区块链中的本质是什么?

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1、区块链本质
区块链实质是由多方参与共同维护一个持续增长的分布式数据库,也被称为分布式共享账本(Distributed Shared Ledger),其核心在于通过分布式网络、时序不可篡改的密码学账本及分布式共识机制建立彼此之间的信任关系,利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据,最终实现由信息互联向价值互联的进化。

区块链是一种与传统集中记账方式不同的记录技术。参与到区块链系统上的节点,可能不属于同一组织、彼此无需信任;区块链数据由所有节点共同维护,每个参与维护节点都能复制获得一份完整记录的拷贝。与传统的记账技术相比,其特点包括:维护一条不断增长的链,只可能添加记录,而发生过的记录都不可篡改;无需集中的控制而能达成共识,实现上尽量分布式;通过密码学的机制来确保交易无法抵赖和破坏,并尽量保护用户信息和记录的隐私性。
2、区块链工作原理
所谓区块链,正是由一个个区块组成的链状数据结构及存储方式。每个区块分为区块头和区块体,区块头主要用来实现区块链接的前一区块哈希散列值(Hash Value),而区块体主要包括交易账本。

以交易场景为例,区块链工作原理如下:首先客户端将发起的一笔交易经数字签名后广播给网络上其他节点并等待确认;网络中的节点对收到的数据记录信息进行校验,通过校验后,数据记录被记录到一个区块中;全网所有接收节点对区块执行共识算法,区块通过共识算法过程后被正式纳入区块链中存储,全网节点均表示接受该区块。。
3、区块链技术特点
具体来说,区块链技术作为创造信任的机器,主要有以下特点:

分布式结构。区块链构建在分布式网络基础之上,账本并不是集中存放在某个服务器或数据中心,也不是由第三方权威机构来负责记录和管理,而是分散在网络中的每一个节点,每一节点都有一个该账本的副本,所有副本同步更新。

信任机制。区块链技术通过数学原理和程序算法,使系统运作规则公开透明,实现交易双方在不需要借助第三方权威机构信用背书下通过达成共识建立信任关系。

公开透明。区块链对其上的节点可以做到开放、透明。任何人都可以加入区块链,也能查询区块链上的区块记录;同时所有用户看到的是同一个账本,能看到这一账本所发生和记录的每一笔交易。

时序且不可篡改。区块链采用带有时间戳的链式区块结构存储数据,具有极强的可追溯性和可验证性;同时由密码学算法和共识机制保证了区块链的不可篡改性。

4、区块链层次模型
区块链技术的模型是由自下而上的数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成,共有六层。
数据层、网络层、共识层这三层是区块链的必要元素。
1)数据层:最下层是“数据层”,封装了底层数据区块的链式结构,以及相关的非对称公私钥数据加密技术和时间戳等技术,这是整个区块链技术中最底层的数据结构。
2)网络层:中间是网络层,包括P2P组网机制、数据传播机制和数据验证机制等。
3)共识层:第三层是共识层,封装了网络节点的各类共识机制算法。
而激励层、合约层和应用层不是区块链的必要元素,一些区块链应用并不完整地包含上面三层结构。
第四层是“激励层”,将经济因素集成到区块链技术体系中来,包括经济激励的发行机制和分配机制等,主要出现在公有链当中。
第五层是“合约层”,封装各类脚本、算法和智能合约。
第六层是“应用层”,封装了区块链的各种应用场景和案例,未来的可编程金融和可编程社会也将搭建在应用层。
在区块链加密技术出现之前,互联网上的信息拷贝起来是零成本的,数字资产具有无限可复制性,如果没有可信赖的第三方监督,我们根本无法确认一笔数字现金是否被花掉,因此可能出现重复支付问题。
为了解决这个问题,区块链参照了“拜占庭将军问题(Byzantine failures)”[5]的算法。该问题是一个协议问题,指拜占庭帝国军队的将军们必须全体一致的决定是否攻击某一支敌军。问题是这些将军在地理上是分隔开来的,并且将军中存在叛徒,而将军们只能依靠信使来传递信息。
区块链的技术原理参考了拜占庭将军问题的算法,通过盖戳的形式来进行公证。网络上的每一个参与者的电脑都会有一份总账的备份,也都能在这本总帐里记上一笔,并且所有的备份都是在实时的、持续的进行更新、对账、以及同步着拷贝,即全网记账,每个节点都可以来竞争盖戳,互相认证。这使得一个不可信网络变成了一个可信的网络,使得所有参与者可以在某些事情上达成一致。

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