什么是区块链技术?初学者指南

本文翻译自：https://blockgeeks.com/guides/what-is-blockchain-technology/
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区块链技术是新的互联网吗?

区块链无疑是一项独创性的发明——是笔名中本聪(Satoshi Nakamoto)的一个人或一群人的创意。但从那以后，它发展成了更大的东西，每个人都在问的主要问题是:区块链是什么?

通过允许数字信息的分发而不是复制，区块链技术创造了一种新型互联网的主干。比特币最初是为数字货币比特币而设计的，科技社区现在发现了这项技术的其他潜在用途。

在本指南中，我们将向您解释什么是区块链技术，以及它的哪些特性使得它如此独特。所以，我们希望你喜欢这个，什么是区块链指南。如果你已经知道区块链是什么，并想成为一个区块链开发人员，请查看我们深入的区块链教程，并创建您的第一个区块链。

下面是区块链交易的五个流程：
第一步：交易的生成

当前所有者利用私钥对前一次交易和下一位所有者签署一个数字签名，并将这个签名附加在这枚货币的末尾，制作成交易单。一笔新交易产生时，会先被广播到区块链网络中的其它参与节点。

第二步：交易的传播

当前所有者将交易单广播至全网，每个节点会将数笔未验证的交易Hash值收集到区块中，每个区块可以包含数百笔或上千笔交易。最快完成POW的节点，会将自己的区块传播给其他节点。

第三步：工作量证明

每个节点通过相当于解一道数学题的工作量证明机制，从而获得创建新区块的权力，并争取得到数字货币的奖励。各节点进行工作量证明的计算来决定谁可以验证交易，由最快算出结果的节点来验证交易，这就是取得共识的做法。

第四步：全节点验证

当一个节点找到截时，它就向全网广播该区块记录的所有盖时间戳的交易，并由全网其他节点核对，其他节点会确认这个区块所包含的交易是否有效，确认没被重复花费且具有效数位签章后，接受该区块，此时区块才正式接上区块链，无法再窜改资料。

第五步：区块链记录

全网其他节点核对该区块记账的正确性，没有错误后他们将在该合法区块之后竞争下一个区块，这样就形成了一个合法记账的区块。所有节点一旦接受该区块后，先前没算完POW工作的区块会失效，各节点会重新建立一个区块，继续下一回POW计算工作。每个区块的创建时间大约在10分钟，随着全网算力的不断变化，每个区块的产生时间会随算力增强而缩短，随算力减弱而延长。

“区块链是一个廉洁的经济交易数字账簿，它不仅可以记录金融交易，还可以记录几乎所有有价值的东西。——Don & Alex Tapscott，《区块链革命》(2016)作者。

用最简单的术语来说，区块链是一系列具有时间戳的不可变数据记录，由不属于任何单个实体的计算机集群管理。这些数据块(即块)中的每一个都使用密码原理(即链)进行保护和绑定。

那么，它有什么特别之处?为什么我们说它具有颠覆行业的能力?

区块链网络没有中央权威——这正是民主系统的定义。由于它是一个共享的、不可变的分类账，其中的信息对任何人和所有人都是开放的。因此，任何建立在区块链基础上的东西本质上都是透明的，每个参与者都要对自己的行为负责。

解释区块链

区块链没有交易成本。(基础设施成本是的，但没有交易成本。)区块链是一种以完全自动化和安全的方式将信息从a传递到B的简单而巧妙的方法。事务的一方通过创建一个块来启动流程。这个块被分布在网络上的成千上万的计算机所验证。经过验证的块被添加到一个链中，该链存储在整个网络上，不仅创建一个惟一的记录，而且创建一个具有惟一历史记录的惟一记录。伪造一条记录就意味着在数百万的情况下伪造整个链条。这几乎是不可能的。比特币使用这种模型进行货币交易，但它可以以许多其他方式进行部署。

想想铁路公司。我们通过应用程序或网络购票。信用卡公司在处理这笔交易时收取一定的费用。有了区块链，铁路运营商不仅可以节省信用卡手续费，还可以将整个购票过程转移到区块链。交易双方是铁路公司和旅客。票证是一个块，它将被添加到票证区块链中。就像区块链上的货币交易是一个独特的、独立的、可验证的、不可伪造的记录(就像比特币)一样，你的车票也可以。顺便说一句，最后的车票区块链也是所有交易的记录，例如，某条火车路线，甚至整个火车网络，包括每一张售出的车票，每一次旅行。

但关键是:它是免费的。区块链不仅可以转账和存储资金，还可以替代所有流程和业务模型，这些流程和业务模型依赖于对一笔交易收取少量费用。或双方之间的任何其他交易。

下面介绍另一个例子。零工经济中心 Fivver 对个人买卖服务的交易收取0.5美元的费用。使用区块链技术，交易是免费的。因此，Fivver 将不复存在。拍卖行和任何其他基于做市商原则的商业实体也将如此。

就连 Uber 和 AirBnB 这样的新进入者也受到了区块链技术的威胁。你所需要做的就是为乘车或过夜对交易信息进行编码，同样，你有一种完全安全的方式，打破了刚刚开始挑战传统经济的公司的商业模式。我们不仅削减了费用处理中间人，我们还消除了对婚介平台的需求。

因为区块链交易是免费的，所以你可以收取很少的费用，比如看视频或阅读文章收取1/100美分。如果我可以在 Facebook 或我最喜欢的聊天应用程序上每篇文章付费，我为什么要向《经济学人》或《国家地理》杂志支付年订阅费呢?你可以对任何东西收取任何金额的费用，而不用担心第三方会削减你的利润。

区块链可能会通过剔除苹果 (Apple) 或 Spotify 等音乐公司和分销商，让唱片销售再次为艺人带来利润。您购买的音乐甚至可以在区块链本身进行编码，使其成为购买的任何歌曲的云存档。由于收费数额可能很小，订阅和流媒体服务将变得无关紧要。

更进一步，电子书可以安装区块链代码。这些书将以加密的形式流通，而不是亚马逊从中分一杯羹，由信用卡公司从销售中赚钱，而成功的区块链交易将把钱转给作者并解锁这本书。把所有的钱都转给作者，而不仅仅是微薄的版税。你可以在像 Goodreads 这样的书评网站上做，或者在你自己的网站上做。那么亚马逊的市场就没有必要了。成功的迭代甚至可以包括关于该书的评论和其他第三方信息。

在金融领域，应用更加明显，革命性的变革更加迫在眉睫。区块链将改变证券交易所的运作方式、捆绑贷款和保险合同。他们将取消银行账户和几乎所有由银行提供的服务。一旦不收取交易费用的安全分类账的优势得到广泛理解和实施，几乎所有金融机构都将破产或被迫从根本上改变。毕竟，金融体系是建立在从你的资金中抽取一小部分作为便利交易的特权之上的。银行家们将仅仅成为顾问，而不是金钱的看门人。股票经纪人将不再能够赚取佣金，买卖价差也将消失。

区块链是如何工作的?

想象一个电子表格，它在计算机网络上被复制了数千次。然后假设这个网络被设计成定期更新这个电子表格，并且您对区块链有了基本的了解。

保存在区块链上的信息是作为一个共享的——并且是不断协调的——数据库存在的。这是一种使用网络的方式，具有明显的好处。区块链数据库并不存储在任何一个位置，这意味着它保存的记录是真正公开的，并且很容易验证。这些信息的集中版本不存在，黑客无法进行破坏。它由数百万台计算机同时托管，任何人都可以在互联网上访问它的数据。

为了更深入地理解谷歌电子表格的类比，我希望您阅读来自区块链专家的这篇文章。

“通过协作共享文档的传统方式是将Microsoft Word文档发送给另一个收件人，并要求他们对其进行修改。该场景的问题在于，您需要等到收到返回副本后才能看到或进行其他更改，因为在其他人完成之前，您无法编辑它。这就是今天数据库的工作原理。两个老板不可能同时处理同一份记录。这就是银行保持货币平衡和转移的方式;在进行传输时，它们短暂地锁定访问(或减少余额)，然后更新另一端，然后重新打开访问(或再次更新)。使用谷歌文档(或谷歌工作表)，双方都可以在同一时间访问同一文档，并且该文档的单一版本始终对双方都可见。它就像一个共享的分类账，但它是一个共享的文档。当共享涉及到许多人时，分布式部分就会发挥作用。

想象一下应该以这种方式使用的法律文件的数量。为什么不能共享所有业务文档而不是来回传输呢?那么多类型的法律合同将是这种工作流的理想选择。您不需要区块链来共享文档，但是共享文档类比是一个强大的类比。- William Mougayar，风险顾问，4x企业家，市场营销者，战略家和区块链专家。

区块链获得如此多赞赏的原因是:

• 它不是由单一实体拥有的，因此是分散的
• 数据以密码方式存储在其中
• 区块链是不可变的，因此没有人可以篡改区块链中的数据
• 区块链是透明的，因此如果愿意，可以跟踪数据

区块链技术的三大支柱

区块链技术获得广泛好评的三个主要特性如下:

• 权力下放
• 透明度
• 不变性

支柱# 1:权力下放

在比特币和BitTorrent出现之前，我们更习惯于集中服务。这个想法很简单。您有一个集中的实体，它存储了所有数据，您必须仅与该实体交互才能获得所需的任何信息。

集中式系统的另一个例子是银行。他们把你所有的钱都存起来，而你付钱的唯一方法就是去银行。

当您使用谷歌搜索时，您向服务器发送一个查询，然后服务器会返回相关信息。这就是简单的客户机-服务器。

现在，集中式系统多年来一直对我们很好，但是，它们有几个弱点。

• 首先，由于它们是集中的，所以所有的数据都存储在一个点上。这使得他们很容易成为潜在黑客的目标。
• 如果中央系统要进行软件升级，它将使整个系统停止运行 。
• 如果集中的实体由于某种原因关闭了怎么办?这样就没有人能够访问它所拥有的信息。
• 最坏的情况是，如果这个实体被破坏和恶意?如果发生这种情况，那么区块链中的所有数据都将被破坏。

那么，如果我们把这个集中的实体拿走会发生什么呢?

在分散系统中，信息不是由一个实体存储的。事实上，网络中的每个人都拥有信息。

在一个分散的网络中，如果你想和你的朋友互动，那么你可以直接这样做，而不需要经过第三方。这就是比特币背后的主要意识形态。只有你一个人在管理你的钱。你可以把钱寄给任何你想要的人，而不用去银行。

支柱# 2:透明度

区块链技术中最有趣和最容易被误解的概念之一是“透明性”。“有人说区块链给了你隐私，也有人说它是透明的。为什么会这样呢?

一个人的身份是通过复杂的密码学隐藏的，只能用他们的公共地址来表示。因此，如果您要查询一个人的交易历史，您将不会看到“Bob发送了一个BTC”，而是会看到“1MF1bhsFLkBzzz9vpFYEmvwT2TbyCt7NZJ发送了一个BTC”。

下面的Ethereum事务快照将向您展示我们的意思:

因此，虽然这个人的真实身份是安全的，但您仍然可以看到通过他们的公共地址完成的所有交易。这种透明度在金融体系中从未存在过。它增加了额外的、迫切需要的责任水平，而这正是一些大型机构所需要的。

纯粹从加密货币的角度来说，如果您知道这些大公司中的一家的公共地址，那么您只需将其弹出到浏览器中，查看它们所进行的所有交易。这迫使他们诚实，这是他们以前从未处理过的事情。

然而，这不是最好的用例。我们非常确定，这些公司中的大多数不会使用加密货币进行交易，即使他们使用加密货币，他们也不会使用加密货币进行所有的交易。然而，如果区块链技术集成到他们的供应链中呢?

你可以看到为什么像这样的东西对金融业很有帮助，对吧?

支柱# 3:不变性

在区块链上下文中，不变性意味着一旦某些东西被输入到区块链中，它就不能被篡改。

你能想象这对金融机构的价值吗?

想象一下，如果人们知道他们不能“做账”，也不能篡改公司账户，那么有多少贪污案件可以被扼杀在萌芽状态。

区块链获得此属性的原因是加密哈希函数的原因。

简单地说，哈希就是取任意长度的输入字符串并给出一个固定长度的输出。在像比特币这样的加密货币的上下文中，交易被当作一个输入，并通过一个哈希算法(比特币使用SHA-256)运行，该算法给出一个固定长度的输出。

让我们看看哈希过程是如何工作的。我们要输入一些特定的量。对于这个练习，我们将使用SHA-256(安全哈希算法256)。

正如您所看到的，在SHA-256中，无论输入大小，输出的长度都是固定的256位。当您处理大量数据和事务时，这一点非常重要。基本上，你不需要记住输入的数据可能会很大，你只需要记住哈希值并跟踪就可以了。

密码学哈希函数是一类特殊的哈希函数，具有多种特性，是密码学研究的理想对象。为了被认为是安全的，密码散列函数需要具有某些属性。您可以在我们的散列指南中详细阅读这些内容。

今天我们只需要关注一个性质。这被称为“雪崩效应”。

这是什么意思?

即使您对输入做了一个小的更改，在散列中反映出来的更改也会非常大。让我们用SHA-256测试一下:

您看到了吗?尽管您刚刚更改了输入的第一个字母的大小写，但请查看这对输出散列的影响有多大。现在，让我们回到我们之前讨论区块链架构时的观点。我们说的是:

区块链是一个链表，它包含数据和一个哈希指针，哈希指针指向前面的块，因此创建了链。什么是哈希指针?散列指针类似于指针，但它不仅包含前一个块的地址，还包含前一个块内数据的散列。