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区块链那些事儿

近年来,以比特币为代表的数字加密货币迅速兴起并蓬勃发展起来。一说起比特币,人们总会提到“挖矿”、“矿工”等概念,当然,此“挖矿”非彼“挖矿”,那“挖矿”究竟是什么意思呢?而此处的“矿”又指代什么呢?……欲解答这些问题,绕不开的就是“区块链”这一概念,因为区块链是比特币的核心技术,是其技术依托与支撑。

 

一、何为区块链

区块链技术,最早由中本聪在其2008年发表的一篇关于比特币的论文中提出,但至今为止,理论界对区块链技术还没有明确定义。欲理解区块链的含义首先要清楚何为“区块”,简而言之,我们可以把“区块”当做一个账本,这个账本不仅用于记录数据,还负责储存、传播数据以及验证数据的有效性及真实性。将一个个区块按时间顺序连接在一条链上便构成了“区块链”,即一个总账本。但该总账本并非由一个中心机构创建,每个用户都可以在自己的账本上对前一账本进行核账并记录,当链条按时间顺序将一个个账本串联成为一条长链后,总账本区块链便形成。这意味着区块链对数据的记录、储存等采用的是分布式模式,即去中心化的,去中心化是区块链最大的特点及优势。此外,在区块链形成的过程中,其自身会用密码学的方式保证区块内信息的不可篡改和不可伪造。

 

二、区块链如何运作

上文笔者用易懂的方式简要地阐述了区块链究竟为何方神圣,但这只停留于非常浅显的表层,很多人还并不了解区块链究竟是怎样运作的,不知道小小的区块是怎样发挥出巨大的能量的,下面笔者将以比特币为例简要介绍一下区块链在现实中如何运作。总的来说,区块链的工作过程较为复杂,非三言两语可以说清道明,其中涉及到了数学、计算机、密码学等方面的知识,所以笔者将删繁就简地介绍其核心运作流程。

首先,在比特币网络中,某比特币用户创建一笔新的交易,该用户将收款账号、手续费等相关交易数据储存到一个区块中。但该区块不会直接保存数据,而是通过哈希函数保存其哈希函数值,即将数据编码为特定长度的字符串后保存到区块中。

然后该用户用自己的私钥对这笔交易进行签名,这里的签名方式就涉及到了密码学中的非对称加密,该加密方式可以满足区块链的安全需求。具体运作如下:非对称加密运用公钥和私钥这两个不对称的密码进行加密和解密,一般来说,用其中一个密钥加密后,只有对应的密钥才能解密;其中私钥保密,公钥公开与众,且无法通过公钥推算出私钥为何。那么,在比特币用户签名的场景下,先由该用户用私钥加密信息,即签名,然后该用户将公钥公布在比特币网络中,其他用户可使用这个公钥解密以确保信息是由该用户发出的。此外,为了表明区块数据的写入时间以证明其存在性,还要在区块上加盖时间戳。

接下来,该用户将这笔交易数据广播到比特币网络中,其他节点(用户)将收集到的交易数据存储到一个区块中,然后通过PoW共识等数据验证机制对交易信息的真实性和有效性进行验证,验证成功后记录新建信息并加盖时间戳,之后该节点将新区块向全网广播。

后续节点对区块的操作如上,大概经过十分钟左右的时间,区块链最终生成,交易结束。当然,在区块链生成的过程中会产生分叉,不过系统最终只保留最长的那一支区块链。

 

三、区块链的特点及优势

区块链作为一项新兴技术,其特点鲜明,优势明显,主要体现在去中心化、安全性高、可编程等方面。

在区块链之前,几乎所有的数据管理模式都是中心化管理模式,即通过中心化机构来记录、储存数据,但中心化机构普遍存在低效率、高成本、数据不安全等问题。而区块链技术对数据的记录、存储、验证等过程都是去中心化的,在没有中心化机构的基础上采取分布式的数据管理模式,使每一个节点都参与到数据的管理之中,而这可以帮助解决中心化存在的上述问题。

区块链具有较高的安全性。一方面,区块链采用非对称加密的方式对数据进行加密;另一方面,区块链采用分布式信息储存、验证模式以及时间戳技术以抵御外部攻击,从而降低了信息被篡改、被伪造的可能性。一般来说,如果黑客攻击区块链,必须控制超过51%的节点,这需要超级强大的算力,而且所需成本远大于攻击后的收益,因此区块链被黑客攻击成功的可能性极小。

区块链是可编程的,这具体体现在智能合约等去中心化应用中。何为智能合约呢?举个例子方便大家理解。A和B打赌,如果明天是晴天A赢,如果是阴天则B赢,然后二人通过计算机编程创建一个有关该赌局的智能合约,并将钱放入这个由智能合约控制的账户中。到了第二天,赌博的结果可以知晓,智能合约便根据收到的指令自动判断输赢并进行转账。由此可见,智能合约是运行在账本上的计算机程序,可以储存资产、处理信息,当满足一定条件时可以自动执行资产。而区块链可以提供灵活的脚本代码系统,通过编程创建智能合约,进而使得区块链能够应用到诸多领域。

基于区块链技术诸多的优势以及学术界和产业界的高度重视,该技术在诸多领域都有广泛的应用前景,除了目前运用较为成功的数字货币领域,金融和社会系统也将能够广泛应用此技术,比如一些p2p网络借贷、股权众筹等互联网金融已经将区块链技术运用其中。尽管如此,新兴的区块链技术还是存在着诸如效率、资源等方面问题的制约,显然,这需要进一步研究跟进解决,从而使该技术更好的造福社会。