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区块链基本概念普及版


为了推进区块链、云计算、人工智能、大数据等数字产业技术应用与企业生产方式、管理方式和商业模式的创新变革的深度融合发展,充分释放数字产业创新驱动发展,配合推广第一届两岸数字产业创新创业大赛,成长线收集整理如下区块链基本概念,供大家交流学习。

(一)区块链

区块

“如果全人类叫做区块链,那么当有一个新生命诞生,他要向全人类宣布他诞生了,并且他得到全人类的认可。这个新生命就叫一个区块”一个区块就是若干交易数据的集合,它会被标记上时间戳和之前一个区块的独特标记。区块头经过哈希运算后会生成一 份工作量证明,从而验证区块中的交易。有效的区块经过全网络的共识后会被追加到主区块链中。

区块链

区块链是一串通过验证的区块,当中的每一个区块都与上一个相连,一直连到创世区块。“连在一起的区块就叫区块链!”

块链式数据结构

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

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

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

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

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。

智能合约

“一个智能合约是一套以数字形式定义的承诺(promises),包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议”。智能合约旨在验证合同的磋商或履行,可以用来执行没有第三方的可完全信任的交易。这些交易是可追踪且不可逆转的。智能合约中包含了有关合同条款的所有信息,可以自动执行所有预设的操作。

闪电网络

闪电网络是一种基于区块链的支付协议。这种协议可以用在即时支付的场景。从理论上讲,闪电网络将影响到比特币的价值,安全性和被大众接受的普遍度, 但它不会收取高额费用,并且交易时间会大大缩短。另外,通过将所有小型的交易转移到闪电网络,比特币主网的负载将会减少,从而改善了主网上的交易费用和时间。

隔离见证

隔离见证的英文全称是“Segregated Witness”,简写为SW。从字面意思理解,就是把见证隔离开。将区块的签名信息隔离出来,UTXO里放一个指向这个签名信息的指针就行了。这样一来,原来的空间就可以省出来,网络就不会那么拥堵。

图灵完备

图灵完备意味着你的系统可以做到图灵机能做到的所有事,即可以解决所有的可计算的问题。简单的理解就是,如果一个语言是图灵完备的,需要该语言支持循环语句,支持分支语句,支持循环和递归,理论上可以解决任何算法,但也有可能进入死循环而导致系统崩溃。比特币不图灵完备,以太坊图灵完备。

“令牌”Token

Token本是一个计算机安全术语,是计算机身份认证中“令牌” 的意思,随着ICO和区块链的大火,Token也变得广为人知。在数字经济的语境中,Token类似于区块链生态里用于流通的货币,也就是代币。

(二)区块链基本性质

匿名性

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

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

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

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

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

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

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

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。

(三)区块链分类

范围分类

公有链

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

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

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。

机制分类

主链

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。

对接分类

侧链

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)。

跨链

跨链,顾名思义,就是通过一个技术,能让价值跨过链和链之间的障碍,进行直接的流通。区块链是分布式总账的一种。一条区块链就是一个独立的账本,两条不同的链,就是两个不同的独立的账本,两个账本没有关联。本质上价值没有办法在账本间转移,但是对于具体的某个用户,用户在一条区块链上存储的价值,能够变成另一条链上的价值,这就是价值的流通。

互联链

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。

(四)区块链层级分布

数据层

数据层主要描述区块链的物理形式,是区块链上从创世区块起始的链式结构,包含了区块链的区块数据、链式结构以及区块上的随机数、时间戳、公私钥数据等,是整个区块链技术中最底层的数据结构。

网络层

网络层主要通过 P2P 技术实现分布式网络的机制,网络层包括 P2P 组网机制、数据传播机制和数据验证机制,因此区块链本质上是一个 P2P 的网络,具备自动组网的机制,节点之间通过维护一个共同的区块链结构来保持通信。

共识层

共识层主要包含共识算法以及共识机制,能让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效地针对区块数据的有效性达成共识,是区块链的核心技术之一,也是区块链社群的治理机制。目前至少有数十种共识机制算法,包含工作量证明、权益证明、权益授权证明、燃烧证明、重要性证明等。

激励层

激励层主要包括经济激励的发行制度和分配制度,其功能是提供一定的激励措施,鼓励节点参与区块链中安全验证工作,并将经济因素纳入到区块链技术体系中,激励遵守规则参与记账的节点,并惩罚不遵守规则的节点。

合约层

合约层主要包括各种脚本、代码、算法机制及智能合约,是区块链可编程的基础。将代码嵌入区块链或是令牌中,实现可以自定义的智能合约,并在达到某个确定的约束条件的情况下,无需经由第三方就能够自动执行,是区块链去信任的基础。

应用层

区块链的应用层封装了各种应用场景和案例,类似于电脑操作系统上的应用程序、互联网浏览器上的门户网站、搜寻引擎、电子商城或是手机端上的 APP,将区块链技术应用部署在如以太坊、EOS、QTUM 上并在现实生活场景中落地。未来的可编程金融和可编程社会也将会是搭建在应用层上。

还有不足的地方,大家可以留言,后期我会做更加系统的补充和完善。

(五)比特币

比特币

一个点对点的电子货币系统。用一句不是很准确但却是最通俗的话概括:“比特币就是这个世界发行的并且流通于世界的'非法定’货币”。既可以指这种虚拟货币单位,也指比特币网络或者网络节点使用的比特币软件。

哈希

二进制数据的一种数字指纹。

网络

比特币网络是一个由若干节点组成的用以广播交易信息和数据区块的P2P网络。

确认

当一项交易被区块收录时,我们可以说它有一次确认。矿工们在此区块之后每再产生一个区块,此项交易的确认数就再加一。当确认数达到六及以上时,通常认为这笔交易比较安全并难以逆转。

工作量证明

pow工作量证明指通过有效计算得到的一小块数据。具体到比特币,矿工必须要在满足全网目标难度的情况下求解SHA256 算法。(代表:比特币)

权益证明

pos根据持有货币的量和时间,发利息的一种制度。(代表:未来币)

授权证明

Dpos:结合pow和pos优势的同时,通过实施科技式的民主来抵消中心化所带来的负面影响。

矿工

矿工指通过不断重复哈希运算来产生工作量证明的各网络节点。

矿工费

交易的发起者通常会向网络缴纳一笔矿工费,用以处理这笔交易。大多数的交易需要0.5毫比特币的矿工费。

难度

整个网络会通过调整“难度”这个变量来控制生成工作量证明所需要的计算力。

难度目标

使整个网络的计算力大致每10分钟产生一个区块所需要的难度数值即为难度目标。

难度调整

整个网络每产生2,106个区块后会根据之前2,106个区块的算力进行难度调整。

创世区块

创世区块指比特币上的第一个区块。

奖励

每一个新区块中都有一定量新创造的比特币用来奖励算出工作量证明的矿工。现阶段每一区块有25比特币的奖励。

私钥

用来解锁对应(钱包)地址的一串字符,(私钥必须严格保管,不能向任何人公开)例如5J76sF8L5jTtzE96r66Sf8cka9y44wdpJjMwCxR3tzLh3ibVPxh。

公钥

公钥与私钥是通过一种算法得到的一个密钥对(即一个公钥和一个私钥),公钥是密钥对中公开的部分,私钥则是非公开的部分。

交易

简单地说,交易指把比特币从一个地址转到另一个地址。更准确地说,一笔“交易”指一个经过签名运算的,表达价值转 移的数据结构。每一笔“交易”都经过比特币网络传输,由矿工节点收集并封包至区块中,永久保存在区块链某处。

钱包

钱包指保存比特币地址和私钥的软件,可以用它来接受、发送、储存你的比特币。

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