揭秘区块链：去中心化账本数据库的原理与应用

区块链有什么特点

区块链本质上是一个不可密码篡改的去中心化数据库，一个不可伪造的分布式账本。
区块链的主要特点是：安全性：不被任何人或实体攻击；信息无法被操纵；它是可追踪的，可以被网络中的所有节点访问，并且没有第三方。
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区块链本质上是一个去中心化的分布式数据库，是互联网时代分布式数据存储、点对点多核传输、共识机制、密码算法的创新应用模式。

通俗地说，区块链可以比作“账本”。
传统账本是一方“集中记账”。
这个新的会计账簿可以在互联网上被多方共享和共享。
每个参与者都可以“记账”和备份，每个备份都是一个“区块”。
每个“块”按时间顺序线性链接到下一个“块”，其结构特性使记录不易被篡改或伪造。

举个例子，如果你是家里记账的，你父母给你工资，允许你记在账本上，那么既然你是唯一记账的人，你偷偷地花了十几块钱，他们可能不会知道，但现在你的父母是给你记账的，无论是你父亲想偷偷买烟还是你想要零用钱，每一步你所做的一切都会记录在楚月的账本上。

区块链的特性

区块链四大特性之一：防篡改

区块链最容易理解的特性就是防篡改。

基于“区块+链”的唯一账本形成不变性：包含交易的区块按时间顺序不断添加到链尾。
要修改块中的数据，必须重新创建所有块。

共识机制的一个重要功能就是使得修改大量区块的成本变得非常昂贵，几乎不可能。
以使用工作量证明（如比特币和以太坊）的区块链网络为例，只需51%的算力就可以改造所有区块来操纵数据。
然而，销毁数据并不符合拥有大算力的玩家的自身利益，而这种实用的设计增强了区块链上数据的可靠性。

一般来说，区块链账本上的交易数据可以被认为没有被“修改”，只能通过新的授权交易来“纠正”。
修改的过程会留下痕迹，这就是为什么区块链被称为防篡改，篡改是指通过虚假手段进行改变或扭曲。

在常用的文件和关系数据中，除非采用特殊设计，否则系统本身并不记录修改的效果。
区块链分类账使用与文件和数据库不同的方法，其设计基于实际分类账的设计——保留记录的痕迹。
因此，我们不能“编辑”账本而不留下痕迹，而只能“编辑”账本（见图2）。

图2：区块链账本“无法修改，只能更正”

区块链中数据的存储被称为“账本”（公共账本），它是最重要的账本。
适合他核心的名字。
区块链账本的逻辑与传统账本类似。
例如，也许一笔钱被错误地转给了你，这笔交易被接受并记录在账本中区块链的。
纠正错误和遗漏的方法不是直接修改账本并将其恢复到错误交易之前的状态；而是做一笔新的修正交易，把钱还给我。
当一笔新的交易被区块链账本接受时，错误和遗漏都会被纠正，所有的更正都会记录在账本中并可追溯。

使用区块链技术的第一种想法是利用其不可变的特性。
农产品或商品的溯源应用，就是将其交易过程记录在区块链上，保证数据记录不被篡改，从而提供溯源证据。
在供应链领域应用区块链的一个想法是确保有权访问账本的人无法修改以前的记录，从而保证记录的可靠性。

2018年3月，在线零售集团京东发布的《区块链技术实践白皮书》中，京东认为区块链（分布式账本）技术的三大应用场景是：共同话题而要求的合作是低成本的信任和长期的交易链。
这三个应用场景都受益于区块链的防篡改特性。
多个主体在一个不可篡改的账本上进行协作，从而降低信任成本。
区块链账本中存储的是状态。
不涉及的数据状态不会改变，而且数据越早，越难以操纵，适合长期交易。

区块链四个主要特征中的第二个：表达价值所需的唯一性

无论是可替代代币（ERC20）、不可替代代币（ERC721）还是其他代币标准的提议，以太坊代币展示了区块链的一个重要特征：代表价值所需的唯一性。

在数字世界中，基本单位是比特，比特的基本属性就是可复制。
但该值不能被复制，并且该值必须是唯一的。
正如我们之前讨论的，这就是一个悖论：在数字世界中，很难使文件独一无二，至少在全球范围内如此。
这就是为什么我们现在需要中央分类账来记录价值。

在数字世界中，我们不能像有钱一样手里拿着钞票。
在数字世界中，我们需要像银行这样的信用中介机构，我们的钱记录在银行的账本中。

可以说，比特币系统带来的区块链技术给世界带来了普遍的“唯一性”首次数字化，而以太坊代币则普及了数字世界代表价值的功能。

2018年初，中国两位科技和互联网公司的领军人物一致强调区块链技术带来的“排他性”。
腾讯主要创始人兼首席执行官马化腾表示：“区块链确实是一种利用数字表达来表达独特性的创新技术。
区块链可以模拟现实中物理对象的独特性。
”

百度创始人兼首席执行官。
首席执行官罗宾·李（RobinLee）表示：“随着区块链的到来，通过使虚拟物品变得独一无二，这种互联网将与以前的互联网有很大不同。
”

通证经济的讨论和可能性是基于数字世界网络的基础层面。
区块链提供了一种去中心化的价值表示和转移方式。
在以数字世界为代表的区块链2.0时代以太坊，更普遍的价值代表——代币出现，并从区块链1.0的数字现金时代走向数字资产时代

区块链四大特性之三：智能合约

从比特币到以太坊，区块链最大的变化就是“智能合约”。
（见图3）。
比特币系统是为数字货币而设计的，UTXO及其脚本也可以处理一些复杂的交易，但它们有很大的局限性，Vitalik创建了以太坊区块链，其主要目标围绕着智能合约：图灵编程语言完整的虚拟机（EVM）运行智能合约，随后针对不同类型的代币开发了一系列标准化智能合约

图3：区块链2.0的主要改进是“合同“智能”

智能合约的出现让基于区块链的两个人不仅可以进行简单的价值转移，复杂的规则可以通过智能合约自动独立地设定和执行，极大地扩展了应用范围区块链的可能性。

目前所有专注于代币创新应用的项目都是通过编写智能合约在软件层面实现的。
使用智能合约，我们可以进行复杂的数字资产交易。

在讨论以太坊的发展历程时，在炫酷知识专栏《智能合约》和《以太坊智能合约》中，我们讨论了很多关于智能合约的内容，这里不再赘述。
这里借用Vitalik的讨论来重申一下我们一致同意的智能合约的程序化本质——它们相当于一个特殊的服务器端后端程序（守护进程）。
在以太坊白皮书中，Vitalik写道：

（合约）应该被视为存在于以太坊执行环境中并拥有自己的以太坊账户的“独立代理”（自治代理），当接收到交易信息时，就相当于受到了挑战。
，然后自动执行部分From代码。

智能合约执行流程如图4所示。
区块链第五、第六种定义如图5所示。

图4：智能合约执行流程

图5：区块链的定义5和6

区块链的四大特征之一：去中心化自组织

区块链的第四大特征是去中心化自组织。
迄今为止，各大区块链项目的组织和运营都与这一特点紧密相连。
很多人对区块链项目的理想期望是成为一个独立运作的社区或生态系统。

匿名中本聪完成比特币的开发和早期迭代后，就彻底从互联网上消失了。
但他创建的比特币系统仍然在运行：无论是比特币、加密货币、比特币协议、它的发行和交易机制、比特币分布式账本、去中心化网络、还是比特币矿工，比特币的发展都是去中心化的、自我调节。
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我们可以合理猜测，在比特币之后，出现了几种通过修改参数分叉形成的山寨币和通过硬分叉形成的比特币现金（BCH），这些都可能符合中本聪的愿景。
他选择了“失去控制”这个词，这可以被认为是独立的代名词。

到目前为止，以太坊项目仍然由Vitalik“领导”，但正如我们在本章开头讨论的那样，他以领导开源组织的方式领导该项目，就像Linus一样除了Linux基金会之外，还领导着开源Linux操作系统。

Vitalik可能是对去中心化自律思考颇多的人之一，他一直强调并采用基于区块链技术的治理方法。
以太坊硬分叉是他在2016年提出的，但需要通过链上社区投票才能实施。
在以太坊社区中，包括ERC20等在内的许多标准都是由社区开发者自发形成的。

在《去中心化应用》一书中，作者SirajRaval也从另一个角度进行了区分，他的区分有助于我们更好地理解应用和未来的监管。
他看着当前的互联网技术产品有两个维度：第一个维度是组织上是中心化还是去中心化；另一个维度是逻辑上是中心化还是去中心化。

他认为“比特币在组织上是去中心化的，在逻辑上是中心化的”。
电子邮件系统在组织和逻辑上是分散的（见图6）。

图6：比特币在组织上是去中心化的，逻辑上是中心化的

在设想未来的组织时，我们脑海中的理想原型往往是比特币组织：一个完全去中心化、中心化、自治的组织。
但在实践中，为了效率和进步，我们会向中心化组织靠拢一点，最终找到一个合适的平衡点。

现在，通过以太坊的智能技术，在可以通过合约创建和发行代币，并以社区或生态方式运营的区块链项目中，很多项目的理想状态是类似于比特币的组织，但是实际情况介于完全分散的组织和传统的企业间组织之间。
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在讨论区块链技术的第四个特征——去中心化自组织时，我们实际上正在超越代码的世界，涉及人类的监管和协作。
现在，许多讨论和实践探索也揭示了区块链超越技术的重要性：它可能作为支持人类生产组织和协作变革的基础设施。
这是区块链和互联网完全一样的又一个例子。
互联网不仅仅是一项技术，它还改变了人们的组织和协作。

总的来说，以太坊将区块链技术带入了一个新的阶段。
在讨论以太坊时，如果概括两个关键词，这两个关键词就是智能合约和代币，如果只能说一个，我会选择“代币”。
我更喜欢回顾互联网的历史来寻找它的意义，重复之前的比喻：令牌作为价值的表示，扮演着与HTML类似的角色。
使用HTML，我们构建的网站类型完全取决于我们的想象力。