揭秘区块链：分布式账本技术原理与应用

用简单的语言解释，什么是分布式账本？

区块链有哪四大核心技术

事实上，在过去的十年里，区块链相对于最初的基础已经发生了重大的变化和进步。
目前区块链的四大核心技术分别是丰富了账本、共识机制、密码学和智能合约在区块链中的数据存储、数据处理、数据安全和数据应用的作用。
总的来说，四大核心技术在区块链中各自发挥着自己的作用，共同构成了区块链的基础。

1.分布式账本——存储角色

首先，分布式账本构成了区块链的框架。
它本质上是一个分布式数据库。
被大家处理完之后就存储在这个数据库中，所以分布式账本在区块链上起到了数据存储的作用。

区块链由很多节点组成，这些节点提供了端到端的数据存储能力。
-end形成端网络。
没有中央设备和管理机构。
节点之间的数据交换使用数字签名技术进行验证。
不需要人为的互信，遵循既定的规则即可。
节点无法欺骗其他节点。
由于整个网络是去中心化的，每个人都是参与者，每个人都有表达自己的权利。

第二，共识机制——节点协调和数据处理

第二，由于分布式账本的去中心化特性，区块链网络是一个任何人都可以参与数据的分布式结构录音，但与此同时，“拜占庭将军”这个恼人的问题也出现了。
也就是说，参与网络的人越多，整个网络就越难实现统一。
因此，需要另一套机制来协调所有节点账户并保持一致性。
共识机制制定了一套规则，明确了每个人如何处理数据，节点之间通过争夺记账权来达成共识。
谁获得记账权，谁就可以使用全网处理的数据。
因此，共识机制起到了协调区块链中节点行为、明确数据处理作用的作用。

任何人都可以充当枢纽。
节点之间存在共识机制，如果一个节点出现故障，其余节点可以继续正常运行。
这相当于承认你的游戏规则。
当世界认可的时候，你就可以参与比特币挖矿了。
也可以理解为对游戏规则的认可。
比特币的规则是进行大计算，谁先计算，谁就获得POW奖励。

注：共识机制相对于PoW、PoS和DPoS有何优缺点？

PoW是一种非常巧妙的方法是：

计算该方法简单易行。

不需要交换额外的信息来达成共识。

破坏系统会带来巨大的成本。

也有缺点手：

浪费能源；

很难缩短区块确认时间。

新的区块链必须找到不同的哈希算法，否则就会被比特币算力攻击所拒绝。

容易出现分叉，需要等待多次确认。
认识到：

永远不会有最终结果，需要检查点机制来平衡最终结果

PoS是正义的证明，将PoW中的算力转化为系统权益你拥有的权益越大，成为下一个会计师的可能性就越大。
这种机制的优点是不像Pow那样耗费能源，但也有很多缺点：

没有专业化，有权益的参与者可能不愿意参与记账；

创建分叉很容易，需要等待多次确认；

永远没有最终性，需要检查点机制来补偿最终性。

DPoS在PoS的基础上，将会计师的角色专业化，首先通过股权员工选拔会计师，然后由会计师轮流记账。
这种方法仍然没有解决最终性问题。

DBFT（delegateBFT）是一个通用共识机制模块，提出了一种改进的拜占庭容错算法并使其适用于区块链系统。

DBFT是一种基于区块链技术的协议。
用户可以将物理世界中的资产和权利数字化，并通过点对点网络登录“发行、转让交易、清算和交付等金融服务的去中心化网络协议”。
小易可以发行中国《合同法》和《公司法》认可的企业资本，不仅在数字货币圈，而且在主互联网金融领域。
小蚁可用于股权众筹、P2P网贷、数字资产管理、智能合约等。

该共识机制基于Castro和Liskov提出的“实用拜占庭容错”并进行了改进，使其适合区块链系统。
拜占庭容错技术广泛应用于分布式文件系统、分布式协作系统、云计算等分布式系统中。
dBFT主要做了以下改进：

将C/S架构的请求响应模式改进为适合P2P网络的点对点节点模式；

改进静态共识参与节点转变为可动态进入和退出的动态共识参与节点；

基于持股比例的投票机制，生成设计共识参与节点，通过投票决定共识参与。
有节点（结算节点）；

区块链引入数字证书，解决了投票时结算节点真实身份认证的问题

为什么最终采用这样的方式？

答：作为一个分布式账本系统，区块链的内部经济模型规定，并不是每个参与者都必须信任其他参与者，这就是所谓的去信任性。
拜占庭将军问题描述了参与者如何在没有信任的情况下达成共识，而拜占庭容错技术是解决此类问题的一种方法。
另外，区块链的网络环境非常复杂，可能面临网络延迟、传输错误、软件错误、安全漏洞、黑客入侵等问题，以及多种恶意容错技术来容忍这些错误。

dBFT机制根据股权来选择会计师，然后会计师通过拜占庭容错算法达成共识。
这种方法的优点是：

专业化会计师；

是，容忍任何类型的错误；

会计由多人进行，每个区块都是最终的，没有分支；

可靠性该算法经过严格的数学证明

缺点：

如果1/3或以上的会计师停止工作，系统就无法再提供服务。

如果1/3以上会计师共同作恶且全部其他会计师将在那里分裂因为这是两个网络孤岛，恶意会计师可以导致系统分叉，但会留下密码证据。

综上所述，dBFT机制的核心点是确保系统的终结性使得区块链适合真实的金融应用场景。
比如我们的Columbus共识机制是DPOS+DBFT共识机制。
如果我们整个节点中的一个人或者设备关闭，其他节点将继续正常运行，不会影响整个网络系统。
但是，如果腾讯服务器关闭了，微信就无法向所有人开放，因为你没有地方获取数据。
这就是中央服务器和区块链服务器的区别。

第三，密码学——数据的安全性，验证数据的所有权，不可篡改，可追溯

此外，数据在进入分布式数据库时进行验证它的工作原理不仅仅是包装它们，底层的数据结构是由区块链密码学决定的。
包装的数据块被处理成加密哈希函数。
在链式结构中，下一个块包含前一个块的哈希值，因为哈希算法是单向的，并提供防篡改等功能。
因此，一旦上传到链上，数据就不能再在区块链网络上使用，可以被操纵和追踪。
此外，您的账户还采用非对称加密方式进行加密，保证了数据的安全性并验证了数据的所有权。

对单个或多个数据库的更改不会影响其他数据库。
除非全网51%以上的数据同时改变，否则这种情况的可能性极小。
区块链中的每笔交易都以加密方式链接到两个相邻的区块，从而可以追踪每笔交易的过去和现在。
这是区块链的数据结构，区块头和区块体。
加密希值、时间戳，按时间戳设置顺序，以免混淆。

这个原理在我们的业务系统中是有效的，包括货物系统，它可以让我们一步一步的查出产品是在哪里制造的，涉及到哪些原材料。
写一个区块链系统，我可以用这个系统查明是否使用原材料以及是否采用此工艺生产。
通过这样的数据结构存储，我们可以集体相信这个产品实际上是这样制造的，并且相信它是真的。

此外，数据无法更改。
如果要改的话，只能改51%的数据。
从股权角度来说，你是公司的所有者，拥有话语权。
这只是一种可能性。
为什么区块链技术比互联网技术更有效、更安全？如果你作为如果黑客想要更改其中包含的数据，您需要找到存储该帐户的所有计算机。
也许你可以很快找到其中之一并改变它，但很难改变全部。

区块链上的所有交易信息都是公开的，因此每笔交易对所有节点都是可见的。
由于节点是去中心化的，因此无需透露节点之间的身份。
例如，我们不知道谁启动了每台计算机，谁没有启动。
您可以在家中将其打开。
问题是工作量更多，利润也更多。

第四：智能合约——应用执行

最后，可以基于分布式账本在应用层面构建智能合约。
如果我们想解决一些信任问题，我们可以利用智能合约，以代码的形式制定用户之间的协议，明确列出条件，并通过程序执行，并且可以通过智能合约访问区块链中的数据。
因此，智通合约起到了区块链上数据执行和应用的作用。

智能合约可以帮助您以透明且无冲突的方式交换金钱、财产、股票或其他贵重物品，避免中间商的务。
甚至有人说，未来智能合约将取代律师的角色。
通过智能合约的方式，将资产或货币转移到程序中，程序执行该代码并在某个时间点自动检查条件，自动确定资产应该归一个人还是归还给另一个人，还是应该立即退还给发送者，或者两者兼而有之。
（自动强制执行，不依赖账户）同时，去中心化账本还存储和复制文件，赋予其一定程度的安全性和不可篡改性。

智能合约的特点

自治性——消除中间商和第三方，你是协议的制定者，不必依赖经纪人、律师或其他中间人确认。
此外，这也消除了第三方操纵的风险，因为执行是由网络自动执行的，而不是由一个或多个可能犯错误的潜在偏见的人执行的。

信任-您的文件在共享账本中加密。
有人不能说他们失去了它。

备份–想象一下，如果您的银行丢失了您的储蓄帐户。
在区块链上，你所有的朋友都会为你提供帮助。
您的文档已被重复多次。

安全——密码学、网站加密、保护您的文件。
没有黑客攻击。
事实上，需要非常聪明的黑客才能破解代码并闯入。

速度——您经常需要花费大量时间和文书工作来手动处理文档。
智能合约使用软件代码来自动执行任务，从而减少一系列业务流程的时间。

节省成本-智能合约可以通过消除中间商来为您节省资金。
例如，您必须付费聘请公证人来证明您的交易。

准确性——自动化合同不仅更快、更具成本效益，而且还消除了与手动填写表格相关的错误。

最好的办法描述智能合约就像将技术与自动售货机进行比较。
通常，您去找律师或公证人，向他们付款，然后等待收到文件。
通过智能合约，您只需将比特币输入机器（就像分类账一样），然后将您的托管、驾驶执照或其他任何内容存入您的帐户。
此外，智能合约不仅以与传统合约相同的方式定义协议的规则和处罚，而且还自动执行这些义务。

智能合约和区块链

区块链最好的一点是，由于它是一个存在于所有允许方之间的去中心化系统，因此不需要中间人（中间人）。
付费这可以节省您的时间并避免冲突。
区块链存在一些问题，但不可否认的是，它们比传统系统更快、更便宜、更安全，这就是银行和政府转向它们的原因。
通过利用区块链技术的特性并将其应用于智能合约，可以更轻松地改进工作和个人生活中的各种合约。