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比特币和区块链的那些事儿

什么是比特币?

比特币是一个创新的支付网络,一种新的货币。

  • 比特币基于一个分布式的共识网络,构建了一个全新的支付系统和电子加密货币,整个网络并没有中央机构来进行管理,由参与网络的各个节点(可以是指代个人或某个组织等)进行维护。

哪个天才创造了比特币?

  • 比特币是第一个实现了加密货币概念的货币。在1998年,Wei Dai(戴伟,密码界的华裔大佬),在cypherpunks邮件列表中首次阐述了”加密货币”的概念:一个不依赖于中央管理机构,采用密码学的原理控制货币发行和交易的全新货币形态。
  • 2008年11月,一个化名叫中本聪(Satoshi Nakamoto)的人(也有人猜测是一个组织)发表了一篇名为《比特币:一个点对点的电子现金系统》的论文,其实就是比特币的白皮书,在其中阐述了比特币的基本实现原理,有兴趣的可以看下。
  • 2009年1月3日,中本聪在位于芬兰赫尔辛基一个小型服务器上挖出了第一个区块(创世区块),得到记账奖励50个比特币。他同时在创世区块里面留下了一句不可修改的话:”The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”(2009年1月3日,财政大臣正处于实施第二轮银行紧急援助的边缘),这是泰晤士报当天的头版文章标题。
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比特币的其他知识

  • 流通性。全世界范围内可流通,只需要你有一台可联网的电脑,下载比特币客户端即可进行比特币的交易等操作。
  • 安全性。使用密码学的设计来确保流通各个环节的安全,同时也保证了流通交易的匿名性。
  • 去中心化。比特币没有特定的货币发行人或机构,由所有参与的用户(节点)构成整个网络,采用P2P的方式存储和运行。
  • 比特币发行总量。发行总量一共是2100万个,从中本聪挖出创世区块起,每10分钟创建一个区块,也就是产生50个比特币,但产量每4年会减半,即发布4年后,每10分钟产生25个比特币,发布8年后,每10分钟产生12.5个比特币,这些新产生的比特币会奖励给创建区块的人。我们经常听到的“挖矿”,其实就是指创建区块的过程,谁先在这10分钟内把这时间范围内发生的交易打包创建生成了新的区块,并最终确认有效,谁就能获得既定的比特币挖矿奖励。
  • 比特币的TPS(每秒交易数)。现在比特币的最大TPS=7。这和本身的设计有关。目前每个记录交易信息的区块大小上限为1MB,按照每10分钟生成一个区块,一个交易数据0.25KB计算,TPS= 1024/0.25/60/10=6.82。

比特币区块链图解

  • 摘自网上的一张图片,很好的描述了比特币区块链的工作原理。
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区块链

区块链诞生的背景

  • 其实,区块链技术并非某种创新的技术,它是把一系列已有成熟技术和原理(如密码学、博弈论、经济学、P2P、分布式、共识机制等)进行了有效组合与利用。中本聪,能设计出区块链的这个人物,不得不说真的是一个跨界的艺术大师!
  • 追溯区块链的技术演进历史,最早可以从1982年Leslie Lamport等人提出的拜占庭将军问题开始,后续随着椭圆曲线密码学、Hashcash、电子现金系统等等一系列技术的出现,为区块链的诞生奠定了基础。现在网上有关的资料有很多讲解,在此不再赘述,有兴趣的可以移步这里了解一下。

什么是区块链

  • 区块链起源于比特币。我们可以把比特币所使用的区块链技术称为区块链1.0,比特币区块链的工作原理参见上图所述。
  • 那么怎么定义区块链呢?如果从字面上来理解的话,那么区块链就是用某种“链条”把一个个区块(交易的数据信息集合)连接起来而形成的一个单向增长而且无法修改的数据记录系统。
  • 更准确点的定义可以这么说:区块链是一种使用去中心化的共识机制构建一个对等网络,能够让网络内的所有用户在无需建立信任关系的前提下共同维护一个完整的、分布式的、不可篡改的数据账本系统。“区块”就是账本,所有用户共同维护,“链”就是记录账目数据的时间戳,不可伪造。它更加注重记账的安全与可信,而非记账的效率。
  • 在2017年12月22日工信部发布的《区块链 数据格式规范》中对区块链术语的定义为:

    一种在对等网络环境下,通过透明和可信规则,构建不可伪造、不可篡改和可追溯的块链式数据结构,实现和管理事务处理的模式。

  • 如果觉得上述定义听不懂,想来点通俗易懂的解释有没有? 有的!请移步这里,这位少侠用一组生动有趣的漫画带你了解比特币和区块链。
  • 当然,如果你喜欢看小视频,也可以参考最下方【更多资料】的链接,观看《区块链100问》系列小视频,看完你也基本能明白区块链和比特币是个啥。

区块链的主要特征

  • 多中心或分布式
    • 因为具备多中心或分布式的特点,公共的账本并非在一个统一的节点维护,而是每个网络节点都可以保存一份相同的账本。每笔交易基于同一既定的记账规则,无需第三方参与信用背书。
  • 不可篡改和安全性
    • 区块链使用单向哈希算法,确保新生成的交易按时间顺序进行链接,同时运用可靠的加密算法及共识机制使得篡改历史数据的行为基本不可能发生。
  • 信任
    • 有人说区块链开创了互联网世界的信用纪元,它能够通过网络本身的算法机制自我约束,任何恶意伪造或篡改数据的行为都需要付出极大的代价并且会遭到其他节点的排斥和抑制。根据既定的共识机制选择某些节点进行信用背书,而非传统的方式依赖某一特定的机构。

区块链的分类

  • 按照区块链网络的公开程度,目前主要分为三大类,即公有链、联盟链、私有链。
  • 公有链是完全公开透明的,最符合去中心的特点,比特币就是典型的公有链。任何人或组织都可以在公有链上进行交易,竞争记账权,同时也共同参与维护。
  • 联盟链是半公开的,属于多中心化,一般是某个组织或群体参与构建的区块链网络。因为其并非面向全世界所有用户,在共识机制的选择上不会采用POW(工作量证明机制)来竞争记账权,一般都是预先指定几个节点拥有记账权力,所以在联盟链里面,也没有矿工和挖矿的概念。在商业应用中,一般也是采用联盟链来构建区块链网络。
  • 私有链实际上不具备去中心化的特点。仅仅只是采用区块链的技术实现一个公司内部或个人独有的账本系统。
  • 另外提下侧链和闪电网络的概念。侧链也是伴随着比特币出现的概念,它是指:

    用于确认来自于其它区块链的数据的区块链,通过双向挂钩(Two Way Peg)机制使比特币、Ripple币等多种资产在不同区块链上以一定的汇率实现转移

  • 侧链实际上并非指某一个特定的区块链的,而是指遵守侧链协议(允许让比特币安全地从比特币主链转移到其他区块链,又能够从其他区块链安全地返回比特币主链的一种协议)的所有区块链。
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  • 闪电网络主要是为了解决比特币TPS太低的问题,实现比特币安全的链下交易,只是在需要的时候将最终交易的结果记录到比特币主链中。闪电网络的原理展开来讲比较多,大家可以移步这里进行详细的了解。

区块链的应用场景

  • 比特币作为区块链1.0,可编程货币,主要是指与转账、汇款和数字化支付相关的密码学电子货币应用。
  • 区块链2.0,作为可编程金融时代,则是经济、市场和金融领域的区块链应用,更加符合商业化应用的落地,可应用的领域包括股票、期货、债券、产权登记、智能财产和合约等。
  • 区块链3.0是价值互联网的内核,能够对于每一个互联网中代表价值的信息和字节进行产权确认、计量和存储,从而实现资产在区块链上可被追踪、控制和交易。
  • 现在大部分的商业应用研究都是基于区块链2.0,3.0还只是一个概念阶段,离落地还有很远的距离。

区块链面临的问题

  • 安全隐患
    • 因为在区块链中,标识我们身份的是一个私钥,而私钥是我们自己负责保管的,一旦丢失则无法找回。在商业应用中,也许我们可以采用一些折中的方案来解决这个问题,比如将私钥和手机号做关联等。
    • 算法的缺陷与漏洞。也许现在采用的算法我们认为是安全可靠的,但随着科技的发展,说不定哪天就爆出了一个致命的安全漏洞,这完全是有可能的。
  • 生态圈不成熟
    • 虽然现在国内外很多组织或联盟在研究区块链,加速其商业化应用的落地,但整个生态体系的建设并不是一朝一夕的事情。现在还需要出现几个里程碑的应用来加速生态体系的构建。
  • TPS限制
    • 交易效率过低也是限制区块链技术应用的一个方面,我们还需要提供一些成熟的方案来解决或规避这个问题,比如闪电网络、共识机制的改进等。
  • 智能合约
    • 智能合约既然是用程序代码来实现参与方达成的协定,由计算机网络来负责执行,那么就存在被黑客攻击(如病毒感染)的可能性。
    • 此外智能合约现阶段发展并不成熟,如果出现漏洞难以快速升级解决。智能合约的有效性验证和现行法律的衔接等问题也是有待实践的。
  • 人才的稀缺
    • 现在对于区块链技术真正了解的人才并不多,能够利用较为成熟的开源项目进行区块链网络的构建与维护,结合商业应用场景进行智能合约的编写与区块链应用的开发的人才在一段时间内会非常紧缺。

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