Dragon

什么是区块链?挖矿是做什么?区块链和虚拟货币

2021-04-25 18:08 157 抢沙发 小逸博客

区块链技术是从虚拟货币BTC中剥离的一门技术。区块链说白了是 区块+链 ,中本聪创立了比特币,换言也是区块链技术的创始人。这里小逸为你解释何为区块链,挖矿到底在干什么?

前言

在比特币刚发行的时候人们发现了,它去中心化,不受任何中心管制;它完全开放,除了交易信息加密之外整个系统信息高度透明,技术都是开源的;安全性,只要不能控制全部节点的%51,就无法肆意修改数据,这使得它相对安全;独立性,整个模式和比特币不依赖任何第三方,所有节点都在系统内验证、交换数据,不受任何干预

我们这里详细解释什么是区块链技术,说白了就是区块+链,那什么是 “区块” ?什么又是 “链” 呢?

区块 链

区块就是一个账本交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成,而且每一个节点记录的是完整的账目,因此它们都可以参与监督交易合法性,同时也可以共同为其作证

每一个区块包含了前一个区块的加密散列、相应时间戳记以及交易资料(通常用默克尔树(Merkle tree)算法计算的散列值表示),这样的设计使得区块内容具有难以篡改的特性。用区块链技术所串接的分布式账本能让两方有效记录交易,且可永久查验此交易。

哈希函数

哈希函数h()的作用:将任意长度的字符串,转换成固定长度(列如256位)的输出。输出也被称为哈希值,这个输出不可逆

很难找到两个不同的x和y,使得h(x) = h(y),也就是说两个不同的输入,会有不同的输出。理论上说两个不同的输入可能会有不同的输出,但这几乎不可能,比方说一个无限的空间映射到一个有限的空间,肯定存在多对一的情况,理论存在,但没有任何规律,保证你无法通过数学上的任何推断来找到这个结果,为什么这里是256位呢?不是更长的呢?因为256位已经足够安全。

将账本拆分成块,比如一个本子的一张纸就是一个区块,每个区块记录一段时间内的交易,列如10分钟

我们把每张纸比作一个一个区块,在每个区块的上面增加一部分内容我们把它叫做区块头,其中记录父区块的哈希值,通过每个区块储存父区块的哈希值,将所有区块按顺利连接起来,形成区块链

1区块的哈希值记录到2区块的区块头上,如此操作每个区块的区块头都记录父区块的哈希值,每个区块都按照顺序链接起来了,这就叫做区块链。第一个区块没有区块头,又被称之为创世区块

防篡改区块交易记录

  • 形成区块后,篡改任一交易,会导致该交易区块哈希值和其子区块中不同,发现篡改
  • 即使继续篡改子区块头中哈希值,会导致子区块哈希值于孙区块中不同,发现篡改
  • 只要记录最后一个区块的哈希值,任何篡改都能发现

本质

  • 一个人人可见的大账本,只记录交易
  • 核心技术:通过密码学 + 数据结构,保证账本记录不可篡改
  • 核心功能:创造信任。

区块链技术拓展

区块算是一个账本,在账本上只有发生了交易你的账户上的钱才会变多和变少,需要进行交易那么首先需要一个账号和密码,就像你的银行卡有账号和密码别人就可以对你进行一个转账,在区块账本上这个账号密码就是公钥和私钥

  • 私钥:一串256位的二进制数字,私钥你甚至可以直接抛硬币决定,一般使用钱包软件帮助产生私钥,也是随机产生的。但是丢失了你的私钥之后你的账户、钱也随之丢失
  • 公钥:私钥转化而成,但是地址无法反推私钥。在比特币中你的地址就是你的id,如果你想,你可以拥有n个id,只有产生交易进入区块链账本后才被大家知道
  • 地址:公钥太长了,所以就有更短一些的地址的概念。地址通过摘要算法生成,通过地址不会暴露公钥内容

数字签名技术

老王(已有私钥,公钥),想转给张10个BTC,需要一些操作

证明是老王本人发出转账签名函数Sign(老王的私钥 + 转账信息:老王转给张三10 BTC)=本次专账签名
验证是老王本人发出转账验证函数Verify(老王的地址 + 转账详细:老王转给张三10 BTC + 本次转账签名)=true

一旦转账记录到区块从此谁也不能改变它,张三增加10 BTC,老王则相应减少10 BTC,整个操作都是自动的,比如你的钱包app它会帮你去做这样的事情,app知道你的私钥,你告诉钱包交易内容,钱包签名向全网公布,等待其他人来验证这笔交易

去中心化

中心化记账效率会更高,银行、政府或者支付宝帮你记账,都很可靠,因为他们都无法动你的钱,除非它们有你的私钥

中心化记账存在一些缺点

  • 中心机构拒绝或停止服务
  • 中心机构容易遭受攻击(服务器被攻击、政府干预、法律终止、自盗等)
  • 中心机构资源有限
  • 信任往往被辜负,如某人利用漏洞在银行增加自己的财富
  • 避免自己的财富被稀释,中心机构超发货币

去中心化人人都可以记账,每个人可以保留一个完整的账本。任何人都可以下载开源程序,参与比特币的p2p网络,监听来自全世界发送的交易,成为记账节点,参与记账,假设小逸发布了一笔交易向全网广播,A记账节点监听到了这笔交易,A验证了这笔交易位true之后放入交易池继续向其它节点传播,因为是网络传播,同意时间不同记账节点的交易池不一定相同,每10分钟,从所有记账节点当中,按照某个方式抽取一名,验证这个节点的交易为true之后,之后将这个选中的节点交易池中的交易记录与自己(A)节点的交易池中的交易记录对比一下,对比完之后会将自己交易池中已经被选中记账节点记录的交易删掉,别的不动继续记账等待下一次被选中,每隔10分钟就是一个循环,这个10分钟所有记账节点正常记账,10分钟之后再选出一个节点把它交易池当中的交易作为一个新的区块,这个区块来自所有记账节点中我任意选择的一个记账节点的交易池,如此不断循环往复

交易并不是被记录就完成,只有当这笔交易变成了某一个区块,这笔交易才算是真正的完成。这就是去中心化的一个记账的完整的流程,你的交易并不会第一时间被记录,因为p2p网络传播需要时间,如果被选中区块的节点还没有接受到你的交易,交易就没有完成。每10分钟产生一个区块,但不是所有在10分钟内的交易都能记录。10分钟只是一个平均值

去中心化记账的特点,有记账权的记账节点,每十分钟被选中的节点它会获得50BTC奖励,每21万个区块差不多4年,奖励减半,比特币自发行已经两次减半,那么每十分钟产生一个新的区块这个记账节点得到的奖励是10.5BTC,每隔4年减半那么可以算出BTC的总量大约为2100万枚,预计2040年开采完,记录一个区块的奖励也是比特币唯一的发行方式,当BTC开采完之后,记账节点可以获得的收益就只有交易的手续费了

记账权分配

记账节点通过题目来争夺记账权,

找到某位随机数使得等式不成立
SHA256哈希函数(随机数 + 父区块哈希值 + 交易池中的交易)>某一指定值)

从0开始遍历随机数碰运气之外,没有其它解法,解题的过程,又叫做挖矿,所以解这个题目的记账节点又被称之为矿工,你遍历随机数越快你拿到这个记账权的可能性就越大,这个遍历速度就被矿老板们称之为算力,为了得到这个算力,矿老板们就会购买更多且更高算力的矿机

谁先解对,谁就得到记账权。A记账节点率先找到解,即向全网公布,其他节点验证无误之后,A节点就获得了这个区块,获得12.5个BTC的收益,在新区块之后重新开始新一轮计算。这个方式被称之为(POW)分配记账权

一般大约10分钟解出这个随机数,10并不绝对,因为解开这个题目的过程本就是个碰运气的过程,未来应对算力的变化,比特币每隔2016个区块,大约两周,会加大或减小难度,使得平均产生区块的时间是十分钟

总结

每一个区块包含了前一个区块的加密散列、相应时间戳记以及交易资料(通常用默克尔树(Merkle tree)算法计算的散列值表示),这样的设计使得区块内容具有难以篡改的特性。用区块链技术所串接的分布式账本能让两方有效记录交易,且可永久查验此交易。

和传统存储的数据不同的是,区块链每个节点都按照块链式结构存储完整的数据,区块链每个节点存储都是独立的、地位等同的,依靠共识机制保证存储的一致性,而传统分布式存储一般是通过中心节点往其他备份节点同步数据。

一句话解释区块链

麻将作为中国传统的区块链项目,四个矿工一组,先碰撞出13个数字正确哈希值的矿工可以获得记账权并得到奖励。

题外话

很多人讲区块链是骗局比特币是骗局,这也许是个骗局,但是这个技术已经被广泛的承认和应用,区块链涉及的密码学知识一般人再借几个脑子给你你也搞不懂,在一个相对理性的角度看待问题最重要,千万别听风就是雨。

这门技术有着不可思议的地方在一个没有中心没有监管的情况下保持着绝对的秩序这个只需由大家的共识建立的信任,比特币创造了这个共识,在区块链的世界里每个人都是公平平等的。

「点点赞赏,手留余香」

还没有人赞赏,快来当第一个赞赏的人吧!

Mr-XiaoYi给Mr-XiaoYi打赏
×
予人玫瑰,手有余香
  • 2
  • 5
  • 10
  • 20
  • 50
2
支付

本文为原创文章,版权归所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!

2021-04-21

2021-04-26

发表评论

表情 贴图 链接 私密 格式 签到
扫一扫二维码分享