什么是区块链？它如何运作？

关键要点

• 区块链技术是一种数据管理方法，它探索灵活的数据存储和利用方式，以保持数据的真实性并抵抗内部和外部的修改尝试。
• 区块链是按批次存储的单向数据链，这些数据被称为区块。区块使用唯一的哈希码进行标识，这些哈希码引用链中的其他区块，因此，只有当链中的所有其他哈希码都发生更改时，单个哈希码才会更改。
• 哈希码是通过网络参与者之间的共识生成并附加到链上的。
• 区块链由运行算法的计算机网络保护，该算法在将区块中存储的数据哈希处理到区块链之前，会对其进行验证。
• 区块链可以应用于任何不断生成不可变数据且需要轻松管理这些数据的概念或领域。
• 区块链最流行的用途是保存加密代币交易的数据。

中本聪发布 比特币 白皮书时，分享了自己的使命：开发一种“纯粹的点对点电子现金，允许在线支付直接从一方发送到另一方，而无需通过金融机构”。

此版本的电子现金将建立在点对点网络上，该网络通过将交易散列到基于散列的工作量证明的持续链中来对交易进行时间戳记，形成除非重新进行工作量证明否则无法更改的记录。

中本聪的摘要给出了区块链最基本的定义，以及它与加密货币的关系，加密货币是“电子现金”，而区块链是网络。

那么区块链到底是什么以及它是如何运作的？

什么是区块链？

现代区块链的结构旨在建立网络与其他实体之间的类似关系，而不仅限于电子货币。但网络本身仍保留了其基本的运作模式。

共识算法、哈希系统和持续链是区块链的基本组成部分。这些组件协同工作，开发出一个防篡改且灵活的数据管理系统。该系统的灵活性在于，它可以被修改以存储几乎任何数据，并使这些数据易于访问，但一旦存储就很难或不可能修改。

顾名思义，区块链实际上是一个由区块组成的链条。一个“区块”是一组数据。它是整个网络交易或活动的数字记录。这些交易可能涉及电子货币或网络的任何参与者。每个区块都用一个唯一的代码来标识，这些代码称为哈希码。每个新区块都以某种方式扩展前一个区块的哈希值，使它们连接起来并形成一个连续的链条。

通过共识算法将哈希值赋予区块。

什么是共识算法？

共识算法是一种系统，区块链网络中的参与者通过该系统确认区块中包含的数据的有效性。这可确保网络不会存储错误或恶意的数据。共识算法设计有证明系统，以检查参与者的合法性以及他们已验证区块中信息的证据。

该过程被打包在共识算法中，并为参与者简化，以便任何人，无论其是否理解复杂的计算，都可以通过运行区块链节点和验证区块来参与网络。

大多数区块链都会奖励扮演这一角色的参与者。但需要注意的是，这并不是强制性的。最流行的两种共识算法是工作量证明和权益证明共识算法。

工作量证明算法是最早的共识算法之一，比特币区块链和以太坊区块链都曾使用过该算法。较新的区块链表现出对权益证明的偏好。其他共识算法也已出现。其中包括 Solana 区块链使用的历史证明和 VeChain 使用的权威证明。

共识算法在区块链网络防篡改方面发挥着重要作用。如果攻击者想要修改网络上的数据，他们需要重新处理网络中所有区块的证明。要想成功做到这一点，攻击者必须拥有至少 51% 的计算能力（对于工作量证明区块链）或 51% 的资产（对于权益证明区块链）。这被称为 51% 攻击。

区块链的目的是什么？

区块链的目的很简单：一种以无法修改的方式存储数据的系统，同时又具有灵活性。区块链的开发是为了轻松存储数据、轻松访问数据，以及对修改尝试进行严格的端到端抵抗。

区块链与云计算类似，本质上是一种存储和使用数据的方式。但与云存储不同的是，区块链网络由网络中的每个成员拥有。

区块链网络并非由单一控制点控制，而是分散在每个参与设备上。每个人都拥有区块链的一部分，但没有人控制它。

您可以在区块链上做什么

在进入加密货币领域前 24 小时内，你肯定至少以两种方式使用过区块链。要么你创建了一个加密货币钱包，要么你将加密货币发送给朋友或从交易所发送到你的钱包。更有可能的是，你两者都做了。

在上述每个例子中，你都以相同的方式将区块链用于不同的目的。通过创建钱包，你已经成功地在去中心化账本上注册了一个账户。通过完成资产转移或接收资产，你已经在账本上和你的账户下记录了一组数据。这些数据可以轻松访问和使用，但无法修改。 

还有其他方法可以利用此功能，例如：

去中心化应用程序

Google 和 Amazon 云拥有我们使用的大多数应用程序的数据库。开发人员使用这些平台来存储和向应用程序用户提供数据。这些应用程序是集中式的，不仅因为数据库由单个实体控制，还因为开发人员对存储和提供的内容拥有第一手控制权。

用户生成的数据由数据库管理员和云服务提供商控制。开发人员目前正在利用区块链网络，通过不可变的账本系统以更安全的方式管理用户数据；用户也渴望拥有自己的数据“不可触碰”的应用程序。 

基于区块链构建的应用程序被称为去中心化应用程序，它们涉及以下领域：

赌博

2021 年最后一个季度，“GameFi”项目席卷了加密货币领域。去中心化游戏应用程序建立在区块链上，并通过网络提供用户数据。与中心化游戏相比，它们的巨大优势在于玩家可以拥有自己的游戏资产。这些资产可以是 NFT 或游戏内代币。

去中心化金融

基于区块链的应用程序可以处理核心金融交易。这些应用程序通常被称为 DeFi 应用程序。DeFi 目前是一个以加密货币为中心的术语，但主流金融机构也在探索利用区块链进行核心金融交易（如贷款、筹款和定期存款）的方法。

DeFi 中与银行定期存款类似的概念是收益农业。这两个计划是相关的。收益农业在加密货币社区中很受欢迎。

AllianceBlock 等区块链项目正在构建一个去中心化的资产市场，公司可以在其中发行和交易股票、分配股息和筹集资金。

去中心化媒体

像 Steemit 这样的项目已经开发出一个在区块链上运行的正规博客平台。用户的帖子、帐户和历史记录都存储在区块链上。这样，这些帖子就无法被审查，区块链还可以处理用户的奖励并管理用户的财务记录。由于媒体审查问题日益严重，主流内容创作者正在转向类似的系统。

电子签名

本文曾使用过“NFT”一词。它是加密领域及其外部世界的家喻户晓的术语。NFT 是在区块链上创建所有权证明的一种方式。通过不可替代代币技术，资产所有者可以在去中心化账本上创建不可磨灭的所有权证明。

此证明由存储在区块链上的加密代币表示，指向实物或虚拟资产。艺术家和媒体创作者广泛使用这项技术，并探索其签名的金融应用。

支付解决方案

您可能希望这一点首先出现。最早的区块链以此为主要目的。比特币区块链专门通过比特币代表的电子现金系统处理支付请求。其他区块链（如莱特币区块链）具有类似的结构。

但区块链作为支付解决方案已经超越了这一点。 

Visa 于 2021 年宣布计划开始通过以太坊区块链处理国际支付。主权国家正在尝试由中央银行支持的数字货币 (CBDC)。CBDC 是建立在区块链上的法定货币的电子版本。中国（数字人民币）和尼日利亚（电子奈拉）是已经实施该系统的一些著名国家。

包括万事达卡在内的主流支付公司正在迅速采用区块链作为支付解决方案。

数据管理

上述应用实际上是使用区块链的高级数据管理方法。除此之外，区块链还可以仅用于数据存储和访问。不可变技术意味着这些数据将以原始形式保存。灵活的技术确保可以轻松访问它们。 

这可以应用于任何经常产生大量数据的系统。医疗和体育领域也可以看到这样的系统。区块链在这些情况下效果很好。

治理

去中心化自治组织（DAO）正在兴起。许多加密货币项目都开发了这种管理系统。

DAO 是一种系统设计，其结构旨在确保组织成员的普遍和不受干扰的参与。在加密货币社区中，这种参与的权利被标记化，每个代币持有者都被视为 DAO 的成员。通过投票门户，DAO 成员可以对提案进行投票，也可以提交他们的改进建议，供其他持有者投票。

此类系统简化了社区共识，同时确保每个人都参与政治进程。当 DAO 成员发表代币化声明时，社区决策就会记录在区块链上。所做的决定会记录在区块链上。有了 DAO，决策过程和所做的决定对组织的每个成员都是透明的

使用区块链的好处

使用基于区块链的系统或为您自己或您的组织开发基于区块链的解决方案会为您带来一定的优势。这些优势源于您对数据的真正所有权以及数据存储的响应能力。 

以下是使用区块链的一些好处：

抵制审查

“历史是由胜利者书写的。”中央媒体的管理者和其他负责信息传播的机构对向公众发布的内容拥有最终决定权。 

然而，理想情况下，信息在大多数情况下应该不受审查，但这目前无法通过集中式媒体解决方案实现，但通过区块链却可以轻松实现。

区块链上存储的数据不仅不可改变，而且是永久的。建立在区块链上的媒体设施可以抵御审查机构试图修改其内容的行为。 

数据安全

抗审查数据存储技术的重要性不仅限于个人数据和机构数据的长期保存，它还能确保数据的安全。在基于区块链的支付解决方案中，只要账户所有者保留其账户的所有权，他们就可以确保其电子货币的安全。在区块链上运行的其他资产或数据也享有这一好处。

容易接近

区块链是一种灵活的账本，具有简化的数据存储、排序和呈现过程。数据可以很容易地生成并存储在区块链上。获取存储的数据甚至更容易。用户可以使用哈希码或任何其他特定标识符轻松获取所需的数据。 

当今大多数区块链都是公开的。这样的系统允许任何人创建帐户或存储信息。无论信息何时输入账本，都可以轻松随意对存储的信息进行排序。Etherscan 和 BscScan 等浏览器为用户提供了一种轻松的方式来跟踪交易并检查以太坊和 BNB 上的钱包。

节省成本和时间

去中心化金融应用和其他基于区块链的解决方案相对“便宜”。与传统的托管管理系统解决方案相比，基于区块链的解决方案无需许可，这一特性可以为用户节省大量时间和成本。经过严格程序和阶段所花费的时间减少了，这些程序的成本也节省了。

普遍性

区块链网络上的对等方可以轻松地在彼​​此之间交换数据。无论位置和法律规定如何，区块链网络成员之间都可以交易数据（包括有价值的虚拟资产）。这是使用基于区块链的支付解决方案的主要好处。

区块链的缺点

我们可以继续列举使用区块链的好处，但同样重要的是反思使用基于区块链的解决方案的一些弊端。以下是使用基于区块链的应用程序的一些缺点。

严格的数据管理结构

不可变数据对于数据安全和抗审查至关重要，但某些情况下需要编辑某些数据。区块链是单向的，因此这（不容易）实现。这导致一个两难境地，区块链用户必须在数据安全性和轻松修改其存储数据的能力之间做出选择。使用区块链时无法获得后者。

中央机构无法修改区块链上存储的数据，这一事实也造成了普遍的滥用情况。基于区块链的媒体的用户可以发布有害或虚假信息。由于没有任何单一控制点能够将它们收起来或编辑，因此这些信息将继续传播。

可扩展性和内存容量

区块链技术是一种高容量计算过程。它需要用户设备具有一定的高端计算资源，这可能还包括设备内存，尤其是当用户运行区块链节点时。区块链应用程序可能会增长到几百兆字节或几千兆字节。根据设备的不同，这可能会消耗其他应用程序的资源。许多区块链不可扩展。如果不进行大规模调整，它们就无法应对日益增加的使用压力。

隐私

使用公共区块链时，用户的数据很容易被访问。尽管无法修改，但任何人都可以轻松查看它们。以这种方式访问​​的数据可能包括用户的电子现金交易。因此，在使用这样的（公共）区块链系统时，实现交易隐私并不容易。

区块链会被黑客攻击吗？

价值数十亿美元的电子资产在加密货币黑客攻击中丢失。此类事件引发了人们对区块链提供的防黑客技术的质疑。这些案件的事后报告揭示了实际原因，而且这从未直接对区块链网络造成破坏。

尽管区块链是一个“封闭式”系统，但它可以被操纵而不会影响自身。诈骗者可以进入分散式账本上的个人账户并与个人记录进行交互，而不会破坏整个网络。事实上，破坏整个网络（目前）是不可能的。

基于区块链的应用程序中发生的大多数事故都是由于以下原因造成的：

· 使用网络钓鱼或其他社会工程技术获取个人账户密码。

· 智能合约漏洞的利用

· 常见骗局

在任何一种情况下，区块链都保持完整，只有受害者的账户受到影响。修改整个工作量证明区块链网络需要极高的计算能力，比网络中 50% 的计算能力加起来还要强大。具有这种能力的设备尚未出现。 

类似的要求也适用于权益证明区块链。值得一提的是，这仍然不能保证区块链网络的修改成功。

区块链有哪些不同类型？

许多媒体尝试根据多种主题对区块链进行分类，流行的分类是基于使用目的、可访问性和开发阶段。更方便且被广泛认可的分类是根据可访问性，但其他分类法也值得注意。

根据使用目的，区块链可以分为多用途区块链和单一用途区块链。

一次性区块链

单一用途区块链旨在专注于单一应用。旧区块链主要用于处理电子货币交易。加密领域以外的机构也在探索使用区块链技术优化其服务的方法，他们通常会开发单一用途的区块链来解决特定问题。

多用途区块链

大多数当代区块链都是多用途的。每个区块链都有多种用途。像以太坊网络这样的区块链网络可以处理电子现金交易，也可以为跨许多主流行业的去中心化应用程序提供支持。多用途区块链还能够运行治理操作。它们基本上开发了多种方法来利用区块链技术的数据管理系统。

当谈到可访问性问题时，区块链要么是私有的，要么是公共的，要么是经过修改的混合体。

公共区块链

公有链对所有人开放，任何人，无论人口结构和知识水平如何，都可以在账本上创建账户，并在区块链上创建可存储的数据。此外，任何人都可以创建区块链上的节点并参与区块链共识。

私有区块链

私有区块链是封闭网络。虽然基本原理与任何其他区块链相同，但网络活跃成员的身份是有限制的。它们是“封闭的”，只对选定的各方开放。私有区块链在托管机构中更受欢迎。访问权限仅限于组织中已确认的成员。

混合区块链

采用混合许可系统的区块链被称为混合区块链。它们具有部分“封闭”和部分开放的系统。指定个人控制封闭部分。只有选定人员可以参与，并且这些部分生成的数据很少公开。开放部分无需许可，不受中央监管。

联合区块链

联合区块链由机构所有，专门为满足特定机构的需求而开发。它们也被称为联盟区块链，可以是私有的、公共的，也可以是两者的混合。其结构和运作方式完全由组织决定。

另一种对区块链进行分类的便捷方法是根据区块链发展的阶段。但区块链在不断发展，这种分类方法需要不断修订。 

然而，鉴于区块链发展的当前阶段，区块链可以分为：

第一代区块链

第一代区块链主要致力于创建高效的点对点交易媒介。网络支持可以在点对点之间进行交易的加密代币。电子现金交易记录保存在分布式公共账本上。工作量证明算法可防止交易记录被修改和双重支付。比特币区块链是第一代区块链。

第二代区块链

第二代区块链扩展了这项技术，并尝试以多种有趣的方式利用它。这一阶段的一大亮点是以太坊区块链。以太坊区块链具有一个状态机，能够读取一系列代码并将其翻译成区块链可以理解的机器语言。状态机称为以太坊虚拟机 (EVM)，代码称为智能合约。智能合约可自动执行交易和所有者授权的权限。

第三代区块链

第二代区块链颇具吸引力，吸引了大量用户，他们在使用区块链的众多功能时生成了大量数据。这成为一个普遍的问题，因为这些区块链无法很好地适应高频率的使用。这开启了区块链进化的下一阶段。第三代区块链经过“超级优化”，专注于可扩展性和用户体验。 

它们明显比第一代和第二代区块链更快，并且更具可扩展性。第三代区块链的示例包括 Solana、Polkadot 和 Aptos。

第四代区块链。

目前，第四代区块链还只是推测。第三代区块链的修改或新区块链可能属于这一类。预计第四代区块链将比第三代区块链更加经济、可扩展且速度更快。预计第四代区块链将实现的巨大改进是互操作性。 

第四代区块链将尝试开发一种有效的方法来相互通信以及与其他代区块链进行通信。一些第三代区块链已经在研究这一点。

最后的想法

如果不提及“革命性”一词，就很难结束关于区块链和区块链技术的讨论。这最好地描述了区块链如何管理数据以及迄今为止该技术的使用方式。致力于基于区块链的实用程序的项目正在迅速设计出在集中式系统上运行的应用程序的有效替代方案。尽管这些项目尚处于起步阶段，但它们已显示出巨大的潜力。

去中心化网络和去中心化支付解决方案具有未来性。即使它们在未来不会发挥我们目前设想的作用，它们也很可能成为我们日常系统中更重要的一部分。普通区块链用户着迷于无需获得中央机构许可即可执行某些活动的能力，以及他们对所生成数据的完全控制。

但区块链技术目前仍处于“未开发”阶段。考虑到在这方面取得的巨大进展，这是可以预见的。就像云计算和互联网合二为一一样，区块链旨在渗透到每个系统。与这两者相比，它的数据安全性具有巨大优势。