快速浏览区块链背后的三项基本技术

如果你问十个人“什么是区块链技术？”，你可能会得到十个不同的答案。 了解区块链的最佳方式是了解所涉及的底层技术。

所以在这篇文章中，我将介绍区块链技术的三个主要部分：区块链本身、点对点网络和共识机制。 没有这些部分中的任何一个，比特币就不可能存在。 首先让我们看看区块链。

区块链

简而言之，区块链只是一种结构化数据的方式。 区块链是分类帐：记录会计记录的文件。

将此文档视为一本永无止境的书。

书的每一页都记录了信息，并在底部标出了页码。 通过页码，您可以立即知道该页所属的位置。 例如，第 49 页显然位于第 48 页和第 50 页之间。

像页面一样，块中充满了信息。 尽管块没有精确编号怎么快速了解比特币，但它们带有时间戳并且具有与数字相同的功能。 新的区块总是添加在时间戳最新的区块之后，从而形成一条链。

区块链的伟大之处在于它使用了加密技术，因此当书中一页上的信息发生变化时，我们都会注意到。 这个属性使区块链成为一个很好的数据结构，可以跟踪任何有价值的东西。

区块链用例

在比特币的区块链中，区块包含比特币的交易信息。 区块记录谁向谁发送了多少比特币。

由于区块链从一开始就被用来跟踪所有比特币的流向，检查账本可以清楚地知道在特定时间谁拥有哪些比特币。 任何时候“谁拥有多少”，就是所谓的区块链当前“状态”。

只有当它们被包含在一个块中并添加到区块链时才会发生交易，因此当一个块被添加到区块链时，区块链的状态就会更新。 毕竟，比特币发送运动。

这意味着如果我想验证是否有人真的向我进行了交易，我必须能够检查区块链的状态。 为此，分类帐必须是公开的。 这里需要使用点对点网络。

点对点网络

（点对点网络）

为了使用区块链作为交易数据的分类帐，我必须检查区块链以查看是否有人对我的账户或钱包进行了交易。

如果区块链只存储在一台计算机上并且它恰好被关闭，这很烦人。 因此，区块链的当前状态需要能够被下载、同步并提供给世界各地的计算机。

这些计算机被称为“节点”，在对等网络中运行，以保持区块链的安全和最新。 每个节点都存储完整且最新的区块链版本。 每当添加新块时，所有节点都会更新其区块链。

使用对等网络具有以下优点：

您可以随时查看您的区块链状态；

无需通过某一方查询区块链的真实状态；

无需依赖服务器的安全来确保区块链的安全；

· 犯罪分子必须同时攻击数千台计算机而不是一台服务器；

· 区块链不会被删除，因为它必须被所有节点删除。

基于服务器的模型与对等网络

这很重要，但上述并不意味着区块链足够安全，可以存储或交易任何有价值的东西。

比如，你如何确认区块链中的（交易）数据是正确的？ 如何确认区块中没有无效交易？ 如果有不同版本的区块链，如何确认哪一个显示了区块链的真实状态？

这些问题可以通过共识机制来解决，共识机制是通过对等网络实现的。

共识机制

Napster 早在 1999 年就使用了点对点机制。

区块链存在于比特币之前。

比特币神秘的匿名创始人中本聪在白皮书中通过基于密码学的共识机制将两者巧妙结合。 共识机制允许对等网络中的节点在彼此不了解或不信任的情况下一起工作。

“共识算法的目的是允许根据特定的状态转换规则安全地更新状态，其中执行状态转换的权利分配给能够通过该算法集体进行交易的用户。”

——Vitalik Buterin，以太坊创始人

如果还不明白，那就这样理解吧。 事实上，共识机制就是一系列的规则。 网络中的节点通过运行网络软件达成共识。 这些规则确保网络正常工作并保持同步。

共识协议指出：

· 块如何添加到区块链；

· 当一个区块被认为是有效的；

· 如何解决冲突。

添加块

不同的区块链以不同的方式添加区块。 最著名的共识机制之一是比特币的工作量证明（Proof of Work）。

工作量证明的第一条规则是，平均每 10 分钟向区块链添加一个块。

促进此过程称为“挖矿”。 尝试向区块链添加区块的节点（称为“矿工”）（称为“矿工”）使用其计算机的计算能力来尝试解决密码学“难题”。 规则规定，只有解决了这个难题，才能将区块添加到区块链中。

解决这个问题的矿工“挖”出新的区块并将其添加到区块链中，矿工得到网络的奖励。 预定数量的新硬币将被创建并奖励给矿工，连同区块中包含的所有交易的成本。

随后，所有矿工将开始挖掘下一个区块。

比特币挖矿设备。 为了获得足够的挖矿处理能力，你需要大量的 GPU。

比特币的工作量证明并不是唯一的共识机制。 股权证明也常用于分布式账本。 在基于股权证明的机制中，有人可以“打赌”他们的硬币，以便被选中添加下一个区块。 某种意义上相当于赌徒说：“我用硬币赌我加对了这个方块”。 如果他说谎，他就会失去硬币。

关于哪种共识机制最好，仍然存在很多争论。 尽管如此，无论区块是如何创建的，网络中的其他节点仍然需要决定区块是否有效。

块有效性

当矿工解决难题并找到一个区块时，网络中的所有节点都会检查该区块是否有效并将其添加到它们的区块链副本中。 节点首先就有效性达成一致。 只有这样网络才会同步和更新区块链的状态。

只有遵循共识机制的规则，节点才会向区块链添加新的区块。 他们运行的软件将检查这些块是否有效。 无效块将被拒绝。

当然，区块与其中包含的交易的有效性是一致的。 就比特币而言，该协议规定，您必须先从其他人那里收到或挖掘比特币，才能发送比特币。

换句话说，如果发送方已收到足够的比特币来进行交易，节点会检查区块中的所有交易。 为此，需要检查网络状态。

假设我收到了 1 个比特币怎么快速了解比特币，然后我将其发送给爱丽丝。 然后我尝试将相同的比特币发送给 Bob。 一旦我的第一笔交易被添加到链中，所有节点都会更新区块链以得出我不再拥有该比特币的结论。 那么我给Bob的交易就会被节点拒绝。 当节点发现区块不符合规则时，不会将区块更新到区块链中。

规则还规定，只有在比特币所有者进行数字签名的情况下，交易才有效。 只有硬币的所有者才能在交易上签字。 因此，只有您可以使用您的比特币。

如何解决冲突

有时，两个矿工可能会同时向区块链添加有效区块。 想象一下，一些节点接受一个有效的块，而其他节点接受另一个块。 前者包括我与 Alice 的交易，后者包括我与 Bob 的交易。 现在同时存在两种不同的区块链状态！

我们称之为（无意的）“分叉”：区块链分裂成两条不同的链。 谁收到了我的比特币，爱丽丝还是鲍勃？ 两条链中哪一条是“真正的”区块链？

这个问题通常用一个简单的规则来解决：最长的区块链获胜。

区块链分叉的可视化

当发生分叉时，一些矿工将在其中一条线上开始挖矿，而其​​他人则在另一条线上开始挖矿。 不可避免地，一个区块链将比另一个拥有更多的矿工，因此区块的添加速度会更快。 其他矿工将转向更长的区块链，而分叉的区块链将消亡。 这对主区块链没有任何损失。

为什么？

因为矿工是出于自身利益行事的经济行为者。 矿工们对挖掘将会消亡的分叉区块链没有兴趣。 分叉区块链上的所有交易都不会在主区块链上发生，这意味着在分叉链上挖矿的矿工不会因为他们的工作而获得奖励。

在极少数情况下，分叉链上可能会产生大量的算力。 这个时候需要一段时间才能确定哪个是主链。 一般认为在 6 个区块后确认交易是明智的。

区块链分叉的可视化。 一般不超过5块。

向区块链添加区块需要巨大的处理能力，最长区块链获胜的规则确保了区块链的安全性。 攻击网络的唯一方法是回到区块链中的一个区块，分叉它并从那里挖掘一个新区块。 然而，要做到这一点，攻击者必须重新完成矿工的所有工作并赶上主区块链。 如果没有比整个矿工网络更多的计算能力，这几乎是不可能实现的。 简而言之，此类操作所需的电力和 GPU 非常昂贵。

原文链接：

如何掌握区块链技术

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课程大纲

第一阶段：区块链简介

第二阶段：C++ 面向对象编程

第三阶段：数据结构

第四阶段：Go语法基础

第五阶段：top 10排序算法

第六阶段：基本算法

阶段 7：进入高级编程

第八阶段：密码学

第九阶段：Go语言项目实战——开发自己的区块链

第十阶段：区块链智能合约开发——新型溯源、维克里合约

第十一阶段：以太坊矿池开发实践

Phase 12：Go语言智能合约开发部署

第十三阶段：比特币源代码

第 14 阶段：比特股服务器

第 15 阶段：项目开发和管理

第十六阶段：毕业答辩设计

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