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2019
10/31
10:10
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  • 自从10月25日,国家确认区块链为关键核心技术之后,本周区块链的热度不断被刷爆,那么编辑本周就为许多刚接触区块链的小白,详细解析一下这不断刷屏刷屏再刷屏的区块链到底是什么。

    区块链技术被认为是继蒸汽机、电力、互联网之后,下一代颠覆性的核心技术。提及区块链(Blockchain)绕不开中本聪和比特币,它的诞生可以追溯到2008年11月1日。一位自称中本聪(Satoshi Nakamoto)的人发表了《比特币:一种点对点的电子现金系统》一文,文中阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念,这标志着比特币的诞生。两个月后理论步入实践,2009年1月3日第一个序号为0的创世区块诞生。几天后2009年1月9日出现序号为1的区块,并与序号为0的创世区块相连接形成了链,标志着区块链的诞生。

    每个区块包含两个部分:区块头(Head)和区块体(Body)。区块头包含了当前区块的多项元信息:生成时间、实际数据(即区块体)的 Hash、上一个区块的 Hash等等。所以就本质而言,区块链是一个数据库,而这种数据库是去中心化的。

    区块链技术的特征之一是去中心化,核心技术有:分布式账本、非对称加密、共识机制和智能合约。我们一个一个讲:

    去中心化

    去中心化,不是不要中心,而是由节点来自由选择中心、自由决定中心。简单来说,中心化的意思,是中心决定节点,节点依赖中心,节点离开了中心就无法生存。而去中心化,是节点决定中心,中心依赖节点,中心离开了节点就无法存在。在去中心化系统中,任何人都是一个节点,任何人也都可以成为一个中心。任何中心都不是永久的,而是阶段性的,任何中心对节点都不具有强制性。这就是去中心化。它的三大优势分别是:容错——去中心化系统很少会因为某个局部故障而导致整个系统崩溃,因为它依赖于很多独立工作的组件;阻止攻击——想要攻击或操纵去中心系统的成本更高,因为他们基本上没有敏感薄弱的“中心弱点”,而中心化系统的攻击成本则要低得多;抵制合谋——去中心化系统参与者们很难合谋勾结在一起,而对于传统企业和政府领导者而言,他们通常会为了自己的利益互相勾结,最终损害的是公民、客户、员工和广大人民。

    01分布式账本

    区块链是去中心化的分布式账本的数据库。分布式账本是每个网络节点都可以记录整个账本的交易记录。如果网络终端内存够,可以从网络上下载整个交易记录。一个账本记满了,谁先计算出交易余额,谁就有打包权,打包成一个区块,链接上一个区块,他将会获得奖励。这个过程叫挖矿奖励,为了奖励维护账本的旷工。它们都可以参与监督交易合法性,同时也可以共同为其作证。

    跟传统的分布式存储有所不同,区块链的分布式存储的独特性主要体现在两个方面:一是区块链每个节点都按照块链式结构存储完整的数据,传统分布式存储一般是将数据按照一定的规则分成多份进行存储。二是区块链每个节点存储都是独立的、地位等同的,依靠共识机制保证存储的一致性,而传统分布式存储一般是通过中心节点往其他备份节点同步数据。没有任何一个节点可以单独记录账本数据,从而避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,理论上讲除非所有的节点被破坏,否则账目就不会丢失,从而保证了账目数据的安全性。

    02非对称加密

    对称加密只有一把钥匙,非对称加密有一对钥匙,公钥加密,私钥解密。

    那么区块链技术加密的是什么呢?

    1.信息。信息发送者(记为A)使用接受者(记为B)的公钥对信息加密后再发送给B,B利用自己的私钥对信息解密。比特币交易的加密即属于此场景。

    2.数字签名。由发送者A采用自己的私钥加密信息后发送给B,B使用A的公钥对信息解密,这可以用来确定信息是由A本人发送的。

    3.登录认证。客户端使用私钥加密登录信息后发送给服务器,后者接收后采用该客户端的公钥解密并认证登录信息。

    03共识机制

    共识机制就是所有记账节点之间怎么达成共识,去认定一个记录的有效性,这既是认定的手段,也是防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制,适用于不同的应用场景,在效率和安全性之间取得平衡。

    区块链的共识机制具备“少数服从多数”以及“人人平等”的特点,其中“少数服从多数”并不完全指节点个数,也可以是计算能力、股权数或者其他的计算机可以比较的特征量。“人人平等”是当节点满足条件时,所有节点都有权优先提出共识结果、直接被其他节点认同后并最后有可能成为最终共识结果。(以比特币为例,采用的是工作量证明,只有在控制了全网超过51%的记账节点的情况下,才有可能伪造出一条不存在的记录。)当加入区块链的节点足够多的时候,这基本上不可能,从而杜绝了造假的可能。

    共识机制的类型:

    PoW(Proof-of-Work)工作量证明机制

    这里的工作量,指的是计算机计算Nonce(随机数)的过程。每个节点都去计算一个随机数,一定时间段内,找到随机数的难度是一定的,这就意味着,得到这个随机数必然要经过一定的工作量。最先得到这个随机数的节点,将打包的交易区块添加到既有的区块链上,并向全网广播,其他节点验证、同步。

    结果证明贡献,按贡献分配奖励。获得记账权的几率取决于矿工工作量占比全网的比例。

    PoW的优点是,完全去中心化,公平公正,不需要中心化的管理机构,用户(即节点)之间实现了公平竞争。其主要缺点是浪费能源、共识达成的周期较长,不适合商业应用。

    应用:BTC、现阶段的ETH、LTC,SC,门罗币等

    PoS(Proof-of-Stake)权益证明机制

    PoW以计算随机数的工作量作为获得数据写入权的考量,而PoS,则是系统根据节点持有的Token(代币)的数量及时间的乘积(币天数)分配相应的记账权,拥有的越多,获得记账权的概率越大。Token就相当于区块链系统的权益(Stake),因此被称为基于权益的证明。

    持有的数字货币的数量越多、时间越长,记账的权力越大。

    PoS的优点有三个:一是耗能少;二是作恶成本高昂,想要攻击网络的话,必须要有51%的币龄(币龄=货币数量*持有时长);三是达成共识的时间短,可实现毫秒级速度。

    PoS的缺点有两个,一是持币趋于集中化,强者愈强;另一个是流动性变差,持币同样产生收益,用户没有套现动力。

    应用:PoS:点点币(PPC),OMG,量子链

    DPoS委托权益证明机制

    PoS是拥有Token就拥有获得记账的权利,而DPoS是指拥有Token的人投票给固定的节点,这些节点作为权益人的代理去行使记账的权利。这些获得投票认可的代表根据一定的算法依次获得记账权。不同于PoW和PoS理论上全网都可以的参与记账竞争,DPOS的记账节点在一定时间段内是确定的。DPoS的优点是,记账节点数量少,协作高效,记账效率高。

    其缺点是减弱了去中心化的程度,由选出的代表进行记账,存在一定的中心化控制。

    应用:EOS等。

    04智能合约

    传统的合约会受到各种维度的影响,自动化维度、主客观维度、成本维度、执行时间维度、违约惩罚维度、适用范围维度等。而智能合约是你只需要提前规定好合约内容,程序就会在触发合约条件的时候自动执行合约内容。

    更重要的是,基于区块链技术的智能合约不仅可以发挥智能合约在成本效率方面的优势,而且可以避免恶意行为对合约正常执行的干扰。将智能合约以数字化的形式写入区块链中,由区块链技术的特性保障存储、读取、执行整个过程透明可跟踪、不可篡改。同时,由区块链自带的共识算法构建出一套状态机系统,使智能合约能够高效地运行。

    以上内容可知,区块链解决了中心化的信任风险,更是以人为本、公平公开的民主化思维共识。对人们的信用缺失和互信矛盾起到了关键作用,把共识机制交给计算机这个不会拐弯的大脑来鉴证和记录。当思维或思想的素质并没有进化到极高高度的时候,是需要借助三方力量或科技手段来推进自我意识,从习惯演变成自我约束。人们对公平和民主化的追求也在区块链技术应用中得到完美的平衡和制约。同样,分享和开放是另一个人们追求世界大同人人平等的核心思想。

    区块链的技术是可以被任何人使用和学习的,但区块链的思想却是人类进步所不可缺少的要素。去中心化的思想就是要打破现有的全球社会观念,开放、共享、平等的民主化共识思维反对一切中心化的利益垄断。

    区块链能够解决许多现有生活中的痛点,例如物品或数字商品的防伪和溯源,其目的是防止造假仿冒。例如资产数字化的权益证明,避免超权和利益溢出等等。其解决的全是信任和信用问题。

    区块链技术来源于比特币的诞生,而比特币作为第一个成功的去中心化的加密数字货币,它经过了无数先辈和布道者们努力一代一代的技术传承。它并不是一个商业项目,也不是某个国家主导的科研成果,更不是来自外星文明的指引,它的出现具有特定的意义。

    (作者:FutureMine,内容来自链得得内容开放平台“得得号”;本文仅代表作者观点,不代表链得得官方立场)

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