区块链基本概念,区块链的基本概念

日期:2019-09-13编辑作者:区块链

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数据链数据结构

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类型可以有公有链、私有链等,主要区别在于共识机制和节点选取不同。

陈榕多年的专业研究以及丰富的从业经历使他对区块链有着自己独到的理解,也能够看到当前区块链发展的一些问题。正因如此,他才敢说“现在整个区块链世界,混沌未开”,才会对“亦来云”的发展充满信心。

区块链的基本概念

实际id算法基于sha256实现,比特币通过可变参数Nonce(尝试次数从零累加),
计算一个符合规则的hash为id(例:hash转换十六进制到十进制小于某一个规定数,这个规定的数越小则难度越大),以太坊则通过time做为可变参数计算;

两个相邻区块间通过父区块哈希值、时间戳、块高度、Nonce值保持一定联系。

过去几十年,因为互联网的发展,让传输数据变得非常方便、快捷。但是随之而来的是盗版大行其道。虽然当前有很多团队都利用区块链技术做了版权管理的项目,对版权管理有一定帮助,但是防盗版仍然任重道远。区块链的账本能够记清楚数量,也可以做到确权,却无法防止盗版。

数据链计算结构

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未方便理解使用md5加密 实际计算公式要复杂一些

难度目标是一种特殊的浮点编码类型,占4Byte,首字节是指数,仅用其中的最低5位,后3个字节是尾数,它能够表示256位的数。

追求TPS是伪命题

(2)每个节点把收到的交易都写到一个区块中

传递价值就是传递程序

区块头由两组数据组成:时间戳、难度目标、Nonce值;链接父区块的字段(hash值)、版本号、Merkle树根。

众所周知,区块链是一个传递价值的手段。区块链之所以可以传递价值就是因为基于一段双方可信的代码,是一个程序,包括开源的比特币代码。正是基于此,陈榕提出,如果要做到防盗版,就需要把生产出来的内容打包成一个可执行代码,也就是一个小的程序,只有拥有相应的密钥才可以运行该程序。而且,这个程序并不通过第三方应用来运行,可以直接在操作系统上运行,由该操作系统通过区块链确权。

3、区块链的概念与结构

陈榕,毕业于清华77级计算机系,是恢复高考后的第一届清华毕业生。20世纪80年代,他凭借出色的表现留学美国,开始钻研计算机体系结构和操作系统。上世纪90年代,陈榕加入美国微软的研究院操作系统组,亲眼见证了冲击整个世界的互联网浪潮发迹史。

3.2、区块链的发展和类型

陈榕说,无论多大的公司,包括华为和阿里现在做的几乎无一例外都是“物OS”,而不是“网OS”,而“物OS”之间没有本质差别,都不管网,只提供一个上网的接口。他解释说,由于操作系统不管网,上网的事情就全由第三方应用来执行,万一中了病毒或者密码被盗,操作系统可以完全推卸责任。

在中本聪的论文《BitCoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System》中定义区块链技术是构建比特币系统的基础,区块链记录着所有元数据和加密交易信息,从而建立了一个完全通过P2P技术实现的电子现金系统,此系统使得在线支付的双方不用通过第三方金融机构而直接进行交易。比特币系统是第一个采用区块链技术作为底层技术构建的系统,他是一个实现了去中心化、去信任化、安全可靠的电子现金系统。

正是因为操作系统不管网络的事情,所以让各个应用在为用户提供服务时有了作恶的可能。陈榕说,虽然不能说应用一定会作恶,但是无法保证其一定不作恶,所以“亦来云”的主要思路就是打造一个“网OS”,让操作系统来代为收发所有远程网络请求,不允许第三方应用、服务、物联网(IoT)设备染指互联网,杜绝应用在充当中介时作恶的可能。

时间戳服务就是通过对区块中数据项加上时间戳进行哈希,并把这一哈希值广泛地传播出去。显然,要得到这个哈希值,就需证明在过去的某个时刻加上时间戳的数据必然存在。

同时,这样做还可以防止应用数据作假。陈榕说:“媒体播放器播了100万次,还是播了1000万次,它不告诉你。如果你自己跑,给自己的云盘记个数,你要发手机广告你就自己放。”

区块体记录的是从上一区块产生到此区块创建之间所发生的所有交易。

同时,他也反对在区块链公链上运行应用。他说,公链真正要做的是信任,而建立信任其实是以速度、效率为代价的,公链本身不能跑应用,高效的互联网才是跑应用的最佳选择。他认为,区块链和互联网的最佳结合,是用区块链搭建互联网底层信任体系,而应用则由云计算的虚拟机承担,虚拟机在网络上运行。

中本聪在其比特币白皮书中非常详细地介绍了区块链系统的建立过程:

他说,区块链逻辑上就是一个账本,跟一个人记一个账本是一样的。一个人记,是一个账本,一万个人记还是一个账本,只是一万人记的账本可信度更高。所以区块链是用来解决信任问题的,而解决信用问题的手段就是通过各个节点的共同验证来实现的。既要损失效率实现信任,又想要运行速度快,这明显自相矛盾,在逻辑上是行不通的。

区块头哈希值是通过对区块头6个字段进行两次SHA256哈希计算得到数字签名,产生的256位值简称区块哈希值。

陈榕解释说:“一台计算机可以有四核、八核,都是一个操作系统管。‘网OS’就是你可以想象互联网上几亿个核也由一个操作系统管,就这个思路。”

比特币系统利用POW机制使系统各节点最终达成共识,进而得到最终区块。

如今,年过半百的陈榕在做了半辈子的操作系统后,顶着一头略显花白的头发再次站在了区块链的风口浪尖。他讲起自己一手打造的“亦来云”时,依然神采奕奕,在区块链浪潮中劈波斩浪的勇气丝毫不减当年。

区块链技术的瓶颈:过大的完整账本的存储空间、信息分发采用全网广播、交易效率低下、算力浪费等。

在白皮书中,“亦来云”被描述为“区块链驱动的智能万维网”。看似一句普通的描述,背后却隐藏着颠覆性的思考逻辑。操作系统发展了这么多年,尽管在不断更新迭代,但是始终无法逃出设备OS的框架。

2、区块链基础技术

对此,陈榕说,记清楚了有多少个版本在网上流通,这只是故事的一半,只是硬币的一面。他反问道:“你发行了,你也不防盗版。你觉得你能发,你就能卖动吗?你要想卖动,一定要防盗版。”

POW

从物OS到网OS

(3)每个节点都在新的区块上进行计算,寻找一个工作量证明解

区块链网络拥堵似乎是当前区块链发展的一大瓶颈。一条公链的TPS似乎已经成为了衡量其是否优越的一个硬性标准。在人人追求TPS的大环境下,陈榕像《皇帝的新衣》中的小孩一样喊出了“追求TPS是伪命题”的呼声。

区块链的时间戳服务可以用来进行存在性证明,区块链技术将可以用来存储信息,并且是一个存在性证明的最佳技术。

陈榕解释说:“就好比找账房先生记账,一个账房先生你又信不过,你找来仨账房先生,然后问,怎么三个人不如其中的某人记得快?仨人总得浪费时间去对账,他们合起来根本不可能比一个账房先生来得快。就算仨账房先生跟一个账房先生一样快,你还让他们以一当十,跟阿里云上万个中心化分工合作的账房先们生去PK。这就更不靠谱了。”陈榕说,当前区块链最大的问题,就是连基本概念都没搞清楚。

区块标识符:区块头哈希值和区块高度

Nonce字段是指随机数,各个区块头的值往往不同,但它是从0开始按照限行方式增长的随机数,每次计算都会增长。挖矿就是来寻找一个满足条件的Nonce值。

(4)某个节点找到工作量证明解时,就把其所在的区块向全网进行广播

权益证明机制,这种机制根据火币持有量和时间来分配相应的利息,不足是因为没有消耗大量算力导致货币价值来源难以确定。

区块链的主要技术平台与应用有以太坊和Hyperkedger等。

(5)其他节点收到广播的这个区块后对其进行验证,只有所有交易都被验证时有效的且未被使用之后,该区块才能被认可

(1)新的交易向全网所有节点广播

3.1、定义

每一个区块都包含了上一个区块的哈希值,确保按照时间顺序在上一个区块之后产生,否则前一个区块的哈希值是未知的。

哈希算法

创世区块高度为0;当区块分叉发生时,两个或多个区块竞争同一高度。

这里的工作是指找到一个合理的区块哈希值,需要不断进行大量的计算。

将任意长度的输入值映射为较短的固定长度的二进制值。数据的哈希值可以检验数据的完整性,一般用于快速查找和加密算法。

将区块中所有交易记录都进行两次哈希运算之后,将结果作为Merkle树的叶子节点,然后递归两个相邻节点的哈希值,直到得到Merkle根。

1、概述

总之,区块链技术的发展被业内人士广泛看好,这个越来越受青睐的趋势会一直持续,这些趋势不一定以区块链的形式直接出现,可能会作为区块链技术的衍生品兴起。区块链应用已经从最初单纯的数字货币过渡到更广泛的金融业,并且渗透到社会中的很多领域,比如身份验证、跨境支付、文件存储、物联网等,其中金融领域是目前最成熟、应用最广的领域。区块链技术作为当下最热门的技术之一,值得我们投入更多的时间与精力进行学习和研究。

哈希算法广泛应用于区块链中,入Merkle树,以太坊账户地址,比特币地址,POW算法等。

非对称加密技术

区块链是指一种电子记录形式的账簿,其中每一个区块是账簿的一页,从第一页“链接”到最新一页。

3.3、区块链的数据结构

公钥加密私钥解密,私钥签名公钥验证。在比特币系统中,公钥由私钥通过椭圆曲线加密算法生成。交易信息中必须要有正确的数字签名才能验证交易有效。

数字货币-智能合约-DAO、DAC和区块链社会

Merkle树

区块链技术中,区块是指一种数据结构,包含两部分:区块元数据和区块体。

Merkle树在分布式环境下验证、文件对比中应用较多。

(6)每个节点通过将此区块的哈希值作为父哈希值来进行下一个区块的计算,表示节点认可了此区块有效

4、区块链的运行原理

一般情况下,一笔交易必须经过至少6次确认(在此区块之后每产生一个区块就是1次确认),才能最终在区块链上被承认是合法交易。若达到6次确认后要想修改记录,花费代价太大,得不偿失。

POS

区块链系统采用二叉树型的Merkle树对这些交易进行归纳表示,同时生成该交易集合的数字签名。Merkle树支持快速地归纳和校验区块中交易的完整性与存在性。

区块元数据包含区块大小、区块头和交易计数器。

一个区块头的SHA256哈希值必须小于或等于Bits难度目标才能被整个网络认可。

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