互聯(lián)網(wǎng)再次讓我們驚訝于區(qū)塊鏈。

我們經(jīng)常聽到有關(guān)加密貨幣、比特幣和其他加密相關(guān)主題的詞。

如果你想知道，“什么是區(qū)塊鏈？” 或“區(qū)塊鏈如何運(yùn)作？” 你來對地方了。

在本文中，我們將了解有關(guān)區(qū)塊鏈的所有知識(shí)，包括它的工作原理以及我們?nèi)绾卧谌粘Ｉ钪惺褂盟?/p>

所以請系好你的安全帶；它將會(huì)變得很顛簸。

區(qū)塊鏈的歷史

區(qū)塊鏈于 2008 年首次推出，作為保存比特幣交易記錄的公共分類賬。這種記錄交易的方法是透明的。每條記錄都帶有時(shí)間戳、不可變（這意味著在添加記錄后沒有人可以更改/刪除記錄），并且是去中心化的。

它可能是由一個(gè)人或者可能是一群人發(fā)明的，甚至可能是一個(gè)名叫*Dorian Satoshi Nakamoto[1]*的人工智能發(fā)明的。

當(dāng)時(shí)，區(qū)塊鏈這個(gè)詞并沒有像現(xiàn)在這樣經(jīng)常被扔掉。中本聰創(chuàng)建的這種分類帳技術(shù)幫助解決了一些主要問題。首先，它支持點(diǎn)對點(diǎn)交易，不需要中介服務(wù)來處理交易。此外，它還解決了雙花問題，這是通常出現(xiàn)在數(shù)字貨幣而非實(shí)物現(xiàn)金中的問題。

雙花是指同一數(shù)字貨幣可以被消費(fèi)兩次。

大約在 2014 年左右，區(qū)塊鏈開始受到關(guān)注和關(guān)注。人們在看到它有更多的應(yīng)用而不僅僅是加密貨幣之后開始投資它。它可用于保險(xiǎn)和金融、醫(yī)療保健、投票、交通等各個(gè)領(lǐng)域。

什么是區(qū)塊鏈？

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式數(shù)據(jù)庫或記錄保存系統(tǒng)，用于將數(shù)字記錄存儲(chǔ)在一個(gè)難以破解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不同，區(qū)塊鏈不會(huì)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在集中位置。相反，網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)/計(jì)算機(jī)都有一個(gè)完整的區(qū)塊鏈副本。當(dāng)數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)上時(shí)，它被分發(fā)到數(shù)千個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

區(qū)塊鏈如何運(yùn)作？

區(qū)塊鏈在被稱為區(qū)塊的集合中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集。區(qū)塊就像容器。每個(gè)容器都有一個(gè)限制或它能容納的最大數(shù)量的內(nèi)容。就區(qū)塊而言，它能包含的數(shù)據(jù)總量被稱為區(qū)塊大小限制。

每個(gè)區(qū)塊的容量被稱為區(qū)塊大小，它根據(jù)區(qū)塊鏈的不同而變化（從幾千字節(jié)到大約1兆字節(jié)不等）。

比特幣的區(qū)塊大小約為1MB，以太坊的區(qū)塊大小約為80KB。。

雖然區(qū)塊大小看起來很小，但它們可以承載多達(dá)2000個(gè)交易。每個(gè)區(qū)塊都是按線性和時(shí)間順序存儲(chǔ)的，每個(gè)新區(qū)塊都被添加到鏈的末端。當(dāng)一個(gè)區(qū)塊達(dá)到其最大的區(qū)塊大小時(shí)，它被關(guān)閉，并使用散列算法連接到另一個(gè)區(qū)塊，這是一種密碼學(xué)驗(yàn)證。因此，形成了一個(gè)連續(xù)的區(qū)塊鏈，產(chǎn)生了區(qū)塊鏈這個(gè)名稱。然而，如果一個(gè)區(qū)塊超過了區(qū)塊大小，網(wǎng)絡(luò)就會(huì)拒絕它，并且不被添加到鏈上。

是什么讓區(qū)塊鏈安全且不可變？

區(qū)塊鏈的不可更改性是由于區(qū)塊的哈希值。哈希值類似于指紋。人類都有不同的指紋。在區(qū)塊的情況下，哈希值作為唯一的標(biāo)識(shí)符/指紋。每個(gè)區(qū)塊都是由散列算法/散列函數(shù)產(chǎn)生的唯一散列值進(jìn)行數(shù)字簽名的。當(dāng)前區(qū)塊、上一個(gè)區(qū)塊和一個(gè)時(shí)間戳被用來生成這些哈希值，輸入的微小變化將導(dǎo)致一個(gè)全新的哈希值。

哈希值通常如下所示：3a42c503953909637f78dd8c99b3b85ddde362415585afc11901bdefe8349102

把哈希函數(shù)想象成一臺(tái)研磨機(jī)。研磨機(jī)只在一個(gè)方向上工作。它從一個(gè)原始項(xiàng)目開始，把它磨成小塊。散列函數(shù)的功能與此類似，它將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為不能被反向工程的加密格式。沒有辦法恢復(fù)生成哈希值的原始值，就像磨碎的肉在經(jīng)過研磨機(jī)后不能被轉(zhuǎn)換回原始形式一樣。

假設(shè)一個(gè)黑客想改變一個(gè)區(qū)塊鏈記錄。首先，黑客必須運(yùn)行他的節(jié)點(diǎn)并找到他想修改的區(qū)塊。如果他成功地改變了這個(gè)區(qū)塊/做了這個(gè)改變，新生成的哈希值將與原來的哈希值不匹配，使該區(qū)塊在鏈上失效。

請記住，這種修改目前只在他的節(jié)點(diǎn)上可用。更重要的是，在一條記錄被添加到主公鏈之前，必須經(jīng)過其他節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證。如果大多數(shù)節(jié)點(diǎn)（至少51%）確認(rèn)新修改的有效性，它可以被添加到鏈上；否則，它被認(rèn)為是無效的并被拒絕。因此，要做到這一點(diǎn)，黑客需要在大多數(shù)節(jié)點(diǎn)/計(jì)算機(jī)上進(jìn)行這一確切的改變，這需要大量的資源，實(shí)際上是不可能的。

區(qū)塊鏈的特點(diǎn)

• 去中心化。這是區(qū)塊鏈的關(guān)鍵特征之一。除私有區(qū)塊鏈外，區(qū)塊鏈沒有管理網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的中央機(jī)構(gòu)；相反，節(jié)點(diǎn)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)并驗(yàn)證交易。您可以將重要的數(shù)字資產(chǎn)存儲(chǔ)在鏈上，并通過您的私鑰直接控制這些資產(chǎn)。私鑰就像加密生成的密碼，用于簽署交易和證明區(qū)塊鏈地址的所有權(quán)。
• 透明開放。區(qū)塊鏈公開存儲(chǔ)所有記錄和交易，任何人都可以隨時(shí)訪問它們。區(qū)塊鏈的設(shè)計(jì)是為了讓任何人都無法掩蓋任何東西并將其用于謀取私利。
• 增強(qiáng)的安全性和不變性。區(qū)塊鏈上的每一條數(shù)據(jù)都經(jīng)過哈希處理。也就是說，您無法指定數(shù)據(jù)的實(shí)際內(nèi)容。此外，由于無法對哈希進(jìn)行逆向工程，因此它增加了額外的安全層。而且由于區(qū)塊哈希的先進(jìn)密碼學(xué)和唯一性，篡改任何區(qū)塊都需要更改大多數(shù)節(jié)點(diǎn)上其他區(qū)塊的所有哈希，這是大量的工作和大量的資源。

區(qū)塊鏈術(shù)語

眾所周知，每項(xiàng)技術(shù)都伴隨著其術(shù)語。區(qū)塊鏈也不例外。

加密貨幣

當(dāng)我們聽到加密貨幣時(shí)，首先想到的詞是比特幣。加密貨幣是數(shù)字貨幣/代幣。就像實(shí)物現(xiàn)金一樣，它們可用于購買和支付服務(wù)費(fèi)用。加密貨幣建立在區(qū)塊鏈之上，并利用區(qū)塊鏈技術(shù)作為安全系統(tǒng)和記錄所有交易的公共分類賬。每種加密貨幣都有一個(gè)獨(dú)特的不可更改的識(shí)別號碼，可以由一個(gè)人擁有，并且不能以任何方式復(fù)制，從而減少欺詐。

礦業(yè)

在區(qū)塊鏈和加密貨幣社區(qū)，特別是在比特幣生態(tài)系統(tǒng)中，采礦是一種趨勢。采礦是驗(yàn)證交易并在區(qū)塊鏈上創(chuàng)建新區(qū)塊。挖掘黃金和鉆石等礦物通常需要大型機(jī)器和資源。在開采區(qū)塊鏈時(shí)，需要相當(dāng)一部分計(jì)算能力來解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題。

挖礦不僅有利于區(qū)塊鏈，而且也有利可圖。礦工在驗(yàn)證交易方面的努力獲得了加密貨幣獎(jiǎng)勵(lì)。任何人都可以成為礦工。您只需要為您喜歡的區(qū)塊鏈下載并運(yùn)行挖礦軟件，就大功告成了！挖礦的種類有：

• Cloud mining
• Individual Mining
• Pool mining

挖礦共識(shí)

挖礦共識(shí)是區(qū)塊鏈用來做決策的一種容錯(cuò)機(jī)制。當(dāng)大多數(shù)人在此類協(xié)議中獲勝時(shí)，少數(shù)人會(huì)支持它。這確保了公平和更快的決策。區(qū)塊鏈的兩個(gè)主要共識(shí)機(jī)制是：

1. 工作量證明 (P0W)

2. 權(quán)益證明（PoS）

共識(shí)機(jī)制要求礦工競爭并證明他們的工作（解決計(jì)算和創(chuàng)建新區(qū)塊）使他們有資格向區(qū)塊鏈添加新交易。

最快解決數(shù)學(xué)難題的人贏得比賽并與網(wǎng)絡(luò)的其余部分共享新塊。獲勝者將獲得加密貨幣作為他們努力的獎(jiǎng)勵(lì)。

比特幣、以太坊和萊特幣區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)使用這種機(jī)制。

權(quán)益證明

在這種共識(shí)機(jī)制中，礦工必須質(zhì)押/預(yù)留一定數(shù)量的加密貨幣以隨機(jī)選擇來驗(yàn)證交易。與工作量證明一樣，礦工與網(wǎng)絡(luò)共享區(qū)塊并賺取加密貨幣。

與工作量證明相比，權(quán)益證明成本更低，能耗更低。以太坊等區(qū)塊鏈計(jì)劃很快升級到 PoS 共識(shí)協(xié)議。

節(jié)點(diǎn)

區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)是運(yùn)行區(qū)塊鏈客戶端軟件的計(jì)算機(jī)或設(shè)備，擁有區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的完整副本，可以驗(yàn)證區(qū)塊鏈上的交易、消息和區(qū)塊。

節(jié)點(diǎn)類型

區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)主要分為兩種；輕量級節(jié)點(diǎn)和完整節(jié)點(diǎn)。有多種類型的節(jié)點(diǎn)。他們是：

• Light Nodes
• Masternodes
• Pruned Full Nodes
• Archival Full Nodes
• Mining Nodes
• Lightning Nodes

全節(jié)點(diǎn)與輕量級節(jié)點(diǎn)

全節(jié)點(diǎn)通過下載區(qū)塊鏈上的所有交易來驗(yàn)證交易。相比之下，輕量級節(jié)點(diǎn)保留區(qū)塊鏈交易的部分/基本列表（主要是區(qū)塊頭），而不是整個(gè)交易歷史。一個(gè)完整的節(jié)點(diǎn)可以設(shè)置在云端，也可以在本地運(yùn)行。

如何運(yùn)行一個(gè)節(jié)點(diǎn)

運(yùn)行自己的節(jié)點(diǎn)非常簡單：

1. 選擇一個(gè)區(qū)塊鏈（例如，比特幣、以太坊等）。
2. 下載您喜歡的區(qū)塊鏈的客戶端軟件?？蛻舳藢⑦B接到運(yùn)行相同客戶端軟件的所有其他對等/節(jié)點(diǎn)/計(jì)算機(jī)，并將從它們復(fù)制區(qū)塊鏈。

區(qū)塊鏈的類型

區(qū)塊鏈分為兩種主要類型：許可和無許可。但是，有幾種變體，每種變體都有特定的功能。讓我們仔細(xì)看看它們中的每一個(gè)：

• 私有區(qū)塊鏈（許可區(qū)塊鏈）
• 公共區(qū)塊鏈（無許可區(qū)塊鏈）
• 混合區(qū)塊鏈
• 聯(lián)盟區(qū)塊鏈（聯(lián)合區(qū)塊鏈）

公共區(qū)塊鏈（無許可區(qū)塊鏈）

公共區(qū)塊鏈，也稱為無許可區(qū)塊鏈，是完全去中心化的，對公眾開放。任何隨機(jī)的人都可以添加數(shù)據(jù)并作為節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，參與交易驗(yàn)證等。

公共區(qū)塊鏈的優(yōu)勢

• 區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)是不可變的
• 任何人都可以自由加入
• 數(shù)據(jù)安全性高
• 交易很容易追蹤
• 它們是完全透明的
• 區(qū)塊鏈上的驗(yàn)證者保持匿名
• 它是完全去中心化的（消除所有中央機(jī)構(gòu)）

公共區(qū)塊鏈的缺點(diǎn)

• 交易緩慢。由于有許多活躍用戶，在這個(gè)公共網(wǎng)絡(luò)上完成交易需要更長的時(shí)間。
• 可擴(kuò)展性。有數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中大多數(shù)都在驗(yàn)證交易，導(dǎo)致交易延遲。對于需要快速響應(yīng)/交易確認(rèn)的公司而言，公共區(qū)塊鏈可能不是最佳解決方案。
• 資源消耗大。由于公共區(qū)塊鏈執(zhí)行繁重的算法計(jì)算和挖掘，它們需要更多的存儲(chǔ)和更大的計(jì)算能力和電力。

私有區(qū)塊鏈（許可區(qū)塊鏈）

提供服務(wù)的公司經(jīng)常與第三方服務(wù)交互，導(dǎo)致處理時(shí)間延長。因此，這些企業(yè)需要一個(gè)區(qū)塊鏈：

• 私人的
• 安全的
• 完全許可
• 快速地

這就是私有區(qū)塊鏈發(fā)揮作用的地方。

與允許任何人成為節(jié)點(diǎn)并與網(wǎng)絡(luò)交互的公共區(qū)塊鏈不同，私有區(qū)塊鏈?zhǔn)峭耆S可的，并且要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)在加入網(wǎng)絡(luò)之前都經(jīng)過驗(yàn)證，只允許少數(shù)經(jīng)過身份驗(yàn)證的個(gè)人成為節(jié)點(diǎn)并與區(qū)塊鏈交互。

這些類型的區(qū)塊鏈通常由被稱為可信中間人的機(jī)構(gòu)運(yùn)行，該機(jī)構(gòu)有權(quán)更改區(qū)塊鏈的內(nèi)容。

私有區(qū)塊鏈的例子有：

• Ripple (XRP)
•  Hyperledger
• R3 Corda

私有區(qū)塊鏈的優(yōu)勢

• 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。私有區(qū)塊鏈具有更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)。
• 交易成本低。交易成本微薄，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上的用戶不多。

私有區(qū)塊鏈的缺點(diǎn)

• 信任問題。因?yàn)槲覀儾恢腊l(fā)生了什么，所以那些無法訪問網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)之外的人可能很難信任網(wǎng)絡(luò)。此外，可能會(huì)發(fā)生欺詐交易，從而降低對區(qū)塊鏈的信任。
• 集中控制。規(guī)則是由網(wǎng)絡(luò)上的單個(gè)實(shí)體或一群人制定的，這在一定程度上違背了去中心化的目的。
• 有限的可訪問性。并非所有人都可以使用這種類型的區(qū)塊鏈。只有收到邀請后，您才能訪問。

混合區(qū)塊鏈

混合區(qū)塊鏈?zhǔn)瞧嫣氐摹１M管得到了許可或控制，但它們提供了自由。如果你曾經(jīng)將一只狼和一個(gè)人交叉來創(chuàng)造一個(gè)狼人，你應(yīng)該對混合區(qū)塊鏈有一個(gè)很好的了解。

混合區(qū)塊鏈結(jié)合了私有和公共區(qū)塊鏈的特性。你必須有一個(gè)特殊的邀請才能訪問這個(gè)數(shù)據(jù)庫，有時(shí)區(qū)塊鏈成員會(huì)決定將誰添加到區(qū)塊鏈中。盡管如此，它仍確保透明度、自由和安全。有些活動(dòng)是保密的；而其他人則向公眾開放（僅由區(qū)塊鏈成員訪問）。

混合區(qū)塊鏈的優(yōu)勢

• 安全。由于訪問此類區(qū)塊鏈需要特殊訪問權(quán)限，因此可以保護(hù)區(qū)塊鏈免受外部黑客攻擊。
• 隱私。該網(wǎng)絡(luò)在封閉的生態(tài)系統(tǒng)中運(yùn)行；因此，數(shù)據(jù)是安全且私密的。
• 確保信任
• 更快的交易時(shí)間

聯(lián)盟區(qū)塊鏈（聯(lián)合區(qū)塊鏈）

聯(lián)盟區(qū)塊鏈與混合區(qū)塊鏈一樣，是公共區(qū)塊鏈和私有區(qū)塊鏈的混合體。唯一的區(qū)別是來自多個(gè)組織的成員可以在網(wǎng)絡(luò)上協(xié)作，而不是單個(gè)人。

聯(lián)盟區(qū)塊鏈本質(zhì)上是私有區(qū)塊鏈，對組織的訪問受到限制。這消除了對集中控制結(jié)構(gòu)的需求，適合銀行合作驗(yàn)證交易。

明星誕生——以太坊區(qū)塊鏈

擁有利用區(qū)塊鏈的力量、安全性和透明度改變游戲規(guī)則的想法的公司和個(gè)人的數(shù)量與日俱增。新平臺(tái)不斷涌現(xiàn)，每個(gè)平臺(tái)都有特定的問題需要解決。

Vitalik Buterin 是一位年輕的俄裔加拿大開發(fā)者，他在 2013 年出來并發(fā)表了一份白皮書，提出了一個(gè)非常好的想法。他提出了一種能夠運(yùn)行計(jì)算機(jī)代碼的區(qū)塊鏈。是不是瘋了？！于是，以太坊項(xiàng)目誕生了。

與比特幣加密貨幣聯(lián)系更緊密的比特幣鏈不同，以太坊區(qū)塊鏈具有額外的酷炫功能。讓我們看一下其中的幾個(gè)：

智能合約[2]

以太坊區(qū)塊鏈就像傳統(tǒng)區(qū)塊鏈一樣工作，但它使開發(fā)人員能夠編寫可以根據(jù)區(qū)塊鏈上的預(yù)定義規(guī)則或事件執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序。這些計(jì)算機(jī)程序在以太坊區(qū)塊鏈上運(yùn)行，被稱為智能合約。智能合約主要是用一種稱為solidity的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言編寫的。

Solidity 的語法類似于 C++ 或 JavaScript。

代幣和 NFT

盡管以太坊區(qū)塊鏈有其加密貨幣以太（ETH），但它允許開發(fā)人員創(chuàng)建功能與加密貨幣一樣的代幣。它們可以交易，等等。

有一種獨(dú)特的代幣，稱為不可替代代幣 (NFT)。這些代幣代表現(xiàn)實(shí)生活中的數(shù)字資產(chǎn)，例如音樂、視頻和照片。NFT 為創(chuàng)作者提供了合法擁有和出售內(nèi)容的能力，同時(shí)擁有公平的利潤和版稅。

區(qū)塊鏈的實(shí)際應(yīng)用

盡管區(qū)塊鏈被設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)記錄的賬本，并經(jīng)常用于比特幣等加密貨幣，但它在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用也很廣泛，從金融到數(shù)據(jù)所有權(quán)。

匯款

將資金轉(zhuǎn)入其他賬戶可能需要幾天時(shí)間。進(jìn)行跨境交易時(shí)，需要的時(shí)間明顯更長。然而，區(qū)塊鏈轉(zhuǎn)賬可能需要幾分鐘甚至幾秒鐘，因?yàn)闆]有中介服務(wù)，交易直接發(fā)生在相關(guān)各方之間。

表決

在選舉期間，我們排長隊(duì)投票。但是，這可以在區(qū)塊鏈技術(shù)的幫助下簡化。借助能夠保存我們記錄的區(qū)塊鏈，平臺(tái)可以利用這項(xiàng)技術(shù)來構(gòu)建由區(qū)塊鏈驅(qū)動(dòng)的服務(wù)，以確定一個(gè)人是否有資格投票。一個(gè)人已經(jīng)投了兩次票，或者一票有效。像這樣的解決方案將加快投票過程并降低進(jìn)行選舉的成本。

物聯(lián)網(wǎng) (IoT)

物聯(lián)網(wǎng)是指包含傳感器并可以處理來自周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)的物理設(shè)備。你還記得賈維斯和亞歷克薩嗎？這些設(shè)備可以管理家庭安全系統(tǒng)、監(jiān)控我們的健康、操作工廠設(shè)備等等。我們經(jīng)常聽說這些小工具被黑客入侵以監(jiān)視人們并遠(yuǎn)程控制其他設(shè)備。但是由于數(shù)據(jù)的開放性和不變性/不可破壞性，區(qū)塊鏈提供了更高級別的安全性來防止數(shù)據(jù)泄露。

以下是利用區(qū)塊鏈技術(shù)使物聯(lián)網(wǎng)更智能、更安全的公司名單：

• ? Xage security
• ? HYPR
• ? Filament

版稅和盜版

區(qū)塊鏈可以跟蹤電影、音樂和其他藝術(shù)家/創(chuàng)作者內(nèi)容在流媒體平臺(tái)和整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上的分布。通過自動(dòng)化的智能合約，創(chuàng)作者可以在他們的內(nèi)容被使用時(shí)獲得報(bào)酬。

不可替代代幣（NFT）

NFT 是代表實(shí)物的不可轉(zhuǎn)讓的數(shù)字資產(chǎn)。NFT 可以是任何數(shù)字化的東西，例如音樂、圖像或視頻。此外，由于區(qū)塊鏈確保數(shù)字項(xiàng)目只有一個(gè)實(shí)例，因此創(chuàng)作者可以聲明對其內(nèi)容的完全所有權(quán)。

醫(yī)療保健

醫(yī)療機(jī)構(gòu)也可以利用區(qū)塊鏈技術(shù)來保存病人的記錄，并與研究人員和藥物提供者分享文件。