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Web3科普|什么是区块链?

1. 基本概念
区块链是一种去中心化的数字化账本技术,其核心思想是将数据以区块的形式连接成一个链条,每一个区块包含了前一个区块的哈希散列 (哈希值)、相应时间戳以及交易信息,构成一个不可篡改的链式系统。
我们可以将区块链比喻为一个不断增加的公共账本,这个账本记录着所有参与者之间的交易信息。这个账本通过一系列连接在一起的 “区块” 组成,每个区块包含了一定数量的交易记录。
区块链的去中心化特性意味着没有单一管理者(如现实交易中的银行)而是由网络中的多个节点共同维护。这种分布式结构增加了系统的安全性和抗攻击性。

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2. 运作机制
区块链如何实现链接?
区块 —— 可以理解为一个立方体,里面存储了数据、Hash 哈希值 (即封条) 和前一个区块的 Hash 值。
Hash 值 —— 可以理解为 “指纹”,前一个区块和后面的区块都有指纹如果前后两个区块的指纹可以匹配,即 Hash 值对应时,那么这两个区块就可以链接起来,若 Hash 值不匹配,区块则无法实现链接。
区块
前鉴 Pre-Hash
每个区块,通过计算机运算形成一个 Hash 值,把它存到第二个区块前鉴中,Hash 值是唯一的,区块内容发生改变,Hash 值也会变化。
成块时间 Block Time
记录一个区块形成的时间。
记录 Records
记载所有需要被保存的信息。
可以是交易信息,也可以是其他信息。

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3. 三大共识机制
什么是共识机制
共识机制指通过特殊节点的投票,在短时间内完成对交易的验证和确认。当一笔交易,利益不相干的若干个节点能够达成共识,我们就可以认为全网对此也能够达成共识。
为什么需要共识机制
在分布式系统中,各个不同的主机通过异步通信方式组成网络集群。为了保证每个主机达成一致的状态共识,就需要在主机之间进行状态复制。异步系统中,可能会出现各样的问题,例如主机出现故障无法通信,或者新能下降,而网络也可能发生拥堵延迟,类似的种种故障有可能会发生错误信息在系统内传播。因此需要在默认不可靠的异步网络中定义容错协议,以确保各主机达成安全可靠的状态共识。所以,利用区块链构造基于互联网的去中心化账本,需要解决的首要问题是如何实现不同账本节点上的账本数据的一致性和正确性。这就需要借鉴已有的在分布式系统中实现状态共识的算法,确定网络中选择记账节点的机制,以及如何保障账本数据在全网中形成正确、一致的共识。
Pow 工作量证明

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比特币使用该共识机制。在 Pow 中,矿工(计算机)通过大量的计算找到一个符合特定条件的哈希值,所以该过程被称为 “挖矿”。第一个找到正确答案的矿工可以获得创建区块的奖励。简单来说就是多劳多得,谁的算力强,计算得就更快,获得记账权的概率就越高。
Pos 权益证明
目前以太坊使用该共识机制。Pos 权益证明同样需要通过计算找出合理的哈希值来完成。但不同的是,Pos 中权益验证者是根据他们持有的加密货币数量(通常是该区块链的本地代币)的比例被选为验证者,因此持有更多代币的验证者更有可能获得创建区块的奖励。
DPos 股份授权证明
类似于董事会投票,持币者投出一定数量的节点,代理他们进行验证和记账。在这种算法中,持币人可以将自己的投票权委托给其他人,让他们代表自己进行区块链的产生和验证工作。相当于你将投票权委托给了一位专业投资者,他可以代表你对公司的决策进行投票。
4. 分类
公链 (对所有人开放,任何人都可以参与)
公有链是指全世界任何人都可读取的、任何人都能发送交易且交易能获得有效确认的、任何人都能参与其中共识过程的区块链 -- 共识过程决定哪个区块可被添加到区块链中和明确当前状态。公有链通常被认为是 “完全去中心化” 的。公有链具有保护用户免受开发者的影响、访问门槛低、所有数据默认公开的特点。公有链包括比特币、以太坊、超级账本以及智能合约,其中公有链的始祖是比特币区块链。
私链 (对单独的个人或实体开放)
区块链是指其写入权限仅在一个组织手里的区块链。读取权限或者对外开放,或者被任意程度地进行了限制。私有链具有交易速度非常之快、给隐私更好的保障、交易成本大幅度降低甚至为零、有助于保护其基本的产品不被破坏的特点。
联盟链 (对特定的组织团体开放)
只针对某个特定群体的成员和有限的第三方,其内部指定多个预选节点为记账人,每个块的生成由所有的预选节点共同决定。
5. 特点
去中心化 (Desentralization)
区块链技术不依赖第三方管理机构或硬件设施 (例如微信的账本就是腾讯在记,淘宝的账本就是阿里在记) 没有中心管制,除了自成一体的区块链本身,通过分布式核算和存储,各个节点实现了信息自我验证、传递和管理。去中心化是区块链最为突出的本质特征。
开放性 (Openness)
区块链技术基础是开源,除了交易各方的私有信息被加密外,区块链的数据对所有人开放,任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相应应用,因此整个信息高度透明。
独立性 (Independence)
基于协商一致的规范和协议 (类似于比特币采用的哈希算法) 整个区块链系统不依赖其他第三方,所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据,不需要任何人的干预。
安全性 (Security)
只要不能掌控全部数据节点的 51%,就无法肆意操控网络数据,这使区块链本身变得相对安全,避免了主观人为的数据变更。
匿名性(anontmity)
单从技术上来讲,各区块节点的身份信息不需要公开或验证,信息传递可以匿名进行

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