢真人平台网?(比特幣挖礦機,就是用于賺取比特幣的電腦,一般有專業的挖礦芯片,多采用燒顯卡的方式工作)

原來不是任意一個 Hash 都可以,只有滿足條件的 Hash 才會被區塊鏈接受。這個條件特別苛刻,使得絕大部分 Hash 都不滿足要求,必須重算。

區塊頭包含一個難度系數(difficulty)這個值決定了計算 Hash 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,難度系數越大真人平台网,目標值就越小。

Hash 的有效性跟目標值密切相關,只有小于目標值的 Hash 才是有效的,否則 Hash 無效真人平台网,必須重算。由于目標值非常小,Hash 小于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。

區塊頭里面還有一個 Nonce 值,記錄了 Hash 重算的次數。第     100000 個區塊的 Nonce 值是   274148111,即計算了 2.74 億次,才得到了一個有效的 Hash,該區塊才能加入區塊鏈。

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(7)難度系數的動態調節

就算采礦很難,但也沒法保證,正好十分鐘產出一個區塊,有時一分鐘就算出來了,有時幾個小時可能也沒結果真人平台网??傮w來看,隨著硬件設備的提升,以及礦機的數量增長,計算速度一定會越來越快。

為了將產出速率恒定在十分鐘,區塊鏈發明者還設計了難度系數的動態調節機制。他規定真人平台网,難度系數每兩周(2016個區塊)調整一次。如果這兩周里面,區塊的平均生成速度是9分鐘,就意味著比法定速度快了10%,因此難度系數就要調高10%;如果平均生成速度是11分鐘,就意味著比法定速度慢了10%真人平台网真人平台网,因此難度系數就要調低10%。

難度系數越調越高(目標值越來越?。?真人平台网,導致了采礦越來越難。


(8)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,也就是說真人平台网,同時有兩個區塊加入,因為它們都連著前一個區塊真人平台网,就形成了分叉。這時應該采納哪一個區塊呢真人平台网?

現在的規則是,新節點總是采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后面,先達到6個新區塊(稱為”六次確認”)。按照10分鐘一個區塊計算,一小時就可以確認。

現在的規則是真人平台网,新節點總是采用最長的那條區塊鏈真人平台网。如果區塊鏈有分叉,將看哪個分支在分叉點后面,先達到6個新區塊(稱為”六次確認”)。按照10分鐘一個區塊計算真人平台网,一小時就可以確認真人平台网。

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為了保證數據的可靠性真人平台网,區塊鏈也有自己的代價。一是效率,數據寫入區塊鏈真人平台网,最少要等待十分鐘,所有節點都同步數據,則需要更多的時間;二是能耗真人平台网,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。

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