区块链是什么?区块里装的是什么?为什么又要用链接起来?它到底长什么样子?本文是区块链入门文章,为想跟上金融科技时事、但又不是很熟的区块链新手诉说一个简单易懂又生动的故事。
区块链,简单来说是一种新式资料库(Database),过去我们常使用硬碟与云端资料库来储存资料,这两者是实体与虚拟的差别,但都属于将资料存在一个中心化、集中式的资料库中,因此若中心伺服器当机或遭遇骇客攻击,都会让用户遇到服务停摆或个资外泄的危机,而这些中心化的资料库也有被窜改的风险,例如骇客骇进银行资料库,只要删掉一个0,客户就损失重大了!台湾也时有行员伪造文书、盗领顾客存款的新闻,显示若管理这个资料库的人不具诚信,也会对于文件储存的安全性造成风险。
透过层层加密,区块链的安全性相当高
因此,区块链与传统资料库的差别,在于去中心化和中心化的差别,如下面的概念图,去中心化的差别在于没有一个主要的头,但与最右边的分散式仍有些许差异。区块链的资料储存分布多处于去中心化和分散式之间,如下图(B)所示。
资料储存模型分为中心化、去中心化、分散式(图片来源:Paul Baran— On Distributed Communications)
从上图可看到许多点,这些点称为节点,节点可以是一台电脑或伺服器,因此储存在区块链的资料是指存在这些分散的节点里,而非一个集中式的中心伺服器,类似鸡蛋不要放在同一个篮子里分散风险的概念。而每一个节点存的资料都必须一样,也就是资料正本只有一个,但每个参与区块链的节点会有一个副本,如果有人想要修改已经存在区块链中的资料,必须要经过这些节点的同意,换句话说,一个人好说话,但若要一百个人都同意,那可是非常困难的,因此区块链具有不可窜改的特性便是从这而来。
区块链里的秘密
区块链的区块究竟装的是什么?前面提过,区块链是种分散式的资料库,资料库里存的就是交易纪录,也可以视为一本帐本,记录着流水帐。你可能会想流水帐为何这么重要?还要大费周章的找一堆节点分散储存?其实流水帐如同你的银行明细,纪录的是钱的支出与收入,最后算出个人帐户里有多少结余,若今天一个骇客偷偷在你的银行帐本里加一笔汇出的纪录,银行就会根据这笔纪录认定你有这笔支出,扣掉你户头里的钱,这也是为什么帐本的正确性与安全性非常重要,而区块链技术会造成这么大的轰动原因之一。
我们已经知道区块里装的是交易纪录,但区块本身是什么东西?其实是为了帐本的安全性,我们需要为这些帐本加装保全,也就是使用密码学来加密,包一层加密规则来保护记录,最后产生的密码值就是区块。区块也可视为一个保险箱,把珍贵的帐本放入保险箱锁上,最后看到的就是一个保险箱的区块。
把记有交易纪录的帐本锁进加密的保险箱
实际在电脑里又是怎么跑的呢?如:A 转帐1000 元给B,但在电脑的世界里这笔交易纪录会被转为二元的资料,呈现出由0 和1 组成的数字序列,如:10011001101111。接着经过一道加密手续(通常是使用密码学SHA-256 的规则来加密),整个加密过程称为Hash Function,产生出来就是Hash 值(区块)。
区块(锁着帐本的保险箱)= Hash 值= 交易纪录(帐本) + Hash Function(密码锁)
那链又是指什么呢?其实区块链的链非彼链,而是指区块之间彼此交叠扣住的区域,将每个区块以这个方式串接起来。
链是指区块之间彼此交叠扣住的区域,将每个区块以这个方式串接起来.因此除了第一块创世块外,每块的「区块头」都会包含前一块的Hash值,再加上本身新的交易资料与后续的加密步骤
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刚刚提到,区块链的安全性是相当高的,在于其加密的过程非常复杂,环环相扣到牵一发动全身的程度。Hash Function 的过程又可细分为Nonce 和Difficulty。简单来说,Nonce 是一个加密的规则,例如:规定在这笔交易的二元数字序列中,每五个数字就分别按照顺序插入101011:
交易序列:1001100110101101100101010…
Nonce:每五个、101011
Hash值:10011100110010110111001001010…
Hash Function的过程又可细分为Nonce和Difficulty
组合而成,便成了区块链的第一块区块-创世块:
创世块的组成有6个栏位:交易资料、Nonce、Difficulty、时间戳记、Merkleroot和Version,为了避免让读者头晕,后三个栏位在此略过不提
Nonce 的设定也不是随便乱设的,需要符合Difficulty 这条游戏规则。我用Nonce 算出的Hash 值需要小于或等于Difficulty,最后才算符合游戏规则,赢得游戏、成功「上链」。后面的区块同样需要遵守相同的游戏规则,才可上链成为区块链的一份子,也就是前一块的Hash 值加上新的Nonce,并符合Difficulty 的规则,产生新的Hash 值,以此类推,区块链则会越接越长。
也因为如此,每一块区块都用了前一块的Hash 值做加密的动作,所以如果我想要更改第1001 块的区块的交易资料,我连前面的1000 块都要跟着一起改,否则很容易被其他节点识破我在偷偷干的好事,所以一般而言,区块链是越长越安全。
新Hash 值(新区块)
= 前Hash 值(上一个区块) + 新交易资料+ Nonce(加密) ≤ Difficulty(游戏规则)
1(前一块Hash值)+ 2(新交易)+ 3(Nonce)+ 4(≤Difficulty)= 5(新Hash值)
越来越长的区块链
小结
区块:又称Hash值,共有6个档位:包括前一块区块的Hash值、Nonce、Difficulty、时间戳记、Merkleroot和Version
链:不是真的链,而是每块使用前一块的Hash值一起加密,像是积木重叠扣在一起的样子。
加密:比特币区块链使用SHA-256密码学,将原始交易资料加密并上链,其中Nonce和Difficulty就是旷工挖矿的重点。
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区块链定义:它是什么?
技术性的区块链定义如下: 区块链技术是一种分布式账本系统,可促进去中心化,透明性和数据完整性。 看起来很有简单,不是吗?好吧,让我为您分解一下。 从根本上讲,您可以将
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