區塊鏈基礎-什么是區塊鏈技術

作者：Langford Kwabena 2022-10-26 08:42:28

區塊鏈

NFT 是代表實物的不可轉讓的數字資產。NFT 可以是任何數字化的東西，例如音樂、圖像或視頻。此外，由于區塊鏈確保數字項目只有一個實例，因此創作者可以聲明對其內容的完全所有權。

互聯網再次讓我們驚訝于區塊鏈。

我們經常聽到有關加密貨幣、比特幣和其他加密相關主題的詞。

如果你想知道，“什么是區塊鏈？” 或“區塊鏈如何運作？” 你來對地方了。

在本文中，我們將了解有關區塊鏈的所有知識，包括它的工作原理以及我們如何在日常生活中使用它。

所以請系好你的安全帶；它將會變得很顛簸。

區塊鏈的歷史

區塊鏈于 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。

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

當時，區塊鏈這個詞并沒有像現在這樣經常被扔掉。中本聰創建的這種分類帳技術幫助解決了一些主要問題。首先，它支持點對點交易，不需要中介服務來處理交易。此外，它還解決了雙花問題，這是通常出現在數字貨幣而非實物現金中的問題。

雙花是指同一數字貨幣可以被消費兩次。

大約在 2014 年左右，區塊鏈開始受到關注和關注。人們在看到它有更多的應用而不僅僅是加密貨幣之后開始投資它。它可用于保險和金融、醫療保健、投票、交通等各個領域。

什么是區塊鏈？

區塊鏈是一種分布式數據庫或記錄保存系統，用于將數字記錄存儲在一個難以破解系統的結構中。與傳統數據庫不同，區塊鏈不會將數據存儲在集中位置。相反，網絡上的每個節點/計算機都有一個完整的區塊鏈副本。當數據保存在系統上時，它被分發到數千個網絡節點。

區塊鏈如何運作？

區塊鏈在被稱為區塊的集合中存儲數據集。區塊就像容器。每個容器都有一個限制或它能容納的最大數量的內容。就區塊而言，它能包含的數據總量被稱為區塊大小限制。

每個區塊的容量被稱為區塊大小，它根據區塊鏈的不同而變化（從幾千字節到大約1兆字節不等）。

比特幣的區塊大小約為1MB，以太坊的區塊大小約為80KB。。

雖然區塊大小看起來很小，但它們可以承載多達2000個交易。每個區塊都是按線性和時間順序存儲的，每個新區塊都被添加到鏈的末端。當一個區塊達到其最大的區塊大小時，它被關閉，并使用散列算法連接到另一個區塊，這是一種密碼學驗證。因此，形成了一個連續的區塊鏈，產生了區塊鏈這個名稱。然而，如果一個區塊超過了區塊大小，網絡就會拒絕它，并且不被添加到鏈上。

是什么讓區塊鏈安全且不可變？

區塊鏈的不可更改性是由于區塊的哈希值。哈希值類似于指紋。人類都有不同的指紋。在區塊的情況下，哈希值作為唯一的標識符/指紋。每個區塊都是由散列算法/散列函數產生的唯一散列值進行數字簽名的。當前區塊、上一個區塊和一個時間戳被用來生成這些哈希值，輸入的微小變化將導致一個全新的哈希值。

哈希值通常如下所示：3a42c503953909637f78dd8c99b3b85ddde362415585afc11901bdefe8349102

把哈希函數想象成一臺研磨機。研磨機只在一個方向上工作。它從一個原始項目開始，把它磨成小塊。散列函數的功能與此類似，它將原始數據轉換為不能被反向工程的加密格式。沒有辦法恢復生成哈希值的原始值，就像磨碎的肉在經過研磨機后不能被轉換回原始形式一樣。

假設一個黑客想改變一個區塊鏈記錄。首先，黑客必須運行他的節點并找到他想修改的區塊。如果他成功地改變了這個區塊/做了這個改變，新生成的哈希值將與原來的哈希值不匹配，使該區塊在鏈上失效。

請記住，這種修改目前只在他的節點上可用。更重要的是，在一條記錄被添加到主公鏈之前，必須經過其他節點的驗證。如果大多數節點（至少51%）確認新修改的有效性，它可以被添加到鏈上；否則，它被認為是無效的并被拒絕。因此，要做到這一點，黑客需要在大多數節點/計算機上進行這一確切的改變，這需要大量的資源，實際上是不可能的。

區塊鏈的特點

去中心化。這是區塊鏈的關鍵特征之一。除私有區塊鏈外，區塊鏈沒有管理網絡活動的中央機構；相反，節點維護網絡并驗證交易。您可以將重要的數字資產存儲在鏈上，并通過您的私鑰直接控制這些資產。私鑰就像加密生成的密碼，用于簽署交易和證明區塊鏈地址的所有權。
透明開放。區塊鏈公開存儲所有記錄和交易，任何人都可以隨時訪問它們。區塊鏈的設計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。
增強的安全性和不變性。區塊鏈上的每一條數據都經過哈希處理。也就是說，您無法指定數據的實際內容。此外，由于無法對哈希進行逆向工程，因此它增加了額外的安全層。而且由于區塊哈希的先進密碼學和唯一性，篡改任何區塊都需要更改大多數節點上其他區塊的所有哈希，這是大量的工作和大量的資源。

區塊鏈術語

眾所周知，每項技術都伴隨著其術語。區塊鏈也不例外。

加密貨幣

當我們聽到加密貨幣時，首先想到的詞是比特幣。加密貨幣是數字貨幣/代幣。就像實物現金一樣，它們可用于購買和支付服務費用。加密貨幣建立在區塊鏈之上，并利用區塊鏈技術作為安全系統和記錄所有交易的公共分類賬。每種加密貨幣都有一個獨特的不可更改的識別號碼，可以由一個人擁有，并且不能以任何方式復制，從而減少欺詐。

礦業

在區塊鏈和加密貨幣社區，特別是在比特幣生態系統中，采礦是一種趨勢。采礦是驗證交易并在區塊鏈上創建新區塊。挖掘黃金和鉆石等礦物通常需要大型機器和資源。在開采區塊鏈時，需要相當一部分計算能力來解決復雜的數學問題。

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

Cloud mining
Individual Mining
Pool mining

挖礦共識

挖礦共識是區塊鏈用來做決策的一種容錯機制。當大多數人在此類協議中獲勝時，少數人會支持它。這確保了公平和更快的決策。區塊鏈的兩個主要共識機制是：

1. 工作量證明 (P0W)

2. 權益證明（PoS）

工作證明

共識機制要求礦工競爭并證明他們的工作（解決計算和創建新區塊）使他們有資格向區塊鏈添加新交易。

最快解決數學難題的人贏得比賽并與網絡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勵。

比特幣、以太坊和萊特幣區塊鏈網絡使用這種機制。

權益證明

在這種共識機制中，礦工必須質押/預留一定數量的加密貨幣以隨機選擇來驗證交易。與工作量證明一樣，礦工與網絡共享區塊并賺取加密貨幣。

與工作量證明相比，權益證明成本更低，能耗更低。以太坊等區塊鏈計劃很快升級到 PoS 共識協議。

節點

區塊鏈節點是運行區塊鏈客戶端軟件的計算機或設備，擁有區塊鏈數據的完整副本，可以驗證區塊鏈上的交易、消息和區塊。

節點類型

區塊鏈節點主要分為兩種；輕量級節點和完整節點。有多種類型的節點。他們是：

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

全節點與輕量級節點

全節點通過下載區塊鏈上的所有交易來驗證交易。相比之下，輕量級節點保留區塊鏈交易的部分/基本列表（主要是區塊頭），而不是整個交易歷史。一個完整的節點可以設置在云端，也可以在本地運行。

如何運行一個節點

運行自己的節點非常簡單：

選擇一個區塊鏈（例如，比特幣、以太坊等）。
下載您喜歡的區塊鏈的客戶端軟件。客戶端將連接到運行相同客戶端軟件的所有其他對等/節點/計算機，并將從它們復制區塊鏈。

區塊鏈的類型

區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。讓我們仔細看看它們中的每一個：

私有區塊鏈（許可區塊鏈）
公共區塊鏈（無許可區塊鏈）
混合區塊鏈
聯盟區塊鏈（聯合區塊鏈）

公共區塊鏈（無許可區塊鏈）

公共區塊鏈，也稱為無許可區塊鏈，是完全去中心化的，對公眾開放。任何隨機的人都可以添加數據并作為節點加入網絡，參與交易驗證等。

公共區塊鏈的優勢

區塊鏈上的數據是不可變的
任何人都可以自由加入
數據安全性高
交易很容易追蹤
它們是完全透明的
區塊鏈上的驗證者保持匿名
它是完全去中心化的（消除所有中央機構）

公共區塊鏈的缺點

交易緩慢。由于有許多活躍用戶，在這個公共網絡上完成交易需要更長的時間。
可擴展性。有數百個節點，其中大多數都在驗證交易，導致交易延遲。對于需要快速響應/交易確認的公司而言，公共區塊鏈可能不是最佳解決方案。
資源消耗大。由于公共區塊鏈執行繁重的算法計算和挖掘，它們需要更多的存儲和更大的計算能力和電力。

私有區塊鏈（許可區塊鏈）

提供服務的公司經常與第三方服務交互，導致處理時間延長。因此，這些企業需要一個區塊鏈：

私人的
安全的
完全許可
快速地

這就是私有區塊鏈發揮作用的地方。

與允許任何人成為節點并與網絡交互的公共區塊鏈不同，私有區塊鏈是完全許可的，并且要求每個節點在加入網絡之前都經過驗證，只允許少數經過身份驗證的個人成為節點并與區塊鏈交互。

這些類型的區塊鏈通常由被稱為可信中間人的機構運行，該機構有權更改區塊鏈的內容。

私有區塊鏈的例子有：

Ripple (XRP)
Hyperledger
R3 Corda

私有區塊鏈的優勢

網絡穩定。私有區塊鏈具有更穩定的網絡。
交易成本低。交易成本微薄，因為網絡上的用戶不多。

私有區塊鏈的缺點

信任問題。因為我們不知道發生了什么，所以那些無法訪問網絡的網絡之外的人可能很難信任網絡。此外，可能會發生欺詐交易，從而降低對區塊鏈的信任。
集中控制。規則是由網絡上的單個實體或一群人制定的，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塊鏈。只有收到邀請后，您才能訪問。

混合區塊鏈

混合區塊鏈是奇特的。盡管得到了許可或控制，但它們提供了自由。如果你曾經將一只狼和一個人交叉來創造一個狼人，你應該對混合區塊鏈有一個很好的了解。

混合區塊鏈結合了私有和公共區塊鏈的特性。你必須有一個特殊的邀請才能訪問這個數據庫，有時區塊鏈成員會決定將誰添加到區塊鏈中。盡管如此，它仍確保透明度、自由和安全。有些活動是保密的；而其他人則向公眾開放（僅由區塊鏈成員訪問）。

混合區塊鏈的優勢

安全。由于訪問此類區塊鏈需要特殊訪問權限，因此可以保護區塊鏈免受外部黑客攻擊。
隱私。該網絡在封閉的生態系統中運行；因此，數據是安全且私密的。
確保信任
更快的交易時間

聯盟區塊鏈（聯合區塊鏈）

聯盟區塊鏈與混合區塊鏈一樣，是公共區塊鏈和私有區塊鏈的混合體。唯一的區別是來自多個組織的成員可以在網絡上協作，而不是單個人。

聯盟區塊鏈本質上是私有區塊鏈，對組織的訪問受到限制。這消除了對集中控制結構的需求，適合銀行合作驗證交易。

明星誕生——以太坊區塊鏈

擁有利用區塊鏈的力量、安全性和透明度改變游戲規則的想法的公司和個人的數量與日俱增。新平臺不斷涌現，每個平臺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者，他在 2013 年出來并發表了一份白皮書，提出了一個非常好的想法。他提出了一種能夠運行計算機代碼的區塊鏈。是不是瘋了？！于是，以太坊項目誕生了。

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

智能合約[2]

以太坊區塊鏈就像傳統區塊鏈一樣工作，但它使開發人員能夠編寫可以根據區塊鏈上的預定義規則或事件執行的計算機程序。這些計算機程序在以太坊區塊鏈上運行，被稱為智能合約。智能合約主要是用一種稱為solidity的面向對象的編程語言編寫的。

Solidity 的語法類似于 C++ 或 JavaScript。

代幣和 NFT

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

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

區塊鏈的實際應用

盡管區塊鏈被設計為存儲記錄的賬本，并經常用于比特幣等加密貨幣，但它在現實世界中的應用也很廣泛，從金融到數據所有權。

匯款

將資金轉入其他賬戶可能需要幾天時間。進行跨境交易時，需要的時間明顯更長。然而，區塊鏈轉賬可能需要幾分鐘甚至幾秒鐘，因為沒有中介服務，交易直接發生在相關各方之間。

表決

在選舉期間，我們排長隊投票。但是，這可以在區塊鏈技術的幫助下簡化。借助能夠保存我們記錄的區塊鏈，平臺可以利用這項技術來構建由區塊鏈驅動的服務，以確定一個人是否有資格投票。一個人已經投了兩次票，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行選舉的成本。

物聯網 (IoT)

物聯網是指包含傳感器并可以處理來自周圍環境的數據的物理設備。你還記得賈維斯和亞歷克薩嗎？這些設備可以管理家庭安全系統、監控我們的健康、操作工廠設備等等。我們經常聽說這些小工具被黑客入侵以監視人們并遠程控制其他設備。但是由于數據的開放性和不變性/不可破壞性，區塊鏈提供了更高級別的安全性來防止數據泄露。

以下是利用區塊鏈技術使物聯網更智能、更安全的公司名單：