区块链到底是什么?白话解读区块链的4大核心组件

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一文读懂区块链的4大底层核心组件—分布式账本、点对点网络、共识规则以及密码学

由于加密钱银的遍及,区块链技能在过去几年中迅速兴起。无论如何,这项技能依然与比特币有太多联系、,而在现实日子中,区块链技能为用户供给了多种用处。为了更好地了解它是如何作业的,对它的底层技能有一个清晰的概念是非常重要的。

好哥们:" 老白,区块链最近很火,我想了解 "

笔者:" 不懂问度娘 "

好哥们:" 百度说:区块链是一种依照时刻顺序将数据区块以顺序相连的方法组合成的一种链式数据结构,并以密码学方法确保的不行篡改和不行假造的分布式账本。"

好哥们:" ......我晕了 "

好家伙,百度真是一个深奥的百科全书。

今日笔者将给大家介绍区块链的核心组件:区块链技能、分布式账本(DLT)、根据 DLT 的点对点网络、一致规则以及区块链涉及的密码学。而白泽将以身举例,这样更简略让大家了解。

1、区块链技能和分布式账本

首要咱们先要区分隔比特币和区块链。

区块链最早的应用是比特币,并且也是非常成功的应用,比特币创始人中本聪给比特币区块链界说的是A Peer-to-Peer Electronic Cash System(一种点对点的电子现金体系),以下摘自中本聪论文。

" 这是一个彻底通过点对点技能的电子现金体系,答应在线付出直接从一方发送到另一方,而无需通过金融组织。"

那么区块链终究是什么呢?从本质上来讲,它便是一个数据库。不过这个数据库有点特殊,它是一个分布式的,去中心化的数据库。而什么是账本?它是一本书或其他金融账户的集合。主要功能是存储和结构化数据。区块链不是保存在一个陈旧而尘土飞扬的图书馆中,而是数字对应物。一切信息都存储在与时刻戳相关联的区块中,而不是页面和数字。将时刻戳幻想为插入信息的精确日期和时刻。

这样,每个新区块都能够添加到具有最新时刻戳的块之后。一个块一个块的组成一条链。

数据库在咱们的日子中很常见,大家应该也都有所了解。它是存储处理各种数据用的。大到一个国家的人口经济环境数据,小到各省市,大公司,企事业单位的各种报表,再到老百姓居家过日子,你都离不开数据库。你便是开个小店,进多少货,卖多少钱你还得核算呢,对吧。

以老白我自己为例,曾通过日子稀里糊涂,挣多少钱,花到哪儿了,从来没有个数。后来高人指点,说你这样不行,你得学会记账,搞清楚你的收入开销,然后你就学会计划,日子会跳过越好的。老白一听有道理,那就记账吧。

老白一个月收入5000,老白的媳妇收入3000,别的还有一些其它的收入2000,老白一家一个月收入10000。每个月开销,房贷2000,物业水电通讯费500,衣服化妆品什么的开销2000,吃饭开销1500,等等,这一项一项开销一个月总计6000,老白家里每月能结余4000。

老白一看,每月收入开销一目了然,哪些钱该花的这没办法,哪些钱不应花的我也知道了,逐渐的能够对日子有更多的规划。这就叫记账,老白用来记账的笔记本就叫数据库,写在笔记本上的各项收入开销的数字便是数据库里的数据。

那什么是分布式去中心化的数据库呢?其实也简略,那便是老白的媳妇也记账。

老白一个人记账,这叫中心化,只有一个数据库。哪天老白的笔记本被火烧了,数据库就没了。现在老白的媳妇也记账,这就有了两个数据库,两个中心。两个数据库里的数据如出一辙,这就叫分布式去中心化,即便有一天,老白的笔记本被火烧了,老白媳妇的笔记本还在啊,数据不会丢掉。这便是分布式去中心化的好处,数据是安全的,它没有一个仅有的中心,谁的数据丢了都无所谓。

现在又呈现了一个新的问题,两个人都记账,以谁的为准呢?假如两个人记载的数据都相同,那没有问题,这两个账本都是对的。万一呈现过失呢?以谁的为准,这就欠好说了。

咱们持续往下讲。

老白开端记账了,老白的媳妇就起疑心了。往常不务正业一个人,突然开端记账了。大白天的老母猪上树了,这里边必定有鬼。是不是惦记着回头跟我离婚分家产呢?不行,我也得记账,免得届时家里有多少钱我都说不清楚。所以,老白媳妇也开端记账了。

过一段时刻,老白发现媳妇也在记账,就问她,你记账干什么呢?

媳妇也爽快,我怀疑你记账是想今后和我离婚分家产,那我也得记,免得届时我连家里有多少钱都说不清。

老白一听哭笑不得,媳妇你想多了,我记账是为了把咱们的日子过好。不过你记账我也不反对,咱俩这叫分布式去中心化记账,数据更安全。你也体会一下,什么叫不当家不知柴米贵。

这一解说,老白媳妇心里的石头放下了,本来这死鬼不是为了跟我离婚啊,那就好。不过万一咱俩有一个记错了,过一段时刻都忘了,那这个账以谁的为准呢?

老白一听,对啊,以谁的为准呢?干脆这样,咱爸咱妈四位老人都闲着没事,也请他们帮咱们记账,这就多了四个账本,六个账本总不能都错了。以大多数记载相同的为准,怎么样?

所以,六个账本一同记账,为了方便对账,老白全家约定,每天的出入记到一张纸上,一天一张纸。这张纸咱们能够把它叫做一个区块,一天天的,一个区块接着一个区块记下去,连到一起就叫做区块链。

这六个账本,一起记载老白一家的出入状况,每天的记载打包成一个区块,这便是区块链。

区块链咱们再总结一下,第一,它是个数据库,记载的是老白一家的出入状况。第二,它是去中心的,六个账本,没有一个是仅有的,六个账本里的数据假如相同,都是有效的。第三,它是分布式的,六个账本在六个人手里,不行能一起被毁,数据是肯定安全的。

别的便是数据的纠错问题,区块链的纠错准则便是以大多数为准,只要成果,不论对错。大多数准则怎么了解呢?仍是老白一家的比方。

2、点对点传输

首要咱们先要了解一下" 点对点 "是什么?

点对点技能(peer-to-peer,简称P2P),又称对等互联网络技能,是一种网络新技能,以来网络中参加者的核算才能和带宽,而不是把依赖都集中在少量几台服务器上。

通俗的来说,点对点传输时不通过任何一个服务器中转而直接传输的。

好哥们:" 这有啥稀罕的呀,我给你打电话、发微信、发邮件、给你微信转账不都是点对点啊,我是一个点,你是一个点,咱俩之间直接进行点对点嘛! "

简略看上去,这些动作的确是点对点通讯,但其实不是,这些行为动作背面都存在着第三方组织。以手机付出为例,咱们使用手机微信或许付出宝进行付出的时候,其背面有腾讯和阿里巴巴这样的组织在背书,腾讯和阿里巴巴的作用是确保买卖的公平、公平、安全、可信任。正是由于背面有组织背书,咱们才定心的将自己的钱付出给一个不认识的陌生人。由于存在第三方组织,所以这些形式不属于点对点传输。

有第三方参加的状况下,假如第三方组织呈现问题,那咱们的钱或许就没有了,当然,这种状况呈现的几率很小。不过,几率小也有或许会呈现,这时就会需要大量的人力、物力和时刻来对账,终究也能够处理,可是成本是很高的。

根据中本聪的论文中的解说," 从字面了解,首要要存在两个点,这个点通常是核算机或许载体,假如是A和B,A和B之间能够直接进行通讯,而没有任何第三方组织的参加 "。

区块链中的点对点没有客户端和服务器的概念,节点间都是平等的,恣意两个点之间都能够进行买卖,买卖成功后全网一切节点都会记载这个买卖,恣意一个节点呈现问题,都不会影响买卖成果。

3、一致机制

点对点网络的确能够供给高水平的安全性。可是,整个区块链技能都有必要依赖一致机制,它决定了一个区块链体系的去中心化程度、性能和安全性。

那么再次回到老白的" 数据库 "。

老白全家每星期对一次账,六个人拿着六个账本坐在一起对账,假如说老白的账本里一个区块,比方7月3日一笔开销是100元,可是其它五个账本里记载的都是120元,那以其它五本的记载为准,老白7月3日这个区块的记载有必要改过来,并且老白7月3日今后的区块悉数报废,有必要改成与其它五个账本的区块一致,否则老白的账本都给你废了,你这个账本没人供认。老白心想我比窦娥还冤,这笔钱是我亲手花出去的,便是100元啊。那也不行,大多数人记载的都是120,那便是120,不是也是。这便是区块链的纠错机制。遵从大多数准则。

假如说老白媳妇的数据也错了,老白媳妇7月4日的区块有一笔数据不对,那么老白媳妇7月4号的区块数据包括今后的区块悉数报废,有必要改成和大多数人相同的。

当然咱们说老白委屈不是指区块链的机制不对啊,你反过来想,假如有人歹意篡改数据呢?他改少量账本的或许性高呢,仍是改大多数账本的或许性高呢?答案是显而易见的,能够一起把大多数账本的数据都篡改了,这个或许性基本不存在。所以,区块链的一致机制其实保证的是数据的不行篡改性。

咱们先从比特币的一致机制(Pow)来谈。

在比特币链上,当有一笔买卖发生时,咱们能够转化一下了解思路,将买卖用考试来了解。

比特币的体系会将这道题向全网揭露,而全网中最早算出这道题的节点会把问题的答案抛向全网,假如这个答案得到了全网大部分节点的认可,则这笔买卖就会被打包进区块中,终究这个区块会被添加到区块链中。

因而,比特币区块链中的每一个区块,实际上都是节点的电脑所耗费的电力和核算才能的成果,咱们把这称之为电脑的作业量,而区块链便是在每一个区块上耗费的作业量的总和,所以这便是根据作业量证明机制的区块链,英文名字叫Proof of Work,简称PoW。

在一个作业量证明(PoW)机制的区块链中,假如黑客想假造买卖,就有必要把在这个买卖之前一切产生的区块悉数假造一遍,也便是要把之前每一个区块中的核算悉数从头算一遍,那么作业量太大了。这也就确保了安全。

差异于比特币的PoW机制,另一种常见的一致机制叫做PoS。

PoS采用了跟PoW完成不同的机制。已然要花钱购买比特币挖矿核算机和购买电力,那么,为什么不只是用钱来挑选区块生产者并将核算密集型过程跳过呢?PoS是这样的主意:根据人们在体系中质押的钱多少来挑选区块提议者,也便是人们在体系中具有的代币的份额。

在PoW中,具有算力越多,被选为提议下个区块的概率就越高。在PoS中,具有的代币越多,成为区块生产者的概率就越高。

4、区块链的密码学

作为一个能够传输价值的区块链,假如安全仅靠节点数制胜,当然令人难以置信,因而区块链运用了一个杀手锏——密码学。密码学中的非对称加密技能是保证安全的重要部分。对称加密就相当于开门和锁门用了同一把钥匙,非对称加密则相当于开门锁门用了两把不同的钥匙,一个叫公钥,一个叫私钥,公钥锁门,只有私钥能够开,而用私钥锁门,也只有公钥能够开门。

这两种密钥一般都存储在钱包里,私钥一旦丢掉,资产也荡然无存。在区块链中,公钥和私钥的形成都通过哈希算法和椭圆曲线算法等多重转化而成的,字符都比较长和复杂,因而比较安全。

总结

正是因为有这些技能作为基础,处理了一个又一个问题,实现了一个又一个技能突破,才有了区块链现在宽广的远景。把握了区块链的4大核心组件,相信你会对区块链有一个更加深刻的认知!

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