区块链起源于比特币,2008年11月1日,一位自称中本聪(Satoshi Nakamoto)的人发表了《比特币:一种点对点的电子现金系统》一文,阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念,这标志着比特币的诞生。2009年1月9日出现序号为1的区块,并与序号为0的创世区块相连接形成了链,标志着区块链的诞生。
区块链,就是一个又一个的区块组成的链条。每个区块包含一组交易信息,并与前一个区块通过哈希(Hash)链接在一起(如下图)。这个链条被保存在所有的分布式网络的节点(节点可以理解为是一台服务器)中,只要整个系统中有一台节点可以工作,整条区块链数据就是安全的。区块链系统中节点为整个区块链系统提供存储空间和算力支持。
如果要修改区块链中的信息,必须征得半数以上节点的同意并修改所有节点中的信息,而这些节点通常掌握在不同的主体手中,因此篡改区块链中的信息是一件极其困难的事。
相比于传统的网络,区块链的核心特点:一是数据难以篡改、二是去中心化。基于这两个特点,区块链所记录的信息更加真实可靠,可以帮助解决人们互不信任的问题。
区块链可以理解为是一个有计算能力的分布式数据库,类比传统数据库,运行有几个的步骤:用户发起数据修改请求(对应区块链的创建交易),服务器验证请求(对应区块链的交易验证),写入数据库(对应交易打包成区块),同步给其他服务器(对应区块广播), 各个步骤描述如下:
1. 创建交易:用户创建交易,交易信息包含指定接收方、发送方和交易金额(有时包括指定运行的链上代码),用户对交易信息进行签名(通常使用钱包完成该签名操作),然后把交易及签名信息发送给与其链接的节点。
2. 交易验证:节点验证交易的合法性,确保发送方有足够的余额,并且交易没有双花问题(即同一笔钱不能被花两次),通过验证的交易,节点会将其广播中的其他的节点。
3. 交易打包成区块:节点会将一批经过验证的交易打包成区块, 区块包含一组交易记录、前一个区块的哈希值和时间戳。打包区块是有奖励的,此时多个节点之间会出现竞争出块的情况,共识机制算法会决定谁打包的区块有效,并延长区块链。
共识机制:解决分布式的节点之间怎么达成共识的问题,各个区块链平台都有一个节点共同遵守的算法协议,这便是共识机制。常见的共识机制有比特币所使用的 POW(工作量证明)、以太坊使用的POS(权益证明)。
工作量证明(PoW):矿工节点通过解决复杂的数学问题来竞争区块的添加权,解决问题最快的节点将区块添加到区块链中,并获得比特币奖励,更多参考 POW 百科。
权益证明(PoS):PoS 有很多变种,在 Pos 中,质押一定数量的代币可成为验证者,网络通过一定的随机算法从验证者中选出出块的验证者,更多参考 POS 百科。
4. 区块广播:节点将新添加区块广播到网络中的其他节点。其他节点验证区块的合法性,并延长自己的区块链。由于每个节点都有一个完整的区块链副本,确保数据的分布式和去中心化。
当前互联网技术给我们带来了极大的便利和效率提升,但也存在一些显著的问题:
中心化控制问题:大多数互联网服务由少数几家大型科技公司控制,这些公司掌握了大量用户数据和资源,却在制造数据壁垒,这些数据通常没有给用户带来更大的便利,甚至被利用来作为“精准推荐“的工具、定向”宰杀”用户的手段。
隐私和数据安全问题:这些信息的在中心化的科技公司中存储和处理过程并不透明。导致数据泄露和隐私侵权事件频发,用户的个人隐私难以得到保障。
高昂的中介成本:在现有的互联网商业模式中,许多交易和服务需要通过中介来完成,这增加了成本和复杂性。例如,在线支付、跨境汇款等需要支付高额的手续费。
缺乏透明度:尽管互联网促进了信息的传播,但信息的源头和真实性常常难以验证。容易出现假新闻、虚假信息的传播。缺乏透明度使得用户对平台和服务的信任度降低,平台的治理和决策过程也缺乏透明性。
内容审查和限制:在中心化结构下,公司或组织可以对信息进行审查和过滤,甚至是数据操纵或篡改,内容控制可能导致信息的不对称和公众认知的偏差,以及阻碍平等。
区块链是解决这些问题的良药
通过解决当前互联网技术存在的问题,区块链技术展现出了其革命性的潜力,能够为未来的数字社会提供更安全、高效和公平的基础设施。