浅谈区块链的概述与特点

开课吧开课吧锤锤2021-04-09 14:55

    在没有集中管理的情况下,区块链技术首次被应用于比特币项目,作为比特币背后的分布式记账平台,比特币网络已经稳定运行了八年,支持了大量的交易记录,而且从来没有出现过严重的漏洞,这与区块链的巧妙结构密不可分。当前,区块链技术本身仍在快速发展,相关的规范和标准也在不断的成熟和完善。从狭义上讲,区块链是一种以时间顺序将数据区块按顺序连接在一起的链式数据结构,并通过密码技术保证其不可篡改、不可伪造的分布式账本。从广义上说,区块链技术是一种使用块链式数据结构验证和存储数据、使用分布式节点共识算法生成和更新数据、使用加密方法保证数据传输和访问的安全性、使用由自动化脚本代码组成的智能合约对数据进行编程和操作的全新的分布式基础架构和计算方法。

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    块链式定义

    对于区块链,不同组织和机构的定义如下:

    简单地说,区块链是一个分布式账本,区块链网络系统以无中心的方式保持有序的、不断增长的数据块,每个块内都有一个时间戳和指向前一个块的指针,一旦进入链路,就无法更改。其中,区块链作为一种分布式数据库技术,通过保持数据块的链式结构,使其能够保持不断增长的、不可篡改的数据记录。

    (2)中国区块链技术和产业发展论坛对以下定义:

    块链技术是一种新型的分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的应用方式。

    (3)数据中心联盟对以下定义:

    块链是一种多人共同维护的技术体系,它利用密码技术保证了传输和访问的安全性,实现了数据的一致性存储,不能篡改,不能抵赖。数据存储采用块链结构实现,具有典型的区块链。一般而言,区块链本质上是一个不断增长的分布式数据库,由多个参与方共同维护,是一个分布式共享账本(DistributedSharedLedger)区块链,它通过智能合约维持有序的、不断增长的数据链,使参与系统中的任意多个节点都能参与,通过密码算法将系统内所有信息交换的数据计算并记录在一个数据块(Block)中,并生成该数据块的指纹以供下一个链接(Chain)数据块和校验时使用,系统中的所有参与节点都能共同确定记录是否为真,从而确保区块内的信息不能伪造和修改。它的核心也在于通过分布式网络、时序不可篡改的密码账本和分布式共识机制,建立交易双方之间的信任关系,使用由自动化脚本构成的智能合约对数据进行编程和操作,最终实现从信息互联到价值互联的演进。

    块链的特征

    作为一台能领导信任的机器,区块链能够通过应用哈希算法、数字签名、时间戳、分布式共识和经济激励等技术,在节点不需要相互信任的分布式系统中建立信任,实现点对点的交易与合作,从而解决中心化机构普遍存在的成本高、效率低、数据存储不安全等问题。近几年来,随着国内外研究机构对区块链技术的研究和应用,区块链在各行各业的应用前景备受关注,被视为继主机、PC、因特网、移动社交网络之后,人类信用进化历史上的第五个颠覆性创新,也是人类信用进化历史上的第四个里程碑。人们认为,这是下一代云计算的雏形,有希望彻底改造人类社会获取形态,实现从现在的信息网络向价值网络的转变。

    它具有许多特点,如分布式、去中心化、可靠的数据库、开放源码可编程、集体维护、安全可信、交易准匿名,这些特点都可以通过以下逐步逼近的方法来定义:

    ①分布式链接式账本,每个账本为一个区块;

    ②分布式共识算法,确定记账人;

    ③账户内的交易通过密码学签名和哈希算法保证不可篡改;

    ④帐簿链接按生成时间顺序,当前帐簿包含以前帐簿的散列值,帐簿之间的链接保证不可篡改;

    ⑤所有交易均可追溯。

    分散型(去中心)结构

    块链数据的存储、传输和验证过程都是基于分布式体系结构,与传统的集中记账不同,整个网络不依赖于单一的硬件或管理机构。块链上的账本并不存储在特定的数据库中心,也不需要第三方权威机构来进行记录和管理,而是分散在网络中的各个节点上,每个节点都有一个它的副本,所有节点的账本都会同步更新。公共链中各参与节点的权利和义务是对等的,作为区块链的一种部署方式,系统中的数据块由系统中各参与节点共同维护,各参与节点在系统中的任何一个停止操作都不会影响整个系统的运行。

    共同维护。

    在区块链系统中,数据库是分布式存储的,任何一个参与节点都可以有一个完整的数据库副本,任何一个节点的损坏或丢失都不会影响到整个系统的运行,整个数据库由具有记账功能的节点共同维护。在信息被验证并添加到区块链后,将被永久保存,单个节点上的数据修改将无效,除非能够在同一时间控制系统中超过51%的节点。加入系统的节点越多,数据库就越安全。

    时间顺序不能改变。

    它采用带时间戳的链式区块结构来存储数据,从而增加了数据的时间维度,具有极强的可追溯性和可验证性;同时,通过密码算法和共识机制,保证了区块链的不可修改性,进一步提高了数据的稳定性和可靠性。

    开放源码编程

    块链系统通常是开放源码的,代码对公共链路的数据和程序公开,任何人都可以通过一个界面查询系统中的数据。该平台还提供了灵活的脚本代码系统,支持用户创建高级智能合约、货币和去中心化应用程序。举例来说,以太坊平台为用户提供了图灵完全的脚本语言,用来构建任何可以精确定义的智能合约或交易类型。

    可靠的安全性

    区块链技术利用非对称密码学原理对交易进行签名,使交易不会被伪造;同时利用哈希算法保证交易数据不会被轻易篡改;借助分布式系统各节点的工作量证明等共识算法,形成强大的算力,抵抗破坏者的攻击,保证区块链中的区块及区块内的交易数据不可修改、不可伪造,具有极高的安全性。保证系统运行规则的公正性,通过数学原理和程序算法,使交易双方无需借助第三方权威机构的信用背书就可以在非信任环境中自由、安全地交换数据,从而使对人的信任转变为对机器的信任,而无需任何人为干预。

    开放。

    区块链是一个开放的、信息高度透明的系统,任何人都可以加入区块链中,除交易各方的私有信息被加密外,其上的所有数据都公开透明,每个节点都可以查看最新的完整账本,并可以查询每一笔交易。

    半匿名。

    因为节点之间的交换遵循固定的算法,其数据交互不需要信任(区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效),所以对手方不需要通过公开身份使对手方对自己产生信任,这对信用积累很有帮助。该区块链系统使用与用户公钥关联的地址进行用户识别,无需传统的基于PKI(PublicKeyInfrastructure)的第三方认证中心(CertificateAuthority,a)签发数字证书来确认身份。该方法通过在全网节点上运行共识算法,建立城市节点对网络全网状态的共识,从而间接建立节点间的信任。使用者只需要暴露地址,而不需要暴露真实的身份,同一个使用者可以不断地转换地址。所以,区块链上的交易与用户的真实身份无关,与用户的地址无关,具有交易的准匿名性。

    由于区块链具有上述特征,它与传统集中记账方式不同,将受到金融领域更多的关注,甚至引起各领域相关机构和行业的强烈兴趣。

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