区块链基础解读(追梦)

作者: 追梦0415 | 来源:发表于2018-07-14 23:49 被阅读19次

    《图说区块链》为一本浅显易懂的区块链普及读物,全书使用生动、形象的语言,以漫画、故事的形式,全面的揭示了区块链的相关概念、基本原理、应用价值及发展前景,告诉读者区块链是什么,区块链是怎么运作的,区块链有哪些应用价值,让读者通过一本书掌握区块链基础知识。

    《图说区块链》是我读过的区块链相关书籍中,感觉最简单的一本,既有趣又有干货,真的很有意思,所以首先推荐给大家。

    区块链,可以说是一个现象级的概念了,马云说过,大众对新事物的接受有个过程:看不见——看不起——看不懂——来不及,蔡叔也写过一篇关于区块链的文章,好像叫《你看不起的区块链,是一趟来不及的车》,当新兴技术来临时,我们应该积极地拥抱它,当然你也可以选择规避——如果以后也可以规避的话。

    要说区块链必然会讲到比特币,毕竟区块链是为了满足比特币独特的需求,作为最底层技术,才被创造及推广的,而比特币又源于神秘的大牛——中本聪,那么什么是比特币?中本聪又是谁呢?

    比特币与中本聪

    在2008年的时候,有个叫中本聪的大神,捣鼓出了一个有意思的系统,这个系统可以让世界范围内的人自由存款转账,其实就和银行差不多,但是不管你在哪里都可以使用,不受地域的限制,可以认为是一个世界银行,但是在这个银行内的任何操作,都不需要银行经手,就可以自动完成,这个银行内流通的货币就叫比特币。中本聪就是比特币的创造者。那么比特币又是如何诞生的呢?

    比特币的诞生

    中本聪在捣鼓这个系统的时候,规定货币总量为2100万个,也就是说比特币总量是2100万,专门用来给维护系统的工人发工资,大致十分钟发一次,直到这2100万的资金全部发完为止。

    在这个系统起初被捣鼓出来的时候,知道的人比较少,用的人自然也很少,所以基本赚不到什么钱,为了有人持续为系统干活,发的工资就比较多,随着知道和使用的人越来越多,也就是到了狼多肉少的时候,工资就越来越少,大概到2140年,这比资金就会用完,比特币也就全部诞生了。比特币的诞生过程即为比特的工作流程。

    前面说到区块链是为了满足比特币独特的需求,作为最底层技术,才被创造及推广的,那么到底什么是区块链呢?

    区块链是什么

    刚刚介绍了比特币的由来,以及比特币的诞生,在比特币诞生的过程中,其实区块链就充当了账本的功能,世界范围内的每笔交易都被记录在内,由于不受地域的限制,每个人都可以参与记账,所以它是分布式的共享账本,而且每个人的手上都有一份完整的账本,账本上的所有数据都是公开透明的,任何人都可以随时随地查看账目,所以,人们便会更容易信任这种记账系统。既然区块链是一个分布式的账本,那么它的产生是偶然还是社会发展的必然产物呢?

    账本演变

    从遥远的旧石器时代,人们全靠死记硬背和心算,随着部落人数的增长,脑袋记账无法满足,出现了简单刻画和直观绘图,后来部落人数越来越多,刻画和绘图完全跟不上需求,结绳记事就出现了,这可以说是记账的起源,到了原始社会末期,人们开始把收支事项按时间顺序形成流水账,到了公元前5世纪,流水账中出现了日记账和现金出纳账,后来成为了单式记账法,12-13世纪的西方的复试记账法出现了,到了19世纪,信息技术爆炸式发展,会计诞生了,随时计算机技术的快速普及,出现了会计电算化。

    到了21世纪,进入了信息化、数据化,智能化的世界,记账手段也得到了不断地完善和创新,但是依然存在着信息不对称及信用问题。比如在没有得到完全完全正确的公开信息时,你该如何信任会计或审计给你的账目呢?你是否会怀疑事务所和公司勾结做假账?

    为了解决这些问题,区块链作为一个分布式的共享的账本,给了我们一个满意的选择。区块链,看似偶然产生的事物,确是 为了满足社会发展需求的必然产物。

    价值转移

    互联网大家再熟悉不过了,它贯穿着我们生活的方方面面,可以让信息高速、低成本的传输,可以说是一条信息高速公路,但是,他却无法传输货币,而区块链恰恰可以实现货币的传输,因为区块链是一种价值传输网络。

    什么是价值转移呢?将某一部分价值从A地址转移到B地址,这个过程中需要A地址精确的减少这部分价值,而B地址精确的增加了这部分价值,价值转移涉及A和B两个参与者,那么这个操作就要同时得到A和B的认可,而且,结果还不能受到任何一方的操控,

    这在目前的互联网协议下是无法完成的。目前的价值传输必须借助一个中心化的第三方来背书,比如银行。

    而区块链技术,可以在没有第三方背书的情况下,在一个开放式的平台上进行远距离的安全支付,记录全球范围内的所有节点的所有交易记录。

    信用成本

    你凭什么信任一个陌生人?别人又凭什么相信你?区块链用算法证明机制可实现智能化信任。借助区块链技术,可以使系统内的所有节点在信任的环境下自动安全的交换数据,在此过程中可实现自动撮合、强制执行,而且成本非常低。

    从信任的角度来讲,区块链实际上是用基于共识的数学方法,在机器之间建立信任并完成任用创造,可以说,区块链是一台创造信用的机器,很好的解决了信用共识的问题。

    我们知道了区块链的基本概念、本质特点及产生的必然性等,下面来说说区块链的几个核心概念。

    区块

    区块是区块链的基本结构单元,由包含元数据的区块头和包含交易数据的区块主体构成。而且每创造一个区块,其中都包含了该段时间里全网范围内发生的所有交易,每个区块中也包含了前一个区块的识别码,使得每个区块都能找到它的前一个节点,这样一直倒推就形成了一条完整的交易链条。

    哈希算法

    哈希算法是区块链中保证交易信息不被篡改的单向加密机制。什么叫单项加密呢?就是在哈希算法接收了一段明文后,以一种不可逆的方式将其转化为一段长度较短、位数固定的散列数据。

    哈希算法有两个特点:

    1、加密过程不可逆。这意味着就算知道了输出的散列数据,也无法倒推出明文信息的内容。

    2、输入的明文与输出的散列数据一一对应。也就是说任何一个输入信息的变化都会导致最终输出的散列数据的变化。

    在区块链中,通常使用SHA-256(安全散列算法)进行加密。区块链通过哈希算法对一个交易区块中的交易信息进行加密,并把信息压缩成由一串数字和字母组成的散列字符串,区块链的哈希值能够唯一而准确地表示一个区块,而且区块链中的任意节点通过简单的哈希计算都可以得到这个区块的哈希值,计算出的哈希值如果没有变化,也就意味着区块中的信息没有被篡改。

    公钥和私钥

    在区块链的话题中,大家对公钥与私钥一定并不陌生,那什么是公钥和私钥呢?其实他们是一种不对称的加密方式,相比于对称的加密方式,即使用用户名和密码,安全性提高了很多。

    公钥是用来加密的,就像一个地址一样,所有人都可以使用,而私钥是用来解密的,相当于银行卡密码,只能由自己拥有,自己使用,而且要自己非常小心的保管,一旦丢失无法找回。

    在比特币系统中,公钥和地址的生成都依赖于私钥,也就是说只要有私钥就能生成公钥和地址。在区块链系统中,还可以保证分布式网络点对点信息传递的安全性。

    时间戳

    时间戳对应的是每一次交易记录的认证,也证明交易记录的真实性。它是从区块生成的那一刻起就被写入区块链中的,使得区块链中已经生成的区块不可篡改,因为一旦被篡改,生成的哈希值就会变化,从而变成一个无效的数据。

    每一个时间戳会将前一个时间戳也纳入其随机哈希值中,这一过程不断重复,一次相连,最后会生成一个完整的链条。    

    前面我们已经说过了区块链的一些特性,接下来我们再集中回顾一下。

    去中心化

    区块链的本质是一个去中心化的分布式共享账本。那该如何理解去中心化呢?我们先来看一个书中的例子,如果你要在网上买一本书,先来想想交易流程该是什么样的?我们先来梳理一下:

    第一步:你下单之后把钱打给了支付宝;

    第二步:支付宝收款后通知卖家可以发货了;

    第三步:卖家收到通知后给你发货;

    第四步:你收到货之后比较满意,于是确认收货;

    第五步:支付宝收到你的通知并打钱给卖家。

    由此可以看出在这个过程中,虽然你是在和卖家交易,但是整个交易过程中都是围绕支付宝进行了,如果支付宝系统出了问了,比如天上降下来一块陨石,把支付宝的中心服务器全砸了,或者全球经济危机支付宝倒闭了,无奈的支付宝只能表示不存在这笔交易,那么这笔交易只能以失败告终,交易双方无法自证。

    免信任

    前面说过区块链系统是通过基于共识的数学方法,在机器之间建立信任并完成信用创造的,而且整个数据库和整个系统的运作是完全公开透明的,所以,区块链系统中所有节点之间进行交易是无须信任的。

    集体维护

    区块链系统是由其中具有维护功能的所有节点共同维护的,系统中所有人共同参与维护工作。

    不可篡改

    区块链系统中的每一个节点都拥有最新的完整的数据库拷贝,修改单个节点的数据库是无效的,因为系统会自动比较,认为最多次出现的相同数据记录为真,否则,除非你控制了超过51%的节点,但这是不可能的。

    智能合约也是大家熟悉的词儿,但你知道它的含义吗?知道它有什么用处吗?

    智能合约

    这个词儿相信大家并不陌生,那么什么是智能合约呢?其实就是一个计算机程序,是一个任何人都可以使用的去中心化系统,不需要任何第三方中介机构的参与。

    智能合约的工作原理,类似于计算机程序的“if-then”语句,当一个预先编好的条件被触发时,智能合约就会自动执行相应的条款。在区块链的世界里,智能合约是无处不在的。

    接下来我们说说区块链的基础构架、基本类型、发展脉络、共识机制及应用前景。

    区块链的基础构架

    区块链基础构架分为6层,数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。

    数据层的主要描述区块链技术的物理形态。

    网络层的主要目的是实现区块链网络中节点之间的信息交流。区块链网络实际上是一个点对点网络。

    共识层能让高度分散的节点在去中心化的系统中高效的针对区块数据的有效性达成共识。

    激励层的主要功能是提供一定的激励措施,鼓励节点参与区块链的安全验证工作。

    合约层主要是指各种脚本代码、算法机制以及智能合约等。

    应用层封装了区块链的各种应用场景和案例。

    区块链的基本类型

    公有链:是指全世界任何人都可读取、任何人都能发送交易且交易能获得有效确认,任何人都能参与共识过程过程的区块链。公有链可以保护用户免受开发者的影响,不仅访问门槛低,而且所有数据都是公开透明的。

    私有链:是指写入权限仅在一个组织手里的区块链。目的是对读取权限或者对外开放权限进行限制。私有链由于少量节点具有很高的信任度,并不需要每个节点同时验证一个交易,所以交易速度非常快,由于数据不会被公开,为隐私提供了很好的保障,而且交易成本也大幅降低,还有助于保护其原有生态不被破坏。适合银行和传统的金融机构等使用。

    联盟链:是指其共识过程受到预选节点控制的区块链。可理解为“部分去中心化”。

    区块链的发展脉络

    区块链1.0是以比特币为代表的可编程货币。更多的是指数字货币领域的创新。比如货币转移、支付系统等。

    区块链2.0:基于区块链的可编程金融。更多的是涉及一些合约方面的创新,特别是商业合同以及交易方面的创新。比如股票、证券、期货、贷款等。

    区块链3.0:区块链在其他行业的应用。更多的是对应人类组织形态的变革。比如健康、科学、文化等。

    区块链的共识机制

    常用的共识机制有工作量证明(POW)、权益证明(POS)和股份授权证明(DPOS)三种。

    工作量证明(POW)通常只能从结果证明,因为监测工作过程通常是繁琐且低效的。依赖机器进行数学运算来获取记账权,资源消耗大、共识机制高、可监管性弱。同时每次得到共识都需要全网参与运算。

    优点:完全去中心化,节点自由进出。

    缺点:目前比特币已经吸引全球大部分的算力,其它在使用此机制的区块链应用很难获得相同的算力来保障自身安全,挖矿造成大量资源浪费,共识达成的时间较长。

    权益证明(POS)的主要理念是节点记账权的获得难度与节点持有的权益成反比。

    优点:在一定程度上缩短了共识达成的时间,本质上没有解决商业应用的痛点;不再需要大量消耗能源去挖矿。

    缺点:还是需要挖矿;所有的确认都只是一个概率上的表达,而不是一个确定性的事情,理论上有可能存在其它攻击影响。

    股份授权证明(DPOS)与POS的主要区别在于节点选举若干代理人,由代理人验证和记账。

    优点:大幅缩小参与验证和记账节点的数量,可以达到秒级的共识验证。

    缺点:整个共识机制还是依赖于代币,而很多商业应用不需要代币的。

    区块链的应用前景

    区块链技术发展至今,似乎所有的行业都说自己跟区块链有点关系,那么到底有没有关系呢?下面我们将选取几个热门领域说说区块链在不同领域都展现了哪些不一样的风采。

    区块链与金融

    区块链作为一个现象级概念,最初是在金融行业掀起的。虽然区块链技术在金融行业的应用并不成熟,并没有大型金融巨头的产生,但可以确定的是,随着越来越多的大型金融机构开展区块链项目实验并逐步取得成功,区块链必将对传统金融产生颠覆性的影响,甚至可以预测,区块链和大数据、人工智能一样,也是开启互联网金融时代大门的钥匙。

    区块链与银行

    在大多数国家的现有银行系统中, 所有银行都是通过中央的电子账本进行账目结对的。这是典型的中心化结构,越靠近中心的机构,权限越多,储存的数据量也越多,为了维护中心化系统中所有数据的准确性,银行需要付出巨大的运营成本,而去中心化的区块链技术,可以为银行创建一个分布式的共享网络,其中的所有交易数据都是透明和共享的,可以消减许多银行中介,节省很多运营成本。

    区块链与跨境支付

    目前主流的传统跨境支付方式是电汇,其汇款周期一般长达3-5个工作日,除了中间银行会收取一定的手续费,环球同业银行金融电讯协会也会对通过其系统进行的电文交换收取较高的电讯费。而使用区块链技术可以实现汇款方和收款方直接进行支付结算,省掉了所有中间环节的费用,不仅可以提高清算速度,而且可以实现全天候支付、实时到账、体现简便且没有隐性成本。

    还有很多行业也可以运用区块链技术,解决传统领域的诸多问题,作者还给出了很多个行业的例子,在这里就不一一列举了,跟着科技发展的步伐,区块链技术到底如何改变世界,让我们拭目以待吧,相信十年左右一定会有翻天覆地的变化。

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