为什么说区链技术来源于比特币系统?

区块链技术来源于比特币点对点的数字货币系统,所以,说到区块链,就要谈到比特币系统,本文将详细介绍比特币系统之区块链技术。那么区块链是怎么样定义的呢?
以下是中本聪对区块链概念的描述:
1、时间戳服务器通过对以区块(block)形式存在的一组数据,实施随机散列而加上时间戳,并将该随机散列进行广播,就像在新闻或世界性新闻组网络(Usenet)的发帖一样 。 显然,该时间戳能够证实特定数据必然于某特定时间是的确存在的,因为只有在该时刻存在了才能获取相应的随机散列值。 每个时间戳应当将前一个时间戳纳入其随机散列值中,每一个随后的时间戳都对之前的一个时间戳进行增强(reinforcing),这样就形成了一条链(Chain)。
2、节点始终都将最长的链视为正确链,并持续工作和延长它。如果有两个节点同时广播不同版本的新区块,那么其他节点在接收到该区块的时间上,将存在先后差别。 当此情形,他们将在率先收到的区块基础上进行工作,但也会保留另外一条链,以防后者变成最长链。 该僵局(tie)的打破,要等到下一个工作量证明被发现,而其中的一条链被证实为是较长的一条,那么在另一条分支链上工作的节点将转换阵营,开始在较长的链上工作。
一、区块链定义
首先,我们看一下区块链的具体定义,因为区块链技术是一种程序语言抽象出来的概念,所以,虽然很多人对区块链技术进行了概念讲解,但是大部分人还是模糊不清,主要原因是程序的逻辑,从抽象变成具象,都会变得那么生硬,下面为大家总结了一些区块链的定义:
(1)区块链来源于比特币系统底层技术,是比特币系统程序的逻辑结构呈现。
(2)区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。
(3)区块链起源于比特币,是比特币的一个重要概念,但不等同于比特币。
综上所述、区块链(Blockchain)是由节点参与的分布式数据库系统, 它的特点是不可更改,不可伪造,也可以将其理解为账簿系统(ledger)。它是比特币的一个重要概念,完整比特币区块链的副本,记录了其代币(token)的每一笔交易。通过这些信息,我们可以找到每一个地址,在历史上任何一点所拥有的价值。
区块链是由一串使用密码学方法产生的数据块组成的,每一个区块都包含了上一个区块的哈希值(hash),从创始区块(genesis block)开始连接到当前区块,形成块链。每一个区块都确保按照时间顺序在上一个区块之后产生,否则前一个区块的哈希值是未知的。 这些特征使得比特币的双花(double-spending)非常困难。区块链是比特币的核心创新。

二、区块链系统核心优势
区块链体系结构的核心优势包括:
任何节点都可以创建交易,在经过一段时间的确认之后,就可以合理地确认该交易是否为有效,区块链可有效地防止双花问题的发生。
对于试图重写或者修改交易记录而言,它的成本是非常高的。
区块链实现了两种记录:交易(transactions)以及区块(blocks)。交易是被存储在区块链上的实际数据,而区块则是记录确认某些交易是在何时,以及以何种顺序成为区块链数据库的一部分。交易是由参与者在正常过程中使用系统所创建的(在加密数字货币的例子中,一笔交易是由bob将代币发送给alice所创建的),而区块则是由我们称之为矿工(miners)的单位负责创建。

三、区块链工作原理
3.1 什么是区块?
数据通过称之为区块(block)的文件,永久记录在数字货币网络上。它们好比是一个股票交易账本。新的区块会被添加到记录(区块链)的末端,而且一旦书写就很难修改或移除。
3.2 .区块结构
大小        字段           描述
4字节      区块大小    用字节表示的该字段之后的区块大小
80字节    区块头       组成区块头的几个字段
1-9 (可变整数)     交易计数器    交易的数量
可变的    交易    记录在区块里的交易信息
3.3  区块头
区块头由三组区块元数据组成。首先是一组引用父区块哈希值的数据,这组元数据用于将该区块与区块链中前一区块相连接。第二组元数据,即难度、时间戳和nonce,与挖矿竞争相关 。第三组元数据是merkle树根(一种用来有效地总结区块中所有交易的数据结构)。

3.4  区块头结构
大小    字段    描述
4字节    版本    版本号,用于跟踪软件/协议的更新
32字节    父区块哈希值    引用区块链中父区块的哈希值
32字节    Merkle根    该区块中交易的merkle树根的哈希值
4字节    时间戳    该区块产生的近似时间(精确到秒的Unix时间戳)
4字节    难度目标    该区块工作量证明算法的难度目标
4字节    Nonce    用于工作量证明算法的计数器
3.5  创始区块
比特币区块链的第一个区块,创建于2009年,我们称之为创世区块。它是比特币区块链里所有区块的共同祖先,这意味着你从任一区块,循链向后回溯,最终都将到达创世区块。
每一个节点都“知道”创世区块的哈希值、结构、被创建的时间和里面的一个交易。因此,每个节点都把该区块作为区块链的首区块,从而构建了一个安全的、可信的区块链的根。
在chainparams.cpp里可以看到创世区块被编入到比特币核心客户端里。

创世区块的哈希值为:

0000000000 19d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f

你可以在任何区块浏览网站搜索这个区块哈希值,如区块元(blockmeta),你会发现一个用包含这个哈希值的链接来描述这一区块内容的页面:

http://blockmeta.com/block/000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f


在命令行使用比特币核心客户端:

$ bitcoindgetblock 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
        {
          "hash":"000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f",
          "confirmations":308321,
          "size":285,
          "height":0,
          "version":1,
          "merkleroot":"4a5e1e4baab89f3a32518a88c31bc87f618f76673e2cc77ab2127b7afdeda33b",
          "tx":["4a5e1e4baab89f3a32518a88c31bc87f618f76673e2cc77ab2127b7afdeda33b"],
          "time":1231006505,
          "nonce":2083236893,
          "bits":"1d00ffff",
          "difficulty":1.00000000,
          "nextblockhash":"00000000839a8e6886ab5951d76f411475428afc90947ee320161bbf18eb6048"
        }

创世区块包含一个隐藏的信息。在其Coinbase交易的输入中包含这样一句话“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout forbanks.”这句话是泰晤士报当天的头版文章标题,引用这句话,既是对该区块产生时间的说明,也可视为半开玩笑地提醒人们 , 一个独立的货币制度的重要性,同时告诉人们随着比特币的发展,一场前所未有的世界性货币革命将要发生。该消息是由比特币的创立者中本聪嵌入创世区块中。
四、区块链分叉
诚实矿工只创建最长有效链上的最新区块。“长度”(Length)指区块链的累计计算难度,而不是是区块数目。当包括在链中的所有区块以及交易都有效,且是从创世区块开始的链,才是被我们承认的有效区块链。
对于区块链中的任意一个区块,到达创世块的路径只有一条。然而,从创世块开始,会有分叉的情况出现。当创建两个区块的时间差只有几秒时,经常会创建出一个分叉[5]区块。当发生这种情况时,节点就会在他们最先接收到的那个区块上创建区块。无论哪一个区块包含在下一个区块中,它都会成为主链的一部分,因为这条链更长。
短链(无效链)中的区块没有什么作用。当比特币客户端切换至另外一条更长的区块链时,短链中的所有有效交易区块都重新添加到序列交易池中,且会包含在下一个区块中。短链中的区块奖励不会呈现在最长的区块链中,因此实际上他们是有损失的,这就是为什么需要网络强制的100个区块的成熟时间来让产生存在。
在短链中的区块,我们通常称之为“孤儿块”(orphans)。这是因为,在长链中这个生成交易并没有父系区块,因为这些生成交易在交易PRC列表中显示为孤儿。一些矿池误解这些信息,声称他们的区块是”孤儿“。事实上,这些区块都有父系区块,而且甚至可能有子系。

五、区块链衍生概念
5.1 公链(public blockchain)
公链,是指全世界任何人都可读取、发送交易且能获得有效确认的共识区块链。公链的安全由工作量证明机制(pow)或权益证明机制(pos)等方式负责维护。它们是以经济奖励与加密数字验证相结合的方式而存在的,并遵循着一般原则:每个人从中可获得的经济奖励,与对共识过程作出的贡献成正比。这些区块链通常被认为是“完全去中心化”的。

5.2 共同体区块链:(Consortium blockchains)
共同体区块链,是指其共识过程受到预选节点控制的区块链;例如,有15个金融机构组成一个共同体,每个机构都运行着一个节点,而且为了使每个区块生效需要获得其中10个机构的确认。区块链或许允许每个人都可读取,或者只受限于参与者,或走混合型的路线,例如区块的根哈希及其API(应用程序接口)对外公开,API可允许外界用来作有限次数的查询和获取区块链状态的信息。这些区块链可视为“部分去中心化”。

5.3 私链(private blockchain),又称无代币区块链(Token-less blockchain)
完全私有的区块链 , 是指其写入权限仅在一个组织手里的区块链。读取权限或者对外开放,或者被任意程度地进行了限制。相关的应用囊括数据库管理、审计、甚至一个公司,但在很多的情形下,公共的可读性并非是必须的。
关于没有原生代币的系统,是否能被称为区块链,仍然有着很大的争议。一些人认为,没有代币的区块链,可以一种分布式多版本并发控制(MVCC)数据库[6]的形式而存在。多版本并发控制,可防止两笔交易在数据库中修改一个单一列,而区块链,则是阻止两笔交易在区块链中的单个输出( output)。

六、 公链和私链的特点
共同体区块链结合了公链的“低信任”和私链的“单一高度信任” , 提供了一种混合的模式,而私链可以更精确地描述为带有一定程度数字加密功能,可管理(permissioned)的传统中心化系统。
公链特点:
中立、开放、去中心化;
不可更改,不可撤销;
拥有网络效应。
 抗审查性高;
私链特点:
规则易于修改(交易,余额等);
 交易成本低(交易只需几个受信节点验证即可);
读取权限受限;
七、区块链发展及应用
区块链技术作为数字货币的底层技术,已引起了金融世界的高度重视,包括高盛、摩根大通、汇丰银行、花旗银行、纽约梅隆银行、巴克莱银行、瑞银(UBS)、苏格兰皇家银行、摩根士丹利在内的众多金融机构,均与区块链公司进行了合作,研究区块链技术在金融市场的应用。 世界经济论坛更是大胆预测,到2027年世界GDP的10%将被存储在区块链网络上

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原文链接:http://www.bitpoa.com/BlockchainCollege/5.html

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