区块链核心概念

什么是区块链

定义

区块链(Blockchain)技术自身仍然在飞速发展中,目前还缺乏统一的规范和标准。

wikipedia 给出的定义为:

A blockchain —originally, block chain —is a distributed database that maintains a continuously-growing list of data records hardened against tampering and revision. It consists of data structure blocks—which hold exclusively data in initial blockchain implementations, and both data and programs in some of the more recent implementations—with each block holding batches of individual transactions and the results of any blockchain executables. Each block contains a timestamp and information linking it to a previous block.

最早区块链技术雏形出现在比特币项目中。作为比特币背后的分布式记账平台,在无集中式管理的情况下,比特币网络稳定运行了近八年时间,支持了海量的交易记录,并未出现严重的漏洞。

注:比特币历史上唯一已知的漏洞事件曾导致比特币的恶意增发,但问题很快被发现并修正,相关非法交易被撤销。

公认的最早关于区块链的描述性文献是中本聪所撰写的 比特币:一种点对点的电子现金系统,但该文献重点在于讨论比特币系统,实际上并没有明确提出区块链的定义和概念。在其中,区块链被描述为用于记录比特币交易的账目历史。

记账技术历史悠久,现代复式记账系统(Double Entry Bookkeeping)是由意大利数学家卢卡·帕西奥利,1494 年在《Summa de arithmetica, geometrica, proportioni et proportionalità》一书中最早制定。复式记账法对每一笔账目同时记录来源和去向,首次将对账验证功能引入记账过程,提升了记账的可靠性。从这个角度来看,区块链是首个自带对账功能的数字记账技术实现。

更广泛意义地看,区块链属于一种去中心化的记录技术。参与到系统上的节点,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。

跟传统的记账技术相比,其特点应该包括:

  • 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;
  • 去中心化,或者说多中心化,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。
  • 更进一步的,还可以将智能合约跟区块链结合到一起,让其提供除了交易(比特币区块链已经支持简单的脚本计算)功能外更灵活的合约功能,执行更为复杂的操作。这样扩展之后的区块链,已经超越了单纯数据记录的功能了,实际上带有点“普适计算”的意味了。

从技术特点上,可以看到现在区块链技术的三种典型应用场景:
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基本原理

区块链的基本原理理解起来并不难。基本概念包括:

  • 交易(Transaction):一次操作,导致账本状态的一次改变,如添加一条记录;
  • 区块(Block):记录一段时间内发生的交易和状态结果,是对当前账本状态的一次共识;
  • 链(Chain):由一个个区块按照发生顺序串联而成,是整个状态变化的日志记录。
    如果把区块链作为一个状态机,则每次交易就是试图改变一次状态,而每次共识生成的区块,就是参与者对于区块中所有交易内容导致状态改变的结果进行确认。

为者常成,行者常至