什么是区域链?区域链技术的原理又是怎样的?

什么是区域链?区域链技术的原理又是怎样的?

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Dec
擅长:比特币,区块链介绍

attachments-2018-08-uyvJ7zhI5b74e24886e78.png所谓区块链,即为一个个用这样的计算力保障的数据块链条。从第一块开始,每一个区块依照一定规则收集数据,然后将这些数据附上一个值,使得形成的数据块经过类似的单向函数计算后的结果落到一定范围内。通过估算全网的算力以及控制结果范围的大小,来保障符合要求数据块在足够长的时间内才能被找到。这个计算结果会被下一个区块包含,而这样形成的链式数据结构则称为区块链。

每一个小账本被称为区块,每一个不同的区块链协议(产生不同的加密货币)都会规定每一个区块的大小(最初比特币为1M)账本组成区块,区块构成链表,区块的头包含前一块的哈希值,这就是区块链。如此一来,任何人就不能随意修改其中的内容,或者交换顺序。如果你这么做,意味着你需要重新计算所有的特殊数字。

规定,允许世界上的每一个人建造区块。每一个新建区块的人(找到了这个特殊数字 - SHA256值有30个零)都能获得奖励,对于新建区块的这部分人(矿工)来说:

没有发送者信息,不需要签名

每一个新区块都会给整个币种增加新的虚拟(加密)货币

新建区块的过程又被称为"挖矿":需要大量工作量并且可以向整个经济体注入新的货币

挖矿的工作是:接受交易信息,建造区块,把区块广播出去,然后得到新的钱作为奖励

对每个矿工来说,每个区块就像一个小彩票,所有人都在拼命快速猜数字,直到有一个幸运儿找到了一个特殊数字,使得整个区块的哈希值开头有许多个零,就能得到奖励。我记得有一个知乎答主给了一个形象的比喻,区块链就像一个拥有貌美如花女儿(区块)的国王,有很多的青年翘首以盼,而国王的方法是出了一道很难得题目让所有的青年计算(学习改变人生),谁算的快(在计算哈希值过程也可能是运气好)就能抱得美人归

对于想用这个系统来收付款的用户来说,他们不需要收听所有的交易,而只要收听矿工们广播出来的区块,然后更新到自己保存的区块链中就可以了

"区块"也可以想象为一个盒子,区块里放着一些数字货币以及一张小纸条,小纸条上记录了这十分钟内产生的那唯一一笔交易信息, 比如说--"小A转账给了小B100元";当然,这段信息肯定是被加密处理过的,为的就是保证只有小A和小B(通过他们手上的钥匙)才有能力解读里面真正的内容。

这个神奇的区块被创造出来之后,很快被埋在了地底下,至于埋在哪里?没有一个人不知道,需要所有计算机节点一起参与进来掘地三尺后才有可能找到(找到一个有效的工作量证明)。显然,这是一件工作量巨大、成果随机的事件。但是呢,对于计算机节点来说,一旦从地底下挖出这个区块,他将获得区块内价值不菲的数字货币,以及"小A转账给了小B100元"过程中小A所支付的小费。同时,对于这个节点来说,也只有他才有权利真正记录小纸条里的内容,这是一份荣耀,而其他节点相当于只能使用它的复制品,一个已经没有数字货币加持的副本。当然这个神奇的区块还有一些其他很特别的地方,

可以将计算机节点从地底下挖出区块的过程叫做「挖矿」,刚才说了,这是一件工作量巨大、运气成分较多、但收益丰厚的事儿。来自中国上海浦东新区张衡路上的一个节点突然跳出来很兴奋的说:" 我挖到区块了!里面的小纸条都是有效的!奖励归我!" .虽然此刻张衡路节点已经拿到了数字货币,但对于其他计算机节点来说,因为这里面还涉及到其他一些利益瓜葛,他们不会选择默认相信张衡路节点所说的话;基于陌生节点彼此不信任的原则,他们拿过张衡路节点所谓挖到的区块(副本),开始校验区块内的小纸条信息是否真实有效等等。在区块链世界里,节点们正是通过校验小纸条信息的准确性,或间接或直接判断成功挖出区块的节点是否撒谎。(如何定义小纸条信息真实有效,后面会讲解,这里暂不做赘述)。在校验过程中,各个节点们会直接通过下面两个行为表达自己对张衡路节点的认同(准确无误)和态度:停止已经进行了一半甚至80%的挖矿进程;将张衡路节点成功挖出的区块(副本)追加到自己区块链的末尾。你可以稍微有点困惑:停止可能已经执行了80%的挖矿行为,那之前80%的工作不是就白做了嘛?!然后,区块链的末尾又是个什么鬼东西?对于第一个困惑。

我想说,你说的一点没错,但是没办法,现实就是这么残酷,即便工作做了80%,那也得放弃,这80%的工作劳苦几乎可以视为无用功,绝对的伤财劳众。第二个困惑,区块链和区块链的末尾是什么鬼?这里因为事先并没有讲清楚,但是你可以简单想象一下:区块是周期性不断的产生和不断的被挖出来,一个计算机节点可能事先已经执行了N次"从别人手上拿过区块 -> 校验小纸条有效性"的流程,肯定在自己的节点上早已经存放了N个区块,这些区块会按照时间顺序整齐的一字排列成为一个链状。没错,这个链条,就是你一直以来认为的那个区块链。如果你还是不能够理解,没关系,文章后面还会有很多次机会深入研究。

进入到区块内更微观的世界里一探究竟,看看小纸条到底是怎么一回事,它的产生以及它终其一生的使命:发起交易的时候,发起人会收到一张小纸条,他需要将交易记录比如说"盗盗转账给张三40元"写在纸上。说来也神奇,当写完的那一刹那,在小纸条的背面会自动将这段交易记录格式化成至少包含了"输入值"和"输出值"这两个重要字段;"输入值"用于记录数字货币的有效来源,"输出值"记录着数字货币发往的对象。刚刚创建的小纸条立马被标记成为"未确认"的小纸条。从地下成功挖出区块并最终连接到区块链里的小纸条一开始会被标记为"有效".

若这条有效的小纸条作为其他交易的输入值被使用,那么,这个有效的小纸条很快会被标记为"无效".因为各种原因,区块从链上断开、丢弃,曾经这个区块内被标记为"有效"的小纸条会被重新标记为"未确认".区块链里面没有账户余额的概念,你真正拥有的数字资产实际上是一段交易信息;通过简单的加减法运算获知你数字钱包里的余额。上面的1、2、3仅仅作为结论一开始强行灌输给你的知识点,其中有几个描述可能会有点绕,让你觉得云里雾里,只有了解整体区块链你才能更全面认知其中奥妙。

区块容量,比特币从被创建时,或者说源代码中规定了,区块容量是1M.最初设计成1M的原因一方面,防止DOS攻击。另一方面,当年中本聪在创建区块链的时候的容量是32M,但是他通过一个说明为"Clear up"这样毫不起眼的Commit把区块容量改成了1M,为防止区块链体积增长过快,为区块容量这个问题添加了些神秘色彩。1M的容量意味着比特币最大的处理交易数量在约2400(486882区块1034.39的大小很接近了)。

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