互联网再次让我们惊讶于区块链。

我们经常听到有关加密货币、比特币和其他加密相关主题的词。

如果你想知道，“什么是区块链？” 或“区块链如何运作？” 你来对地方了。

在本文中，我们将了解有关区块链的所有知识，包括它的工作原理以及我们如何在日常生活中使用它。

所以请系好你的安全带；它将会变得很颠簸。

区块链的历史

区块链于 2008 年首次推出，作为保存比特币交易记录的公共分类账。这种记录交易的方法是透明的。每条记录都带有时间戳、不可变（这意味着在添加记录后没有人可以更改/删除记录），并且是去中心化的。

它可能是由一个人或者可能是一群人发明的，甚至可能是一个名叫*Dorian Satoshi Nakamoto[1]*的人工智能发明的。

当时，区块链这个词并没有像现在这样经常被扔掉。中本聪创建的这种分类帐技术帮助解决了一些主要问题。首先，它支持点对点交易，不需要中介服务来处理交易。此外，它还解决了双花问题，这是通常出现在数字货币而非实物现金中的问题。

双花是指同一数字货币可以被消费两次。

大约在 2014 年左右，区块链开始受到关注和关注。人们在看到它有更多的应用而不仅仅是加密货币之后开始投资它。它可用于保险和金融、医疗保健、投票、交通等各个领域。

什么是区块链？

区块链是一种分布式数据库或记录保存系统，用于将数字记录存储在一个难以破解系统的结构中。与传统数据库不同，区块链不会将数据存储在集中位置。相反，网络上的每个节点/计算机都有一个完整的区块链副本。当数据保存在系统上时，它被分发到数千个网络节点。

区块链如何运作？

区块链在被称为区块的集合中存储数据集。区块就像容器。每个容器都有一个限制或它能容纳的最大数量的内容。就区块而言，它能包含的数据总量被称为区块大小限制。

每个区块的容量被称为区块大小，它根据区块链的不同而变化（从几千字节到大约1兆字节不等）。

比特币的区块大小约为1MB，以太坊的区块大小约为80KB。。

虽然区块大小看起来很小，但它们可以承载多达2000个交易。每个区块都是按线性和时间顺序存储的，每个新区块都被添加到链的末端。当一个区块达到其最大的区块大小时，它被关闭，并使用散列算法连接到另一个区块，这是一种密码学验证。因此，形成了一个连续的区块链，产生了区块链这个名称。然而，如果一个区块超过了区块大小，网络就会拒绝它，并且不被添加到链上。

是什么让区块链安全且不可变？

区块链的不可更改性是由于区块的哈希值。哈希值类似于指纹。人类都有不同的指纹。在区块的情况下，哈希值作为唯一的标识符/指纹。每个区块都是由散列算法/散列函数产生的唯一散列值进行数字签名的。当前区块、上一个区块和一个时间戳被用来生成这些哈希值，输入的微小变化将导致一个全新的哈希值。

哈希值通常如下所示：3a42c503953909637f78dd8c99b3b85ddde362415585afc11901bdefe8349102

把哈希函数想象成一台研磨机。研磨机只在一个方向上工作。它从一个原始项目开始，把它磨成小块。散列函数的功能与此类似，它将原始数据转换为不能被反向工程的加密格式。没有办法恢复生成哈希值的原始值，就像磨碎的肉在经过研磨机后不能被转换回原始形式一样。

假设一个黑客想改变一个区块链记录。首先，黑客必须运行他的节点并找到他想修改的区块。如果他成功地改变了这个区块/做了这个改变，新生成的哈希值将与原来的哈希值不匹配，使该区块在链上失效。

请记住，这种修改目前只在他的节点上可用。更重要的是，在一条记录被添加到主公链之前，必须经过其他节点的验证。如果大多数节点（至少51%）确认新修改的有效性，它可以被添加到链上；否则，它被认为是无效的并被拒绝。因此，要做到这一点，黑客需要在大多数节点/计算机上进行这一确切的改变，这需要大量的资源，实际上是不可能的。

区块链的特点

• 去中心化。这是区块链的关键特征之一。除私有区块链外，区块链没有管理网络活动的中央机构；相反，节点维护网络并验证交易。您可以将重要的数字资产存储在链上，并通过您的私钥直接控制这些资产。私钥就像加密生成的密码，用于签署交易和证明区块链地址的所有权。
• 透明开放。区块链公开存储所有记录和交易，任何人都可以随时访问它们。区块链的设计是为了让任何人都无法掩盖任何东西并将其用于谋取私利。
• 增强的安全性和不变性。区块链上的每一条数据都经过哈希处理。也就是说，您无法指定数据的实际内容。此外，由于无法对哈希进行逆向工程，因此它增加了额外的安全层。而且由于区块哈希的先进密码学和唯一性，篡改任何区块都需要更改大多数节点上其他区块的所有哈希，这是大量的工作和大量的资源。

区块链术语

众所周知，每项技术都伴随着其术语。区块链也不例外。

加密货币

当我们听到加密货币时，首先想到的词是比特币。加密货币是数字货币/代币。就像实物现金一样，它们可用于购买和支付服务费用。加密货币建立在区块链之上，并利用区块链技术作为安全系统和记录所有交易的公共分类账。每种加密货币都有一个独特的不可更改的识别号码，可以由一个人拥有，并且不能以任何方式复制，从而减少欺诈。

矿业

在区块链和加密货币社区，特别是在比特币生态系统中，采矿是一种趋势。采矿是验证交易并在区块链上创建新区块。挖掘黄金和钻石等矿物通常需要大型机器和资源。在开采区块链时，需要相当一部分计算能力来解决复杂的数学问题。

挖矿不仅有利于区块链，而且也有利可图。矿工在验证交易方面的努力获得了加密货币奖励。任何人都可以成为矿工。您只需要为您喜欢的区块链下载并运行挖矿软件，就大功告成了！挖矿的种类有：

• Cloud mining
• Individual Mining
• Pool mining

挖矿共识

挖矿共识是区块链用来做决策的一种容错机制。当大多数人在此类协议中获胜时，少数人会支持它。这确保了公平和更快的决策。区块链的两个主要共识机制是：

1. 工作量证明 (P0W)

2. 权益证明（PoS）

共识机制要求矿工竞争并证明他们的工作（解决计算和创建新区块）使他们有资格向区块链添加新交易。

最快解决数学难题的人赢得比赛并与网络的其余部分共享新块。获胜者将获得加密货币作为他们努力的奖励。

比特币、以太坊和莱特币区块链网络使用这种机制。

权益证明

在这种共识机制中，矿工必须质押/预留一定数量的加密货币以随机选择来验证交易。与工作量证明一样，矿工与网络共享区块并赚取加密货币。

与工作量证明相比，权益证明成本更低，能耗更低。以太坊等区块链计划很快升级到 PoS 共识协议。

节点

区块链节点是运行区块链客户端软件的计算机或设备，拥有区块链数据的完整副本，可以验证区块链上的交易、消息和区块。

节点类型

区块链节点主要分为两种；轻量级节点和完整节点。有多种类型的节点。他们是：

• Light Nodes
• Masternodes
• Pruned Full Nodes
• Archival Full Nodes
• Mining Nodes
• Lightning Nodes

全节点与轻量级节点

全节点通过下载区块链上的所有交易来验证交易。相比之下，轻量级节点保留区块链交易的部分/基本列表（主要是区块头），而不是整个交易历史。一个完整的节点可以设置在云端，也可以在本地运行。

如何运行一个节点

运行自己的节点非常简单：

1. 选择一个区块链（例如，比特币、以太坊等）。
2. 下载您喜欢的区块链的客户端软件。客户端将连接到运行相同客户端软件的所有其他对等/节点/计算机，并将从它们复制区块链。

区块链的类型

区块链分为两种主要类型：许可和无许可。但是，有几种变体，每种变体都有特定的功能。让我们仔细看看它们中的每一个：

• 私有区块链（许可区块链）
• 公共区块链（无许可区块链）
• 混合区块链
• 联盟区块链（联合区块链）

公共区块链（无许可区块链）

公共区块链，也称为无许可区块链，是完全去中心化的，对公众开放。任何随机的人都可以添加数据并作为节点加入网络，参与交易验证等。

公共区块链的优势

• 区块链上的数据是不可变的
• 任何人都可以自由加入
• 数据安全性高
• 交易很容易追踪
• 它们是完全透明的
• 区块链上的验证者保持匿名
• 它是完全去中心化的（消除所有中央机构）

公共区块链的缺点

• 交易缓慢。由于有许多活跃用户，在这个公共网络上完成交易需要更长的时间。
• 可扩展性。有数百个节点，其中大多数都在验证交易，导致交易延迟。对于需要快速响应/交易确认的公司而言，公共区块链可能不是最佳解决方案。
• 资源消耗大。由于公共区块链执行繁重的算法计算和挖掘，它们需要更多的存储和更大的计算能力和电力。

私有区块链（许可区块链）

提供服务的公司经常与第三方服务交互，导致处理时间延长。因此，这些企业需要一个区块链：

• 私人的
• 安全的
• 完全许可
• 快速地

这就是私有区块链发挥作用的地方。

与允许任何人成为节点并与网络交互的公共区块链不同，私有区块链是完全许可的，并且要求每个节点在加入网络之前都经过验证，只允许少数经过身份验证的个人成为节点并与区块链交互。

这些类型的区块链通常由被称为可信中间人的机构运行，该机构有权更改区块链的内容。

私有区块链的例子有：

• Ripple (XRP)
•  Hyperledger
• R3 Corda

私有区块链的优势

• 网络稳定。私有区块链具有更稳定的网络。
• 交易成本低。交易成本微薄，因为网络上的用户不多。

私有区块链的缺点

• 信任问题。因为我们不知道发生了什么，所以那些无法访问网络的网络之外的人可能很难信任网络。此外，可能会发生欺诈交易，从而降低对区块链的信任。
• 集中控制。规则是由网络上的单个实体或一群人制定的，这在一定程度上违背了去中心化的目的。
• 有限的可访问性。并非所有人都可以使用这种类型的区块链。只有收到邀请后，您才能访问。

混合区块链

混合区块链是奇特的。尽管得到了许可或控制，但它们提供了自由。如果你曾经将一只狼和一个人交叉来创造一个狼人，你应该对混合区块链有一个很好的了解。

混合区块链结合了私有和公共区块链的特性。你必须有一个特殊的邀请才能访问这个数据库，有时区块链成员会决定将谁添加到区块链中。尽管如此，它仍确保透明度、自由和安全。有些活动是保密的；而其他人则向公众开放（仅由区块链成员访问）。

混合区块链的优势

• 安全。由于访问此类区块链需要特殊访问权限，因此可以保护区块链免受外部黑客攻击。
• 隐私。该网络在封闭的生态系统中运行；因此，数据是安全且私密的。
• 确保信任
• 更快的交易时间

联盟区块链（联合区块链）

联盟区块链与混合区块链一样，是公共区块链和私有区块链的混合体。唯一的区别是来自多个组织的成员可以在网络上协作，而不是单个人。

联盟区块链本质上是私有区块链，对组织的访问受到限制。这消除了对集中控制结构的需求，适合银行合作验证交易。

明星诞生——以太坊区块链

拥有利用区块链的力量、安全性和透明度改变游戏规则的想法的公司和个人的数量与日俱增。新平台不断涌现，每个平台都有特定的问题需要解决。

Vitalik Buterin 是一位年轻的俄裔加拿大开发者，他在 2013 年出来并发表了一份白皮书，提出了一个非常好的想法。他提出了一种能够运行计算机代码的区块链。是不是疯了？！于是，以太坊项目诞生了。

与比特币加密货币联系更紧密的比特币链不同，以太坊区块链具有额外的酷炫功能。让我们看一下其中的几个：

智能合约[2]

以太坊区块链就像传统区块链一样工作，但它使开发人员能够编写可以根据区块链上的预定义规则或事件执行的计算机程序。这些计算机程序在以太坊区块链上运行，被称为智能合约。智能合约主要是用一种称为solidity的面向对象的编程语言编写的。

Solidity 的语法类似于 C++ 或 JavaScript。

代币和 NFT

尽管以太坊区块链有其加密货币以太（ETH），但它允许开发人员创建功能与加密货币一样的代币。它们可以交易，等等。

有一种独特的代币，称为不可替代代币 (NFT)。这些代币代表现实生活中的数字资产，例如音乐、视频和照片。NFT 为创作者提供了合法拥有和出售内容的能力，同时拥有公平的利润和版税。

区块链的实际应用

尽管区块链被设计为存储记录的账本，并经常用于比特币等加密货币，但它在现实世界中的应用也很广泛，从金融到数据所有权。

汇款

将资金转入其他账户可能需要几天时间。进行跨境交易时，需要的时间明显更长。然而，区块链转账可能需要几分钟甚至几秒钟，因为没有中介服务，交易直接发生在相关各方之间。

表决

在选举期间，我们排长队投票。但是，这可以在区块链技术的帮助下简化。借助能够保存我们记录的区块链，平台可以利用这项技术来构建由区块链驱动的服务，以确定一个人是否有资格投票。一个人已经投了两次票，或者一票有效。像这样的解决方案将加快投票过程并降低进行选举的成本。

物联网 (IoT)

物联网是指包含传感器并可以处理来自周围环境的数据的物理设备。你还记得贾维斯和亚历克萨吗？这些设备可以管理家庭安全系统、监控我们的健康、操作工厂设备等等。我们经常听说这些小工具被黑客入侵以监视人们并远程控制其他设备。但是由于数据的开放性和不变性/不可破坏性，区块链提供了更高级别的安全性来防止数据泄露。

以下是利用区块链技术使物联网更智能、更安全的公司名单：

• • Xage security
• • HYPR
• • Filament

版税和盗版

区块链可以跟踪电影、音乐和其他艺术家/创作者内容在流媒体平台和整个互联网上的分布。通过自动化的智能合约，创作者可以在他们的内容被使用时获得报酬。

不可替代代币（NFT）

NFT 是代表实物的不可转让的数字资产。NFT 可以是任何数字化的东西，例如音乐、图像或视频。此外，由于区块链确保数字项目只有一个实例，因此创作者可以声明对其内容的完全所有权。

医疗保健

医疗机构也可以利用区块链技术来保存病人的记录，并与研究人员和药物提供者分享文件。