怎么用模板建站,wordpress 采集文章 图片不显示,wordpress手机怎么用,南京做网站seo本文是100天区块链学习计划的第二篇学习笔记#xff0c;其实就是按照阮一峰的网络日志-区块链入门教程的讲解进行的简单梳理。也是时间有点紧张的原因#xff0c;相比于上一篇SHA256算法原理详解#xff0c;个人感觉质量和原创程度明显下降。待对区块链有了更深的理解后其实就是按照阮一峰的网络日志-区块链入门教程的讲解进行的简单梳理。也是时间有点紧张的原因相比于上一篇SHA256算法原理详解个人感觉质量和原创程度明显下降。待对区块链有了更深的理解后我会回来完善并加入更多自己的理解的。
区块链的本质
区块链是什么一句话它是一种特殊的分布式数据库。
首先区块链的主要作用是存储信息。任何需要保存的信息都可以写入区块链也可以从里面读取所以它是数据库。
其次任何人都可以架设服务器加入区块链网络成为一个节点。区块链的世界里面没有中心节点每个结点都是平等的都保存着整个数据库。你可以向任何一个节点写入/读取数据因为所有节点最后都会同步保证区块链一致。
区块链的诞生是为了满足什么需求还是解决什么问题
溯源区块链我们发现区块链诞生于比特币是从比特币的技术中衍生出的。
在2008年全球金融危机中美国政府因为有记账权所以可以无限增发货币一位自称中本聪的人觉得这样很不靠谱于是他想创建一种新型支付体系大家都有权记账货币不能超发整个账本完全公开透明十分公平。
2008年11月1日中本聪在网络上发表了一篇《比特币——一种点对点的电子现金系统》的论文文中描述了一个全新的电子现金系统 比特币。比特币是一种去中心化的电子现金系统它解决了在没有中心机构的情况下总量恒定的数字资产的发行和流通问题通过比特币系统转账信息公开透明可以放心的把比特币转给另一个人每一笔转账信息都会被全网记录。白皮书的问世标志着比特币的底层技术区块链的诞生。这里要着重区分一下Bitcoin和bitcoin大写的B是代表点对点的电子现金系统小写的b是指比特币。
注意区块链是比特币得以实现的技术比特币是区块链技术的第一个应用。
比特币的存在是为了避免中心机构作恶超发货币解决去中心化网络和价值传递两个问题。而区块链就是解决这两个问题的核心技术使得电子现金可以点对点的直接从一方支付给另一方中间不经过任何金融机构。
区块链的最大特点
分布式数据库并非新发明市场上早有此类产品。但是区块链有一个革命性特点。
区块链没有管理员它是彻底无中心的。其他的数据库都有管理员但是区块链没有。如果有人想对区块链添加审核也实现不了因为它的设计目标就是防止出现居于中心地位的管理当局。
正是因为无法管理区块链才能做到无法被控制。否则一旦大公司大集团控制了管理权他们就会控制整个平台其他使用者就都必须听命于他们了。
但是没有了管理员人人都可以往里面写入数据怎么才能保证数据是可信的呢被坏人改了怎么办
区块
区块链由一个个区块Block组成。
每个区块包含两个部分。 - 区块头Head记录当前区块的特征值 - 区块体Body实际数据
区块头包含了当前区块的多项特征值。 - Height 525216 (Main chain) - Hash 00000000000000000016897fbee5d409cf831236d12f760f8453b0cb9e5150b9 - Previous Block 000000000000000000280a08df7f13f48bb30c1470216b81c98c2396c3c9aaca - Next Blocks 0000000000000000003a29065af4314d8ea2299c091c61bf3045f9f7da24d85e - Time 2018-05-31 02:49:19 - Difficulty 4,306,949,573,981.51 - Bits 390158921 - Version 0x20000000 - Merkle Root d76de1a9c0f4b583c51815b08377d788286e2213ba71ab24114d635dbf7207ac - Nonce 2427928693 - Block Reward 12.5 BTC - …
所谓“哈希”就是计算机可以对任意内容计算出一个长度相同的特征值。区块链的哈希长度是256位这就是说不管原始内容是什么最后都会计算出一个256位的二进制数字。而且可以保证只要原始内容不同对应的哈希一定是不同的。
因此就有两个重要的推论。 - 推论1每个区块的哈希都是不一样的可以通过哈希标识区块。 - 推论2如果区块的内容变了它的哈希一定会改变。
Hash的不可修改性
区块与哈希是一一对应的每个区块的哈希都是针对“区块头”计算的。也就是说把区块头的各项特征值按照顺序连接在一起组成一个很长的字符串再对这个字符串计算哈希。 Hash SHA256 ( 区块头 ) 上面就是区块哈希的计算公式AHA256 是区块链的哈希算法。注意这个公式里面只包含区块头不包含区块体也就是说哈希由区块头唯一决定。
前面说过区块头包含很多内容其中有当前区块体的哈希还有上一个区块的哈希。这意味着如果当前区块体的内容变了或者上一个区块的哈希变了一定会引起当前区块的哈希改变。
这一点对区块链有重大意义。如果有人修改了一个区块该区块的哈希就变了。为了让后面的区块能连接到它因为下一个区块包含上一个区块的哈希该人必须依次修改后面所有的区块否则被改掉的区块就脱离区块链了。由于后面要提到的原因哈希的计算很耗时短时间内修改多个区块几乎不可能发生除非有人掌握了全网51%以上的计算能力。
正是通过这种联动机制区块链保证了自身的可靠性数据一旦写入就无法被篡改。这就像历史一样发生了就是发生了从此再无法改变。 每个区块都连着上一个区块这也是“区块链”这个名字的由来。
采矿
由于必须保证节点之间的同步所以新区快的添加速度不能太快。试想一下你刚刚同步了一个区块准备基于它生成下一个区块但这时别的节点又有新区块生成你不得不放弃做了一半的计算再次去同步。因为每个区块后面只能跟着一个区块你永远只能在最新区块的后面生成下一个区块。所以你别无选择一听到信号就必须立刻同步。
所以区块链的发明者 中本聪 故意让添加新区块变得很困难。他的设计是平均每10分钟全网才能生成一个新区块一小时也就六个。
这种产出速度不是通过命令达成的而是故意设置了海量的计算。也就是说只有通过及其大量的计算才能得到当前区块的有效哈希从而把新区块添加到区块链。由于计算量太大所以快不起来。
这个过程就叫采矿mining因为计算有效哈希的难度好比在全世界的沙子里面找到一粒符合条件的沙子。计算哈希的机器叫做矿机操作矿机的人就叫矿工。
难度系数
不是任何一个哈希都可以只有满足条件的哈希才会被区块链接受。这个条件特别苛刻使得绝大部分哈希都不满足要求必须重算。
原来区块头包含一个难度系数difficulty这个值决定了计算哈希的难度。区块链协议规定使用一个常量除以难度系数可以得到目标值target。显然难度系数越大目标值就越小。
target targetmax / difficulty
哈希的有效性跟目标值密切相关只有小于目标值的哈希才是有效的否则哈希无效必须重算。由于目标值非常小哈希小于该值的机会极其渺茫这就是采矿如此之慢的根本原因。
前面说过当前区块的哈希由区块头唯一决定。如果要对同一个区块反复计算哈希就意味着区块头必须不停地变化否则不可能算出不一样的哈希。区块头里面所有的特征值都是固定的为了让区块头产生变化中本聪故意增加了一个随机项叫做Nonce。
Nonce是一个随机值矿工的作用其实就是猜出 Nonce 的值使得区块头的哈希可以小于目标值从而能够写入区块链。Nonce 是非常难猜的目前只能通过穷举法一个个试错。根据协议Nonce 是一个32位的二进制值即最大可以到21.47亿。第100000个区块的 Nonce 值是 274148111可以理解成矿工从0开始一直计算了2.74亿次才得到一个有效的 Nonce 值使得算出的哈希能够满足条件。
运气好的话也许一会就找到了 Nonce。运气不好的话可能算完了21.47亿次都没有发现 Nonce即当前区块体不可能算出满足条件的哈希。这时协议允许矿工改变区块体开始新的计算。
难度系数的动态调节
采矿具有随机性没法保证正好十分钟产出一个区块有时一分钟就算出来了有时几个小时可能也没结果。总体来看随着硬件设备的提升以及矿机的数量增长计算速度一定会越来越快。
为了将产出速率恒定在十分钟中本聪还设计了难度系数的动态调节机制。他规定难度系数每两周2016个区块调整一次。如果这两周里面区块的平均生成速度是9分钟就意味着比法定速度快了10%因此接下来的难度系数就要调高10%如果平均生成速度是11分钟就意味着比法定速度慢了10%因此接下来的难度系数就要调低10%。
难度系数越调越高目标值越来越小导致了采矿越来越难。
区块链的分叉
即使区块链是可靠的现在还有一个问题没有解决如果两个人同时向区块链写入数据也就是说同时有两个区块加入因为它们都连着前一个区块就形成了分叉。这时应该采纳哪一个区块呢 现在的规则是新节点总是采用最长的那条区块链。如果区块链有分叉将看哪个分支在分叉后面先达到6个新区块称为“六次确认”。按照10分钟一个区块计算一小时就可以确认。 由于新区块的生成速度由计算能力决定所以这条规则就是说拥有大多数计算能力的那条分支就是正宗的区块链。
总结
区块链作为无人管理的分布式数据库从2009年开始已经运行了8年没有出现大的问题。这证明它是可行的。
但是为了保证数据的可靠性区块链也有自己的代价。 - 一是效率数据写入区块链最少要等待十分钟所有节点都同步数据则需要更多的时间 - 二是能耗区块的生成需要矿工进行无数无意义的计算这是非常耗费能源的。
因此区块链的适用场景其实非常有限。 1. 不存在所有成员都信任的管理当局。 2. 写入的数据不要求实时使用。 3. 挖矿的收益能够弥补本身的成本。
如果无法满足上述的条件那么传统的数据库是更好的解决方案。 目前区块链最大的应用场景可能也是唯一的应用场景就是以比特币为代表的加密货币。
参考连接
https://blockchain.info/
http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/12/blockchain-tutorial.html
