大话区块链

本贴最后更新于 2447 天前,其中的信息可能已经水流花落

什么是区块链?

区块链,英文 Blockchain,本质上是一种去中心化的分布式数据库任何人只要架设自己的服务器,接入区块链网络,都可以成为这个庞大网络的一个节点。

区块链既然本质是数据库,里面究竟存储了什么东西呢?让我们来了解一下区块链的基本单元:区块(Block)

一个区块分为两大部分:

1.区块头

区块头里面存储着区块的头信息,包含上一个区块的哈希值(PreHash),本区块体的哈希值(Hash),以及时间戳(TimeStamp)等等。

2.区块体

区块体存储着这个区块的详细数据(Data),这个数据包含若干行记录,可以是交易信息,也可以是其他某种信息。

刚才提及的哈希值又是什么意思呢?

想必大家都听说过 MD5,MD5 就是典型的哈希算法,可以把一串任意长度的明文转化成一串固定长度(128bit)的字符串,这个字符串就是哈希值。

而在我们的区块链中,采用的是一种更为复杂的哈希算法,叫做 SHA256。最新的数据信息(比如交易记录)经过一系列复杂的计算,最终会通过这个哈希算法转化成了长度为 256bit 的哈希值字符串,也就是区块头当中的 Hash,格式如下:

a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0

区块与 Hash 是一一对应的,Hash 可以当做是区块的唯一标识。

不同的区块之间是如何进行关联的呢?依靠 Hash 和 PreHash 来关联。每一个区块的 PreHash 和前一个区块的 Hash 值是相等的。

什么是挖矿?

为什么要计算区块的哈希值呢?

既然区块链是一个链状结构,就必然存在链条的头节点(第一个区块)和尾节点(最后一个区块)。一旦有人计算出区块链最新数据信息的哈希值,相当于对最新的交易记录进行打包,新的区块会被创建出来,衔接在区块链的末尾。

新区块头的 Hash 就是刚刚计算出的哈希值,PreHash 等于上一个区块的 Hash。区块体的 Data 存储的是打包前的交易记录,这部分数据信息已经变得不可修改。

这个计算 Hash 值,创建新区块的过程就叫做挖矿

用于进行海量计算的服务器,叫做矿机

操作计算的工作人员,叫做矿工

计算哈希值究竟难在哪里?咱们来做一个最粗浅的解释,哈希值计算的公式如下:

Hash = SHA-256(最后一个区块的 Hash + 新区块基本信息 + 交易记录信息 + 随机数)

其中,交易记录信息也是一串哈希值,它的计算涉及到一个数据结构 Merkle Tree。有兴趣的小伙伴可以查阅相关资料,我们暂时不做展开介绍。

这里关键的计算难点在于随机数的生成。猥琐的区块链发明者为了增大 Hash 的计算难度,要求 Hash 结果的前 72bit 必须都是 0,这个几率实在是太小太小。

由于(最后一个区块的 Hash + 新区块基本信息 + 交易记录信息)是固定的,所以能否获得符合要求的 Hash,完全取决于随机数的值。挖矿者必须经过海量计算,反复生成随机数进行“撞大运”一般的尝试,才有可能得到正确的 Hash,从而挖矿成功。

同时,区块头内还包含着一个动态的难度系数,当全世界的硬件计算能力越来越快的时候,区块链的难度系数也会水涨船高,使得全网平均每 10 分钟才能产生出一个新区块。

小伙伴们明白挖矿有多么难了吧?需要补充的是,不同的区块链应用在细节上是不同的,这里所描述的挖矿规则是以比特币为例。

区块链的应用

比特币 BitCoin 的概念最初由中本聪于 2008 年提出,而后根据这一思路设计发布了开源软件以及建构其上的 P2P 网络。比特币是一种 P2P 形式的数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。

什么是 P2P 网络呢?

传统的货币都是由中央银行统一发行,所有的个人储蓄也是由银行统一管理,这是典型的中心化系统。

而比特币则是部署在一个全世界众多对等节点组成的去中心化网络之上。每一个节点都有资格对这种数字货币进行记录和发行。

至于比特币底层的数据存储,正是基于了区块链技术。比特币的每一笔交易,都对应了区块体数据中的一行,简单的示意如下:

交易记录的每一行都包含时间戳、交易明细、数字签名。

表格中只是为了方便理解。实际存储的交易明细是匿名的,只会记录支付方和收款方的钱包地址

至于数字签名呢,可以理解为每一条单笔交易的防伪标识,由非对称加密算法所生成。

接下来说一说比特币矿工的奖励:

比特币协议规定,挖到新区块的矿工将获得奖励,从 2008 年起是 50 个比特币,然后每 4 年减半,目前 2018 年是 12.5 个比特币。流通中新增的比特币都是这样诞生的,也难怪大家对挖掘比特币的工作如此趋之若鹜!

区块链的优势和劣势

区块链的优势:

1.去中心化

区块链不依赖于某个中心节点,整个系统的数据由全网所有对等节点共同维护,都可以进行数据的存储和检验。这样一来,除非攻击者黑掉全网半数以上的节点,否则整个系统是不会遭到破坏的。

2.信息不可篡改

区块内的数据是无法被篡改的。一旦数据遭到篡改哪怕一丁点,整个区块对应的哈希值就会随之改变,不再是一个有效的哈希值,后面链接的区块也会随之断裂。

区块链的劣势:

1.过度消耗能源

想要生成一个新的区块,必须要大量服务器资源进行大量无谓的尝试性计算,严重耗费电能。

2.信息的网络延迟

以比特币为例,任何一笔交易数据都需要同步到其他所有节点,同步过程中难免会受到网络传输延迟的影响,带来较长的耗时。

几点补充:

1.本漫画部分内容参考了阮一峰的博文《区块链入门教程》,感谢这位大神的科普。

2.由于篇幅有限,关于 Merkle Tree非对称加密的知识暂时没有展开细讲,有兴趣的小伙伴们可以查阅资料进行更深一步的学习。

  • B3log

    B3log 是一个开源组织,名字来源于“Bulletin Board Blog”缩写,目标是将独立博客与论坛结合,形成一种新的网络社区体验,详细请看 B3log 构思。目前 B3log 已经开源了多款产品:SymSoloVditor思源笔记

    1063 引用 • 3453 回帖 • 203 关注
  • 大话
    1 引用
  • 区块
    4 引用 • 1 回帖
1 引用

相关帖子

欢迎来到这里!

我们正在构建一个小众社区,大家在这里相互信任,以平等 • 自由 • 奔放的价值观进行分享交流。最终,希望大家能够找到与自己志同道合的伙伴,共同成长。

注册 关于
请输入回帖内容 ...

推荐标签 标签

  • RYMCU

    RYMCU 致力于打造一个即严谨又活泼、专业又不失有趣,为数百万人服务的开源嵌入式知识学习交流平台。

    4 引用 • 6 回帖 • 51 关注
  • jQuery

    jQuery 是一套跨浏览器的 JavaScript 库,强化 HTML 与 JavaScript 之间的操作。由 John Resig 在 2006 年 1 月的 BarCamp NYC 上释出第一个版本。全球约有 28% 的网站使用 jQuery,是非常受欢迎的 JavaScript 库。

    63 引用 • 134 回帖 • 724 关注
  • 新人

    让我们欢迎这对新人。哦,不好意思说错了,让我们欢迎这位新人!
    新手上路,请谨慎驾驶!

    52 引用 • 228 回帖 • 1 关注
  • 开源

    Open Source, Open Mind, Open Sight, Open Future!

    408 引用 • 3574 回帖
  • RESTful

    一种软件架构设计风格而不是标准,提供了一组设计原则和约束条件,主要用于客户端和服务器交互类的软件。基于这个风格设计的软件可以更简洁,更有层次,更易于实现缓存等机制。

    30 引用 • 114 回帖 • 2 关注
  • abitmean

    有点意思就行了

    29 关注
  • C

    C 语言是一门通用计算机编程语言,应用广泛。C 语言的设计目标是提供一种能以简易的方式编译、处理低级存储器、产生少量的机器码以及不需要任何运行环境支持便能运行的编程语言。

    85 引用 • 165 回帖 • 2 关注
  • NGINX

    NGINX 是一个高性能的 HTTP 和反向代理服务器,也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。 NGINX 是由 Igor Sysoev 为俄罗斯访问量第二的 Rambler.ru 站点开发的,第一个公开版本 0.1.0 发布于 2004 年 10 月 4 日。

    311 引用 • 546 回帖
  • iOS

    iOS 是由苹果公司开发的移动操作系统,最早于 2007 年 1 月 9 日的 Macworld 大会上公布这个系统,最初是设计给 iPhone 使用的,后来陆续套用到 iPod touch、iPad 以及 Apple TV 等产品上。iOS 与苹果的 Mac OS X 操作系统一样,属于类 Unix 的商业操作系统。

    85 引用 • 139 回帖 • 1 关注
  • PHP

    PHP(Hypertext Preprocessor)是一种开源脚本语言。语法吸收了 C 语言、 Java 和 Perl 的特点,主要适用于 Web 开发领域,据说是世界上最好的编程语言。

    179 引用 • 407 回帖 • 488 关注
  • GitLab

    GitLab 是利用 Ruby 一个开源的版本管理系统,实现一个自托管的 Git 项目仓库,可通过 Web 界面操作公开或私有项目。

    46 引用 • 72 回帖
  • VirtualBox

    VirtualBox 是一款开源虚拟机软件,最早由德国 Innotek 公司开发,由 Sun Microsystems 公司出品的软件,使用 Qt 编写,在 Sun 被 Oracle 收购后正式更名成 Oracle VM VirtualBox。

    10 引用 • 2 回帖 • 6 关注
  • TextBundle

    TextBundle 文件格式旨在应用程序之间交换 Markdown 或 Fountain 之类的纯文本文件时,提供更无缝的用户体验。

    1 引用 • 2 回帖 • 47 关注
  • DNSPod

    DNSPod 建立于 2006 年 3 月份,是一款免费智能 DNS 产品。 DNSPod 可以为同时有电信、网通、教育网服务器的网站提供智能的解析,让电信用户访问电信的服务器,网通的用户访问网通的服务器,教育网的用户访问教育网的服务器,达到互联互通的效果。

    6 引用 • 26 回帖 • 510 关注
  • 大数据

    大数据(big data)是指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合,是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。

    93 引用 • 113 回帖
  • TensorFlow

    TensorFlow 是一个采用数据流图(data flow graphs),用于数值计算的开源软件库。节点(Nodes)在图中表示数学操作,图中的线(edges)则表示在节点间相互联系的多维数据数组,即张量(tensor)。

    20 引用 • 19 回帖
  • Sym

    Sym 是一款用 Java 实现的现代化社区(论坛/BBS/社交网络/博客)系统平台。

    下一代的社区系统,为未来而构建

    524 引用 • 4601 回帖 • 700 关注
  • Bug

    Bug 本意是指臭虫、缺陷、损坏、犯贫、窃听器、小虫等。现在人们把在程序中一些缺陷或问题统称为 bug(漏洞)。

    75 引用 • 1737 回帖 • 5 关注
  • 职场

    找到自己的位置,萌新烦恼少。

    127 引用 • 1705 回帖 • 1 关注
  • HBase

    HBase 是一个分布式的、面向列的开源数据库,该技术来源于 Fay Chang 所撰写的 Google 论文 “Bigtable:一个结构化数据的分布式存储系统”。就像 Bigtable 利用了 Google 文件系统所提供的分布式数据存储一样,HBase 在 Hadoop 之上提供了类似于 Bigtable 的能力。

    17 引用 • 6 回帖 • 73 关注
  • Vim

    Vim 是类 UNIX 系统文本编辑器 Vi 的加强版本,加入了更多特性来帮助编辑源代码。Vim 的部分增强功能包括文件比较(vimdiff)、语法高亮、全面的帮助系统、本地脚本(Vimscript)和便于选择的可视化模式。

    29 引用 • 66 回帖
  • ActiveMQ

    ActiveMQ 是 Apache 旗下的一款开源消息总线系统,它完整实现了 JMS 规范,是一个企业级的消息中间件。

    19 引用 • 13 回帖 • 670 关注
  • 导航

    各种网址链接、内容导航。

    40 引用 • 173 回帖
  • 服务

    提供一个服务绝不仅仅是简单的把硬件和软件累加在一起,它包括了服务的可靠性、服务的标准化、以及对服务的监控、维护、技术支持等。

    41 引用 • 24 回帖 • 2 关注
  • 锤子科技

    锤子科技(Smartisan)成立于 2012 年 5 月,是一家制造移动互联网终端设备的公司,公司的使命是用完美主义的工匠精神,打造用户体验一流的数码消费类产品(智能手机为主),改善人们的生活质量。

    4 引用 • 31 回帖 • 4 关注
  • Dubbo

    Dubbo 是一个分布式服务框架,致力于提供高性能和透明化的 RPC 远程服务调用方案,是 [阿里巴巴] SOA 服务化治理方案的核心框架,每天为 2,000+ 个服务提供 3,000,000,000+ 次访问量支持,并被广泛应用于阿里巴巴集团的各成员站点。

    60 引用 • 82 回帖 • 595 关注
  • Hexo

    Hexo 是一款快速、简洁且高效的博客框架,使用 Node.js 编写。

    21 引用 • 140 回帖 • 1 关注