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    区块链网络与比特币

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      区块链网络与比特币









      区块链网络与比特币




       
      区块链网络与比特币

      现在,越来越多的网上钱币买卖发生。自2008年以来,一个名为Satoshi Nakamoto [1]的ID提出了一份长达9页的论文,该论文解决了该问题,无需受信托的第三方即可珍爱数字买卖。正是这个ID和他的长达9页的论文开启了数字钱币的浪潮,缔造了比特币(Bitcoin),该比特币现在在世界范围内都很盛行,并打开了区块链领域。


      随着一种称为比特币的数字钱币在全球范围内的普及,大量的资源正在努力涌入数字钱币市场。缘故原由一定是比特币的基础是区块链手艺,这是一种基于密码学中的椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)的涣散式P2P系统设计。区块链是一种将链中的各个区块组合在一起的数据结构[1]。它异常适合在系统中存储简朴,顺序和可验证的数据。它使用加密手艺来确保数据不会被窜改或伪造。它使介入者能够就事宜的顺序和纪录在整个网络上的买卖的当前状态平等地杀青共识[1]。因此,它已被普遍用于要求高安全性的各个领域,例如数字钱币或电子金融。


      其安全性的要害之一是区块链网络的焦点是P2P自组织网络。实际上,区块链手艺的本质是互联网协议。


      区块链网络可以实现区块链网络中节点之间的信息交流。区块链网络本质上是一个P2P(对等)网络[2]。每个节点不仅吸收信息,还天生信息。节点通过维护公共区块链来维护通讯。

      浅析比特币理论



      比特币是一种基于密码学的电子钱币[1]。通常,我们可以将比特币与分类账举行对照,而区块链就是分类账的组成方式。在比特币系统中,无时无刻都在举行买卖。比特币系统将这些买卖的信息分组。每个组称为一个块,然后按时间顺序排列这些块使用链接列表将链接列表逐一链接在一起,这称为块链。区块链中的每个区块都将引用前一个区块,您可以追溯到第一个区块中的买卖信息。


      比特币的本质是一个去中央化的数据库,所有设计都围绕使该去中央化的数据库正常事情。该数据库不依赖任何第三方机构和管理员[1]。区块链的作用是基于时间戳存储信息。数据库中的数据由整个网络的节点配合维护,任何人都可以接见区块链网络并成为数据节点。若是将新数据发送到节点,则该节点将向邻人节点广播写入的数据信息,然后邻人节点将广播其邻人节点,最后该信息将广播给整个网络中的所有节点。最后,所有节点将同步数据以确保一致性。


      比特币是通过采矿生产的,将在后面的段落中先容。比特币在一定时间内的买卖信息被打包成一个数据块。这些数据块中的每一个在绑定之前和之后都绑定到相邻的数据块。以此方式形成区块链,就像由一系列弦线形成的珍珠手链一样。区块链之间的绑定取决于数学。每个区块都包罗前一个区块的哈希(单向哈希函数值),因此更改区块链中的任何区块都意味着重新天生该区块的所有后续区块[1],这在真实比特币系统中可能是天文数字的盘算。因此,区块链具有针对恶意窜改和攻击的结构防御机制[1]。此外,比特币分类帐由所有节点配合持有,因此每个节点不必忧郁窜改历史买卖纪录,或者恶意节点直接伪造后续分类帐来控制该节点[1]。


      比特币的基本共识机制称为事情量证实,这是确保矿工所拥有账户真实有效的基本保证[1]。POW中的事情负载是指挖掘。挖掘是组织从网络上传的买卖信息,并随机添加一些无意义的数据以天生哈希值。天生的哈希值的前n个字节必须为零,这意味着哈希值必须小于某个阈值才气被视为正当[3]。由于无法展望和控制天生的哈希值,因此平均需要数十亿次哈希运算来盘算所有节点识别的哈希。整个比特币网络的盘算能力约莫每10分钟盘算一次[3],这是一个新区块的发生。首先盘算哈希值的节点将获得打包该块,天生新块并将其连接到现有区块链,然后将其广播到所有其他节点的权力,其他节点将最先同时举行更新。除了拥有“簿记”的权力外,节点还可以获得一定数目的比特币,这实际上是比特币刊行的历程[3]。介入打包块的历程是名为“挖矿”的行为,而介入“挖矿”历程的节点可以称为“矿工”。


      比特币节点将仅识别包罗知足阈值[3]的哈希值的新块。这称为事情证实。只管天生新块相对难题,然则两个矿工仍然有可能在网络延迟内同时天生两个新块,而且还可以在新块的基础上添加新块,从而导致分支或叉子。在这种情况下,比特币将遵照其最长链条原则。基于当前块天生新块的行为称为确认。必须通过6次确认[3]确认比特币上的买卖才气处置上述问题。由于每次确认或天生一个块的时间都是遵照泊松漫衍的概率数,因此不可能同时发生两个具有6个确认的分支链,由于这也意味着对这两个举行每次确认的时间分支几乎是一致的。


      区块链网络基于对等网络,但与传统的p2p网络并不完全相同。通常,区块链网络中的节点可以分为三种类型,分别是完整节点,矿工节点和SPV节点(简化支付验证)[3]。


      完整节点:完整节点需要介入所有事务或阻止相关事情,并实时保留有关分类账的所有信息。为了更快地挪用或响应这些节点,完整的节点将存储在RAM中[3]。另外,与其他节点相比,完整节点具有更壮大的路由功效,因此完整节点通常是整个区块链网络的中央,这可以直接影响整个网络买卖的效率和安全性。


      SPV节点:SPV节点也可以称为轻量级节点。区块链网络中的大多数节点都是这样的轻量级节点[3]。这些轻量级节点不需要保留所有区块链信息,它们仅关注与之相关的买卖。这样的节点与钱包机制有关。而且,这些节点不具有与完全节点相同的高安全级别,也没有完整的事务历史纪录。因此,轻量级节点的大多数安全措施数据库信息都依赖于完整节点。


      矿工节点:矿工节点通常是具有超强性能和盘算能力的节点。这些节点通过解决事情量证实算法[3]的权力,有权将账户保留在区块链中。这些节点也具有基本的路由功效,然则由于它们的主要事情是挖掘,因此它们相对独立于其他节点。




      [1]  S. Nakamoto, "Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system.(2008)," ed, 2008.

      [2]    J. A. D. Donet, C. Pérez-Sola, and J. Herrera-Joancomartí, "The bitcoin P2P network," in International Conference on Financial Cryptography and Data Security, 2014: Springer, pp. 87-102. 

      [3]  A. Narayanan, J. Bonneau, E. Felten, A. Miller, and S. Goldfeder, Bitcoin and cryptocurrency technologies: a comprehensive introduction. Princeton University Press, 2016.




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