揭开区块链的神秘面纱(一)

据Odaily消息,5月28日,以“技术创新与融合”为主题的区块链技术发展论坛(GBF)在贵阳国际生态会议中心举办。
中国信通院云大所所长何宝宏对《公有链白皮书》进行解读,他表示公有链的四大特征是:共建原则记账公共化,所有用户都可以竞争记账权,检查交易的合法性;共有原则账本公共化,链上数据公开透明,任何人都可以拥有全部历史数据的账本;共治原则治理公共化,公有链的治理(包括维护、技术升级)由社区完成;共享原则激励公共化,IT系统自带的激励机制,创造了内生的价值体系,让代码走向价值。

我在《什么是区块链》一文里提到,区块链实质上就是个分布式的账本。

什么是区块链

这里面核心的有两点,一个是分布式,另一个是账本。

区块链本质上是一个分布式账本技术。如果以数学函数来类比的话,我们可以将分布式网络、共识机制、去中心化、加密算法、智能合约、权限许可、价值和资产等要素理解为函数中的变量或因子。这些变量和因子的有机组合形成了区块链有别于传统技术的一些新的技术特征。

分布式结构

举个例子:

百度百科的定义 —
分布式结构是客户机/服务器结构的一种特殊类型。在这种结构中,数据分布存储在多台服务器上。一个分布式数据库是由分布于计算机网络上的多个逻辑相关的数据库组成的,其中,网络上的每个节点都具有独立处理能力,可以执行局部应用运算,也可通过网络执行全局应用运算。

太平洋上有一个与世隔绝的海岛,名叫桃花岛。在桃花岛上,每个家庭拥有一定规模的资产,这些资产以粮食、蔬菜、日用品、房地产等形式存在。岛上的物质交换只在岛内居民之间进行。所有的交易都由这个岛上唯一能写会算的人——岛主黄老邪记录。每一天随着岛内交易的进行,交易信息都在不断增长,黄老邪将所有的交易信息都记录在一本账本中,并由自己来保管。

在分布式的结构下,是点对点的传输方式,全网的节点通过特有的模式达到高度自治和去中心化,这和传统中心化的社会组织协作模式有了根本的区别。

但是,由黄老邪一人记账的模式出现了诸多问题,随着岛上居民的交易行为日益频繁,每天要记的账目越来越多,黄老邪的记账压力也越来越大。为了缓解自己的工作压力,黄老邪将记账技能传授给岛上的所有居民,使他们都参与到记账过程中来。黄老邪要求居民将交易金额及交易时间等信息都记录下来,并且每一笔交易记录经交易双方签字后方可生效。黄老邪还为岛上每一个家庭分配了各自独立的信箱,只有该家庭的成员才能使用钥匙打开自家的信箱,查看信箱中储存的账目信息。有了信箱以后,岛上的记账模式发生了翻天覆地的变化:当新的交易记录产生时,交易人将一页记载了新的交易信息的记录放入每家每户的信箱中。这些交易信息按照放入信箱的先后顺序形成了一个天然的账本,每一户居民都可以打开信箱进行查看。

也即,分布式结构,是区块链特有的最核心和最基础的社会治理模式。

在这种情况下,即使有个别人将信箱中的信息进行篡改,整体的交易记录依旧不会出现偏差。居民只要拿出每个人那里保存的账本,根据多数原则确定统一的交易历史,并纠正个别人手中错误的账本页目,就可以在无需岛主黄老邪监管的情况下完成记账。经过黄老邪改变后的分布式记账方式与我们下文所要阐述的区块链有异曲同工之妙。


黄老邪改变记账模式后,岛上的居民都可以参与到记账环节中,每个居民之间都可以发生交易并自行进行记账,而不再需要黄老邪作为交易中心来监管完成,这与区块链点对点的特性很相似。

账本

区块链的动态点对点网络见图:

在区块链里,全网要得到一个统一的账本,每个节点必须要有一致的记账规则,这个规则就是共识。

图片 1

区块链的两大经典共识是工作量证明PoW (Proof of Work) 和权益证明PoS (Proof
of Stake)。

区块链是一个分布式账本

这两个共识的具体含义请见我的另一篇文章《浅谈PoW和PoS》。

区块链的分布式账本结构见图:

在这两大经典共识基础上,又演变出一些其他的共识机制,比如委任权益证明机制DPoS(Delegated
Proof of Stake),实用拜占庭容错算法PBFT (Practical Byzantine Fault
Tolerance),等等。

图片 2

而为了维护这个统一的账本,需要激励遵守规则的节点,惩戒不遵守规则的节点,以便让区块链全网安全得运行下去。这种激励机制通过奖励记账者(矿工)一定数量的代币(token),以及激励区块链项目的各个参与者一定数量的燃料(token)来实现。

在桃花岛上,由黄老邪一人记账的时期,整座岛上只有一本账本来对所有的信息进行记录。改变记账模式后,岛上的每一户人家都拥有一本账本,这就相当于区块链这个分布式的公共账本。

举例

区块链推翻了传统的记账模式。与传统记账模式不同,区块链中的交易信息不再由单个机构来记录,而是由其中的每一个节点共同参与记账。在这个分布式网络上,每个节点都有账本的完整备份。如果有人想篡改账本上的记录,他必须改动各节点存储的账本备份,这就使篡改账本记录的行为难以实现。

在比特币网络里,各个节点根据PoW共识机制进行记账,比特币矿工在完成记账后能够得到一笔特定数量的比特币作为奖励。

这就是区块链实现分布式账本的基本原理。

参考资料:

  1. 3分钟了解区块链的6层模型

http://www.360doc.com/content/17/0222/09/3750964_631041180.shtml

  1. 肖风:区块链的六大治理机制

http://www.sohu.com/a/137252325_677578

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