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区块链是不间断的经济交易数字分类账可以进行编程以记录不止金融交易还可以记录其他有价值的东西简单来说区块链是一个不可变记录的分布式数据库该数据库由计算机集群来管理基于共识来运行不属于任何单个实体。区块链存储为数据库或平面文件。
2、区块链是如何工作的
区块链由不可变记录的数据记录组成。利用密码学进行链接。将交易打包成一个块放到区块体中利用数字签名验证交易的合法性对交易取哈希后生成merkle树自底向上构造保存到区块头。然后对区块头进行再次取哈希。最终得到一个足够小的哈希值得到记账权获得发布区块的奖励。区块体的交易一旦确认对应的merkle树的值也会确定。区块头中有一个随机数每个矿工打包的交易不同最终得到的满足条件的随机数值也不一样因此挖矿是为了争夺记账权也就是不断试随机数的值使得最终计算的哈希值满足条件。随着挖矿算力的提升随机数的值无法满足难度的需求随机数是32位因此允许设定coinbase中内容的前八位来满足难度的需求。coinbase用来记录挖矿的奖励账户以及用户自己填入一些内容。
3、为什么区块链是值得信任的方法 去中心化区块链是分布式数据库数据存储在网络中多个节点 而不是集中在单一的中心化服务器意味着没有单一的实体可以控制整个网络减少了单点故障和篡改的风险。 不可篡改区块链中的区块利用密码学连接起来一笔交易一旦被写到区块中则很难篡改这是由于上一个区块的哈希值会被存到下一个区块中借此成链。同时新链的哈希值需要通过上一个块的哈希值来计算因此一旦某个区块的内容被更改了那么该区块以后的所有区块的哈希值都会发生改变。 透明性区块链上的数据是公开透明的对所有参与者可见。 加密安全区块链使用密码学保证数据的安全性每个交易都通过数字签名和加密算法来保证交易的合法性和完整性。 智能合约区块链可以执行智能合约是一种自动化的合约合约的执行完全依赖于预定义的的规则而无法被篡改。 持久性一旦数据被写到区块中 会永久存储在其中无法被删除或更改。
4、什么是区块链中的区块如何识别
区块链中一个区块是数据的集合通常包括一组交易记录时间戳以及前一个区块相关的引用哈希值区块链是由一个个连接在一起的区块组成的每个区块都包含了之前区块的哈希值形成一个不断增长的链条。包含区块头交易数据 区块头区块元数据包含区块的重要信息例如时间戳难度目标、前一个区块的哈希值merkle树等。区块头会被加密成一个单一的哈希值作为区块的唯一标识。 交易数据区块中包含一组交易记录这些交易记录表示在区块链上发生的所有交易。交易数据包含发送者、接收者、交易金额等信息。
5、是否可以从区块链网络上删除一个或多个块
在大多数情况下不建议删除区块链上的某个区块因为区块链的设计目的之一是数据的不可篡改性和永久存储。删除区块可能会破坏区块链的一致性和完整性导致数据不一致或失去可信度。
但是某些情况下可能需要对区块链进行修复或回滚操作这可能涉及删除或修改某个区块。例如在发生网络分叉、恶意攻击或错误操作等情况下可能需要对区块链进行紧急修复以恢复正常运行。
在这种情况下可以考虑采取以下几种方式来处理 硬分叉 如果存在严重的网络分叉或安全漏洞可以通过硬分叉的方式创建一个新的区块链分支以纠正错误并排除恶意攻击。 软分叉 软分叉是一种更加温和的方式它通过更新节点软件来引入新的规则或修复错误而不是创建一个新的区块链分支。 回滚操作 在某些情况下可能需要回滚到之前的区块状态以修复错误或恢复系统。这种操作可能会涉及删除最近的几个区块然后重新生成正确的区块链状态。 数据清理 在某些情况下可能需要清理区块链中的无效或过时数据以减少存储空间或提高性能。这种操作可能会删除一些区块或交易数据但需要谨慎操作以确保不影响区块链的一致性和完整性。
6、将数据写到区块上是否可以修改
区块链具有不可篡改性。如果区块上的数据是可以修改的则与区块链的理念相违背。被篡改的点后面的区块的哈希值都需要重新计算因此难度很大。理论上有足够的算力可以但是现实实现起来很难。
7、数据库中的可用记录类型有哪些 交易记录包含区块的交易信息例如资产的转移、合约的调用、数据的状态等。每个交易都有唯一id。 区块头区块头是每个区块的元数据包含哈希值、时间戳等。 智能合约状态智能合约状态记录了每个智能合约的当前状态包括变量值等。合约状态根据交易的执行结果而改变被永久的记录在区块中。 事件日志例如交易的发生、状态变更等。 用户账户包含账户的余额、地址、交易历史等。
8、区块链有哪些种类 公有链任何人都可以参与的开放式区块链。例如比特币和以太坊。 私有链特定的参与者才能访问和参与。通常由企业、组织或特定的用户社区管理。 联盟链多个组织或联盟共同管理。参与者在联盟链中共享资源。 许可链需要许可或授权才能参与的区块链网络。 混合链结合公有链和私有链的特定调整公开性和私密性之间的平衡性。
9、公钥和私钥的特定是什么 私钥 私钥只有保有者可以知道不能丢失或忘记一旦失去私钥则丧失对账户的控制权。 私钥用来实现数字签名可以对数据进行解密或签名。在区块链中使用数字签名来保证文件的完整性和安全性。 公钥 公钥是通过私钥使用加密算法推出的但不能根据公钥反推私钥。 公钥是可以公开的信息用来验证私钥或者加密数据内容。 区块链中其他用户可以使用公钥来验证数字签名保证数据的完整性和安全性。 密钥对 私钥和公钥一起组成了密钥对私钥签名后可以用公钥验证签名公钥加密后可以用私钥解密。
10、什么是共识算法有哪些
共识算法是在分布式系统中达成一致性的算法。分布式系统中节点之间可能存在延迟、网络分区、故障问题等节点之间可能会产生不一致的状态。共识算法的目标是使得系统中的所有节点能够就某个值或某个状态达成一致并保持一致性。即使有恶意节点也能保证系统的安全性和正确性。 工作量证明需要解决复杂的数学难题来证明对网络的贡献从而得到记账权这个过程被称为“挖矿”需要销号大量的算力和电力。 权益证明根据参与者的加密货币持有量来竞争记账权的共识算法不需要消耗大量的算力和电力。
11、什么是加密货币
加密货币是一种数字货币使用加密技术来保障交易的安全性和匿名性并且不依赖于中央机构来发行和管理。加密货币通常基于区块链技术通过去中心化的分布式网络来进行交易和记录。加密货币的特定如下 去中心化不依赖于第三方中心机构由网络中的节点来共同管理。 匿名性加密货币的交易记录是公开的但是不包含交易的个人信息。 安全性利用密码学加密技术来完成保证交易的完整性和安全性。 全球化加密货币允许在全球范围的交易无论地理位置和货币限制。 不可篡改交易记录被写到区块链上后无法删除或修改。
12、什么是双重支出
一笔货币被多次花费或支出的问题被称为双重支出。在现实世界中一张纸票被花出去后该纸票的所有权被转移而电子货币中由于可复制性有可能导致双重支出问题。可以单独用一个数据库记录每个电子货币的所有人从而达到避免双重支出的问题。在比特币中利用以下两种方式来避免双重支出问题 确认等待比特币中交易的确认需要6个区块也就是说如果该交易已经被确认那么该区块后面至少有了6个区块。利用增加篡改的难度来避免双花问题。 交易检测比特币使用UTXO记录了所有交易的输入和输出通过检测UTXO来避免双花问题。
13、什么是盲签名
允许用户对消息进行签名而不需要知道消息的内容这种签名方案可以确保签名者对消息的匿名性和隐私性同时保证签名的有效性。
举个例子假设Alice希望Bob对她的一份文件进行签名但不希望Bob知道文件的内容。她可以使用盲签名方案来实现这个目标 Alice选择一个随机数r并使用一个盲化函数将待签名的文件m和随机数r进行盲化生成盲化消息B(m, r)。 Alice将盲化消息B(m, r)发送给Bob请求他对其进行签名。 Bob对盲化消息B(m, r)进行签名生成盲签名s。 Alice使用一个反盲化函数将盲签名s转换成原始签名s。 Alice得到了原始签名s该签名可以验证文件m的有效性但Bob并不知道文件的内容。
14、区块链中有助于消除安全威胁的关键原则是什么 去中心化 区块链是一个去中心化的分布式系统没有单一的中心权威来控制数据。去中心化的设计使得区块链更加抗攻击不容易成为单一攻击目标。即使部分节点受到攻击或故障网络依然可以继续运行。 加密安全 区块链使用了先进的加密算法来保护数据的安全性和隐私性。例如交易数据通过非对称加密技术进行加密和签名保证了交易的完整性和身份的验证。 共识机制 区块链通过共识机制来达成一致性确保网络中的所有节点对数据的状态达成一致。共识机制可以防止恶意节点的入侵和数据篡改。常见的共识机制包括工作量证明PoW、权益证明PoS等。 不可篡改性 区块链中的数据一旦被确认并添加到区块链上就无法被篡改或删除。每个区块包含了前一个区块的哈希值形成了不可逆的链式结构。这种不可篡改性保证了数据的完整性和可靠性。 透明性和可追溯性 区块链中的数据是公开和透明的任何人都可以查看和验证交易的记录。这种透明性和可追溯性有助于防止欺诈和不当行为。 智能合约 智能合约是一种在区块链上执行的可编程代码可以自动执行合同条款和逻辑。智能合约可以提供更高的安全性和可靠性减少了人为错误和欺诈的可能性。
15、什么是51%攻击
是一种针对区块链网络的攻击攻击者掌握了全网超过一半的算力。这种攻击利用了区块链的共识机制特性使得攻击者可以在网络上执行双花攻击等。
双花攻击攻击者先向A发送一笔转账交易被打包到区块后利用自己庞大的算力立刻生成另外一条最长脸使得交易所在链被回滚从而达到双花。
16、 什么是Coinbase交易
用来奖励挖矿者挖矿所得的新的比特币。 挖矿奖励挖矿者有权在区块中包含该交易包含获得记账权的区块奖励和交易手续费。 第一笔交易每个区块只能包含一笔Coinbase交易是区块中的第一笔交易。 奖励数量每隔大概四年对奖励数量减半用来控制比特币的总量总计大概在2100万。 Coinbase输出用来指向挖矿的奖励账户。这里矿工可以指定一些内容。
17、什么是merkle树
默克尔树Merkle Tree是一种二叉树结构它被广泛用于区块链技术中用于有效地验证和保护区块链数据的完整性。
默克尔树的构造方式如下 叶节点Leaf Nodes 默克尔树的叶节点是存储数据块通常是交易数据的节点。每个叶节点包含一个数据块的哈希值。 内部节点Internal Nodes 默克尔树的内部节点是由叶节点的哈希值经过哈希计算而得到的。每个内部节点包含了其子节点的哈希值的组合。 根节点Root Node 默克尔树的根节点是整个树的顶部节点包含了所有叶节点的哈希值的组合通常称为“默克尔根”。
默克尔树的重要性在于它提供了一种高效的方法来验证大量数据的完整性而不需要检查每个数据块。通过根节点的哈希值可以有效地验证整个数据集的完整性。
在区块链中默克尔树通常用于验证区块中的交易数据的完整性。每个区块的交易数据被组织成一个默克尔树根节点的哈希值被包含在区块头中。当新的区块被添加到区块链上时其他节点可以通过比较区块头中的默克尔根和默克尔树重新计算得到的根节点哈希值来验证区块中的交易数据是否有效和完整。
通过默克尔树区块链可以实现高效的数据完整性验证提高了网络的安全性和可靠性。此外默克尔树的结构还可以帮助优化区块链的存储和传输效率。
当需要验证某笔交易是否已经被打包到区块中时先根据交易计算出哈希值然后向全节点申请二叉树另一个分叉的节点的哈希值然后向上计算有未知的节点哈希值向全节点查询然后计算最终和根节点的哈希值比较。
18、什么是安全策略
安全策略是一组规则、措施和实践旨在保护信息系统、网络、应用程序、数据和用户免受各种威胁和攻击。在区块链领域安全策略尤为重要因为区块链技术涉及到加密货币、智能合约和分布式网络等关键组件需要保障其安全性和可靠性。
19、区块链开发中的活板门功能是什么
活板功能是一种单向函数除非拥有特殊信息否则易于在一个方向上计算但很难在反方向上计算。这对公钥加密很重要在区块链中广泛的用于代表地址和私钥的思想。
20、什么是软分叉和硬分叉 软分叉Soft Fork 软分叉是一种兼容性升级它不会创建新的区块链而是对现有的区块链进行规则的更新或修改。 在软分叉中新规则是向后兼容的这意味着原有的节点可以继续参与网络而无需升级或更新软件。 软分叉通常由网络中的大多数参与者或矿工接受并在达到共识后开始生效。 尽管软分叉不会创建新的区块链但它可能会导致一部分节点和矿工不遵守新规则从而产生网络分裂的情况。 硬分叉Hard Fork 硬分叉是一种非兼容性升级它会创建一个全新的区块链旧链和新链会分道扬镳。 在硬分叉中新规则可能与旧规则不兼容因此参与者需要升级其软件以适应新的协议。 硬分叉通常由开发者或网络中的一部分参与者主导并在达到共识后启动。对于那些不愿意或不准备跟随新规则的参与者他们可以选择继续在旧链上运行但这样将导致分叉后的链的社区和算力的分离。 硬分叉通常用于引入重大的协议变更、新功能或改进或者解决网络中的分歧和争议。
假设大多数节点是支持新的协议原本协议中规定比特币每个区块的最大值为2M 假设现在新的协议规定每个区块最大值为4M由于大部分节点支持新协议这会导致4M大小的区块链条很快变成最长链支持新协议的节点虽然也认为1M大小的区块是合法的但是由于最长链原则继续沿着4M大小的区块挖而支持旧协议节点认为支持新协议节点挖出来的区块是非法的无论4M区块的链多长依然沿着原来的1M区块后面挖最终原来的一条链分成两条链。4M大小的链可能会有2M大小的区块 假设现在新的协议规定每个区块的最大值为1M由于大部分节点支持新协议会导致1M大小的区块挖的快即使挖到了2M大小的新的区块不承认该区块也会被抛弃这会导致支持旧协议的节点做无用功。需要规定在连接旧的历史区块时可以连接在大小2M的区块后面但是只承认小于等于1M的区块
21、区块链中的区块意味着什么
区块可以看作一个打包好的数据集合。在区块链中一个区块Block代表着一段时间内发生的一系列交易的集合。每个区块都包含了一些重要的信息包括交易数据、时间戳、区块头信息等。区块链通过链接每个区块形成一个不断增长的链条因此得名“区块链”。
