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區塊鏈——搞懂這些基本概念,談“鏈”愛避免做韭菜(一)

  • 小白兔

  • 2018-09-15 00:55:34

一、區塊鏈是什麼?

首先要說明的是,區塊鏈並不是比特幣,區塊鏈只是造就了比特幣,而現今所謂的區塊鏈技術其實是多種技術的整合。

“區塊鏈”技術最初是由一位化名中本聰的人為比特幣(一種數字貨幣)而設計出的一種特殊的資料庫技術,它基於密碼學中的橢圓曲線數字簽名演算法(ECDSA)來實現去中心化的P2P系統設計。但區塊鏈的作用不僅僅侷限在比特幣上。現在,人們在使用“區塊鏈”這個詞時,有的時候是指資料結構,有時是指資料庫,有時則是指資料庫技術,但無論是哪種含義,都和比特幣沒有必然的聯絡。

從資料的角度來看:區塊鏈是一種分散式資料庫(或稱為分散式共享總賬,DistributedShared Ledger),這裡的“分散式”不僅體現為資料的分散式儲存,也體現為資料的分散式記錄(即由系統參與者來集體維護)。簡單的說,區塊鏈能實現全球資料資訊的分散式記錄(可以由系統參與者集體記錄,而非由一箇中心化的機構集中記錄)與分散式儲存(可以儲存在所有參與記錄資料的節點中,而非集中儲存於中心化的機構節點中)。

從效果的角度來看:區塊鏈可以生成一套記錄時間先後的、不可篡改的、可信任的資料庫,這套資料庫是去中心化儲存且資料安全能夠得到有效保證的。

結論:區塊鏈是一種把區塊以鏈的方式組合在一起的資料結構,它適合儲存簡單的、有先後關係的、能在系統內驗證的資料,用密碼學保證了資料的不可篡改和不可偽造。它能夠使參與者對全網交易記錄的事件順序和當前狀態建立共識。

如今的區塊鏈技術概括起來是指通過去中心化和去信任的方式集體維護一個可靠資料庫的技術。其實,區塊鏈技術並不是一種單一的、全新的技術,而是多種現有技術(如加密演算法、P2P檔案傳輸等)整合的結果,這些技術與資料庫巧妙地組合在一起,形成了一種新的資料記錄、傳遞、儲存與呈現的方式。簡單的說,區塊鏈技術就是一種大家共同參與記錄資訊、儲存資訊的技術。過去,人們將資料記錄、儲存的工作交給中心化的機構來完成,而區塊鏈技術則讓系統中的每一個人都可以參與資料的記錄、儲存。區塊鏈技術在沒有中央控制點的分散式對等網路下,使用分散式集體運作的方法,構建了一個P2P的自組織網路。通過複雜的校驗機制,區塊鏈資料庫能夠保持完整性、連續性和一致性,即使部分參與人作假也無法改變區塊鏈的完整性,更無法篡改區塊鏈中的資料。

區塊鏈技術涉及的關鍵點包括:去中心化(Decentralized)、去信任(Trustless)、集體維護(Collectively maintain)、可靠資料庫(ReliableDatabase)、時間戳(Time stamp)、非對稱加密(AsymmetricCryptography)等。

區塊鏈技術重新定義了網路中信用的生成方式:在系統中,參與者無需瞭解其他人的背景資料,也不需要藉助第三方機構的擔保或保證,區塊鏈技術保障了系統對價值轉移的活動進行記錄、傳輸、儲存,其最後的結果一定是可信的。

區塊鏈技術原理的來源可歸納為一個數學問題:拜占庭將軍問題。拜占庭將軍問題延伸到網際網路生活中來,其內涵可概括為:在網際網路大背景下,當需要與不熟悉的對手方進行價值交換活動時,人們如何才能防止不會被其中的惡意破壞者欺騙、迷惑從而做出錯誤的決策。進一步將拜占庭將軍問題延伸到技術領域中來,其內涵可概括為:在缺少可信任的中央節點和可信任的通道的情況下,分佈在網路中的各個節點應如何達成共識。區塊鏈技術解決了聞名已久的拜占庭將軍問題——它提供了一種無需信任單個節點、還能建立共識網路的方法。

區塊鏈技術的本質是一種網際網路協議。

設想一下,如果現在我們想要在網際網路世界中建立一套全球通用的資料庫,那麼我們會面臨三個亟待解決的問題,這三個問題也是設計區塊鏈技術的核心所在:

問題一:如何建立一個嚴謹的資料庫,使得該資料庫能夠儲存下海量的資訊,同時又能在沒有中心化結構的體系下保證資料庫的完整性?

問題二:如何記錄並存儲下這個嚴謹的資料庫,使得即便參與資料記錄的某些節點崩潰,我們仍然能保證整個資料庫系統的正常執行與資訊完備?

問題三:如何使這個嚴謹且完整儲存下來的資料庫變得可信賴,使得我們可以在網際網路無實名背景下成功防止詐騙?

針對這三個核心問題,區塊鏈構建了一整套完整的、連貫的資料庫技術來達成目的,解決這三個問題的技術也成為了區塊鏈最核心的三大技術。此外,為了保證區塊鏈技術的可進化性與可擴充套件性,區塊鏈系統設計者還引入了“指令碼”的概念來實現資料庫的可程式設計性。我們認為,這四大技術構成了區塊鏈的核心技術。

二、區塊鏈的核心技術

核心技術1:區塊+鏈

關於如何建立一個嚴謹資料庫的問題,區塊鏈的辦法是:將資料庫的結構進行創新,把資料分成不同的區塊,每個區塊通過特定的資訊連結到上一區塊的後面,前後順連來呈現一套完整的資料,這也是“區塊鏈”這三個字的來源。

區塊(block):在區塊鏈技術中,資料以電子記錄的形式被永久儲存下來,存放這些電子記錄的檔案我們就稱之為“區塊(block)”。區塊是按時間順序一個一個先後生成的,每一個區塊記錄下它在被建立期間發生的所有價值交換活動,所有區塊彙總起來形成一個記錄合集。

區塊結構(BlockStructure):區塊中會記錄下區塊生成時間段內的交易資料,區塊主體實際上就是交易資訊的合集。每一種區塊鏈的結構設計可能不完全相同,但大結構上分為塊頭(header)和塊身(body)兩部分。塊頭用於連結到前面的塊並且為區塊鏈資料庫提供完整性的保證,塊身則包含了經過驗證的、塊建立過程中發生的價值交換的所有記錄。

區塊結構有兩個非常重要的特點:第一,每一個區塊上記錄的交易是上一個區塊形成之後、該區塊被建立前發生的所有價值交換活動,這個特點保證了資料庫的完整性。第二,在絕大多數情況下,一旦新區塊完成後被加入到區塊鏈的最後,則此區塊的資料記錄就再也不能改變或刪除。這個特點保證了資料庫的嚴謹性,即無法被篡改。

顧名思義,區塊鏈就是區塊以鏈的方式組合在一起,以這種方式形成的資料庫我們稱之為區塊鏈資料庫。區塊鏈是系統內所有節點共享的交易資料庫,這些節點基於價值交換協議參與到區塊鏈的網路中來。

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