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Web3科普|什麼是區塊鏈?

1. 基本概念
區塊鏈是一種去中心化的數字化帳本技術,其核心思想是將數據以區塊的形式連接成一個鏈條,每一個區塊包含了前一個區塊的哈希散列 (哈希值)、相應時間戳以及交易信息,構成一個不可篡改的鏈式系統。
我們可以將區塊鏈比喻為一個不斷增加的公共帳本,這個帳本記錄著所有參與者之間的交易信息。這個帳本通過一系列連接在一起的「區塊」組成,每個區塊包含了一定數量的交易記錄。
區塊鏈的去中心化特性意味著沒有單一管理者(如現實交易中的銀行)而是由網絡中的多個節點共同維護。這種分佈式結構增加了系統的安全性和抗攻擊性。

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2. 運作機制
區塊鏈如何實現鏈接?
區塊 —— 可以理解為一個立方體,裡面存儲了數據、Hash 哈希值 (即封條) 和前一個區塊的 Hash 值。
Hash 值 —— 可以理解為「指紋」,前一個區塊和後面的區塊都有指紋如果前後兩個區塊的指紋可以匹配,即 Hash 值對應時,那麼這兩個區塊就可以鏈接起來,若 Hash 值不匹配,區塊則無法實現鏈接。
區塊
前鑒 Pre-Hash
每個區塊,通過計算機運算形成一個 Hash 值,把它存到第二個區塊前鑒中,Hash 值是唯一的,區塊內容發生改變,Hash 值也會變化。
成塊時間 Block Time
記錄一個區塊形成的時間。
記錄 Records
記載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. 三大共識機制
什麼是共識機制
共識機制指通過特殊節點的投票,在短時間內完成對交易的驗證和確認。當一筆交易,利益不相干的若干個節點能夠達成共識,我們就可以認為全網對此也能夠達成共識。
為什麼需要共識機制
在分佈式系統中,各個不同的主機通過異步通信方式組成網絡集群。為了保證每個主機達成一致的狀態共識,就需要在主機之間進行狀態複製。異步系統中,可能會出現各樣的問題,例如主機出現故障無法通信,或者新能下降,而網絡也可能發生擁堵延遲,類似的種種故障有可能會發生錯誤信息在系統內傳播。因此需要在默認不可靠的異步網絡中定義容錯協議,以確保各主機達成安全可靠的狀態共識。所以,利用區塊鏈構造基於互聯網的去中心化帳本,需要解決的首要問題是如何實現不同帳本節點上的帳本數據的一致性和正確性。這就需要借鑒已有的在分佈式系統中實現狀態共識的算法,確定網絡中選擇記帳節點的機制,以及如何保障帳本數據在全網中形成正確、一致的共識。
Pow 工作量證明

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比特幣使用該共識機制。在 Pow 中,礦工(計算機)通過大量的計算找到一個符合特定條件的哈希值,所以該過程被稱為「挖礦」。第一個找到正確答案的礦工可以獲得創建區塊的獎勵。簡單來說就是多勞多得,誰的算力強,計算得就更快,獲得記帳權的概率就越高。
Pos 權益證明
目前以太坊使用該共識機制。Pos 權益證明同樣需要通過計算找出合理的哈希值來完成。但不同的是,Pos 中權益驗證者是根據他們持有的加密貨幣數量(通常是該區塊鏈的本地代幣)的比例被選為驗證者,因此持有更多代幣的驗證者更有可能獲得創建區塊的獎勵。
DPos 股份授權證明
類似於董事會投票,持幣者投出一定數量的節點,代理他們進行驗證和記帳。在這種算法中,持幣人可以將自己的投票權委託給其他人,讓他們代表自己進行區塊鏈的產生和驗證工作。相當於你將投票權委託給了一位專業投資者,他可以代表你對公司的決策進行投票。
4. 分類
公鏈 (對所有人開放,任何人都可以參與)
公有鏈是指全世界任何人都可讀取的、任何人都能發送交易且交易能獲得有效確認的、任何人都能參與其中共識過程的區塊鏈 -- 共識過程決定哪個區塊可被添加到區塊鏈中和明確當前狀態。公有鏈通常被認為是「完全去中心化」的。公有鏈具有保護用戶免受開發者的影響、訪問門檻低、所有數據默認公開的特點。公有鏈包括比特幣、以太坊、超級賬本以及智能合約,其中公有鏈的始祖是比特幣區塊鏈。
私鏈 (對單獨的個人或實體開放)
區塊鏈是指其寫入權限僅在一個組織手裡的區塊鏈。讀取權限或者對外開放,或者被任意程度地進行了限制。私有鏈具有交易速度非常之快、給隱私更好的保障、交易成本大幅度降低甚至為零、有助於保護其基本的產品不被破壞的特點。
聯盟鏈 (對特定的組織團體開放)
只針對某個特定群體的成員和有限的第三方,其內部指定多個預選節點為記帳人,每個塊的生成由所有的預選節點共同決定。
5. 特點
去中心化 (Desentralization)
區塊鏈技術不依賴第三方管理機構或硬件設施 (例如微信的帳本就是騰訊在記,淘寶的帳本就是阿里在記) 沒有中心管制,除了自成一體的區塊鏈本身,通過分佈式核算和存儲,各個節點實現了信息自我驗證、傳遞和管理。去中心化是區塊鏈最為突出的本質特徵。
開放性 (Openness)
區塊鏈技術基礎是開源,除了交易各方的私有信息被加密外,區塊鏈的數據對所有人開放,任何人都可以通過公開的接口查詢區塊鏈數據和開發相應應用,因此整個信息高度透明。
獨立性 (Independence)
基於協商一致的規範和協議 (類似於比特幣採用的哈希算法) 整個區塊鏈系統不依賴其他第三方,所有節點能夠在系統內自動安全地驗證、交換數據,不需要任何人的干預。
安全性 (Security)
只要不能掌控全部數據節點的 51%,就無法肆意操控網絡數據,這使區塊鏈本身變得相對安全,避免了主觀人為的數據變更。
匿名性(anontmity)
單從技術上來講,各區塊節點的身份信息不需要公開或驗證,信息傳遞可以匿名進行

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此文章數據所有權由區塊鏈加密技術和智能合約保障僅歸創作者所有。