區塊鏈技術入門

讀完這篇文章,你將搞清楚這幾個問題:
1.什麼是比特幣?
2.比特幣爲什麼是這麼火?
3.什麼是區塊鏈?
4.區塊鏈都有哪些玩法?

1.什麼是比特幣?
提到區塊鏈,就不得不提比特幣,因爲小蠻相信在大多數人眼中,比特幣不是一個陌生的名詞。比特幣,其實質是“中本聰”在2009年提出的一個去中心化的P2P版本的貨幣系統,中本聰是誰到現在也沒有一個定論,有人說是一個日本人,有人是一個日本集團,也有人說是中國,不過這都不重要。重要的是比特幣現在非常火爆,因爲如今的比特幣,幾千上萬美金都不一定能買到一個(看行情),大多數人被這個奇怪的電子幣高昂的市價給嚇到了,懂點技術的人就去“挖礦”了,不懂技術的人直接就去比特幣市場上買進賣出了,於是越來越火,到了今天,而曾經的比特幣要幾千個才能買一杯可樂

2.比特幣爲什麼這麼火?
也許有人以爲比特幣火,是因爲它獨有的技術特性:
(1)獨立性,比特幣沒有發行機構,可能大家都知道是中本聰設計的,但中本聰是誰?誰都不知道。
(2)點對點交易,去中心化,不受主權貨幣的約束;
(3)安全性,比特幣通過密碼學設計來確保貨幣流通各個環節的安全。
(4)保密性,比特幣是對立的,流通、轉移和支付都通過加密且點對點交易,所有權和流通交易都是匿名的。
(5)總量有限,這也是最重要的也可能是最被廣大炒家看中的一點,所有其他的貨幣或者理財產品都無法做到像比特幣一樣,至始至終控制發行總量。

然而,然而,以上這些技術特性都無法支撐它火起來,因爲技術再牛,沒有應用場景,也無法支撐它的火爆和瘋狂,那麼支撐比特幣火爆的主要原因有幾點了,小蠻認爲主要有兩點:
(1)炒作,物以稀爲貴,當比特幣被忽悠起來之後,無數熱錢都會涌向這個沒有實際價值的電子貨幣,有人追捧,自然有人投機,有人投機自然就有火爆的局面;
(2)非法用途,前面提到了比特幣繞過了中央主權貨幣的限制,可以跨越國界點對點自由流通,這也就成爲“洗(藏、轉移)錢”的重要工具,無數來歷不明黑錢進入比特幣這個總量受限的盤子,也就是爲了這個目的。
分析到以上兩點,大家應該能夠對比特幣有個清晰的認識。

3.什麼是區塊鏈?
(1)區塊鏈又是個什麼東西?
區塊鏈作爲目前最爲熱門的一個技術,到底應該如何去理解了?區塊鏈是分佈式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式[1]。以比特幣爲使用實例,區塊鏈其實質就是一種特殊的分佈式數據庫,區塊鏈的主要作用是存儲信息,任何需要保存的信息(如比特幣的流通交易信息等)都可以寫入區塊鏈,當然作爲數據庫,也可以讀取。其次,區塊鏈網絡是開放透明的,任何人都可以加入區塊,成爲其中的一個節點,在區塊鏈中,每一個階段都是對等的,保存在這個區塊鏈中的所有數據(比如,一個比特幣節點就能夠保存全世界所有比特幣自面世以來,所有的流通、轉賬和交易信息)。換句話說,在區塊鏈中的任意節點寫入數據,最後所有節點都會進行同步,保證本區塊鏈中的一致。

(2)區塊鏈技術的典型特徵[2]
典型特徵是去中心化、集體維護、不可篡改、數據透明、用戶匿名等五大特徵:
  • 去中心化:沒有中心服務器,所有節點對等,數據分佈式高冗餘存儲,也可以簡單理解爲系統沒有管理員,徹底無中心的(所有的數據庫都有管理角色),沒有中心也就意味着無法管理,換句話說“無法被某個人或者某個機構控制”,但這並不意味着,誰都沒法兒操作區塊鏈,這就引出區塊鏈的下一個特性;
  • 集體維護:所有當前參與的節點共同維護交易及區塊鏈,而交易基於密碼學原理而非基於“信任”,是的任何達成一致的雙方,能夠直接進行操作,不需要第三方的參與;
  • 不可篡改:區塊鏈是由區塊組成,而區塊的相互鏈接石油區塊頭中的哈希值信息決定的,每個區塊的哈希值唯一,通過哈希值標誌區塊,區塊內容變化,哈希值一定會改變。如果區塊鏈中某個人修改了區塊中的信息,爲了讓區塊有效,他必須修改整個區塊鏈裏面所有的區塊,否則區塊就脫離區塊鏈了,而哈希計算非常耗時,除非有人掌握全區塊鏈51%以上的算力(又稱51%攻擊),區塊鏈無法被篡改,就如同歷史一樣。
  • 數據透明:所有人都可以獲取區塊鏈內所有數據;
  • 用戶匿名:區塊鏈使用非對稱加密技術,公鑰作爲用戶名,私鑰作爲密碼,而且通過數字簽名技術提供用戶交易的密碼學證據,不用進行實名認證。

(3)區塊鏈的技術架構
區塊鏈技術由上至下一共由應用層、激勵層、共識層、網絡層、數據層五層(1.0)組成(2.0是六層,在激勵層和應用層之間加入合約層[3]),每一層都有自己的對應定位。

應用層:封裝了區塊鏈的各種應用場景和案例,比如搭建在以太坊上的各類區塊鏈應用就是部署在應用層,所謂可編程貨幣和可編程金融也將會搭建在應用層,以比特幣爲例,就是大家接觸到最多的客戶端,完成賬戶的記賬轉賬功能.
*合約層:封裝各類腳本、算法和智能合約,是區塊鏈可編程特性的基礎。以以太坊爲首的新一代區塊鏈系統試圖完善比特幣的合約層。比特幣儘管也包含了腳本代碼,但並不是圖靈完備的,即不支持循環語句;以太坊在比特幣結構基礎上,內置了編程語言協議,從而在理論上可以實現任何應用功能。如果把比特幣看成是全球賬本的話,那麼就可以把以太坊看作是一臺“全球計算機”---任何人都可以上傳和執行任意的應用程序,並且程序的有效執行能夠得到保證。
激勵層:該層主要出現在公有鏈中,因爲在公有鏈中必須激勵遵守規則參與記賬的節點,並且懲罰不遵守規則的節點,才能讓整個系統朝着良性循環的方向發展。確定區塊鏈的運作機制,以比特幣爲例,它的發行機制和激勵機制,就是就激勵層確定的,比特幣有兩種激勵機制,一種是挖礦一種交易手續費。
共識層:封裝網絡節點的各類共識機制算法。共識機制算法是區塊鏈技術的核心技術,因爲這決定了到底由誰來進行記賬(挖礦),記賬者選擇方式將會影響整個系統的安全性和可靠性。目前已經出現了十餘種共識機制算法,其中最爲知名的有工作量證明機制、權益證明機制、股份授權證明機制等。
網絡層:包括分佈式組網機制、數據傳播機制和數據驗證機制等,區塊鏈採用了完全P2P的組網技術(如BT下載,電驢等)。
數據層:封裝了底層數據區塊的鏈式結構,以及相關的非對稱公私鑰數據加密技術和時間戳等技術,這是整個區塊鏈技術中最低層的數據機構,

(4)區塊鏈技術的歷史進階
區塊鏈技術從誕生到現在共三個進化版本1.0版(過去,典型代表比特幣)、2.0版(現在,典型代表以太坊)、3.0版(未來),目前主流的2.0版,區別可見下表。

 1.0版2.0版
圖靈完備非圖靈完備圖靈完備
智能合約不支持支持
應用場景定位於具體應用(如比特幣)定位於平臺,可實現各種應用
交易速度5-20TPS3000TPS
資源消耗算力消耗巨大無資源消耗,支持POS/DPOS/PBFT等低消耗共識機制
備註:
  • 圖靈完備:圖靈完備的方法就是看該語言能否模擬出圖靈機,圖靈不完備的語言常見原因有循環或遞歸受限(無法寫不終止的程序,如 while(true){}; ), 無法實現類似數組或列表這樣的數據結構。
  • 智能合約:以自動的方式,將義務和權利的關係以程序的形式表達出來,其優勢是利用程序算法替代人仲裁和執行合同。[4]
區塊鏈2.0的技術架構在1.0的基礎上,有了巨大改進,應用層升級爲智能合約層,縮短出塊時間到16秒(原來十幾分鍾),對單個區塊的信息進行了擴充,加入分叉叔伯塊獎勵和Gas消耗機制,建立EVM虛擬機等等,具體可以參考[5]。

(5)區塊鏈的應用分類及相應特徵
區塊鏈技術按照應用場景分類,如同雲技術一樣,可以分爲公有鏈、聯盟鏈、私有鏈:
  • 公有鏈是指全世界任何人都可以隨時進入到系統中讀取數據、發送可確認交易、競爭記賬的區塊鏈,如比特幣,訪問門檻低、所有數據默認公開、用戶免受開發者的影響);
  • 聯盟鏈是由若干個機構共同參與管理的區塊鏈,低成本運行和維護、高交易速度及良好的擴展性、聯盟維護比私有鏈更具可信度;
  • 私有鏈是指其寫入權限由某個組織和機構控制的區塊鏈,參與節點的資格會被嚴格限制,交易速度非常之快、給隱私更好的保障、交易成本大幅降低。
三種鏈受限於蒙代爾三角(去中心化、安全、高效),彼此之間沒有絕對的優勢和劣勢,往往需要根據不同的應用場景來選擇適合的區塊鏈類型。

4.區塊鏈都有哪些玩法?
區塊鏈作爲如此火的一門新技術,都有哪些玩法了?哪些是正確打開的,哪些又是假冒僞劣了?
(1)正確玩法
  • 金融領域:
    • 互助保險。
    • 去中心化自治金融交易所。
  • 遊戲娛樂領域:
    • 區塊貓(狗、羊......)
  • 其他
(2)錯誤玩法
  • 智能合約實現保險自動理賠:這個自動理賠完成不需要智能合約實現,也跟區塊鏈沒什麼關係,傳統的IT系統也能實現。
  • 區塊鏈實現各類商品的防僞:商品信息都是人錄入進去的,要想確定商品真僞,只能親自檢驗,區塊鏈防僞只能針對鏈內內生信息實現防僞(不可篡改屬性,鏈外無濟於事)。
讀到這裏,相信你對區塊鏈也有一定了解了,跟區塊鏈小白說拜拜吧!


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