既然是聊区块链,那首先还是要弄明白什么区块链。先放一个比较学术的定义:
区块链是由包含交易信息的区块从后向前有序链接起来的数据结构
要理解区块链,必须先弄懂什么是区块。区块可以理解为包含了一系列交易信息的数据集合体,所谓的交易信息就是买卖双方在交易时留下的必要信息,例如买卖家是谁、交易额是多少,何时交易的等等。通常一个区块会平均至少包含500个交易,当然区块还会有包含其他的必要信息。
说完了区块,我们就可以来说区块链了。既然有这么多包含交易信息的区块,那么如何组织它们的呢?其实道理也很简单,每一个区块都会包含上一个区块的唯一标识值(其实就是对父区块的哈希计算,关于哈希计算你只需要知道不可逆就行,也就是根据哈希值不能反推原来的信息),也就说每个区块都会有唯一一个父区块,最开始的区块没有父区块,也叫创世区块。如此就可以将所有的区块按照先后顺序,通过父子相认的关系串联起来了。
这种串联方式有点像人类社会的族谱,不过这个族谱只能是每代单传,创世区块你就理解为上帝或者女娲吧。根据这个族谱,我们就可以清晰地看到每一代在整个族谱中的位置,有可能孙子不认识爷爷,但是它只要知道自己的父亲是谁,这条链路就不会出错。当然这是简化过的类比,真实情况要复杂得多。
区块的结构
上面提到了区块就是包含各种交易信息的数据集合体,那么我们不妨来看看这些数据结构到底是什么样的,看完之后我相信你一定会对区块有更深的理解,为了方便理解,我特意画了一幅简图。
从这幅图上我们可以看到,每一个区块都会保存父区块标识,最终形成一个依靠父子关系维系的链表。区块的高度就是每一个区块距离创世区块的距离,从这幅图上也可以看得更明白。
针对每一个区块,我们可以看到有四种类型的信息,分别是区块的大小,区块头、交易数量和具体的交易信息。占据区块最多空间的就是具体的交易信息,区块头则包含了当前区块非常重要的信息,下面我们来看区块头的详细数据结构。
从上图可以看到区块头中除了版本号、时间戳,还有三类非常重要的数据。父区块标识,也就是父区块的哈希值,在上文已经说过了,这里就不再过多阐述了。Merkle树是一种非常有用的数据结构,它可以在大量的交易信息中快速找到某一条需要的信息,比传统地从头到尾查找要高效非常多。
问:区块链解决了什么问题吗?
答:区块链最重要的是解决了中介信用问题。在过去,两个互不认识和信任的人要达成协作是难的,必须要依靠第三方。比如支付行为,在过去任何一种转账,必须要有银行或者支付宝这样的机构存在。但是通过区块链技术,比特币是人类第一次实现在没有任何中介机构参与的情况下,完成双方可以互信的转账行为。这是区块链的重大突破。
问:区块链是比特币吗?或者比特币就是区块链吗?
答:区块链技术是比特币的底层技术,在早期并没有太多人注意到比特币的底层技术。但是当比特币在没有任何中心化机构运营和管理的情况下,在多年里非常稳定的运行,并且没有出现过任何问题。所以很多人注意到,该底层技术技术也许有很大的机制,而且不仅仅可以在比特币中使用,也许可以在许多领域都能够应用这种技术。于是把比特币技术抽象提取出来,称之为区块链技术,或者分布式账本技术。所以从某个角度来看,比特币可以看成是区块链第一个应用,而区块链更类似于TCP/IP这样的底层技术,以后会扩展到越来越多的行业中。
问:区块链技术主要可以用在哪些行业?
答:区块链主要的优势是无需中介参与、过程高效透明且成本很低、数据高度安全。所以如果在这三个方面有任意一个需求的行业都有机会使用区块链技术。
问:金融领域为什么要使用区块链技术?有什么实质性的好处?
答:区块链技术在金融领域中主要的优势去中介化和极大的降低成本。
首先金融行业目前由于防止单点故障和系统性风险,需要进行层层审计来控制金融风险,但由此也造成高昂的内部成本。并且由于不断增加的监管法规出现,特别是2008年金融危机导致对于金融管控门槛不断升高,而反恐战争导致反洗钱和反恐怖主义融资的范围也让监管的广度和深度逐渐扩大,导致整个金融系统的监管成本急剧增加。在这种情况下,区块链技术能够通过防篡改和高透明的方式让真个金融系统极大的降低成本。根据西班牙最大银行桑坦德发布的一份报告显示,2020年左右如果全世界的银行内部都使用区块链技术的话,大概每年能省下200亿美元的成本。这样的数据足以说明“区块链”给传统金融领域带来的巨大变革和突破。
此外由于历史原因,导致传统金融机构在结算和清算时都依靠中央结算所来完成,而由此造成的问题就是效率低下。传统的跨国结算就是因为要通过类似于SWIFT这样的机构,所以跨国电汇往往是按天来计算的。但是比特币在使用区块链技术时,在完全没有中心化运营机构的情况下,完美的运行了七年,不仅能够实现实时结算和清算,而且没有出现过任何一笔账目错误。所以,如果所有的金融系统能够实现去中心化的实时结算和清算,不仅仅将极大的提高全球金融效率,并且由此能够改变全球金融的格局。
问:什么是比特币说的“挖矿”?
答:比特币中的“挖矿”实际上就是记账的过程,比特币的运算采用了一种称为“工作量证明(Proof of Work,PoW)”的机制,系统为了找出谁有更强大的计算能力,每次会出一道数学题,只有最快解出这道题目的计算机才能进行记账。而抢到记账权的计算机会获得25个比特币的奖励。通常把这个行为称为“挖矿”,把获得的比特币视为挖矿成功获得的奖励。
问:所有的区块链都需要挖矿吗?
答:并非所有的区块链项目都会采用类似于比特币这样的“工作量证明”方式,这更多出现在早期的区块链项目中。如果采取其他的证明机制,如“权益证明(Proof of Stake,PoS)”、“股份授权证明机制(DPoS,Delegate Proof of Stake)”都是不需要采取这样的挖矿方式。
问:区块链和大数据什么关系?区块链会取代大数据?
答:区块链和大数据关系并不是很大。大数据主要的是对于海量数据进行管理,而区块链的核心是在没有中心化中介计入的情况下实现数据的高安全性和高可靠性。所以区块链和大数据并不互相冲突,也不会取代,完全是面对不同场景情况下对于数据的不同解决方案。
问:区块链和云计算云存储有什么关系?区块链是云计算或云存储吗?
答:云计算通常定义为通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源,但是提供云计算平台的往往是一个中心化机构。而区块链组成的网络一般是没有特定的机构,所以区块链更接近分布式计算系统的定义,属于分布式计算的一种。不过,区块链是能够实现云存储的,不同于目前中心化提供云存储空间,区块链有一些提供去中心化的云存储方案。这样的项目包括Storj,Sia,Maidsafe。
问:区块链是软件吗?是用什么程序写的?
答:区块链不是一种特定的软件,就像“数据库”这个三个字表现的意思一样,它是一种特定技术的设计思想。可以用绝大多数语言来实现它,而且实现的方式也有许多种。而且区块链技术目前还在快速发展中,相对而言,目前区块链技术设计思想还是比较简单的,也许在未来会变得愈加复杂。
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