区块链 - 简介

区块链技术是一种现代化的数据库管理技术，它使大型企业能够通过网络中不同节点之间的链接和链条来共享信息并进行通信。这是近年来开始流行的一种处理数字交易的新方式。

数据以块的形式存储在区块链数据库中，这些块通过链条连接。由于未经网络批准无法移除或更改链条，因此数据在时间上保持一致。

什么是区块链？

区块链是一个不断增长的账本，位于网络中，以安全、有序且不可变的方式记录网络内发生的所有交易、变更和实施情况。简单来说，它就像一个linked list（链表），由一个个块组成的链，每个节点前后连接。所有节点或块都链接到下一个节点，就像编程中的pointers（指针）一样。

每个块记录所有最近的交易，一旦完成，就作为永久的数据库进入区块链。这种技术基于信息安全学的加密概念，后续将进行学习。每次一个块完成时，就会生成一个新块。一旦链中创建了一个信息块，它就无法被更改或删除。这使得区块链非常安全且值得信赖。

区块链网络独立于中心化机构，它无需第三方中介（如中央机构、银行、政府等）即可运行。交易由计算机网络验证。区块链网络基于互联网，因此无法离线运行。

关键要点

从上面的解释中，我们可以提取以下重要要点，并在继续学习后续章节前记住它们——

• 区块链代表一种分布式数据库形式，其信息存储方式与传统数据库不同。
• 它将数据组织成通过cryptographic techniques（加密技术）相互连接的块，这些技术将在后续学习。
• 区块链上可以记录各种信息，但其主要应用是作为交易的ledger（账本）。
• 区块链以decentralized（去中心化）方式运行，意味着没有个人或团体拥有对其的控制权；控制权由所有用户共享。

区块链的元素

任何区块链网络的关键元素包括以下组件——

分布式账本

网络中的每个成员都可以访问decentralized ledger（去中心化账本）及其不可变的交易日志。通过这个共同账本，交易只需记录一次，从而消除了传统商业网络中常见的重复工作。

不可变记录

一旦交易被记录在共享账本上，任何参与者都不可能更改或操纵它。如果交易记录出现错误，必须创建一笔新交易来纠正错误，并且两笔交易都会透明地显示。

智能合约

为了加速交易，一组称为smart contract（智能合约）的规则存储在区块链上并自动执行。智能合约定义了公司债券转移的条件，包括旅行保险的支付条款等诸多内容。

区块链如何工作？

区块链由小型顺序程序组成，称为 scripts，它们执行数据库中可用的任务，如输入信息、访问存储在数据库中的数据、保存数据并将其复制到其他地方。默认情况下，一旦数据保存在 ledger 中，就无法更改。区块链是分布式的，这意味着多个副本保存在许多机器上，它们必须全部匹配才能有效。

网络中的交易遵循一系列步骤，这些步骤可能因实施的网络类型而异。通常，当交易启动时，提供区块链界面的应用程序会启动一系列事件。

网络中的每个节点都以这种方式提出自己的 blocks，因为它们都选择不同的交易。每个节点处理自己的 blocks，试图找到难度目标的解决方案，使用仅使用一次的查询数字，也称为其缩写 nonce。一旦 block 关闭，交易就完成了。

虽然这是一个通用的步骤序列，但并非所有网络都严格按照此顺序执行，或者根本不执行。本文后续部分将讨论一些加密货币，如 Ethereum, Dogecoin 和 Bitcoin。

区块链的特点

区块链技术是全球去中心化 cryptocurrencies 的主要推动力。由于其众多特点，它在现代生活的各个领域都有应用。以下要点简要解释了区块链技术的特点和概念 −

去中心化

区块链促进数据在多个网络节点（运行区块链软件的计算机或设备，位于不同地理区域）之间的分布。这种架构不仅确保了冗余，还保持了数据的完整性。

例如，如果尝试修改数据库的一个实例中的记录，其他节点将通过比较 block hashes 来阻止此操作。因此，网络中的任何单个节点都无法更改链中包含的信息。

透明性

由于所有区块链网络的 decentralized 结构，所有交易都可以公开访问，通过下载和检查它们，或者使用 blockchain explorers 来实时监控交易。

每个节点维护自己的链版本，随着新 blocks 的添加，该版本会持续更新。因此，如果需要，可以追踪比特币到其目的地的流动。

安全性

区块链技术通过各种方法确保去中心化的安全性和信任。首先，新 blocks 始终以 linear 和 chronological 方式存储，总是追加到区块链的末尾。一旦 block 被添加到区块链末尾，它就变得 immutable，防止对先前 blocks 的任何更改。

block 中任何数据的修改都会更改其 hash value。由于每个 block 包含前一个 block 的 hash，任何更改都会影响后续 blocks。如果尝试修改一个 block，由于 hash 不一致，网络会拒绝它。不过，这种操纵在较小的区块链网络中可能发生。

区块链网络类型

区块链有多种配置，可以明确分类为 4 个子类别。以下要点清楚解释了不同类型的区块链网络 −

Public

Public blockchain 对所有参与者开放，允许任何人成为成员。区块链内的每个个体都拥有相同的权限来查看、修改和验证区块链。

Public blockchain 的主要目的是用于交易和创建数字货币，如 Bitcoin、Ethereum 和 Litecoin。

Private

Private blockchain 由单个实体监督，也称为 managed blockchains。管理机构决定网络内的成员资格和权限。

Private blockchain 由于访问受限而表现出部分去中心化。Ripple 是一个面向企业的数字货币交换网络，是 Private blockchain 的典型示例。

Consortium

Consortium blockchain 网络由多个组织集体治理。这些预选实体协作维护区块链并制定数据访问协议。具有一致目标并在共享责任方面具有优势的行业通常偏好 Consortium blockchain 网络。

Hybrid

Hybrid blockchain 结合了 Private 和 Public 网络的特性。组织能够建立 Private、需授权的系统，同时与 Public 框架结合。

这种安排使它们能够管理区块链中特定数据的访问，同时保持其他信息的公共可用性。

Smart contracts 用于允许公共参与者验证 Private 交易的完成。例如，Hybrid blockchain 可以提供对数字货币的公共访问，同时确保银行拥有的货币保持机密。

区块链的应用

不同行业部门以各种方式使用区块链技术。以下列出了一些这些行业 −

能源生产行业

能源公司利用区块链技术建立点对点能源交易平台，提高可再生能源的可及性。例如，这些应用包括 −

• 利用区块链的能源公司开发了一个交易平台，使个人能够买卖电力。配备太阳能板的房主可以通过此平台向附近居民出售多余的太阳能。该系统通过智能电表发起交易高效运行，这些交易随后记录在区块链上。
• 通过基于区块链的众筹项目，用户有机会赞助并拥有能源资源有限地区的太阳能板。太阳能板安装完成后，赞助者还可从这些社区获得租金收入。

银行和金融机构

传统金融机构如银行和证券交易所利用区块链技术监督数字交易、账户和市场交易。一个例子是新加坡交易所有限公司，这是一家专注于亚洲投资服务的公司，它利用区块链改进银行间支付系统。

这种区块链的采用有效解决了各种问题，如批量处理和大量金融交易的手动对账。

娱乐行业和媒体

媒体和娱乐公司利用区块链技术管理版权信息。确保版权验证对于保证艺术家获得公平报酬至关重要。记录版权材料的购买或转让需要大量交易。

通过实施区块链策略，它们有效提高了效率并降低了版权管理相关的费用。

区块链的优势（Pros）

区块链技术的优势（pros）包括以下几点 −

• 通过消除第三方验证降低费用
• 通过消除人为验证提高精度
• 由于去中心化而增加篡改难度
• 安全、机密且高效的交易
• 清晰透明的技术
• 为政府不稳定或欠发达国家居民提供银行替代方案和保护个人数据的方式。

区块链的劣势（Cons）

区块链技术的劣势（cons）包括以下几点 −

• 每秒处理的交易数量有限。
• 过去涉及非法活动，如暗网。
• 不同司法管辖区的法规不确定且各异。
• 数据存储容量的限制。
• 某些区块链伴随较高的技术成本。

成为区块链开发者的路线图

以下步骤包括开始区块链开发并成为区块链开发者的确切步骤。所以，让我们逐一深入这些步骤 −

• 打牢任何编程语言的基础，syntax, object oriented programming（OOP）概念和data structures，特别是linked lists, graph and trees。
• 精通至少一种编程语言，如Python, JavaScript或Solidity，这些是区块链开发的核心。
• 学习核心计算机科学科目，如Information and Network Security, Cryptography, Computer Networks and Database Management System（DBMS）。
• 复习数学主题，如Probability, Statistics, Linear Algebra and Calculus。
• 从区块链基础开始 - Distributed Systems, Consensus Mechanisms（Proof of Work, Proof of Stake）以及去中心化应用，即DApps。
• 探索不同的区块链类别，如Public, Private, Hybrid和Consortium。
• 精通Smart Contracts和Solidity。
• 学习加密概念，如hashing, encryption、数字签名和密钥管理。
• 选择一个平台如Ethereum及其编程语言Solidity。练习编写、测试和部署智能合约。
• 探索Ethereum生态系统，如Ethereum Virtual Machine（EVM）。详细学习Web3概念。
• 创建项目并参与黑客马拉松和竞赛，以磨练Web3和Solidity技能。
• 探索除Ethereum之外的其他平台，如Solana, Cordano和Polkadot等众多平台。
• 贡献于开源社区并获得该领域的实际经验。开源领域包括GSoC（Google Summer of Code）等众多项目。

关于区块链的常见问题解答

以下页面回答了关于区块链技术和加密货币的最常见问题 −

1. 区块链网络中的账本是什么？

账本是不断增加的数据文件，记录基于该网络的所有交易条目。

2. 区块链技术使用哪些语言？

区块链开发的主要语言包括Solidity, Python, C#, Ruby, Golang等众多语言。对于初学者，推荐使用Solidity。

3. 世界上最常用的加密货币有哪些？

Bitcoin是世界上最常用的加密货币，其次是Ethereum和Dogecoin。

4. 区块链是如何工作的？

一般来说，同一区块链实现中的许多节点需要在每次向区块链添加新区块链交易时执行算法来评估、验证和处理区块链块的历史记录。如果大多数节点确认块历史和signature的真实性，则新的区块链交易块被接受到账本中，并将包含数据的新的块添加到区块链中。

Conclusion

区块链技术正在获得广泛认可，这在很大程度上得益于Bitcoin和加密货币的影响，许多实际应用已经被实施和研究。作为全国投资者经常提及的术语，区块链有潜力通过减少中介的需求来提升商业和政府运营的准确性、效率、安全性和成本效益。

进入区块链的第三个十年，焦点已从传统公司是否会采用这项技术转向他们何时采用。目前，我们正在见证non-fungible tokens (NFTs) 的激增以及各种资产的代币化。在不久的将来，我们可能会看到多个区块链、tokens 和 artificial intelligence 整合到企业和消费者的解决方案中。