在以太坊区块链上实现认证、授权和计费功能（5）-区块链术语

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• 3区块链
  • 3.1术语
    • 3.1.1P2P网络
    • 3.1.2区块
    • 3.1.3区块链
    • 3.1.4分布式区块链
    • 3.1.5智能合约

3区块链

  区块链是去中心化数字分布式分类账。 它拥有通过与加密审计跟踪一致来维护和验证交易的计算机网络。 Satoshi Nakamoto在2008年首次描述[61]区块链。Satoshi主要将区块链设计为加密货币技术的基础，例如4.1小节介绍的比特币。 区块链的核心思想是的双方资产快速、廉价、安全、可靠、透明和值得信赖，没有任何可信任的第三方（如银行，信用卡公司[80]）。 数字资产可以是金钱、公证文件、财产或合同。 例如，资产的流动需要纳税，需要支付工资以及拥有特定文件账单。
  区块链基于网络中任何人都可以参与共享的分布式分类账，并大多数参与者协商一致就达成共识[80]。网络中的大多数参与者验证每个新建的交易。这笔交易是在支出的基础上链接在一起添加到永远不会被删除的账本中。 分类账不属于中央机构或中央服务器，而是通过分布式网络分发给各个节点（网络中的计算机）。 因此，网络上的所有节点都拥有完全相同的分类帐。 它可以在任何给定时间被网络中的任何人查看、验证。 此外，可以追溯每笔交易所在的交易块。 这基本上消除了对中央服务器的依赖并降低了可能性的欺诈。
区块链可以是私有的或公共的。 公有链是允许未经许可的任何人使用它。 例如4.1小节介绍的比特币区块链。 私有链允许在许可的特定组织或供应链中封闭群体创建并工作。 例如，供应链公司可能会使用私有链进行交易。
  区块链的用户包含从业爱好者、金融、商业企业人员。 根据世界经济论坛（WCF）全球议程理事会的调查，目前区块链[45]已经拥有200亿美元的全球国内生产总值（GDP）。 WCF表示，区块链价值的增长将会显着增加。 迄今为止，区块链在金融和商业领域非常受欢迎，并在发展中国家获得了快速增长。
像纳斯达克，Axoni，Deloitte，Finetch，Linux基金会和IBM这样的金融部门公司正在利用区块链安全性、可靠性、透明度以及消除第三方的优势[36]。 纳斯达克正在使用区块链来记录私人交易。 Axoni负责管理信用违约掉期交易的后期交易以及Depositary Trust和Clearing Corporation。 Deloitte正在与初创公司和客户合作为银行客户开发智能身份。 Linux 基金会有一个名为Hyperledger的开源协作项目用于业务。 IBM拥有各种开源项目，并正在构建标准化，生产级数字分类账的基础。 全球有40家银行支持的Finetch创业公司正在开发私人分类账的标准化架构，它可大幅降低结算交易的成本和时间。
  在商业领域，Everledger和Factom在研究区块链上积极合作[36]。 Everledger专注于区块链对象的身份和合法性。 它使用不变的交易历史和共识流程来为客户提供交易信任。 它提供了钻石所有权的分布式账本，有助于防止供应链中的欺诈行为。 Simlary正在致力于通过区块链保护数据安全。 它由美国国土部门资助从边界设备获取数据。 此外，它正在中国的众多建设智慧城市项目合作。 这些城市正在将区块链与电子数据、公证服务、金融交易相结合，以确保数据的完整性。
  在发展中国家，一方面区块链可以用于从国外快速可靠地转移资金[80]。 另一方面，它可以用来开发信托交易。 世界银行和联合国（U.N）启动了各种数字身份项目，用于中小企业的土地登记和财务。 除此之外，麻省理工学院[78]，普林斯顿[62]，伯克利[4]等众多知名大学正在研究和支持区块链。 还有W3 [5]区块链社区，可确保消息格式，公私区块链，侧链的指导原则，并评估与区块链相关的新技术。

3.1术语

  本小节描述了区块链技术常用的术语，如点对点（P2P）网络，块，区块链，分布式区块链和智能合约。

3.1.1P2P网络

  对等（P2P）是分布式网络架构[75]，其中每个参与节点（计算机）彼此共享硬件资源，例如计算、存储容量、网络等。此外，这些资源用于提供内容和文件共享等服务，不需要任何中央服务器就可直接供所有节点使用。除此之外，在规定的时间，节点既可以是资源的消费者也可以是资源的生产者。此外，它还应用在匿名网络流量路由、并行计算、分布式文件存储、媒体共享。
区块链使用P2P网络架构来保证分布式、去中心化网络，没有单点故障[见第5章]。它在网络中有两种类型的节点：成员节点和验证节点。成员节点使用区块链服务，而验证节点是使用区块链服务的特殊节点，通过经济利益为代价验证区块链中的新交易。这些特殊的节点被称为矿工。每个矿工都具有跨网络的完全相同的副本的交易信息，并在网络上维护和传播交易。第一个成功验证块并通过网络传播的矿工将获得了奖励（经济回报）。

3.1.2区块

  区块是区块链中的单个单元（在3.1.3小节中描述）[78]，多个块组成区块链，如图3所示，区块由具有元数据的交易组成。矿工（在3.1.1中描述） 收集特定时间间隔的有效数据（交易）组成区块并计算区块加密哈希。 这个哈希是具有特定的格式，如图3所示，哈希必须具有前导四个零。为了获得这种特定类型的哈希，矿工必须随机猜测输出哈希的任意数字直到前导为四个零。 这个任意数字被称为使用一次（nonce）的数字，带有nonce的块称为有符号块，否则它是无符号的，查找nonce的过程称为挖矿。
  如图3所示，其中区块包含具有块编号，随机数，数据和哈希。 区块号＃1是该块的唯一ID，Nonce 72608是猜测随机任意数以找到哈希的特定格式。 最后，数据（此例为空）是用户数字数据，而哈希是数据的数字指纹。

图3 区块

3.1.3区块链

  区块链是一个通过哈希指针链接的数据结构[85]。 它是区块组成的一条链，每个块都有一个指向前一个块的哈希指针，该哈希指针是验证先前数据的索引。 如果链中的任何值被更改，则该块的索引和后续块的哈希指针将发送改变。 因此，这一旦创建就无法更改，从而起到防篡改的作用。 此外，可以根据区块哈希指针所指向的上一区块，从而找到区块链第一个块。
图4中列出区块链的例子，由两个区块块链接在一起组成区块链。 每个区块包含块号、随机数、数据、前一区块哈希值和当前区块哈希值。 块＃1是区块链的创世块，它的前一个哈希指针的值为空（00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000）；块＃2是区块链的第二个块，它包含一个指向前一个区块的哈希指针。

图4 区块链

3.1.4分布式区块链

  分布式区块链是分布在P2P区块链节点上的区块链，其中所有节点都具有区块链的副本。 因此，如果区块链中的一个交易被修改，则与其他节点相比的散列不同。 最终其他节点不接受此交易，从而交易无效。 但是，如果某个矿工比其他矿工加起来的算力更多，理论上它可以修改区块链交易并重新挖掘分布式节点上的所有哈希值。（译者注：其它矿工也认为该交易是有效的，这个就是51%攻击）。

3.1.5智能合约

  智能合约是根据程序员[36]定义的条件，自动执行的计算机程序。 通过在区块链上使用这些合同，可以促进执行双方之间的协议。 智能合约与传统第三方（银行，公证人）的合同不同，业务成本更低。 例如，人们可以在月末自动支付房租，而不需要通过银行临时转账。
  智能合约有多种不同的应用，例如在房地产交易，股票或债券交易[36]，透明数字投票系统或数字公证系统等。 Ethereum，Codius公司开发维护区块链来支持这些应用程序。

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作者：Mukesh Thakur
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