区块链技术如何运作?

区块链技术如何运作?

几乎每个人都听说过Blockchain而且很酷, 但并非所有人都了解它是如何运作的。 什么是区块链?区块链是一本几乎不可能伪造的日记。

哈希函数

让我们假设一个房间里有10个人决定单独使用一种货币。 他们必须遵循资金流动,一个人,让他们称他为鲍勃,他决定在日记中保留所有行动的清单。

另一个人,杰克,决定偷钱。为了隐藏这个,他改变了日记中的条目:

鲍勃注意到有人干扰了他的日记,他决定阻止这种情况发生。他找到了一个名为Hash函数的程序,它将文本转换为一组数字和字母,如下表所示:

哈希是由哈希函数产生的一串数字和字母。哈希函数是一种数学函数,它采用可变数量的字符,并将其转换为具有固定数量字符的字符串,即使字符串中的小变化也会创建一个全新的哈希值。

在每条记录之后,他插入了一个哈希,新日记如下:

杰克决定再次改变参赛作品,晚上,他在日记上改变了记录,并生成了一个新的哈希。

鲍勃注意到有人再次筛选了日记。他决定使每笔交易的记录复杂化,在每条记录之后,他插入了从记录值+最后一个哈希生成的哈希,所以每个条目都取决于之前的条目。

 

如果杰克试图改变记录,他将不得不改变所有先前条目中的哈希值。但杰克真的想要更多的钱,他花了一整夜来计算所有的哈希。

但鲍勃不想放弃。他决定在每张唱片后添加一个数字,这个号码叫做“Nonce”。应该选择Nonce,以便生成的散列以两个零结尾。

现在,为了打造记录,杰克将不得不花费数小时为每一行选择Nonce。

更重要的是,不仅人,而且计算机无法快速找出Nonce。

节点

后来,鲍勃意识到有太多的记录,他不能永远保持这样的日记。因此,当他写了5,000笔交易时,他将它们转换为单页电子表格。玛丽检查了所有交易是否正确。

鲍勃在他的电子表格日记中传播了5000多台计算机,这些计算机遍布全球。这些计算机称为节点。每次交易发生时,都必须得到节点的批准,每个节点都会检查其有效性。一旦每个节点检查了一个交易,就会有一种电子投票,因为一些节点可能认为交易有效而其他人认为这是欺诈。

上面提到的节点是计算机。每个节点都有一个数字分类帐或区块链的副本。每个节点都检查每个事务的有效性,如果大多数节点表示事务有效,则将其写入块。

现在,如果Jack更改了一个条目,则所有其他计算机都将具有原始哈希值。他们不允许改变发生。

这个电子表格被称为块。整个块的区块是区块链。每个节点都有一个区块链的副本,一旦块达到一定数量的已批准交易,则形成新块。

区块链每十分钟更新一次。它会自动完成,没有主计算机或中央计算机指示计算机执行此操作。

一旦电子表格或分类帐或注册表更新,就不能再更改它。因此,不可能伪造它。您只能向其添加新条目,注册表同时在网络上的所有计算机上更新。

  • 重点:    ·区块链是一种包含有关交易信息的日记或电子表格。
        ·每个事务都生成一个哈希。
        ·哈希是一串数字和字母。
        ·交易按其发生的顺序输入。订单非常重要。
        ·哈希不仅取决于事务,还取决于先前事务的哈希。
        ·即使事务中的一个小变化也会创建一个全新的哈希值。
        ·节点通过检查哈希来检查以确保事务未被更改。
        ·如果事务被大多数节点批准,则将其写入块中。
        ·每个块引用前一个块并一起构成区块链。
        ·区块链是有效的,因为它分布在许多计算机上,每台计算机都有区块链的副本。
        ·这些计算机称为节点。
        ·Blockchain每10分钟更新一次。

钱包,数字签名,协议

鲍勃聚集了10个人,他需要向他们解释新硬币。

杰克向小组承认了自己的罪过并深表歉意。为了证明他的诚意,他给了安和玛丽他们的硬币。

有了这些,鲍勃解释了为什么这种情况再也不会发生了。他决定实施一种称为数字签名的东西来确认每笔交易。但首先,他给了每个人一个钱包。

什么是钱包?

钱包是一串数字和字母,例如18c177926650e5550973303c300e136f22673b74。这是一个地址,当交易发生时,它将出现在区块链的各个区块中。没有可见的记录,谁与谁做了什么交易,只有钱包的数量,每个特定钱包的地址也是公钥。

电子签名

要执行交易,您需要两件事:钱包(基本上是地址)和私钥。私钥是一串随机数,但与地址不同,私钥必须保密。

当有人决定向其他任何人发送硬币时,他们必须使用他们的私钥签署包含交易的消息。两个密钥系统是加密和加密的核心,它的使用早于区块链的存在。它最初是在20世纪70年代提出的。

一旦消息被发送,它就被广播到区块链网络。然后,节点网络对消息进行处理,以确保它包含的事务有效。如果它确认了有效性,则将事务放在一个块中,之后不能更改有关它的信息。

什么是加密密钥?

加密密钥是一串数字和字母。密码密钥由密钥生成器或密钥生成。这些密钥使用非常高级的数学,包括素数来创建密钥。

协议

区块链由各个行为规范组成,这些规范是编程到其中的大量规则。这些规范称为协议。特定协议的实现本质上使Blockchain成为现实——分布式、对等和安全的信息数据库。

区块链协议确保网络以其创建者的方式运行,即使它完全是自主的并且不受任何人控制。以下是区块链中实现的协议的一些示例

    ·每个哈希数的输入信息必须包括前一个块的哈希数。
    ·在每210,000个区块被封锁后,成功开采区块的奖励减少了一半。
    ·为了保持在大约10分钟内开采一个区块所需的时间,每2,016个区块重新计算采矿难度。

工作证明

在一个区块中放置一个交易被称为工作证明挑战的成功结论,并由称为矿工的特殊节点执行。

工作证明是一个系统,需要服务请求者的一些工作,通常意味着计算机处理时间。生成工作证明是一个概率很低的随机过程,因此通常需要进行大量的试验和错误才能生成有效的工作证明。当谈到比特币时,哈希就是作为工作证明的东西。

什么是采矿?

区块链上的矿工是通过解决工作问题证明来生成区块的节点。如果矿工产生一个被节点的电子共识批准的区块,那么该矿工将获得硬币奖励。截至2017年10月,比特币矿工每块获得12.5比特币。

奖励并不是矿工继续运行硬件的唯一动机。他们还获得比特币用户支付的交易费用。目前,由于比特币网络内发生了大量交易,交易费用急剧上升。即使收费是发送方自愿的,矿工也会始终优先考虑转账费用较高的转账。因此,除非您愿意支付相当高的费用,否则您的交易可能需要很长时间才能得到处理。

重点
  ·钱包是区块链上的地址。
  ·钱包是公钥。
  ·想要进行交易的人必须发送一条消息,其中包含使用其私钥签名的交易。
  ·在交易获得批准之前,每个节点都会以特殊的电子方式对其进行投票,这与大多数国家的选举不同。
  ·交易由作为特殊节点的矿工放置在块中。
  ·持有区块链的网络中的计算机称为节点。
  ·矿工将交易放在块中以响应工作挑战的证据。
  ·在矿工成功“封锁”一块交易后,他们会收到奖励,目前为12.5 BTC,他们还可以支付比特币持有人支付的交易费用。
  ·使用Blockchain程序中内置的规则(称为协议)在区块链上执行交互。
  ·密码学对于区块链来说是至关重要的,可以阻止那些想要入侵区块链的小偷。
  ·密码密钥由密钥生成器或密钥生成。
  ·Keygens使用涉及素数的非常高级的数学来创建密钥。
  ·一个块包含一个时间戳,对前一个块的引用,在块进入区块链之前必须解决的事务和计算问题。
  ·需要达成共识的分布式节点网络在区块链中几乎不可能实现欺诈。

分布数据库

数据库是区块链,区块链上的每个节点都可以访问整个区块链。没有任何一个节点或计算机管理它包含的信息。每个节点都能够验证区块链的记录。这一切都是在没有一个或几个中间人控制一切的情况下完成的。

它在结构上是分散的,不会因为几个节点失败而导致区块链崩溃。

然而,区块链的节点在逻辑上是集中的,因为整个区块链是执行编程到其中的某些动作的分布式网络。

点对点(P2P)传输

根据第一个原则,通信总是直接在对等体之间发生,而不是通过某个中心节点。有关区块链发生情况的信息存储在每个节点上,然后传递给相邻节点。这样,信息就可以通过整个网络传播。

透明度而且是假名

检查区块链的任何人都能够查看每个事务及其哈希值。使用区块链的人如果愿意,可以是匿名的,或者他们可以将他们的身份证明给他人。您在区块链上看到的所有内容都是区块链地址之间的交易记录。

记录

一旦交易记录在区块链上并且区块链已经更新,那么就不可能更改该交易的记录。这是由于特定的交易记录链接到前一个记录。区块链记录是永久性的,它们按时间顺序排序,并且可供所有其他节点使用。

为什么不可能关闭网络?

由于全世界都有节点,因此整个网络几乎不可能被一方接管。

为什么几乎不可能伪造一个街区?

伪造块几乎是不可能的原因是,块的有效性以及通过扩展将其包含在区块链中,是由节点的电子共识确定的。这些节点有数以千计,散布在世界各地,因此捕获网络需要计算机具有不可能的功率。

您可以将区块链用作普通数据库吗?

您可以像使用Access,Filemaker或MySql一样在Blockchain上存储3GB的文件吗?这不是一个好主意。大多数区块链不适合这种设计或仅仅缺乏所需的容量。

传统的在线数据库通常使用客户端——服务器网络架构。这意味着具有访问权限的用户可以更改存储在数据库中的条目,但总体控制权仍由管理员进行。对于区块链数据库,每个用户都负责维护,计算和更新每个新条目。每个节点必须协同工作,以确保他们得出相同的结论。

Blockchain架构还意味着每个节点必须独立工作,并将其工作结果与网络的其余部分进行比较。因此,达成共识可能非常耗时。因此,与传统的数字交易技术相比,区块链网络被认为非常慢。

然而,有一些使用区块链技术生成数据库的实验,BigchainDB是该领域的第一家大公司。创建者采用了企业级分布式数据库并在其基础上构建了他们的技术,同时添加了区块链的三个关键属性:分散化,不变性以及注册和转移资产的能力。他们创造的东西是否有用还有待确定。

重点

  • 区块链是一个数据库,分布在所有节点之间。
  • 没有一个或多个节点控制区块链。
  • 所有节点都能够验证事务。
  • 区块链上的所有通信都是p2p。
  • 使用区块链的任何人都是匿名的,如果这是他们想要的。
  • 区块链上发生的所有交易都记录在那里,因此使用网络的任何人的交易都是公开的,并且完全透明,即使它们可能是匿名的。
  • 一旦交易记录在区块链上并且区块链已更新,则该交易不能被更改。
  • 没有任何人或组织可以关闭区块链。
  • 尽管区块链在政治上和建筑上都是分散的,但它在逻辑上是集中的。

区块链在传统领域用途

智能合约以与传统合同相同的方式,定义特定协议的规则和处罚。然而,最大的区别在于智能合约会自动执行这些义务。对合同进行编码,以便在满足特定标准时解除合同。

1.保修索赔

通常解决保修索赔成本是昂贵的,耗时且对于提出索赔的人来说通常很难。使用区块链可以实现智能合约,这将不可避免地使流程变得更加容易。

在过去提出索赔时,所有检查都将由人进行,这可能非常耗时并且留下人为错误的空间。这将变得不必要,作为检查以确保满足所有标准,并且可以使用区块链自动完成。一旦履行了所有义务,最终的支付就是自动的。这一切都可以通过最少的人为参与来完成。

Deloitte 提供的解决方案之一是在收据中包含QR码。QR码设置为包含有关购买的所有相关信息:项目,序列号,购买日期等。有了它,QR码还保存了如何在Facebook Messenger上找到“保修机器人”的说明。然后,用户可以将收据的图片发送到该机器人,引擎解开QR码并将所有产品信息存储在区块链上。

2.衍生品

衍生品用于证券交易所,并关注资产价值。

股票和股票交易中的智能合约可以通过简化,自动化和降低整个行业衍生品交易的成本来彻底改变当前的做法。定居点可以在几秒钟内完成,而不是目前所需的三天。

使用智能合约,点对点交易将成为一种常规操作,从而导致股票交易的彻底革命。巴克莱和其他几家公司已经尝试过使用智能合约交易衍生品的方式,但他们得出的结论是,除非银行合作实施,否则该技术将无法运作。

3.保险索赔

通过智能合约,可以建立针对特定保险相关情况的一系列标准。理论上,随着区块链技术的实施,您只需在线提交保险索赔并立即获得自动支付。当然,提供您的索赔符合所有要求的标准。法国保险巨头AXA是第一家使用区块链技术提供保险的主要保险集团。他们推出了一种新的航班延误保险产品,该产品将使用智能合约来存储和处理支出,其他保险公司也将随之效仿。

4.身份验证

目前,身份验证浪费了太多时间和精力。使用区块链的分散化,在线身份的验证将更快。使用区块链智能合约,中心位置的在线身份数据将会消失。计算机黑客将不再拥有集中攻击漏洞。在Blockchain的支持下,数据存储具有防篡改和不腐败的特点。在世界各地,区块链正在身份验证方面取得重大改进。

瑞士楚格市使用分散申请(DAPP)来验证其公民的电子身份。用于身份验证的另一个DAPP生产商是爱沙尼亚的Oraclize。它销售DAPP以解决KYC(了解您的客户)问题。这在身份验证中非常重要。Thomson Reuters组织正在创建另一个使用以太坊进行身份验证的DAPP。

5.物联网(IoT)

物联网(IoT)是物理设备,车辆和其他嵌入软件,执行器,传感器,软件和网络连接的物品的网络,连接到互联网。所有这些功能使这些对象能够收集和交换数据,区块链及其智能合约是理想的选择。

预计涉及设备智能合约的项目将变得非常普遍。世界领先的IT研究公司Gartner已经做出预测,到2020年我们将会存在至少20亿个连接设备。这些设备正在使用以太坊智能合约。例如,我们有以太坊灯泡,我们有以太坊BlockCharge,涉及电动汽车的充电,最后是CryptoSeal ;这是一种用于药物安全的防篡改密封。

区块链将在推出物联网方面发挥重要作用,但也将提供防范黑客的方法。由于它是为分散控制而构建的,因此基于它的安全方案应该具有足够的可扩展性,以涵盖物联网的快速增长。此外,Blockchain对数据篡改的强大保护将有助于防止恶意设备通过传播误导性信息来破坏家庭、工厂或交通系统。

6.存档和文件存储

Google Drive,Dropbox等已经使用集中式方法彻底开发了文档的电子存档。集中的网站总是吸引黑客。区块链及其智能合约提供了大幅减少这种威胁的方法。

有许多区块链项目旨在实现这一目标。

但请记住,区块链本身内通常没有足够的存储空间,但是可以使用分散的云存储解决方案,例如StorjSiaEthereum Swarm、IPFS等。从用户的角度来看,它们就像任何其他云存储一样工作。不同之处在于内容托管在各种匿名用户的计算机上,而不是数据中心。

7.保护知识产权

Blockchain支持的归档将比以前提供更多的知识产权保护。使用Blockchain的一个名为Ascribe的应用程序已经提供了这种保护。

8.犯罪

违法者必须隐藏和伪装从他们的功绩中获得的钱。目前,这是通过假银行账户,赌博和离岸公司以及其他策略来完成的。关于加密货币交易的透明度存在很多问题。但是,加密货币系统中可能存在所有必要的监管要素,例如识别当事人和信息,交易记录甚至执行。

随着技术越来越受到主流关注,区块链及其智能合约有可能使大多数洗钱策略失效并且非常可追溯。

9.社交媒体

目前,社交媒体组织能够自由使用其客户的个人数据。这有助于他们赚取数十亿美元。使用区块链智能合约,社交媒体用户可以根据需要出售他们的个人数据。麻省理工学院正在调查这些想法。OPENPDS / SA项目的目的是为数据所有者提供使用区块链技术调整隐私保护程度的方法。

10.在选举和民意调查中使用智能合约

智能合约可以大大改善选举和民意调查。已经存在各种应用程序,例如Blockchain Voting MachineFollow My VoteTIVI。所有这些人都承诺消除欺诈行为,同时为结果提供完全透明度并保持投票匿名。然而,在分散投票得到广泛实施之前,还有很长的路要走。

限制和漏洞

任何区块链网络在很大程度上取决于其中的活跃用户数量。为了充分发挥其潜力,网络必须是一个具有广泛分布的节点网格的强大网络。

此外,没有Blockchain网络存在的环境适合交易的相同数量的主要发卡像Visa或MasterCard做。截至2017年,Blockchain还有很长的路要走,才有能力取代金融世界的巨头。

最后,总是存在大规模捕获任何给定区块链网络的理论可能性。如果一个组织以某种方式设法控制大多数网络的节点,那么它将不再在完全意义上分散。

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