区块链技术全解析：去中心化与数据安全的革命

什么是区块链？帮助你理解的漫画（初学者必读）

事实上，在早期的密码学界，“区块链”一词被用来指代比特币的底层技术，即“比特币”。
英文中以B开头的大写字母，指的是比特币的网络系统或网络协议。

然而，由于公众的困惑，现在人们对谈论比特币非常抵触，认为比特币就是非法、诈骗、传销的代名词，是互联网金融又一次史无前例的泡沫！结果，人们所有底层技术（时间戳、工作量证明机制等）都必须合并，为了与比特币区分开来，他们将其命名为Blockchain，翻译为“区块链”，出现了“区块链”一词。

区块链不是单一技术，而是一系列技术的集合。

我们应该如何理解区块链？我们先用大家喜闻乐见的爱情故事来举个简单的例子。
建立一个简单的区块链模型，那么在这个区块链模型中谈恋爱就会出现以下情况：

未来所有适龄男女都会谈恋爱、结婚的全过程所有其他适龄男女的承诺都会同意，发生在两个人之间的所有故事都会成为障碍。

其他男人女人都是锁链，如果有第三方介入或者你侵犯了你的伴侣，其他人可能会看到，你以后就永远找不到伴侣了。

准确地说，区块链是一个“绝对中心”系统，即链上的每个节点都是中心。

试婚涉及男女坠入爱河，在朋友间表白爱情，许诺彼此相爱一生等等，所有其他可结婚的男女都是如此。
区块链的一个应用。
如果有一天一方食言了，别以为删除照片会有用，因为这一切都被所有适婚男女记录下来了。

已被删除或无法改变，这就是区块链技术。

区块链通俗的解释是什么？看图就明白了。

什么是区块链？最近一个热门话题，很多人都在讨论区块链的问题，最近国内一些公司开始开发一些利用区块链技术的产品。
区块链是比特币使用的底层技术。
这是因为比特币的流行让很多人开始关注比特币，但是​​很多人对区块链仍然不感兴趣，所以我来解释一下区块链。

比特币是很多人都关注的数字货币，而比特币的底层技术区块链是一种计算机技术，也是一种全新的应用模式。
区块链就像一个大数据库分类账。
所有的交易都记录在这个大账本中。
记录这种簿记的人与传统的簿记员有很大不同。
例如，领导会计团队。
淘宝、天猫是阿里巴巴记账，微信交易是腾讯记账；区块链里大家都参与记账。

举个例子，比如A想向B借1万元，B想把钱借给A，但又担心借完钱后A会拖欠贷款。
，所以在借钱的时候，他就会寻找第三人。
第三方公证人帮B记账，靠第三方取得信任第三方之手。
这种记账方式具有防第三方篡改的资本化和去中心化的可能性，意味着借款时不需要公证人，也不需要依赖第三方来获取信任。
去中心化的情况就像B借钱给A时，B有扩音器喊“A向我借了一万元，请帮我记一下”。
篡改的可能性。

2019年10月25日，新闻广播发出了一个非常重要的信号：国家要大力发展区块链。
此后，区块链成为网红，“区块链”的身影飘荡在大街小巷。
事实上，不少科技公司已经布局区块链技术。

虽然区块链很受欢迎，但很多人对区块链并不了解。

什么是区块链？

我们先看看度娘是怎么解释的。
百度百科显示：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。

区块链为什么叫区块链？

区块链是由一一连接的区块组成，区块是一一连接的存储单元，记录了各个区块节点的交换信息。
块就像每次创建块时写入的数据记录。
随着信息交换的扩大，一个区块与另一个区块相互延续是，其结果称为区块链。

区块链有哪些特点？

区块链主要具有以下特点：

1.去中心化：在区块链系统中，每个节点都有平等的权利和义务，这里没有中心控制。
去中心化建立了彼此之间的信任关系，虽然没有中央管理组织，但人们可以相互合作、相互信任。
主要适用于区块链分布式账本技术。

2.开放性：区块链数据对所有人开放，除了一些加密信息不公开外，所有人都可以在这里查看数据。

3.独立性：整个区块链系统不依赖于其他第三方。
所有节点都可以自动、安全地验证和交换系统内的数据，无需任何人为干预。

4.安全性：区块链具有一定的安全性，不可篡改。
因为区块链系统中的每个人都拥有相同的账本，如果有人想篡改它，创造不存在的记录，只有控制超过51%的记账节点才有可能。
当然，这基本上是不可能的。
这主要得益于区块链的核心技术：共识机制具有“少数服从多数”、“人人平等”的特点。

5.匿名：很多人想知道区块链既然如此公开透明，我们会失去隐私吗？其实不然，虽然区块链中的交易信息是公开透明的，但账户身份信息是经过加密的，只有经过授权才能访问。

现在我给大家讲一个故事，帮助大家更好地理解区块链。

家里有三口人，爸爸、妈妈、哥哥、弟弟。
去年，父亲负责家里的会计。
家里的所有收入和支出都由他一个人负责。

然而，双十一这天，一向节俭的妈妈想去某家店给自己买一件漂亮的布料，查账本却发现不对劲。
这是因为，除了一些存在银行、理财的钱之外，家里日常消费的钱去向都在这个账本里，但无论怎么看，都是错的。
有些消耗没有明确记录，但被记录下来。

后来，父亲主动承认，除了买包烟，他什么也做不了。

后来妈妈改变了策略，全家人都记账，每个人把每个月的消费支出都记在账本上。
家里一有交易、消费，妈妈就会喊一声“记下来”，大家就把交易记在各自的账本上。
这是一种去中心化的会计模式，每个人都是中心，每个人都有一个账本。

以前爸爸的记账模式是中心化记账，如果有人想做某件事，是很难看到的。
去中心化记账模式很好地解决了中心化记账的缺点。

举个例子，如果我父亲想偷偷地从账本上取出一些钱去买香烟，钱的数额是有限的，如果他想拿钱，他就账本要改，但不仅仅是他自己的账本，包括他自己在内的三个人的账本都要改。
而这无疑比登天还要困难。

所以，父亲多次萌生了抽烟的念头，但碍于现实，他只能放弃这个念头。

区块链和比特币是一回事吗？

其实，区块链和比特币不是一回事，它只是比特币的底层技术，比特币是第一个由区块链实现的数字货币。

2008年，中本聪首次提出区块链的概念；在随后的几年里，它成为电子货币比特币的核心组成部分，充当所有交易的公共账本。
区块链最早是在比特币中实现的。

区块链的诞生是为了解决信任问题，而区块链最成功的应用之一就是数字货币。
比特币可以说是迄今为止区块链最成功的应用。

区块链有哪些应用？

区块链的应用确实非常广泛。
除了数字货币之外，比特币的未来应用还在各个行业广泛应用。
如产品溯源、版权保护与交易、支付结算、物联网、数字营销、医疗保健等，推动各行业快速进入“区块链+”时代。

1.支付清算：区块链可以放弃中转银行的角色，实现点对点支付，降低中转费用并加快资金运用。

2.产品溯源：比如我们在某家商店购买了一件衣服，我们可以看到这件衣服的前世今生。

3.证券交易：传统证券交易需要四大机构协调，效率低且成本高。
区块链技术可以独立完成一站式服务。

4.供应链：将区块链技术引入供应链系统，同步系统内的信息，可以控制各个环节，从而更好地完成分工和协作，并便于后续问责。

5.知识产权：有了系列的版权，我们的摄影作品、音乐作品、文学作品等将成为我们的信息，信息的所有权将被确认并成为我们的财产。

漫画：什么是区块链

什么是区块链？

区块链，英文blockchain，基本上是一个去中心化的分布式数据库。
任何人都可以成为这个庞大网络的节点，只要搭建自己的服务器并连接到区块链网络。

既然区块链本质上是一个数据库，那么它里面到底存储了什么？我们先来看看区块链的基本单位：区块。

一个块分为两部分：

1.区块头

区块头存储了区块的头部信息，包括前一个区块的哈希值（prehash）、区块体的哈希值（hash）、时间戳（timestamp）等。

2.块体

块区块体存储了该区块的详细数据（data），其中可能包含交易信息或其他类型的信息。

刚才描述的哈希值是什么意思？

相信大家都听说过MD5。
MD5是一种专门的哈希算法，可以将任意长度的明文字符串转换为固定长度（128位）的字符串。

在我们的区块链中，使用了一种更复杂的哈希算法，称为SHA256。
经过一系列复杂的计算，最新的数据信息（比如交易记录）最终会通过这种哈希算法转换成256位的哈希值字符串，哈希在区块头中。
格式如下：

a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0

区块与哈希值一一对应，哈希值可以认为是区块的唯一标识。

不同的块如何相互关联？依靠哈希和预哈希进行关联。
每个块和前一个块的预哈希值相等。

为什么我们需要计算区块的哈希值？

由于区块链是链式结构，所以链必须有头节点（第一个区块）和尾节点（最后一个区块）。
一旦有人计算出区块链中最新数据的哈希值，相当于打包了最新的交易记录，就会创建一个新的区块，并追加到区块链的末尾。

新块头的hash是刚刚计算出的hash值，prehash等于前一个块的hash。
在将数据打包到块体之前存储交易记录，这部分数据信息变得不可变。

计算哈希值并创建新区块这个制造过程称为采矿。

用于大规模计算的服务器称为矿机。

进行计算的员工称为矿工。

计算哈希值有什么难的？我们来给出最基本的解释。
哈希值计算公式如下：

Hash=SHA-256（上一个区块的哈希+新区块的基本信息+交易记录信息+随机数）

这里的主要计算困难在于随机数的生成。
为了增加哈希计算的难度，区块链的邪恶发明者要求哈希结果的前72位全部为0。
这个概率其实很小。

由于（上一个区块的哈希+新区块的基本信息+交易记录的信息）是固定的，所以能否得到符合要求的哈希取决于该值完全随机数取决于。
在获得正确的哈希值并成功挖矿之前，矿工必须经过大量计算并反复生成随机数，以求获得“幸运”。

同时，区块头也具有动态的难度系数，随着世界的硬件计算能力越来越快，区块链的难度系数也会增加，从而平均化整个网络。
10分钟创建一个新区块。

你们是吗？了解采矿有多困难吗？需要补充的是，不同的区块链应用在细节上有所不同，这里描述的挖矿规则以比特币为例。

区块链的应用

比特币（Bitcoin）的概念最早是由中本聪在2008年提出的，然后基于这个想法，设计并发布了开源软件，这是一个P2P网络。
比特币是一种P2P形式的数字货币。
点对点传输意味着去中心化的支付系统。

什么是P2P网络？

传统货币由央行共同发行，所有个人储蓄由银行共同管理。
这是一个典型的中心化系统。

比特币部署在由世界各地的许多对等节点组成的去中心化网络上。
每个节点都有资格记录和发行这种数字货币。

就比特币的底层数据存储而言，它是基于区块链技术的。
比特币中的每个交易块对应于主体数据中的一行。
一个简单的图如下：

交易记录的每一行都包含时间戳、交易详细信息和数字签名。

该表只是为了便于理解。
实际存储的交易详情是匿名的，仅记录付款人和收款人的钱包地址。

对于数字签名，可以理解为每笔交易的防伪标记，由非对称加密算法生成。

比特币矿工加油我们来谈谈奖励：

比特币协议规定，从2008年开始，挖出新区块的矿工将获得奖励，之后每4年减半，目前2018年为12.5个比特币。
所有新流通的比特币都是这样诞生的，难怪大家都如此渴望开采比特币！

区块链的优点和缺点

区块链的优点：

1.去中心化

区块链不依赖一个中心节点，整个系统的数据由全网所有对等节点共同维护，数据可以存储和验证。
这样，除非攻击者黑掉了整个网络一半以上的节点，否则整个系统就不会被破坏。

2.信息无法篡改。

区块中包含的数据无法篡改。
一旦数据被哪怕是轻微的篡改，整个区块对应的哈希值也会随之改变，不再是有效的哈希值，后续链接的区块也会被破坏。

区块链的缺点：

1.能源消耗过多

如果要创建新的区块，就必须使用大量的服务器资源来执行大量不必要的工作，消耗大量的能源。

2.网络造成的信息延迟

以比特币为例。
任何交易数据都需要与所有其他节点同步。
同步过程不可避免地会受到网络传输延迟的影响。
，这需要很多时间。

一些额外内容：

1。
本漫画部分内容来自阮一峰的博文参考《区块链入门教程》。
我要感谢这位大师的科普。

2.由于篇幅有限，暂时不详细讨论Merkletree和非对称加密。
有兴趣的朋友可以查阅资料进一步研究。