互聯(lián)網(wǎng)再次讓我們驚訝于區(qū)塊鏈。

我們經(jīng)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(qū)塊鏈？” 或“區(qū)塊鏈如何運作？” 你來對地方了。

在本文中，我們將了解有關區(qū)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(qū)塊鏈的歷史

區(qū)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(fā)明的，甚至可能是一個名叫*Dorian Satoshi Nakamoto[1]*的人工智能發(fā)明的。

當時，區(qū)塊鏈這個詞并沒有像現(xiàn)在這樣經(jīng)常被扔掉。中本聰創(chuàng)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(xiàn)在數(shù)字貨幣而非實物現(xiàn)金中的問題。

雙花是指同一數(shù)字貨幣可以被消費兩次。

大約在 2014 年左右，區(qū)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(yī)療保健、投票、交通等各個領域。

什么是區(qū)塊鏈？

區(qū)塊鏈是一種分布式數(shù)據(jù)庫或記錄保存系統(tǒng)，用于將數(shù)字記錄存儲在一個難以破解系統(tǒng)的結構中。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不同，區(qū)塊鏈不會將數(shù)據(jù)存儲在集中位置。相反，網(wǎng)絡上的每個節(jié)點/計算機都有一個完整的區(qū)塊鏈副本。當數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)上時，它被分發(fā)到數(shù)千個網(wǎng)絡節(jié)點。

區(qū)塊鏈如何運作？

區(qū)塊鏈在被稱為區(qū)塊的集合中存儲數(shù)據(jù)集。區(qū)塊就像容器。每個容器都有一個限制或它能容納的最大數(shù)量的內容。就區(qū)塊而言，它能包含的數(shù)據(jù)總量被稱為區(qū)塊大小限制。

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

比特幣的區(qū)塊大小約為1MB，以太坊的區(qū)塊大小約為80KB。。

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

是什么讓區(qū)塊鏈安全且不可變？

區(qū)塊鏈的不可更改性是由于區(qū)塊的哈希值。哈希值類似于指紋。人類都有不同的指紋。在區(qū)塊的情況下，哈希值作為唯一的標識符/指紋。每個區(qū)塊都是由散列算法/散列函數(shù)產生的唯一散列值進行數(shù)字簽名的。當前區(qū)塊、上一個區(qū)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(shù)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(shù)的功能與此類似，它將原始數(shù)據(jù)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(jīng)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(qū)塊鏈記錄。首先，黑客必須運行他的節(jié)點并找到他想修改的區(qū)塊。如果他成功地改變了這個區(qū)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(qū)塊在鏈上失效。

請記住，這種修改目前只在他的節(jié)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(jīng)過其他節(jié)點的驗證。如果大多數(shù)節(jié)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(shù)節(jié)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(qū)塊鏈的特點

• 去中心化。這是區(qū)塊鏈的關鍵特征之一。除私有區(qū)塊鏈外，區(qū)塊鏈沒有管理網(wǎng)絡活動的中央機構；相反，節(jié)點維護網(wǎng)絡并驗證交易。您可以將重要的數(shù)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(qū)塊鏈地址的所有權。
• 透明開放。區(qū)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(qū)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(qū)塊鏈上的每一條數(shù)據(jù)都經(jīng)過哈希處理。也就是說，您無法指定數(shù)據(jù)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(qū)塊哈希的先進密碼學和唯一性，篡改任何區(qū)塊都需要更改大多數(shù)節(jié)點上其他區(qū)塊的所有哈希，這是大量的工作和大量的資源。

區(qū)塊鏈術語

眾所周知，每項技術都伴隨著其術語。區(qū)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(shù)字貨幣/代幣。就像實物現(xiàn)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(qū)塊鏈之上，并利用區(qū)塊鏈技術作為安全系統(tǒng)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(yè)

在區(qū)塊鏈和加密貨幣社區(qū)，特別是在比特幣生態(tài)系統(tǒng)中，采礦是一種趨勢。采礦是驗證交易并在區(qū)塊鏈上創(chuàng)建新區(qū)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(qū)塊鏈時，需要相當一部分計算能力來解決復雜的數(shù)學問題。

挖礦不僅有利于區(qū)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(qū)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(qū)塊鏈用來做決策的一種容錯機制。當大多數(shù)人在此類協(xié)議中獲勝時，少數(shù)人會支持它。這確保了公平和更快的決策。區(qū)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）

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

最快解決數(shù)學難題的人贏得比賽并與網(wǎng)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(qū)塊鏈網(wǎng)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(shù)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(wǎng)絡共享區(qū)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(qū)塊鏈計劃很快升級到 PoS 共識協(xié)議。

節(jié)點

區(qū)塊鏈節(jié)點是運行區(qū)塊鏈客戶端軟件的計算機或設備，擁有區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的完整副本，可以驗證區(qū)塊鏈上的交易、消息和區(qū)塊。

節(jié)點類型

區(qū)塊鏈節(jié)點主要分為兩種；輕量級節(jié)點和完整節(jié)點。有多種類型的節(jié)點。他們是：

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

全節(jié)點與輕量級節(jié)點

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

如何運行一個節(jié)點

運行自己的節(jié)點非常簡單：

1. 選擇一個區(qū)塊鏈（例如，比特幣、以太坊等）。
2. 下載您喜歡的區(qū)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(jié)點/計算機，并將從它們復制區(qū)塊鏈。

區(qū)塊鏈的類型

區(qū)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(qū)塊鏈（許可區(qū)塊鏈）
• 公共區(qū)塊鏈（無許可區(qū)塊鏈）
• 混合區(qū)塊鏈
• 聯(lián)盟區(qū)塊鏈（聯(lián)合區(qū)塊鏈）

公共區(qū)塊鏈（無許可區(qū)塊鏈）

公共區(qū)塊鏈，也稱為無許可區(qū)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(shù)據(jù)并作為節(jié)點加入網(wǎng)絡，參與交易驗證等。

公共區(qū)塊鏈的優(yōu)勢

• 區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)是不可變的
• 任何人都可以自由加入
• 數(shù)據(jù)安全性高
• 交易很容易追蹤
• 它們是完全透明的
• 區(qū)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(qū)塊鏈的缺點

• 交易緩慢。由于有許多活躍用戶，在這個公共網(wǎng)絡上完成交易需要更長的時間。
• 可擴展性。有數(shù)百個節(jié)點，其中大多數(shù)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(qū)塊鏈可能不是最佳解決方案。
• 資源消耗大。由于公共區(qū)塊鏈執(zhí)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(qū)塊鏈（許可區(qū)塊鏈）

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

• 私人的
• 安全的
• 完全許可
• 快速地

這就是私有區(qū)塊鏈發(fā)揮作用的地方。

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

這些類型的區(qū)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(qū)塊鏈的內容。

私有區(qū)塊鏈的例子有：

• Ripple (XRP)
•  Hyperledger
• R3 Corda

私有區(qū)塊鏈的優(yōu)勢

• 網(wǎng)絡穩(wěn)定。私有區(qū)塊鏈具有更穩(wěn)定的網(wǎng)絡。
• 交易成本低。交易成本微薄，因為網(wǎng)絡上的用戶不多。

私有區(qū)塊鏈的缺點

• 信任問題。因為我們不知道發(fā)生了什么，所以那些無法訪問網(wǎng)絡的網(wǎng)絡之外的人可能很難信任網(wǎng)絡。此外，可能會發(fā)生欺詐交易，從而降低對區(qū)塊鏈的信任。
• 集中控制。規(guī)則是由網(wǎng)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(qū)塊鏈。只有收到邀請后，您才能訪問。

混合區(qū)塊鏈

混合區(qū)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(jīng)將一只狼和一個人交叉來創(chuàng)造一個狼人，你應該對混合區(qū)塊鏈有一個很好的了解。

混合區(qū)塊鏈結合了私有和公共區(qū)塊鏈的特性。你必須有一個特殊的邀請才能訪問這個數(shù)據(jù)庫，有時區(qū)塊鏈成員會決定將誰添加到區(qū)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(qū)塊鏈成員訪問）。

混合區(qū)塊鏈的優(yōu)勢

• 安全。由于訪問此類區(qū)塊鏈需要特殊訪問權限，因此可以保護區(qū)塊鏈免受外部黑客攻擊。
• 隱私。該網(wǎng)絡在封閉的生態(tài)系統(tǒng)中運行；因此，數(shù)據(jù)是安全且私密的。
• 確保信任
• 更快的交易時間

聯(lián)盟區(qū)塊鏈（聯(lián)合區(qū)塊鏈）

聯(lián)盟區(qū)塊鏈與混合區(qū)塊鏈一樣，是公共區(qū)塊鏈和私有區(qū)塊鏈的混合體。唯一的區(qū)別是來自多個組織的成員可以在網(wǎng)絡上協(xié)作，而不是單個人。

聯(lián)盟區(qū)塊鏈本質上是私有區(qū)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(qū)塊鏈

擁有利用區(qū)塊鏈的力量、安全性和透明度改變游戲規(guī)則的想法的公司和個人的數(shù)量與日俱增。新平臺不斷涌現(xiàn)，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(fā)者，他在 2013 年出來并發(fā)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(qū)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(lián)系更緊密的比特幣鏈不同，以太坊區(qū)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(qū)塊鏈就像傳統(tǒng)區(qū)塊鏈一樣工作，但它使開發(fā)人員能夠編寫可以根據(jù)區(qū)塊鏈上的預定義規(guī)則或事件執(zhí)行的計算機程序。這些計算機程序在以太坊區(qū)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(qū)塊鏈有其加密貨幣以太（ETH），但它允許開發(fā)人員創(chuàng)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(xiàn)實生活中的數(shù)字資產，例如音樂、視頻和照片。NFT 為創(chuàng)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(qū)塊鏈的實際應用

盡管區(qū)塊鏈被設計為存儲記錄的賬本，并經(jīng)常用于比特幣等加密貨幣，但它在現(xiàn)實世界中的應用也很廣泛，從金融到數(shù)據(jù)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(qū)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(fā)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(qū)塊鏈技術的幫助下簡化。借助能夠保存我們記錄的區(qū)塊鏈，平臺可以利用這項技術來構建由區(qū)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(jīng)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(lián)網(wǎng) (IoT)

物聯(lián)網(wǎng)是指包含傳感器并可以處理來自周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)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(tǒng)、監(jiān)控我們的健康、操作工廠設備等等。我們經(jīng)常聽說這些小工具被黑客入侵以監(jiān)視人們并遠程控制其他設備。但是由于數(shù)據(jù)的開放性和不變性/不可破壞性，區(qū)塊鏈提供了更高級別的安全性來防止數(shù)據(jù)泄露。

以下是利用區(qū)塊鏈技術使物聯(lián)網(wǎng)更智能、更安全的公司名單：

• ? Xage security
• ? HYPR
• ? Filament

版稅和盜版

區(qū)塊鏈可以跟蹤電影、音樂和其他藝術家/創(chuàng)作者內容在流媒體平臺和整個互聯(lián)網(wǎng)上的分布。通過自動化的智能合約，創(chuàng)作者可以在他們的內容被使用時獲得報酬。

不可替代代幣（NFT）

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

醫(yī)療保健

醫(yī)療機構也可以利用區(qū)塊鏈技術來保存病人的記錄，并與研究人員和藥物提供者分享文件。