区块链原理

一、什么是区块链?

(1)从产品角度出发

我个人认为区块链的本质其实是:一种促进人类大规模协作的技术手段,解决了多点之间相互信任以及利益分配的问题。

又或者我们可以把他理解为:数字存储计算领域的共享技术,用户们链接上网,提供自己的存储空间以及算力,从而获得一定的token(代币奖励,可能会持续增值)作为利益回报,这个就比较类似滴滴,Uber,Airbnb。

(2)从技术角度出发

区块链技术是:利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法,来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约,来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。

它融合了现有互联网技术非常多的优质算法,并将其按照非常精妙的规则进行组装,来完成这一系列的复杂处理。

二、区块链的运作原理

区块链系统一共有六层结构来构成,如下图,分别是:数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。

  1. 数据层 :封装了底层数据区块,以及相关的数据加密和时间戳等基础数据和基本算法;
  2. 网络层 :则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等;
  3. 共识层 :封装网络节点的各类共识算法;
  4. 激励层 :将经济因素集成到区块链技术体系中来,主要包括经济激励的发行机制和分配机制等;
  5. 合约层 :主要封装各类脚本、算法和智能合约,是区块链可编程特性的基础;
  6. 应用层 :封装了区块链的各种应用场景和案例。所有的二次开发应用都基于这一层面的,就类似于众多的APP基于IOS和安卓底层操作系统一样。

这个模型中区别传统技术的创新点在于以下四个:

1. 分布式账本——不可篡改性、去中心化

交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成,而且每一个节点都记录的是完整的账目,因此它们都可以参与监督交易合法性,同时也可以共同为其作证。不同于传统的中心化记账方案,没有任何一个节点可以单独记录账目,从而避免了单一记账人被控制或者被贿赂而记假账的可能性。

另一方面,由于记账节点足够多,理论上讲除非所有的节点被破坏,否则账目就不会丢失,从而保证了账目数据的安全性。

2. 非对称加密和授权技术——匿名性、安全性

存储在区块链上的交易信息是公开的,但是账户身份信息是高度加密的,只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到,从而保证了数据的安全和个人的隐私。

3. 共识机制——开放性、自治性

所有记账节点之间怎么达成共识,去认定一个记录的有效性,这既是认定的手段,也是防止篡改的手段。

区块链提出了四种不同的共识机制,适用于不同的应用场景,在效率和安全性之间取得平衡。

以比特币为例:采用的是工作量证明,只有在控制了全网超过51%的记账节点的情况下,才有可能伪造出一条不存在的记录。当加入区块链的节点足够多的时候,这基本上不可能,从而杜绝了造假的可能。

4. 智能合约——不可逆性、强制性

智能合约是基于这些可信的不可篡改的数据,可以自动化的执行一些预先定义好的规则和条款。

以保险为例:如果说每个人的信息(包括医疗信息和风险发生的信息)都是真实可信的,那就很容易的在一些标准化的保险产品中,去进行自动化的理赔。

三、区块链为什么会出现?

2008年由中本聪第一次提出了区块链的概念,他创造第一个区块,即:“创世区块”

创世区块 – 原始区块链 ,是一种去中心化的数据库,它包含一张被称为区块的列表,有着持续增长并且排列整齐的记录。每个区块都包含一个时间戳和一个与前一区块的链接:设计区块链使得数据不可篡改 ———一旦记录下来,在一个区块中的数据将不可逆。

区块链的设计是一种保护措施,比如(应用于)高容错的分布式计算系统。

区块链使混合一致性成为可能。这使区块链适合:记录事件、标题、医疗记录和其他需要收录数据的活动、身份识别管理,交易流程管理和出处证明管理。

2009年1月3日,比特币的创始人中本聪在创世区块里留下一句永不可修改的话:

The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks(2009年1月3日,财政大臣正处于实施第二轮银行紧急援助的边缘)。

当时正是英国的财政大臣达林被迫考虑第二次出手纾解银行危机的时刻,这句话是泰晤士报当天的头版文章标题。

区块链的时间戳服务和存在证明,第一个区块链产生的时间和当时正发生的事件被永久性的保留了下来。

当时主要就是为了——解决金融危机的问题,建立一个不被任何组织和机构组织操控的,基于机器信任,代码信任的,去中心化的电子现金系统。

巨大价值:区块链实现从信息互联网到价值互联网的转移

互联网技术成功实现了信息的去中心化,TCP/IP协议帮助了全世界人民进行互联互通、畅快交流,但却无法实现价值的去中心化。

换句话说,互联网上能去中心化的活动是无需信用背书的活动,需要信用做保证的都是中心化的、有第三方中介机构参与的活动。

因此,为了解决这样一个全球的信用问题-区块链技术应运而生了。

它提供了一种无中介,无需信任单节点,全网共识的一种网络方法。可以防止我们在与陌生人进行价值交换活动时,被恶意欺诈的风险。

为什么说区块链是一个颠覆性的技术?

我认为未来它可能会重塑社会的“信任关系”,当社会关系的基础协议依赖于可信任的底层技术时,信息和交易都变得开放透明、不可篡改,社会规则和建立在此基础之上的组织形态也会发生重大的变化。

四、目前它还有哪些问题?三元悖论

以太坊创始人Vitalik提出区块链技术“不可能三角”,是三个因素:

  • 可扩展性
  • 去中心化
  • 安全性

也就是一个区块链的系统,不可能在同一时间,在这三个方面同时取得优化、最佳,它必须以牺牲其中若干个因素去换取在另外一个领域上的提升。也因此产生了区块链的不可能三角,也即“三元悖论”。

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