两分钟读懂区块链到底是什么

比特币家园 发布在 认识比特币/2020-03-07/阅读:

前言

区块链技术在众多领域中都有成功的应用,比特币只是其中一种。本文将着重从比特币的角度解读区块链的底层技术,探讨区块链对加密货币的影响。

区块链是采用密码学、共识机制等方式,去中心化地实现集体维护数据运转的数据管理模式。简单地说,区块链就是一个人人可以参与记账的账本,通过设定的规则来确保每个人记录的数据都是真实的,并实时进行数据更新,保持区块链内账本的一致。

区块链如何保证存储信息的真实可靠

除了所有数据公开透明,人人可查询之外,我们可以在区块链的构成上去逐步解析。

每个区块都可以分为区块头、区块体两部分。区块体包含的内容很好理解,就是区块内所有的交易记录信息。

下面我们来重点说说区块头。区块头分为三部分:

第一部分是父块哈希值,也就是上一个区块的哈希值,通过这个哈希值我们可以找到父区块的位置,下一个区块也会存储这个区块的哈希值为父块哈希值。从创世区块开始,每个区块之间都通过这种方式进行链接,从而形成了区块链。

第二部分的数据包含了难度值、时间戳和随机数。难度值决定了挖矿的速度,比特币规定了挖出每个新区块的时间在10分钟左右,这是根据全网算力来调整难度值进行把控的。时间戳代表的是区块创立的时间,由区块网络自动生成;随机数是挖矿过程中需要调整的数字,是0开始的32位随机数。

第三部分为默克尔树的树根数据,即该区块的哈希值,数据归纳了区块内所有的交易信息。

三部分信息整合在一起,形成了80字节的数据信息。将这一数据信息带入哈希函数,不断调整随机数计算得出符合要求的哈希值,并通过其他节点的验证,即代表挖矿成功,新的区块会被添加到链上。挖矿成功的节点,享有区块记账权,并可获得区块奖励和交易手续费。有时也会由于多个旷工同时挖出新区块,所以出现多个新区块并存,区块链分叉现象。但这种分叉是暂时的,因为节点默认最长的链为合法。最新的区块被添加到其中一条链上组成最长的链条,则该链条被视为有效,其他分叉的区块将被取消。

例如,同时挖出了区块2和区块3,两个区块都会被添加在区块1后面。当最新区块4出现时,如果区块4被添加在了区块2后面,则组成了最长的链:区块1 — 区块2 — 区块4,那么区块3会从区块链中被移除。

从上述信息,我们可以总结出篡改信息的难度很大。首先,如果A区块的交易记录被篡改了,默克尔树计算出的该区块的哈希值将会发生变化,那么它的下一个区块,区块B中存储的父块哈希值同样需要修改。区块B的区块头被修改了父块哈希值后,数据发生变化,之前通过B的区块头数据计算得出的区块C也有问题,区块C也需要修改。以此类推,后续的区块数据全部需要更改。更改区块记录只能通过工作量证明的方式,期间耗费的电量和时间远远超过修改记录所能获得的收益。而且在更改数据、制造出区块链分叉的同时,其他诚实的节点也在挖矿,源源不断的将新区块加入到真实合法的链中,假的链条很容易因为不够长而被抛弃。更难的是,即使能够修改一个节点的数据,也是无效的。只有将区块链网络里51%节点存储的数据都修改,才能通过节点之间的数据互相验证。

综上所述,篡改区块链数据的难度很大,成本很高。而挖矿等诚实行为不但在难度和成本上都比篡改记录要小很多,还能获得额外奖励。相比之下,通过破坏区块数据来获益就显得非常不划算。这样也就可以保证区块链数据的真实可靠。

非对称加密算法

区块链中又是怎么在交易双方身份不明的情况下,确保交易安全的呢?这就靠非对称加密算法来实现了。

非对称加密可以理解为加密、解密的钥匙不可以是同一把。于是衍生出了区块链中私钥与公钥的概念,一个人私钥加密的信息,只可以用同一个人的公钥解密。同样,用一个人公钥加密的信息,也只可以用同一个人的私钥解密。

在区块链网络中,公钥对外公开,而私钥只有本人持有,用于对交易进行签名。所以,非对称加密在区块链交易中是这样运作的:当A向B发出交易时,先用自己的私钥对信息进行加密,再用B的公钥进行二次加密。当B收到加密后的信息时,先用自己的私钥进行解密,再用A的公钥进行解密,如果解密成功,说明信息确实是A发送过来的。在信息传输过程中,即使信息被截获了,但由于没有B的私钥,信息将无法被破解。上内容仅解释了区块链的一些基本概念及整体的原理,随着技术的发展,区块链技术在不断进步,相关新概念层出不穷。由于区块链具有的去中心化的模式和数据不可篡改的优势,目前已经在多个领域有了良好的应用。相信在未来,区块链会获得更多国家的认可,在各领域的应用也将会变得越来越广泛。

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