简单的解释一下什么是区块链?
什么是“区块链”技术?作为一家长期研究区块链技术以及数字货币行业领域的前沿研发公司,简单谈一下我们的一些看法。
区块链(Blockchain)是指通过去中心化和去信任的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。
区块链是一种类似于NoSQL(非关系型数据库)这样的技术解决方案统称,并不是某种特定技术,能够通过很多编程语言和架构来实现区块链技术。
特征:
去中心化(Decentralized)
去信任(Trustless)
集体维护(Collectively maintain)
可靠数据库(Reliable Database)。
未来的发展
互联网将使得全球之间的互动越来越紧密,伴随而来的就是巨大的信任鸿沟。目前现有的主流数据库技术架构都是私密且中心化的,在这个架构上是永远无法解决价值转移和互信问题。所以区块链技术有可能将成为下一代数据库架构。通过去中心化技术,将能够在大数据的基础上完成数学(算法)背书、全球互信这个巨大的进步。
关于区块链,读币网则认为,行业是一个生态,不论是服务于区块链里面的哪一个领域,最终是一起构建了区块链的生命体,本质上是协同进化。不过,区块链系统不单单是技术这么简单,背后还有社区的利益共同体
以下内容,来自:www.17ico.io
区块链是什么?一句话,它是一种特殊的分布式数据库。
首先,区块链的主要作用是储存信息。任何需要保存的信息,都可以写入区块链,也可以从里面读取,所以它是数据库。
其次,任何人都可以架设服务器,加入区块链网络,成为一个节点。区块链的世界里面,没有中心节点,每个节点都是平等的,都保存着整个数据库。你可以向任何一个节点,写入/读取数据,因为所有节点最后都会同步,保证区块链一致。
二、区块链的最大特点
分布式数据库并非新发明,市场上早有此类产品。但是,区块链有一个革命性特点。
区块链没有管理员,它是彻底无中心的。其他的数据库都有管理员,但是区块链没有。如果有人想对区块链添加审核,也实现不了,因为它的设计目标就是防止出现居于中心地位的管理当局。
正是因为无法管理,区块链才能做到无法被控制。否则一旦大公司大集团控制了管理权,他们就会控制整个平台,其他使用者就都必须听命于他们了。
但是,没有了管理员,人人都可以往里面写入数据,怎么才能保证数据是可信的呢?被坏人改了怎么办?请接着往下读,这就是区块链奇妙的地方。
三、区块
区块链由一个个区块(block)组成。区块很像数据库的记录,每次写入数据,就是创建一个区块。
每个区块包含两个部分。
区块头(Head):记录当前区块的特征值
区块体(Body):实际数据
生成时间
实际数据(即区块体)的哈希
上一个区块的哈希
...
推论1:每个区块的哈希都是不一样的,可以通过哈希标识区块。
推论2:如果区块的内容变了,它的哈希一定会改变。
不存在所有成员都信任的管理当局
写入的数据不要求实时使用
挖矿的收益能够弥补本身的成本
区块头包含了当前区块的多项特征值。
这里,你需要理解什么叫哈希(hash),这是理解区块链必需的。
所谓"哈希"就是计算机可以对任意内容,计算出一个长度相同的特征值。区块链的 哈希长度是256位,这就是说,不管原始内容是什么,最后都会计算出一个256位的二进制数字。而且可以保证,只要原始内容不同,对应的哈希一定是不同的。
举例来说,字符串123的哈希是a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0(十六进制),转成二进制就是256位,而且只有123能得到这个哈希。(理论上,其他字符串也有可能得到这个哈希,但是概率极低,可以近似认为不可能发生。)
因此,就有两个重要的推论。
四、 Hash 的不可修改性
区块与哈希是一一对应的,每个区块的哈希都是针对"区块头"(Head)计算的。也就是说,把区块头的各项特征值,按照顺序连接在一起,组成一个很长的字符串,再对这个字符串计算哈希。
Hash = SHA256( 区块头 )
上面就是区块哈希的计算公式,SHA256是区块链的哈希算法。注意,这个公式里面只包含区块头,不包含区块体,也就是说,哈希由区块头唯一决定,
前面说过,区块头包含很多内容,其中有当前区块体的哈希,还有上一个区块的哈希。这意味着,如果当前区块体的内容变了,或者上一个区块的哈希变了,一定会引起当前区块的哈希改变。
这一点对区块链有重大意义。如果有人修改了一个区块,该区块的哈希就变了。为了让后面的区块还能连到它(因为下一个区块包含上一个区块的哈希),该人必须依次修改后面所有的区块,否则被改掉的区块就脱离区块链了。由于后面要提到的原因,哈希的计算很耗时,短时间内修改多个区块几乎不可能发生,除非有人掌握了全网51%以上的计算能力。
正是通过这种联动机制,区块链保证了自身的可靠性,数据一旦写入,就无法被篡改。这就像历史一样,发生了就是发生了,从此再无法改变。
每个区块都连着上一个区块,这也是"区块链"这个名字的由来。
五、采矿
由于必须保证节点之间的同步,所以新区块的添加速度不能太快。试想一下,你刚刚同步了一个区块,准备基于它生成下一个区块,但这时别的节点又有新区块生成,你不得不放弃做了一半的计算,再次去同步。因为每个区块的后面,只能跟着一个区块,你永远只能在最新区块的后面,生成下一个区块。所以,你别无选择,一听到信号,就必须立刻同步。
所以,区块链的发明者中本聪(这是假名,真实身份至今未知)故意让添加新区块,变得很困难。他的设计是,平均每10分钟,全网才能生成一个新区块,一小时也就六个。
这种产出速度不是通过命令达成的,而是故意设置了海量的计算。也就是说,只有通过极其大量的计算,才能得到当前区块的有效哈希,从而把新区块添加到区块链。由于计算量太大,所以快不起来。
这个过程就叫做采矿(mining),因为计算有效哈希的难度,好比在全世界的沙子里面,找到一粒符合条件的沙子。计算哈希的机器就叫做矿机,操作矿机的人就叫做矿工。
六、难度系数
读到这里,你可能会有一个疑问,人们都说采矿很难,可是采矿不就是用计算机算出一个哈希吗,这正是计算机的强项啊,怎么会变得很难,迟迟算不出来呢?
原来不是任意一个哈希都可以,只有满足条件的哈希才会被区块链接受。这个条件特别苛刻,使得绝大部分哈希都不满足要求,必须重算。
原来,区块头包含一个难度系数(difficulty),这个值决定了计算哈希的难度。举例来说,第100000个区块的难度系数是 14484.16236122。
区块链协议规定,使用一个常量除以难度系数,可以得到目标值(target)。显然,难度系数越大,目标值就越小。
哈希的有效性跟目标值密切相关,只有小于目标值的哈希才是有效的,否则哈希无效,必须重算。由于目标值非常小,哈希小于该值的机会极其渺茫,可能计算10亿次,才算中一次。这就是采矿如此之慢的根本原因。
前面说过,当前区块的哈希由区块头唯一决定。如果要对同一个区块反复计算哈希,就意味着,区块头必须不停地变化,否则不可能算出不一样的哈希。区块头里面所有的特征值都是固定的,为了让区块头产生变化,中本聪故意增加了一个随机项,叫做 Nonce。
Nonce 是一个随机值,矿工的作用其实就是猜出 Nonce 的值,使得区块头的哈希可以小于目标值,从而能够写入区块链。Nonce 是非常难猜的,目前只能通过穷举法一个个试错。根据协议,Nonce 是一个32位的二进制值,即最大可以到21.47亿。第 100000 个区块的 Nonce 值是274148111,可以理解成,矿工从0开始,一直计算了 2.74 亿次,才得到了一个有效的 Nonce 值,使得算出的哈希能够满足条件。
运气好的话,也许一会就找到了 Nonce。运气不好的话,可能算完了21.47亿次,都没有发现 Nonce,即当前区块体不可能算出满足条件的哈希。这时,协议允许矿工改变区块体,开始新的计算。
七、难度系数的动态调节
正如上一节所说,采矿具有随机性,没法保证正好十分钟产出一个区块,有时一分钟就算出来了,有时几个小时可能也没结果。总体来看,随着硬件设备的提升,以及矿机的数量增长,计算速度一定会越来越快。
为了将产出速率恒定在十分钟,中本聪还设计了难度系数的动态调节机制。他规定,难度系数每两周(2016个区块)调整一次。如果这两周里面,区块的平均生成速度是9分钟,就意味着比法定速度快了10%,因此接下来的难度系数就要调高10%;如果平均生成速度是11分钟,就意味着比法定速度慢了10%,因此接下来的难度系数就要调低10%。
难度系数越调越高(目标值越来越小),导致了采矿越来越难。
八、区块链的分叉
即使区块链是可靠的,现在还有一个问题没有解决:如果两个人同时向区块链写入数据,也就是说,同时有两个区块加入,因为它们都连着前一个区块,就形成了分叉。这时应该采纳哪一个区块呢?
现在的规则是,新节点总是采用最长的那条区块链。如果区块链有分叉,将看哪个分支在分叉点后面,先达到6个新区块(称为"六次确认")。按照10分钟一个区块计算,一小时就可以确认。
由于新区块的生成速度由计算能力决定,所以这条规则就是说,拥有大多数计算能力的那条分支,就是正宗的区块链。
九、总结
区块链作为无人管理的分布式数据库,从2009年开始已经运行了8年,没有出现大的问题。这证明它是可行的。
但是,为了保证数据的可靠性,区块链也有自己的代价。一是效率,数据写入区块链,最少要等待十分钟,所有节点都同步数据,则需要更多的时间;二是能耗,区块的生成需要矿工进行无数无意义的计算,这是非常耗费能源的。
因此,区块链的适用场景,其实非常有限。
如果无法满足上述的条件,那么传统的数据库是更好的解决方案。
目前,区块链最大的应用场景(可能也是唯一的应用场景),就是以比特币为代表的加密货币。下一篇文章,我将会介绍比特币的入门知识。
百度用区块链技术做的游戏,有兴趣可以玩玩
最初,受到一小部分人的关注。在接下来的3年里,比特币受到了越来越多的媒体关注,但相对于今天的关注,它仍然微不足道。99%听说过比特币的人都对它不屑一顾——这并非没有原因。
毕竟,比特币还处于萌芽阶段,它仍然是一个疯狂而遥远的想法,其含义难以理解。大多数认识到比特币潜在含义的人也持怀疑态度——毕竟,之前有很多人尝试过创造数字、非主权货币。
鉴于比特币有限的历史记录和有限的经济价值,在这一点上摒弃比特币很容易。随着时间的推移,比特币从电脑极客圈逐渐向外传开。由于参与的人越来越多,资本的投机、炒作接踵而至,比特币的价格也开启了暴涨暴跌模式,引发了一些主流媒体的关注和报道,也吸引了越来越多的人去研究比特币。
人们在研究了比特币的代码之后,把比特币所采用的底层技术统称区块链技术,比特币则是区块链技术的第一个应用。如果把比特币比喻成面包,那么区块链就是面粉。面粉可以制作面包,也可以制作面条、花卷、馒头、糕点。同理,可以利用区块链技术创造比特币,也可以利用区块链技术做很多其他的事情来造福整个社会。
区块链之所以具有价值,是因为它具有让单个交易具有多个参与者的能力,每个参与者都知道他们正在使用的信息是准确的,并得到交易中所有其他参与者的同意。很明显,这种情况如何适用于记录保存模型。每个组织都想知道它们在价值链中所处的位置,并确定与产品的创建者还是与分销商打交道。区块链是一个记录保存的典型黄金标准,多个参与者都认同相同的信息。
由于涉及到双方之间的交易,因此在流程之间已经信任了中间人或中间机构,这使得交易繁琐、耗时且成本高昂。此外,在组合中加入第三方意味着交易并不那样易于流动和简单。创建信任经济的想法本质上是如何利用区块链成为中间人的角色。那么如果利用技术来扮演中间人的角色、传输信息并允许以安全且透明的方式访问该信息,在这个理念中,区块链作为分布式分类账技术的魅力就在于此。
目前的区块链技术仍然处于发展的初期,就如 2000 年前后的互联网一样,虽然充满了各种各样的可能性,但并不成熟,成功的大规模落地应用非常少,而且还充斥着资本的投机与炒作。对于这项新兴的技术,我们不能高估它短期内带来的影响,更不能忽视它长期带来的变革。