区块链技术：初学者指南

区块链技术对于大多数人来说仍然是一个谜。有的人觉得刺激，有的人觉得恐怖，有的人根本不知道😊

这是可以理解的，因为它仍处于开发的早期阶段，还有很多东西需要学习和实施。

本文旨在介绍区块链技术的基础知识、机制和应用。

首先，想象一下，如果您可以在几分钟内向千里之外的家人汇款，而无需支付昂贵的银行费用，您的生活将会变得多么轻松。

接下来，考虑让自己完全控制自己的资金，而无需获得银行的许可即可查看或转账。您还可以将钱以数字方式存储在钱包中，而不受银行控制。

这一切都不是梦。区块链可以实现这一点，它提供了许多功能和好处。这就是为什么人们有兴趣学习区块链并利用它。预计到 2022 年，企业对区块链的投资将达到124 亿美元。

但区块链到底是什么？

我们来看看吧！

什么是区块链技术？

区块链是一种不可变（不可更改）的共享数字分类账，它将记录和交易存储在计算机网络上的多个位置。在这里，每个经过验证的交易都被添加到一个称为区块的空间中，该空间使用密码学与其他后续区块链接起来形成一条链。

如果这个定义让您摸不着头脑，让我们尝试用更简单的术语来理解区块链技术。

区块链是一种在计算机上以电子方式存储数据（记录）的数据库。

块=包含记录的空间

chain = 连接记录的链接

因此，包含记录的链接块链称为区块链。

所有区块链都是数据库，但并非所有数据库都是区块链。数据库和区块链之间的区别在于数据的存储方式。

区块链和数据库

数据库收集大量信息并以表格格式组织它们，使用户可以轻松地同时修改数据。较大的数据库还使用具有强大计算机的服务器来存储大量数据并执行计算。通常，公司或个人拥有数据库。因此，他们控制和管理该访问。

另一方面，区块链将数据收集到具有特定存储容量的组或块中。当一个块已满时，它会连接到另一个块以形成一条链。后续新添加块之后的所有新记录都被编译成新块。

与传统数据库不同，区块链没有单一所有者。相反，任何获得许可的人都可以访问它。它也被称为去中心化系统，因为没有控制区块链的中央枢纽。同样，区块链技术被称为分布式账本技术（DLT） 。它是一种分布式记录账本，允许用户在没有中央权限的情况下共享数据并执行点对点交易。

区块链技术是由一个未知实体中本聪（个人或团体于 2008 年）发明的，作为公共比特币交易账本。目的是为数字文档添加时间戳，以便任何人都无法篡改它们。它有助于解决与双重记录相关的问题，并在不涉及政府或银行等第三方中介机构的情况下执行安全的资产交易。

该技术在互联网上运行，由不同部分组成，例如数据库、连接的计算机或节点以及软件应用程序。

例如：企业可以利用区块链技术进行记账，记录所有交易。簿记涉及交易的复式记账，这可能会造成混乱，并使其他方难以核实记录。这些记录也很容易被篡改，例如编辑、删除和添加新记录。因此，它可能不准确。

这就是区块链通过加密保护交易来提供帮助的地方。这提供了一种在区块中存储交易的防篡改方法。

区块链有哪些组成部分？

区块链架构由基础设施或硬件、数据、节点等网络、验证、信息分发和应用程序等各个层组成。让我们了解一下它的一些组件。

堵塞

如上所述，区块链是指包含数据或记录的不同区块的链。每个区块内的数据基于区块链类型。例如，银行的区块链包含包含帐号、账户持有人姓名和分行名称等信息的块。

区块链的第一个块称为创世块，每个块都包含有效的编码和哈希记录。每个区块都有自己的加密哈希以及同一条区块链中前一个区块的加密哈希，它们链接在一起形成一条链。这个迭代过程验证前一个块的数字签名的完整性。

散列

哈希就像每个块的唯一指纹。这是使用数学函数创建的代码，将数字数据转换为长字母和数字字符串。这个 64 位十六进制数字标识每个块及其内容，一旦创建块，块内所做的任何更改都会更改哈希值。区块链技术使用安全哈希算法 (SHA) 256 哈希，这对于检测交易中的更改非常有用。它也是安全的，因为每个块都包含前一个块的哈希值。

因此，当攻击者更改块中的数据时，其哈希值会发生变化，但下一个块仍然具有受损块的旧哈希值。因此，所有后续块都会失效并且可以轻松跟踪。

资产

资产可以是有形的，也可以是无形的。有形资产是指土地、房屋、设备等有形资产；无形资产是知识产权合同、版权、专利等非有形资产。有趣的是，金钱既可以是有形的，也可以是无形的。

去中心化点对点（P2P）网络

区块链内的所有交易都在去中心化的点对点（P2P）网络上运行，没有中央机构控制数据。这允许任何人（有权访问）参与区块链，并且添加到网络的每台计算机都成为一个节点。

因此，当用户创建一个新块时，该块会被发送给网络上的每个用户，每个节点必须验证这个新块以确保没有人修改它。验证完成后，每个节点开始直接向区块链添加新块。

网络中的所有节点形成共识来验证区块的合法性并拒绝被篡改的区块。

区块链的类型

区块链有不同类型，用户根据类型将这种技术用于不同的用例。因此，不同类型的区块链是：

公共区块链

区块链促进了多台计算机的去中心化开放网络，任何人都可以访问该网络来请求交易并验证交易的准确性。这允许用户创建新块、访问区块链中的所有块并验证数据。

因为它们是开放的并且需要良好的安全性，所以它们使用权益证明和工作量证明等概念。验证交易的区块矿工会获得经济奖励。公共区块链主要用于挖掘和交换加密货币。

示例：比特币、莱特币、以太坊区块链。

私有区块链

私有区块链由个人或组织集中和控制，他们决定谁可以访问区块链、谁可以将其添加为节点以及谁可以验证记录。与公共区块链不同，私有区块链不开放并且访问受到限制。如果你想参与私有区块链，需要获得管理员的许可。

示例：B2B 加密货币交易所，例如 Hyperledger。

联盟链

这些许可的区块链由一组公司或组织而不是单个个人控制。它比私有区块链更加去中心化并且具有更高的安全性。这限制了访问，并且当前节点决定共识过程。

此外，它还配置验证者节点来发起、接收和验证交易，而成员节点则有权发起或接受交易。在这里，用户可以将数字资产从一个区块链转移到另一个区块链，从而提高效率和可扩展性。

例如：联盟链用于支付和银行业务，例如 Quorum 和 Corda。

混合区块链

混合区块链结合了私有链和公共区块链的属性。这些可以是集中式的，也可以是分散式的，组织可以设置基于许可的私有区块链和公共区块链。因此，组织可以控制区块链内的数据访问以及哪些数据可以公开访问。

示例：用于房地产和零售行业，例如 IBM Food Trust。

区块链交易如何运作？

以下是区块链中典型交易的发生方式：

第 1 步：交易请求

首先，个人请求涉及房地产、银行、加密货币、记录、合同等的交易。

第二步：分配

请求的交易通过位于世界各地的节点广播到点对点网络。

第 3 步：验证

网络中的节点使用算法来求解复杂的方程并验证交易。如果确定交易有效，则记录将被输入到区块中。

第四步：向区块链添加区块

交易完成后，新创建的区块将使用加密和密码学与前一个区块链接起来。它有一个哈希码，包含前一个块的哈希码。一旦该块填满分配的空间，下一个块就开始填充并连接到前一个块。这样，一条长长的贸易链就形成了。这对于区块链中的每个人来说都是不可变且透明的。

区块链如何保障交易安全？

区块链有多种技术来确保交易的安全，例如加密、散列和工作量证明。一些安全技术是：

不变性

区块链的不变性意味着没有人可以操纵输入区块链的数据。这是因为每个块都有一个唯一的哈希码和另一个引用前一个块的哈希码。加密哈希码无法进行逆向工程。如果您的交易数据有错误，您可以通过输入新记录来更正它们。在这种情况下，两条记录都会显示。因此，不存在错误或重复输入的可能性。

时间序列结构

区块链中的所有区块都按时间顺序和线性顺序存储。也就是说，它始终连接在区块链的末端。每个块都有一个哈希值和前一个块的哈希值。该方法适用于跨区块链，区块链可以包含数千个区块。因此，想要一路回去打破纪录是很困难的。

即使有人能够更改一个块，他们也必须对其他每个块进行更改，这将需要大量的精力、资源、计算能力和时间。这让用户有时间验证该块并查看它是否已被泄露。此类黑客攻击的成本可能令人望而却步，而且几乎总是不会产生任何结果。

工作量证明（PoW）

哈希是减少篡改的好方法，但攻击者可以使用功能强大的计算机来破解区块链、修改区块、重新计算后续区块，并可能使整个区块链失效。

为了解决这个问题，区块链使用工作量证明，这是一种减缓新区块创建速度的机制。这是一个复杂的计算，需要一些努力才能解决。解决问题还需要比验证结果更多的时间。因此，计算工作量证明并添加新区块将比修改该区块和后续剩余区块困难得多。通过这种方式，工作量证明增加了区块链的安全性。

人们经常混淆 PoW 和 PoS，所以很容易理解。

股权证明 (PoS)

权益证明使用加密算法来验证交易。例如，在挖矿中，验证是由选定的验证器根据您占用的硬币数量（称为权益）来完成的。

从技术上讲，用户并不挖矿或赚取奖励，而是锻造区块。这个过程的参与者赚取硬币，而拥有更多股份的人获得更多的采矿权。这会增加您被选为验证者的机会。

区块链的优点和局限性

优点👍

区块链的优点是：

准确性

每笔交易都经过区块链网络上数千个节点的验证。这足以消除错误并提供更高的数据准确性。即使您犯了错误，其他计算机也可以轻松发现它。如果这个错误变得普遍，那么网络中至少 51% 的计算机都会犯同样的错误，特别是当涉及到像比特币这样的大型区块链时，这几乎是不可能的。

权力下放

没有控制或管理区块链的中央枢纽。相反，它是去中心化的。这意味着无需管理单个人或组织即可访问数千台计算机的网络。区块链中的变化会立即反映到网络中拥有权限的每个节点。

成本效率

使用区块链，没有第三方批准交易以及处理成本。例如，银行和支付处理商会收取少量的交易处理费用。因此，使用比特币等区块链技术进行支付交易的企业可以节省大量成本。

速度

传统的银行系统从发起付款到将金额记入您的帐户，需要花费大量时间来处理付款。此外，金融机构只能在指定的营业时间和日期营业。因此，该金额可能需要几天时间才能最终存入您的银行。另一方面，区块链是不可阻挡的。它全天候 (24/7) 运行，交易可能需要几分钟才能完成。对于国际支付也非常有利。

不变性

可靠的加密机制、加密哈希和区块的时间链使区块链上的所有记录都不可更改或不可更改。因此，数据无法被修改或删除。

安全

当一笔交易被添加到区块链中时，数千台功能强大的计算机会在将其添加到区块之前验证记录的真实性。区块链技术使用复杂的计算和算法进行验证，并为每个块分配一个唯一的哈希值以进行识别。

此外，如果攻击者更改了某些内容，所有节点都会立即看到该更改，从而使它们能够识别错误并禁用该块和后续块。因此，提供了高水平的安全性。

透明度

与公共区块链一样，大多数区块链都是开源软件，因为没有中央权威。这允许每个人访问代码并允许审计员审查安全性。网络中的任何人都可以提出升级或更改，如果大多数用户同意，就会被接受。通过这种方式，区块链提供了比传统系统更大的透明度。此外，您可以保持匿名以保护您的隐私。

限制👎

非法行为

尽管区块链为用户提供了安全和隐私，但也引发了许多非法活动和交易。有许多与基于区块链的货币和服务相关的盗窃和违规案件。

环境问题

比特币等区块链网络消耗大量电力来挖矿和验证交易，从而影响环境。

可扩展性问题

尽管区块链比传统金融机构更快，但可扩展性仍然是一个问题。在全球范围内扩展是很困难的，并且可能会导致效率低下。然而，最近出现了提高可扩展性的新发展，例如以太坊的创新第 2 层 (L2)。

然而，许多人仍然认为区块链的优点被它的缺点所掩盖，这就是为什么区块链在全球各种应用和行业中得到越来越多的采用。

区块链和比特币

人们对区块链存在很多困惑和误解。许多人混淆了区块链和比特币，认为它们是同一件事。

嗯，他们绝对不一样！

区块链是一种技术，比特币是区块链的应用。区块链允许记录和分发数据，但不能编辑数据，这使得比特币和其他金融科技服务变得安全。

比特币是一种基于区块链技术的数字货币（加密货币）。它是一个没有第三方或管理机构的点对点系统，并使用区块链来存储交易（或支付）账本。目前，比特币挖矿和交易管理是在网络内集中执行的。

比特币（BTC）是世界上最大的加密货币，拥有一个公共的开源账本。您可以发送和接收比特币，无需银行参与或支付银行费用。

区块链用途

区块链现在普遍存在于各个行业，提供安全、透明和隐私等好处。已经采用区块链的主要公司包括IBM、西门子和沃尔玛。

让我们看看区块链的一些用途。

加密货币

比特币并不是唯一存在的加密货币。加密货币是一种数字货币，它使用强大的加密技术将交易记录安全地存储在分类账（区块链）上。没有中央机构颁发它，其管理也是分散的。

除了比特币之外，还有许多其他加密货币，例如以太坊（ETH）、莱特币（LTC）、域名币（NME）、狗狗币（DOGE）、瑞波币（XRP）和波场币（TRX）。

智能合约

智能合约是基于数字区块链的拟议协议。这些可以在没有人为干预的情况下强制执行或执行。这消除了两个缔约方之间对中介的需要。区块链将解决这个问题。其结果是交易自动化并减少了各方之间的摩擦。

银行/金融

一些银行，如瑞银，有兴趣实施区块链，因为交易速度更快，成本更低。此外，各种股票正在被代币化，并且新的金融服务如首次代币发行（ICO）和证券代币发行（STO）正在出现。这些服务有助于将房地产等有形资产代币化。

供应链

区块链正在供应链领域实施，例如食品供应、家具、软件开发和钻石等贵重物品的开采。

卫生保健

据《华尔街日报》报道，安永会计师事务所正在使用区块链来帮助政府、航空公司、雇主和其他机构追踪对冠状病毒有免疫力或已经接受过抗体检测的人。中国还利用区块链加速健康保险交易。

其他用途：区块链还用于加密猫等视频游戏、P2P 能源交易、域名、文件、运输和产品验证。

区块链历史

尽管区块链是一项新技术，但该概念的某些要素已经存在很长时间了。某些值得注意的事件导致了区块链技术的基础。让我们看一下这些重要事件的简要年表。

2008年

• 比特币是一种点对点电子现金系统，由中本聪发布。

2009年

• 第一笔成功的比特币（BTC）交易是在中本聪（Satoshi Nakamoto）和计算机科学家哈尔·芬尼（Hal Finney）之间进行的。

2010年

• 佛罗里达州程序员 Laszlo Hanises 使用比特币完成了他的第一次正式购买。他转移了 10,000 BTC（当时价值 60 美元）来购买两个棒约翰披萨。目前，它们的价值为 4.38 亿美元。
• 目前， 比特币的官方市值为 8300 亿美元。

2011年

• 维基解密、电子前沿基金会和许多其他组织开始接受比特币作为捐赠。

2012年

• 比特币开发商 Vitalik Buterin 创办了《比特币杂志》。
• 区块链和加密货币首次被提及是在热门电视节目《傲骨贤妻》中。这是区块链首次引入流行文化。

2013年

• 比特币的市值已超过10亿美元。
• BTC价格首次突破100美元。
• Vitalik Buterin 发表了一篇题为《以太坊项目》的论文，他在论文中提出，除了比特币之外，区块链可能还有多种应用。

2014年

• Overstock.com、The D Las Vegas Hotel 和知名游戏公司 Zynga 等公司已开始接受比特币支付。
• PayPal 宣布将比特币与其系统集成。
• 200多家区块链公司聚集在一起，成立了名为R3的团体，寻找在各个领域实施区块链的新方法。
• Buterin 的以太坊项目已成功通过首次代币发行（ICO）获得众筹，筹集了超过 1800 万美元。这是区块链历史上最重要的事件，开启了区块链技术的新道路。

2015年

• 超过 100,000 家接受 BTC 付款的卖家。
• 纳斯达克和旧金山的区块链公司聚集在一起测试交易私营公司股票的技术。

2016年

• 科技巨头 IBM 宣布了一项区块链战略，以实现更好的基于云的业务解决方案。
• 区块链和虚拟货币在日本合法化。

2017年

• BTC价格首次突破1000美元。
• 加密货币的市值超过1500亿美元。
• 迪拜政府宣布将于 2020 年使用区块链。
• BTC价格达到历史最高点19,783.21美元。
• 摩根大通首席执行官杰米戴蒙表示，他相信区块链技术的未来。由此，区块链系统获得了整个华尔街的信任投票。

2018年

• Berkraise和City等大型银行已在IBM开发的基于区块链的银行平台上注册。
• Facebook承诺推出区块链小组，暗示未来可能会出现Facebook独特的加密货币。

2019年

• 纽约证券交易所（NYSE）宣布成立专注于加密货币交易的数字钱包公司Bakkt。
• 中国国家主席金平已公开接受区块链技术，中国央行也宣布正在致力于创建自己的加密货币。
• Twitter 和 Square 首席执行官 Jack Dorsey 宣布将在 Square 聘请区块链工程师，致力于加密货币行业的未来计划。

2020年

• 现在可以在 PayPal 上买卖加密货币。
• “桑达元”成为巴哈马发行的全球首个央行数字货币。
• 到2020年底，比特币能够升至3万美元。
• 区块链技术已成为在新的结肠病毒感染场景下存储患者信息和研究数据的最重要技术。

区块链不仅仅适用于比特币。早期区块链的巨大普及背后有比特币，但现在有更多。目前，区块链技术在各个领域都有应用。

结论👩🏫

区块链是一项先进技术，具有先进的安全性和透明度。随着区块链意识的增强，整个行业采用区块链的组织数量不断增加。因此，这项技术更有可能生存下来，并且在未来你会发现更多的用途。

请阅读以下内容：初学者的加密货币挖掘。