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知识库-区块链

知识库-区块链

作者: 杨夏 | 来源:发表于2018-05-04 12:50 被阅读367次

    2008 年,中本聪发表了《比特币:一种点对点的电子现金系统》白皮书,以区块链技术 为核心,使得在线支付能够直接由一方发起并支付给另一方,中间不需要通过任何的金 融机构。这份文件被视为区块链技术的开端。

    简言之,区块链技术是指通过去中心化和去信任的方式集体维护一个可靠数据库的技 术,并不是一种单一的、全新的技术,而是多种现有技术整合的结果,包含“区块 + 链”的数据结构、分布式存储、加密算法、共识机制四大核心技术。

    通俗地说,区块链相当于一个“串珠”的过程,就像向一条基于时间的射线上不断追加 新的珠子,在链上不断新增新的区块;当然,“链”并非真实存在,只是基于密码学以 及时间戳的原理在时间上凸显先后次序,而“区块”也不是直观上认为的珠子,而是拥 有存储信息能力的网络事务数据包,数据包内可以包含转账交易数据、智能合约代码或 执行数据等信息。

    “分布式存储”则是指串珠并非仅仅由个人完成,而是一个公开的、透明的、无中心程 序,由一个称作“共识机制”的方式决定“谁”有权力在线上“串珠”,通过游戏规则 获得串珠权力的人则可以得到系统奖励的代币,这就是所谓的“挖矿”。也就是说,通 过在区块链网上依据共识机制争夺记账权,成功的节点将得到记账权以及伴生的记账奖 励和交易费用,如比特币就是通过工作量证明(Proof of Work)确定记账权,并向挖矿 的节点提供比特币奖励。

    在比特币或其他区块链网络中,其最根本的诉求是解决网络环境中价值交换时相互之间的信任问题,如在串珠后获得了新的代币,然而要通过串珠网络交易这些代币则会面临 “如何交易”、“向谁交易”、“对方可以信任吗”这些问题,这也就是传统金融中介机构 所解决的问题,通过银行可以进行借贷、通过证交所可以买卖股票、通过电商可以交易 购买商品,通过中介机构可以在支付中介费的情况下使用服务,然而这样的操作是基于 对中心结构或中介机构的信任,因为中介机构在事务处理中拥有管理员权限,技术上可 以修改用户的数据。即便中介机构不作恶,其中心化处理模式仍然会存在单点故障风险,如果被黑客控制将会产生严重后果。

    如果在“串珠网络”中交易代币,当发生对方没有向你汇款却声称已经汇款等意外情况 时,在没有中介机构的情况下,你需要获得“串珠网络”中大多数人的认可保证这些信 息是合法有效的,这就是“分布式存储结构”的好处。分布式存储结构允许所有节点都 拥有一个总账本,避免“串珠网络”中某一个人随意对总账本进行改动,在无法信任他 人的情况下,通过大多数人的共同利益确保任何交易节点的交易是合法的。

    在解决“如何交易”、“跟谁交易”的问题后,马上就会面临到物理隔阂的问题,由于在 交易过程中,你无法确信这笔代币会不会在途中某个地方被别人修改或是拦截,因此你需要一个别人无法破解的密码锁,而某个聪明的科学家就设计出了一组十分复杂的密码 锁并用在一个坚不可摧的保险箱中。

    这种密码锁有两个密码:一个放钱用(公钥、地址)、一个收钱、支付用(私钥、密 码);任何人都可以通过公钥向密码箱放代币,但是只有私钥能够取走代币。私钥只有 你自己拥有,这就是“非对称加密”;但是私钥非常难记,用户为了方便会通过钱包对 私钥再次进行加密,并通过用户名密码来登录钱包获得私钥的支配使用权。

    从本质上来说,公钥和私钥是非对称加密算法的产物,除了钱之外也可以用来传递信 息,比如用自己私钥加密的信息传播出去,别人可以用你的公钥进行验证,从而确认这 个信息是由你发出的。

    因此,在一个大家一起建设并建立游戏规则的“串珠网络”,你只要有一个钥匙、一个 密码柜就可以参加了。

    1.1 区块链定义 区块链/ Blockchain

    区块链技术是指通过去中心化和去信任的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。

    块链式数据结构/ Chained-Block Data Structure 一段时间内发生的事务处理以区块为单位进行存储,并以密码学算法将区块按时间先后 顺序连接成链条的一种数据结构。

    去信任/ Trustless 去信任表示用户不需要相信任何第三方。用户使用去信任的系统或技术处理交易时非常 安全和顺畅,交易双方都可以安全地交易,而不需要依赖信任的第三方。

    点对点/ Peer-to-Peer / P2P 通过允许单个节点与其他节点直接交互,无需通过中介机构,从而实现整个系统像有组 织的集体一样运作的系统。

    去中心化/ Decentralized 去中心化是区块链最基本的特征,指区块链不依赖于中心的管理节点,能够实现数据的 分布式记录、存储和更新。

    中本聪/ Satoshis Nakamoto 中本聪是比特币的发明人或发明组织,目前身份存疑。“中本聪”也可能仅仅是个化名。 中本聪于 2008 年发表了一篇名为《比特币:一种点对点式的电子现金系统》(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)的论文,描述了一种被称为“比特币”的电子 货币及其算法,被视为是区块链的第一个成功实践。

    1.2 区块链特性

    匿名性/ Anonymous 由于区块链各节点之间的数据交换遵循固定且预知的算法,因此区块链网络是无须信任 的,可以基于地址而非个人身份进行数据交换。

    自治性/ Autonomous 区块链采用基于协商一致的机制,使整个系统中的所有节点能在去信任的环境自由安全 地交换数据、记录数据、更新数据,任何人为的干预都不起作用。

    开放性/ Openness 区块链系统是开放的,任何节点都能够拥有全网的总账本,除了数据直接相关各方的私 有信息通过非对称加密技术被加密外,区块链的数据对所有节点公开,因此整个系统信 息高度透明。

    可编程/ Programmable 分布式账本的数字性质意味着区块链交易可以关联到计算逻辑,并且本质上是可编程 的。因此,用户可以设置自动触发节点之间交易的算法和规则。

    可追溯/ Traceability 区块链通过区块数据结构存储了创世区块后的所有历史数据,区块链上的任一一条数据 皆可通过链式结构追溯其本源。

    不可篡改/ Tamper Proof 区块链的信息通过共识并添加至区块链后,就被所有节点共同记录,并通过密码学保证 前后互相关联,篡改的难度与成本非常高。

    集体维护/ Collectively Maintain 区块链系统是由其中所有具有维护功能的节点共同维护,所有节点都可以通过公开的接 口查询区块链数据和开发相关应用。                                       

    无需许可/ Permissionless 无需许可表示所有节点都可以请求将任何交易添加到区块链中,但只有在所有用户都认 为合法的情况下才可进行交易。                                     

    1.3 区块链类型

    根据应用范围

    公有链/ Public Blockchain 公有链的任何节点都是向任何人开放的,每个人都可以参与到这个区块链中的计算,而 且任何人都可以下载获得完整区块链数据,即全部账本。

    联盟链/ Consortium Blockchain 联盟链是指参与每个节点的权限都完全对等,各节点在不需要完全互信的情况下就可以 实现数据的可信交换,联盟链的各个节点通常有与之对应的实体机构组织,通过授权后 才能加入或退出网络。联盟链是一种公司与公司、组织与组织之间达成联盟的模式。

    私有链/ Private Blockchain 在某些区块链的应用场景下,开发者并不希望任何人都可以参与这个系统,因此建立一 种不对外公开、只有被许可的节点才可以参与并且查看所有数据的私有区块链,私有链 一般适用于特定机构的内部数据管理与审计。                               

    根据部署机制

    主链/ 主网/ Main net 通常区块链,尤其是公有链都有主网和测试网。主网是区块链社区公认的可信区块链网 络,其交易信息被全体成员所认可。有效的区块在经过区块链网络的共识后会被追加到 主网的区块账本中。

    测试链/ 测试网/ Testnet 测试链是对应主网具有相同功能,但主要目的用于测试的区块链。由于测试链是为了在 不破坏主链的情况下尝试新想法而建立的,只作为测试用途,因此测试链上的测试币不 具备交易价值。比特币的测试链已经历多次重置,以阻止将其测试币用作交易、投机用 途的行为。                                     

    根据对接类型

    侧链/ Side Chain 侧链是主链外的另一个区块链,锚定主链中的某一个节点,通过主链上的计算力来维护 侧链的真实性,实现公共区块链上价值与其他账簿上价值在多个区块链间的转移。最具 代表性的实现有 Blockstream。这种主链和侧链协同的区块链架构中的主链有时也被称 为母链(Parent chain)。

    互联链/ InterChains 针对特定领域的应用可能会形成各自垂直领域的区块链,互联链就是一种通过跨链技术 连接不同区块链的基础设施:包括数据结构和通信协议,其本身通常也是区块链。各种 不同的区块链通过互联链互联互通并形成更大的区块链生态。与互联网一样,互联链的 建立将形成区块链的全球网络。

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