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【科普】区块链和比特币啥原理?挖矿又是咋回事?纯干货

2019-12-06 00:29 编辑:btc268.com 来源:区块链资讯

  

导语

  最近,“区块链”成为一大热词。习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调,“把区块链作为核心技术自主创新重要突破口”“加快推动区块链技术和产业创新发展”。最高层的前瞻判断,让“区块链”走进大众视野,成为金融资本、实体经济和社会舆论共同关注的焦点。但是什么是区块链和比特币挖矿又是怎么回事?今天就让小编带着大家走进区块链的神秘世界。

  

  1区块链和比特币的诞生


2008年,一个叫中本聪的网络极客发表了一篇名为《比特币:一种点对点式的电子现金系统》(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)的论文,也被称为比特币的白皮书。中本聪到现在我们也不知道是谁,这也为比特币技术蒙上了一层神秘感。可能这也是天才的魅力吧。

  2何为区块链

  区块链本质上是一个去中心化的分布式账本数据库。

  什么叫去中心化?

   举一个中心化集中处理的例子,你要在某宝买一部手机,交易流程是:你将钱打给支付宝-支付宝收款后通知卖家发货-卖家发货-你确认收货-支付宝把钱打给卖家。

  

  在整个过程中,虽然是你和卖家交易,确牵扯到了第三方,支付宝。如果扩大到整个互联网,这个中心集点变得至关重要,假如支付宝系统发生问题,那么影响范围巨大。

  而去中心化的处理方式就简单多了,你只需要和卖家交换钱和手机,然后双方都声称完成交易,就OK了。

  3区块链的运行机制

  为了方便理解,我们来看一个简单的去中心化模型:如果A借给了B100块钱,这个时候,A在人群中大喊:“我是A,我借给B了100块钱!”,B也在人群中大喊:“我是B,A借给了我100块钱!”,此时人群中所有人都会在心里默默记下了“A借给了B100块钱”。在此时的借贷系统中不需要银行,也不需要借贷协议和收据。假设当B反悔,那么人民群众就会站出来说:“不对,我的小本本上记录了你某天向A借了100块钱!”。

  

  区块链的运行机制与其类似,只不过在里面加入了共识机制、分布存储、加密机制等等。

  4为什么要记账

  你可能会问:“凭啥我要用我的计算资源给陌生的你记账?我的小本本不要钱啊?”。

  因为记账有奖励!

  为了激励大家记账,中本聪在设计之初就规定了记账有奖励,也就是比特币。

  奖励来源有两部分,一部分是记录当前交易的手续费,比如A转给B 10比特币(BTC),那么就要多拿出一小部分作为手续费给记账的人;另外一部分也是主要奖励是来自系统默认奖励。

  那么奖励值是多少呢?中本聪最初设计是最初每十分钟诞生一个区块,一个区块奖励50BTC,每四年奖励减半,2019年一个区块奖励12.5BTC。

  那么作为课外题我们可以算一下一共有多少个比特币。

       

  所以说越往后获得比特币的收益越来越少,想加入挖矿大军的要趁早啊!

  

  5以谁为准

  既然记账有奖励,那么大家都来记行不行呢??

  答案:NO。根据白皮书里面的规定只有一个人有权利来记录区块。

  那么谁可以记录呢?

  中本聪给出的原则是工作量证明,矿工们竞争计算是一种基于加密哈希算法的数学难题,最快计算出难题的正确答案,获得记账权 。矿工需要付出算力去计算这道题,作为矿工计算这道题的证明,被称为“工作量证明”。说到这里,是不是很熟悉了,对,就是挖矿。那么挖矿具体是什么意思呢?接下来我们简单了解一下。

  6挖矿

  

  不好意思拿错图片了。。。。

  

  我主要介绍一下挖矿的原理和为啥这么难。

  在了解这个问题之前,我们先了解比特币原理中哈希函数SHA256,该函数可以将任意长度的信息都转化为256位的二进制形式,但是给你一个256位二进制数据很难推出原数据,另外还有一点如果原数据中有任意微小改动,它生成的256位二进制数据就会发生巨大变化。

  那么进入正题,为什么挖矿这么难呢?

  我们以节点A为例,A在接收到广播的交易消息之后会将:

  1、区块链当前最后一块的头部信息 交易账单信息 时间戳 其他 随机数组成一个字符串,假设为M。

  2、将M进行两次SHA256运算也就是:Hash=SHA256(SHA256(M)),得到一个256位的二进制数N。变态就在这里,根据中本聪的设计,要求算出来的这个Hash值N前n位为零,才能被认可接入区块链中。

  那么如何做到前n位为零呢?在刚才的字符串M中,你唯一能改变的只有随机数,所以你只能不停的改变随机数一次又一次的去重复尝试。而难度的另一个关键就是n,显然n越大,计算难度就越大。中本聪在当时设计的时候,要求在10分钟内诞生一个区块,也就是全世界矿工们10分钟内的计算力与2的n次方相比较,如果近似相等则确定当前n的值,所以说n的值是不断变化的,随着矿工数量增加,计算力的提高,n的值会不断增加,也就是挖矿难度越来越大了,有点恶性循环的意思了。

  7保密性

  区块链是如何保证数据的安全性呢?

  

  这里主要是两个问题:

1.接受到的这个交易记录确实是由发起交易的人所创造。

2.接受到的这条交易记录在传输过程中没有被其他人所篡改。

  在区块链中主要是以电子签名的认证方式,用户在注册是会分配一个私钥和一个公钥,私钥是我们要保管好的。

  我通过简单的描述介绍一下这个过程,希望大家理解。

  假设A向B转账10BTC,那么A首先通过哈希函数SHA256对交易信息进行处理,得到固定长度字符串,再通过A的私钥对这个字符串进行加密形成签名,然后A对全网进行广播,内容包括A向B转账10BTC这件具体记录、自己的公钥和加密之后形成的签名。而网络中的其他人在收到这个广播信息后,首先会通过哈希函数SHA256对这个具体信息进行运算,得出摘要,接下来,通过A广播来的公钥对电子签名进行解密,将解密后的结果与摘要信息进行对比,如果一样,则收下进行挖矿,反之则抛弃。

  

  8区块链技术在海事航保方向应用的畅想

  AIS是一种应用于船和岸、船和船之间的海事安全与通信的新型助航系统。他最大的特点就是在海上航行的船舶之间可以动态地进行信息交互,想象一下,海上大大小小的船只,像不像一个个独立又互相联系的节点,而这一点与区块链中的分布式观点非常类同,如果以现有的AIS系统形成的网络结构为基础,构建区块链模式,正好可以发挥区块链的优势那就是信息共享和防篡改功能。

  信息共享:目前AIS系统传递的信息主要是船舶的属性参数和定位信息,其中定位部分是使用的是GPS定位,如果应用北斗定位中短报互文功能可以将传输的信息内容丰富化,这样区块链上的船舶之间可以有更多样的信息交互,比如货物贸易。

  防篡改功能:利用区块链的安全性优势,如果想恶意篡改某条船舶信息,必须要修改区块链上51%的区块信息。所以船舶信息是无法私人去更改的。

  以上纯属小编的一些异想天开,如有错误还请指正批评。

  

  9结束语

  区块链是一项新型的模式,其最大特点就是去中心化和高安全性。也正是这些特点区块链在金融监管、物联网、共享经济、数字货币等方面都可能会引发革命性的颠覆。

  以上这些是小编对于区块链和比特币等知识的一些浅薄理解,当然还有关于区块链的其他问题,比如“双花问题”等,也希望大家能互相交流,有什么问题还请大家多多指正。谢谢!

  

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  本期来源:东海航海保障中心连云港通信中心 王伟(部分内容来自于知乎)

  责任编辑:航保君

  

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关键词:比特币新闻 币牛牛

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