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图解区块链技术第一章

2022-02-08 20:36:29         2   0

     由“区块”和“哈希指针”构成的链式数据结构。数据结构就是组织数据的方式方法。区块链可以将它想象成一种特殊的记事本:一个区块是一页纸,都用哈希指针这种装订线串 起来。

     去中心化的时间戳系统。这里的时间戳系统特指通过加密手段来保证电子系统中记录事件 发生前后顺序的系统,它采用了“区块链”这种数据结构。去中心化粗略可理解为每个人 都可以拥有一本“区块链”记事本:每个持有者都能对其做读写操作,并且从中能获取的 数据都是一致的。

  从这两层含义可明显看出“区块链”的核心作用是记录。相比其它方式,区块链记录的有效数 据具有以下的优势。

  区块链因其特殊的数据结构能保证写入的数据不被篡改,但它和普通记事本一样,自身并不能 保证写入的数据是否符合已发生的客观事实。若数据在写入之初已失真,便无真实可言;而区 块链不可篡改的性质使错误难以修改反倒成了劣势。举个例子。

  子贡在卫国钱庄存入一百两黄金后,却笔误在自己的账本上写道“存卫国钱庄一千两黄 金”。几日后,子贡发现了错误。若是普通账本,他直接在此处修改便了事;但是“区块 链”账本,子贡得从错误的那页开始把后面的账目重新做。

  然而在“记录即发生”的情况下,区块链不仅能避免上述劣势,还能保证有效数据记录的事件 发生过且如此发生的。何为“记录即发生”?即当数据写入时,事件才得以依照写入的数据发 生。它有两种情况。

  这样保证了数据在写入时是真实可信的。而当数据写入区块链后,其不可篡改的性质使得数据 改动的开销非常大;区块链不可篡改的性质是由其特殊的数据结构所决定的,在第二章将会详 细介绍。因此,“记录即发生”能保证“区块链有效数据记录的事件发生过且如此发生的”。

  二月初一,子贡在区块链账本上记下两笔账:存入卫国钱庄一百两黄金;二月初七子时整, 卫国钱庄转移五十两黄金至鲁国钱庄。第一笔账目在记下的的同时,卫国钱庄的库房里就 出现了子贡的一百两黄金。第二笔账直到二月初七子时才执行发生,子贡在卫国钱庄的一 百两黄金减至五十两,鲁国钱庄的库房出现了子贡的五十两黄金。

  “记录即发生”仅这前提并不能完全保证区块链有效数据的真实性。当事件没有被记录在区块链 上,它是否就没发生过或是失真的呢?仍以子贡记账为例。

  一日,子贡仆人在鲁国钱庄取了子贡存下的五十两黄金,然区块链账本上并无此记录。事 后,子贡和鲁国钱庄因账目起了纷争。请问区块链账本的记录能作为双方对簿公堂的依据 吗?明显不能,技术第一章只在“记录即发生”前提下的区块链账本并不保证记录全部的账目。

  因此,“记录即发生”和“不记录不发生”构成了区块链有效数据真实性的完整前提。把“不记录 不发生”的约束加到子贡记账的例子,就是子贡若不在区块链账本上记上一笔“鲁国钱庄仆人取 出五十两黄金”,那子贡的仆人就死活取不出五十两黄金。

  “记录即发生,不记录不发生”在物理世界看起来很荒谬,而且漏洞很多,但在虚拟世界中实现 起来并不难。这一点在比特币系统中体现得非常完美,交易记录在主链(即有效的)中才发生, 交易没记录在主链中即不曾发生过,所以交易记录都是真实的。而现阶段的公证链却是一个反 例,因社会数字化进程仍未达到完全电子化的阶段,很多需要公证的事件都发生在公证链记录 之前,即使使用了区块链技术也不能排除人为因素的数据造假;而且没记录在公证链上的事件 也不能保证没有发生。社会的数字化和“记录即发生,不记录不发生”这个前提能划上等号,因 此区块链有效数据的真实性和社会数字化进程息息相关。

  区块链系统的每个标准参与者都拥有一份完整的数据,图解区块链且每份数据都是一致的;这是由分布式 系统的共识机制来实现的,在第三章将会详细介绍。在子贡记账的例子中,就是卫国钱庄、鲁 国钱庄、甚至子贡仆人都拥有一份完整且记录一致的账本。

  区块链记录的数据是不可操纵的。回想我们能对自己记事本做的操作只有四种:写入、旧数据 更新、查询和删除。真正影响记录数据的操作只有写更删三种。写入区块链的数据是不可篡改 的,且在区块链系统中受到共识机制的约束,更新旧数据几乎是不可能的。那么在写入真实数 据的情况下,唯一有可能被操纵的操作就是删除。然而,这对区块链系统来说可操作性非常小, 除非将所有的参与者持有的数据都删除。这种数据不受操纵的优势就是去中心化的具体表现之 一。譬如在子贡记账的例子中,子贡可以销毁自己的账本,甚至可以命令仆人销毁仆人的账本; 但是子贡无法命令卫国钱庄或鲁国钱庄销毁他们的账本。

  可追溯性质不像前两个性质,并非所有的区块链应用都具备该性质;但它是比特币系统中的重 要性质。鉴于区块链概念是从比特币系统中提取出来的,这里还是值得一提。可追溯即是记录 的事件可以追本溯源;事件是有源头的。

  子贡在卫国钱庄存入的一百两黄金是从自家金矿开采提炼加工的,这是这一百两黄金在区 块链账本中的初始记录。最后在子贡仆人手上的五十两黄金,是可以在区块链账本中向前 追溯它的来源:子贡仆人-鲁国钱庄-卫国钱庄-子贡金矿。

  数据的可追溯意味着数据是可认证且不可抵赖的。可认证意味着数据不可被他人伪造,例如子 贡的仆人不能伪装成子贡记账;不可抵赖意味着可向第三方证明数据来源,例如子贡记得帐不 能抵赖说成是自己仆人伪装自己记的。数字签名可以实现数据可追溯的性质,在第二章将会详 细介绍。

  区块链拥有这些优势,得益于计算机科学中密码学技术和分布式系统。在密码学技术中,哈希 函数具有保证数据不被篡改的性质,数字签名还具有可认证和不可抵赖的性质。分布式系统实 现了去中心化的性质。

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