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简单看懂区块链
yoyo
2018-03-26 17:52:50
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比特币的暴涨暴跌,其底层技术——区块链,再度进入大家视野,现在的区块链产品也是越来越多,但毕竟还没见到应用层的产品,未免对区块链大有雾里看花的观感。不过这也并不耽误我们对区块链的了解,就让我们一起来轻松看懂区块链。 区块链在做什么事 区块链为人们找到了一个低成本解决信任问题的方案。

比特币的暴涨暴跌,其底层技术——区块链,再度进入大家视野,现在的区块链产品也是越来越多,但毕竟还没见到应用层的产品,未免对区块链大有雾里看花的观感。不过这也并不耽误我们对区块链的了解,就让我们一起来轻松看懂区块链。

 

区块链在做什么事

区块链为人们找到了一个低成本解决信任问题的方案。

 

区块链1.0——比特币

 

一直以来,央行拥有发行纸币的权力、掌握了经济体的生杀大权、更掌控了我们个人拥有货币的实际价值。

在互联网环境中,并不喜欢这种中心权力。互联网这种去中心化的机构,期望用互联网技术颠覆目前的中心化货币。

 

中本聪用一篇文章诞生了比特币,在国内中本聪的文章被翻译为:《比特币:一种点对点的电子现金系统》。这个系统的目的直批去中心化。

 

中本聪要建立的支付体系,克服银行、支付宝等等这些交易中心机构,用比特币实现去中心化、公开透明,从技术上解决点对点的信任问题;并且将比特币的总量恒定在25000万枚,避免可能的通胀。

 

以转账为例,看一看中本聪设计的,用技术建立信任体系的货币交易过程:

 

A向陪学转账,两人互不认识,无信任感

目前是这样操作的:

A向陪学转账5000元,银行收到小A请求,先检查小A账户余额,大于5000就扣除5000,同时为陪学账户增加5000余额。账户非公开,转帐权力掌握银行手中。

 

中本聪的支付操作:

首先,中心化的网络中,每一个用户都有一个自己的账本,账本记录了第一枚比特币出现以来的所有交易记录。

A向陪学转账5000btc时,要在网络中发出信息:小A要转账5000btc给陪学,

路人甲听到小A的信息,即在自己的帐本中检查小A的账户。确认小A5000btc,则记录一笔新转账交易:小A向陪学转账5000btc。同时发出信息“小A要转账5000btc给陪学”。

这样这笔交易迅速扩散,直到网络中的每个用户都记录了这笔交易。所以,在网络中,每一个用户的账本都是一样的,这就是去中心化账本。

 

交易中的负面场景

 

假定在去中心化网络中,所有人都是不可信任的,用户自发记账,必定存在2个负面场景:

1.  记帐的路人篡改帐本记录,交易信息不一致,小A身份出现信任危机

2.  A发出的广播信息不真实,小A没有5000btc,小A发出的内容出现信任危机

 

1)         记帐的路人篡改帐本记录,交易信息不一致,小A身份出现信任危机

对此,比特币转账做了身份验证,即验证消息是不是小A本人发出。验证方法是:数字签名。所有人对照签名进行验证,如果确实是小A发出,就承认信息可信。

 

验证数字签名的技术叫:椭圆曲线数字签名算法,是一种非对称加密算法。

 

什么是非对称加密算法,首先,了解一下传统加密算法:对称加密

 

对称加密

对称加密双方要约定好加密方式,发信息方用加密方式对信息加密,收信息方用加密方式解密。

例如:小A和陪学约定加密方式:给数字加10

陪学收到小A发的信息:56,即刻可以算出实际传送内容是56-10=46

对称加密局限:对方必须有加密方式约定,加密方式泄露

 

非对称加密

非对称加密能够做到,即使你知道了加密方式,也破解不了信息。看看非对称加密怎么做:

l  两个密钥:私钥、公钥

l  公钥可以公开

l  私钥自己保存,只有自己知道以证明身份

例如:小A想把一段信息以加密方式发送给陪学,陪学将公钥传送给小A。小A用公开密钥加密消息,传给陪学。陪学用私钥解密消息。即用公钥加密,私钥解密

 

利用非对称加密如何进行身份验证呢?

身份认证主要鉴别用户的真伪。只要能够私钥是正确的,就可以鉴别这个用户的真伪。

 

例如:小A向陪学转账,要证明小A是真实的,验证过程这样进行:

l  小A用私钥对文件加密,即对文件签名。

l  小A将签名文件传送给陪学。陪学用小A的公钥解密文件,验证签名。

l  即,用私钥加密,公钥进行解密。

 

2)         A发出的广播信息不真实,小A没有5000btc,小A发出的内容出现信任危机

比特币每一枚都有编号,虽然每个用户的帐户仅储存交易记录,不对余额进行检验。但比特市转帐过程中,系统会逐枚检查指定编号的比特币是不是可以转帐。

 

例如:小Al转帐给陪学5000比特币,这5000个比特币的编号分别从N1N5000。转帐时,会分别确认这5000个比特币从哪里转到小A这里,有没有被小A转走。5000个都满足条件,就表明小A说的信息真实

 

比特币和区块链有什么关系

 

在比特币的世界里,每时每刻都在发生小A转账陪学的交易,每十分钟内的交易记录打包在一起,就叫区块—block

把比特币出现以来的所有“区块”链接起来,就构成了区块链——Block chain


比特币怎么产生的

 

1)一切都是以比特币为基础的,那么比特币怎么产生的呢?

 

中本聪创造的获得比特币的规则

l  每十分钟被打包的交易信息记录,即一个区块;整个网络上的电脑都能抢夺这个区块的记账的权利

   好处:获得记账权的电脑,可以获得这个区块创造出来的比特币。

2009年,中本聪创造了第一个区块:创世区块,其本人获得了第一个区块奖励的50枚比特币,这也是比特币世界的第一笔交易记录

l  比特币最高限额数据—2100万枚比特币

l  每个区块的奖励每四年减半

 

可见,记帐权是越来越少的。因此大家要抢夺记账权利,获得奖励:比特币。同时,因为区块的奖励每四年减半,所以比特币的数量可以保持总量恒定在2100万枚。

 

那么,如何决定谁来记账?中本聪设计了一道很难的数学题,谁最先算出来,谁就创立这个区块,获得奖励。这个数学题是一种名叫hash算法的数学题。

 

完整的比特币转帐过程

 

l  每个比特币用户,都有一个钱包,钱包中可以生成大量的地址和对应的密码。用户自主选择一个地址(可以每笔交易都使用一个新的地址,避免隐私泄露)进行收款

l  钱包里的地址叫公钥,密码叫私钥。类似公钥是银行卡账号,私钥是银行卡密码。

l  每个用户有N多公钥(银行卡),公钥不与身份信息绑定。任何人只要有私钥,就可以操纵公钥里的比特币。

 

例如:小A向陪学转账5000btc

l  小A把信息用自己的私钥加密并发送到陪学的地址

这个过程,信息被加密了两层,a)发送到陪学的地址时,地址陪学的公钥,即用陪学的公钥加密一层信息。b)加密后的信息用小A的私钥再加密了一层

l  大家收到这条信息,用小A的公钥验证加密信息是不是小A发送的

这个过程,大家用小A的公钥解密信息,验证信息确实来自小A

l  陪学用自己的私钥对信息进行解密

这个过程,陪学用自己的私钥对自己的公钥进行解密,类似用自己的密码打开银行账号,就可以操纵公钥里的比特币了。



 

区块链是什么

 

所有相关词来个名词解释:

公钥:钱包里的地址

私钥:地址对应的密码

钱包:一种电脑软件,可以生成一系列配套的私钥公钥,可以选择任意一个公钥作为收款地址,并且使用配套的私钥继续使用它。

比特币:账本,系统里每个用户都有。这个账本记录了从创世到现在的转账记录。是一个去中心化的记账,而且是公开透明的账本,任何随时都可以查账。

区块:是每10min的交易记录

区块链:区块连接起来的整体,记录了所有的交易信息

 

最后,区块与区块之间如何形成链接,需要了解每个区块包含的信息。在每个区块中,有上一个区块hash值(表明连接关系) 本区块的hash值(id) 本区块交易记录 本区块随机值(用以调整本区块hash值难度)。


区块之间能链起来就是因为每个区块包含了上一个区块的hash值,自然就串连了起来,仿佛区块排队。这也保证了无法篡改交易记录,因为一旦更改区块内容,就会改变此区块hash值,导致链接关系混乱,被大家发现。
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