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区块链技术解读

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解读区块链技术

什么是区块链?

区块链是一个虚拟账本,每个记账明细记录就是一个区块。这些记录被分发给网络中的每个人。他们可以阅读和添加,但不能修改。添加、删除和修改CRUD不能删除和修改。如果要删除修改,可以增加一条新记录来抵消原值,比如财务会计前面的“借错了”,后面加一条“借出”。比如上市公司经常发布季报修正,上个月盈利500万(中国上市公司卖一套房),次月公告。上个月利润修正为300万。这就类似于说了一句泼出去的水,收不回来,也不能用橡皮擦修改。如果你想用SQL update修改财务中的数据库记录之类的记录,篡改财务账本就是犯罪。区块链的街区就是这样一个与前一个记录相联系的记录,就像幼儿园的孩子们手牵着手,凝视着对方,就像一个被联系的列表,这样就没有人能篡改这个链条。当然,这种高序列化会像事务ACID的序列化一样造成性能限制,所以制约区块链广泛应用的一个瓶颈就是它的吞吐量和并发性,这是它的高事务安全性所造成的牺牲。

区块链实际上是一个分布式的交易数据库,保证了高度的一致性,维护着不断增加的有序的交易记录列表。其分布式事务实现不同于集中式数据库分布式事务实现,后者通常使用Paxos或Raft进行共识凝聚,最终将所有服务器节点的状态变为一致状态;区块链的分布式交易机制也不同于传统的2PC两阶段交易机制,主要通过锁定交易参与者的资源来实现。区块链的交易机制与事件源的交易机制非常相似。区块链不仅保证了交易的高交易完整性,还结合或耦合了安全的加密算法。这种集成设计非常适合各种与货币相关的转账交易、智能合约或加密货币应用。

区块链中的每个块都包含一个头和一个体:

这些是每个块拥有的数据。此外,每个块都有开发人员定义的最大字节数。当达到此最大值时,此数据块将被添加到区块链,并将创建新的数据块。

块号块号

区块链中的每个区块都有一个代表区块在整个链中位置的数字,链中的第一个区块有一个特殊的名字,叫做创世区块,也就是起始区块和创世区块。

前一个块号PrevBlockHash

每个块在头中都有一个对前一个块的散列号的引用,这非常重要,因为这是区块链保持一致和控制不变性的方式。Genesis块不引用前一块的内容,因为它是第一块。

默克鲁特

MerkleRoot是块中所有事务的哈希结果。如果块内有任何更改,这个哈希值也会更改,并使已更改的块和下一个块无效。

现在你可以想:为什么这个字段叫MerkleRoot而不是blockHash?这是因为比特币使用Merkle树算法从块数据中生成哈希值。

目前

这是一个与块挖掘过程相关的32位数字。这个数字仅用于查找与区块链难度匹配的哈希值。

创造时间戳

这是块创建的时间戳。

数据

这是所有交易数据的保留位置。

混杂

哈希算法实际上取决于区块链的每个实现。比特币使用长度为256位的SHA-256(安全哈希算法)。

区块链

区块链通过prevBlockHash将块链接在一起:

MerkleRoot值由数据信息生成。如果有任何改变,merkleRoot也会改变,改变块之后链接prevBlockHash的剩余块将不再有效。这就是为什么区块链是不可改变的。

就业证明

工作证明是区块链的一个重要特征和必要条件;区块链中经常提到的其他功能(如安全性)是次要的,有用但不是必需的。

任何分类账都绝对需要秩序。一个人不能花没收到的钱,也不能花已经花了的钱。区块链交易(或区块链交易)必须有明确的顺序,不需要可信的第三方来协调顺序。这就是上面提到的分布式事务机制。如果事务是由遍布全球的匿名参与者生成的,没有一个集中式的组织负责事务之间的顺序安排(不像集中式分布式事务数据库),但事实确实需要一个顺序,那该怎么办?虽然一个事务(或块)可能包含时间戳,但是如何信任这些时间戳呢?

在分布式系统中无法将事件与时间点关联起来,这是一个尚未解决的问题。直到中本聪发明了区块链,分散式账本才得以实现。

区块链的工作证明是满足一定要求的阿沙-2哈希值,这是很难找到的。困难在于散列小于一个特定的数。数字越小,输入值越稀少,越难找到。之所以称之为“工作证明”,是因为知道一个值有这样的哈希是非常罕见的,这意味着找到一个新的这样的值需要大量的试错,也就是“工作”。反过来,这意味着消耗“时间”。寻找比特币的难度是动态调整的,这样钟平每十分钟就能找到一个正确的哈希值。

也就是说,区块链无法决定谁能最快计算出哈希值(因为每个参与者的服务器时钟不可能像手表一样准确),所以如果延迟一段时间,比如10分钟,谁能先算出赢家,然后快速相乘,链条越长越好。这是10分钟内两个中奖可能性的附加判断条件。

事件可追溯性是区块链最方便有效的手段。首先使用事件聚合的概念对系统进行建模,然后决定是否以统一共享的方式存储事件日志。还是要复制事件日志?统一共享模式相对简单可行;在分布式存储中,需要选择一个主节点来添加一个特殊的事件日志,以保证事件日志的顺序,其他节点可以复制并保存这个新的事件日志备份。这样做的好处是没有单点集中的风险。在去中心化的方向上,区块链是一个更完美的实现。与其投入巨资建设数据中心或数据湖,不如通过区块链在全球范围内平等共享数据。

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