區塊鏈:BTC 背后的技術解析——什么是比特幣區塊鏈？

比特幣區塊鏈是比特幣和區塊鏈的融合。一個或一群被稱為中本聰的人在2008年創建了比特幣協議，以在中心化實體失敗時分散對貨幣的控制。一份名為比特幣白皮書的出版物概述了一組計算規則，這些規則確定了一種新型分布式數據庫：區塊鏈。該網絡于2009年1月啟動。

最著名的加密貨幣比特幣是為之創建區塊鏈技術的加密貨幣。與美元一樣，加密貨幣是一種數字交換手段，它使用加密技術來監督貨幣單位的建立并驗證財務轉移。

比特幣區塊鏈是指存儲在信息“塊”中的數據，然后在永久“鏈”中鏈接在一起。區塊是特定時期的比特幣交易的集合。成堆的塊堆疊在一起，每個新塊都依賴于以前的塊。結果，形成了一條區塊鏈，從而產生了“區塊鏈”一詞。

每次添加新塊時，都會使之前的塊不可修改。這確保了每個區塊隨著時間的推移更加安全，這是比特幣技術如何改變銀行和金融交易方式的一個例子。

然而，比特幣區塊鏈不僅僅是加密貨幣：它是大多數加密貨幣所建立的技術。比特幣區塊鏈是獨一無二的，因為它確保所有交易都是準確的。區塊鏈中的每一個動作都被記錄下來，網絡中沒有任何遺漏。一旦一個動作被記錄并存儲在其中一個信息塊中，它就會被加蓋時間戳和保護，并且整個記錄可供系統中的任何人使用。

比特幣區塊鏈也是去中心化的，這意味著它不存儲在一臺主計算機中或由一家公司控制。它分布在網絡中的許多計算機上。

在比特幣區塊鏈中，有稱為哈希的代碼。哈希對于區塊鏈中的每個塊都是唯一的。散列允許每個網絡用戶識別每個塊并引導他們在鏈中移動，因為每個塊都有自己的散列和前一個塊的散列。

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考慮到后者，區塊鏈的關鍵部分包括記錄、塊、哈希和鏈。區塊記錄和交易記錄是區塊鏈中的兩種記錄。一個區塊包含尚未記錄在任何先前區塊中的最新比特幣交易。交易記錄包括資產、價格和所有權數據，這些數據在所有節點上以秒為單位進行記錄、批準和結算。

本質上，哈希是在區塊鏈網絡中對任意長度的輸入數據進行變換后生成的固定長度的字符串，塊類似于賬本或記錄簿中的頁面，鏈是指在網絡中鏈接在一起的塊。

比特幣區塊鏈的小故事

1991年，StuartHaber和W.ScottStornetta在他們的論文“如何為數字文檔加時間戳”中提出了區塊鏈技術的概念。在本文中，他們解釋了使用連續的時間戳鏈來安全地記錄信息。

比特幣的創建主要是為了促進比特幣加密貨幣的交換。然而，早期采用者和發明者很快發現它具有更大的潛力。考慮到這一點，他們設計了比特幣的區塊鏈來存儲的不僅僅是關于代幣運動的數據。

比特幣技術使用點對點(P2P)交易，使其無需任何銀行或第三方來管理每筆金融活動即可運作。它允許在線支付直接從一方發送到另一方，而無需通過任何金融機構。

術語對等意味著作為網絡一部分的計算機彼此平等，沒有“特殊”節點，所有節點都分擔提供網絡服務的負擔。它由運行該協議的數千個比特幣節點組成。該協議負責建立和保護區塊鏈。

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點對點網絡的形成是可能的，因為用戶的數據與他們正在與之交互的人或實體有關，并且他們負責保持分布式網絡的正常運行。然后，有關個人或實體的信息會從他們的比特幣錢包傳遞到他們的位置和IP地址，這代表了點對點的比特幣交互。

使比特幣區塊鏈工作需要什么？

比特幣代表了一種數字化、無需信任的貨幣形式，同時也是一種去中心化金融服務的運動。在比特幣之前，需要一個受信任的第三方來保存分類賬——公司或個人財務數據的記錄保存系統——來記錄誰擁有多少。每個人都有一份比特幣網絡的賬本副本，因此不需要第三方。

每筆比特幣交易都發生在比特幣區塊鏈網絡中，這是比特幣挖礦和哈希發電發生的數字空間。散列能力是您的計算機或硬件用來執行和解決各種散列算法的處理能力。這些算法用于創建新的加密貨幣并允許它們相互交易。這個過程稱為挖礦。

通常，比特幣所有者通過加密貨幣交易所購買他們的加密貨幣供應，這是一個促進比特幣和其他加密貨幣交易的平臺。去中心化賬本是區塊鏈網絡的組成部分。后者表明比特幣是一個軟件，是一組參與者執行不同任務的過程。

區塊鏈是分布在區塊鏈計算機系統網絡中的重復交易的數字分類賬。鏈上的每個區塊都包含多個交易，每當區塊鏈上發生新交易時，該交易的記錄就會添加到每個參與者的分類賬中。

這個分布式數據庫由多個參與者使用一種稱為分布式賬本技術(DLT)的技術進行管理。區塊鏈是一種DLT，其中使用稱為哈希的不可變加密簽名記錄交易。然后將交易組織成塊。每個新塊都包含前一個塊的哈希，有效地將它們鏈接在一起，這就是為什么分布式賬本通常被稱為區塊鏈的原因。

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區塊鏈作為一個分類賬，跟蹤每筆比特幣交易，并且是自我驗證的，這意味著整個節點網絡——參與網絡的不同計算機——將不斷檢查和保護每一個動作。這就是“礦工”參與游戲的地方：他們的計算機承擔了維護鏈的繁重工作，因此獲得了比特幣作為獎勵。這些規則統稱為比特幣協議。

比特幣礦工指的是解決復雜數學問題以鑄造硬幣的高性能計算機。礦工是網絡專用機器，可以驗證所有交易并阻止任何惡意行為者。比特幣礦工將盡可能多的交易編譯成一個區塊，然后驗證該區塊并使用數學方法將其添加到先前區塊的鏈中。為了向網絡提供計算能力，礦工以新鑄造的比特幣獲得報酬。

比特幣區塊鏈如何運作？

區塊鏈是一種數據庫，它是以電子方式存儲在計算機系統上的信息的集合。保存在數據庫、信息或數據中的內容通常以表格格式結構化，以便于搜索和過濾信息。數據庫旨在存儲大量信息，許多用戶可以隨時輕松快速地訪問、過濾和編輯這些信息。

為此，廣泛的數據庫將數據存儲在由功能強大的計算機組成的服務器上。這些服務器可以使用成百上千臺計算機構建。為什么？擁有許多用戶同時訪問數據庫所需的計算存儲和能力。這也是與數據庫的區別，比方說，類似存儲云的驅動器。

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以下是區塊鏈與數據庫的不同之處。第一個區別是數據的結構。數據庫將數據構造成表格，而區塊鏈將信息收集到組中，稱為塊，保存數據集。每個塊都有一個特定的存儲容量，當它被填充時，它會鏈接到前一個填充的塊上，形成一條數據鏈。這就是為什么它被稱為區塊鏈：數百萬個充滿數據的塊被鏈接在一起。

該系統意味著每個區塊鏈都是一個更復雜的數據庫，因為它在去中心化系統中實施時會創建不可逆的數據鏈。當一個區塊被填滿時，它是不可更改的，并成為時間線的一部分，因此，鏈上的每個區塊在添加到鏈中時都有一個準確的時間戳。

因此，區塊鏈的目標是允許記錄和分發數字信息，但不能編輯。這就是為什么它本身不是數據庫的原因。一旦它被填滿并被鎖住，任何人都無法改變它。隨著比特幣技術的出現，區塊鏈有了它的第一個實際應用。

降低風險

使用區塊鏈網絡有很多優勢。首先，鏈條的準確性。作為區塊鏈一部分的交易必須得到成千上萬臺計算機的批準。這消除了驗證中的所有人為參與，這意味著人為錯誤更少，信息記錄更準確。

但是，如果網絡中的一臺計算機出現計算錯誤怎么辦？錯誤只會出現在區塊鏈的一份副本中。要讓它傳播，至少51%的網絡需要有同樣的錯誤，這是非常不可能的。

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另一個優點是區塊鏈消除了對第三方驗證者的需求。比特幣網絡的任何成員都可以隨時檢查和驗證區塊鏈。

區塊鏈數據是分散的，這意味著它不存儲在中央位置，而是復制并傳播到龐大的計算機網絡中。這使得任何人都很難篡改數據，因為例如，踢球者需要訪問所有網絡才能完全破壞它。

最后，區塊鏈的一個重要部分是，盡管任何有互聯網連接的人都可以看到網絡的交易歷史列表并訪問有關交易的詳細信息，但沒有人可以訪問有關進行這些交易的用戶的識別信息。此外，每次記錄交易時，都會通過網絡進行驗證，這意味著組成它的數千臺計算機會確認購買細節是否正確。

區塊鏈與銀行

區塊鏈的工作方式與傳統銀行非常不同，因為它是100%去中心化的，并且依賴于數千臺計算機來驗證其交易。這意味著它全年每天24/7運行。所有比特幣區塊鏈最顯著的優勢是其透明度，因為區塊鏈充當比特幣網絡中每筆交易的公共分類賬。

其他不同之處在于，交易速度短至15分鐘或多至一個多小時，具體取決于網絡的擁塞情況。信用卡支付和支票存款可能需要24到72小時。

比特幣區塊鏈的費用不定，通常從0美元到50美元不等。雖然費用與轉賬金額無關，但取決于當時的網絡環境和交易的數據大小。由于比特幣區塊鏈上的一個區塊可能只保存一兆字節(MB)的數據，因此單個區塊中包含的交易數量是有限的。

另一個區別是進行交易的方式。雖然區塊鏈允許任何有互聯網連接的人進行轉賬，但銀行需要你有一個賬戶、一部手機或一臺電腦。

所有這些差異使區塊鏈技術成為傳統金融和銀行業的巨大顛覆者。它們是防篡改和去中心化的固定鏈，不僅可以降低成本，還可以創建一個透明的網絡，用戶可以在其中感到被授權和安全。

區塊鏈的局限性

盡管區塊鏈有很多好處，就像一切一樣，它也有它的缺點。首先是當網絡上的用戶太多時，區塊鏈會變慢。由于其共識的工作方法，它也更難擴展。

另一個限制是區塊鏈中的數據是不可變的，一旦寫入，您就無法返回并更改前一個塊。有些人可能將其視為需要自我維護的模仿，這意味著用戶必須維護自己的錢包，否則他們可能會失去訪問權限。

一個很大的限制是區塊鏈技術還不成熟。此外，它不提供與其他區塊鏈和其他金融系統的互操作性，并且難以集成到遺留系統中。

技術進步

閃電網絡

閃電網絡(LN)允許參與者使用他們的數字錢包在彼此之間轉移BTC，而無需任何費用。第二層被添加到比特幣網絡中，以使各方之間能夠脫離區塊鏈進行交易，這被稱為鏈下交易。第二層在不損害任何原始區塊鏈的去中心化或安全功能的情況下提高吞吐量。

閃電網絡在分布式數據庫中的兩個用戶之間創建支付通道，這樣他們就可以相互交易，而所有其他用戶都不會收到他們的信息，從而定義了鏈下交易。

它被認為是加密貨幣世界的游戲規則改變者，因為它旨在加快交易處理并降低比特幣區塊鏈的相關成本。它于2015年構思并正在進一步開發和激活。

然而，研究人員警告說，隨著閃電網絡的發展，它將成為對攻擊者更具吸引力的目標。如果用戶不小心，發展中的支付網絡上的比特幣可能會被盜，未來可能難以確保資產安全。

據耶路撒冷希伯來大學的專家稱，目前鎖定在閃電網絡支付渠道中的比特幣，目前約為900萬美元的比特幣，可能會被攻擊者洗劫一空。雖然該缺陷有可能很嚴重，但研究人員樂觀地認為從長遠來看它是可以修復的。

隔離見證

隔離見證，或SegWit，是指比特幣如何在區塊鏈中維護交易數據的過程變化。隔離的意思是分開，見證人是交易的簽名。它的創建是為了更新數據在比特幣區塊鏈上的存儲方式。這允許網絡在單個塊中保存更多交易，從而提高交易吞吐量。2015年更新代碼發布后，SegWit于2017年8月在比特幣上啟用。

SegWit通過從比特幣交易中刪除簽名數據來增加區塊鏈的塊大小限制。當交易的一部分被刪除時，空間就會被釋放，向鏈中添加更多交易的能力也會被釋放。

SegWit不僅提高了比特幣的交易處理速度，還解決了協議中允許節點篡改網絡上的交易延展性問題的弱點。通過從塊的輸入字段中刪除所謂的“簽名數據”或“見證數據”，Segwit增加了可以放入塊中的交易數量并修復了交易延展性缺陷。

在比特幣網絡上，SegWit更新于2017年8月作為軟分叉引入。軟分叉是一種向后兼容的更新，允許升級的節點與未升級的節點通信。軟分叉通常包含與現有規則不沖突的新規則。但是，由于運行節點的成本很高，升級在2017年11月8日被擱置。

直根

比特幣核心開發人員GregMaxwell在2018年1月提出了Taproot改進方案。三年后，即2021年6月12日，在礦工的支持信號下開采的區塊達到90%的標準。這意味著在整個兩年期開采的2,016個區塊中，有1,815個被滿足。周時間框架有一些礦工留下的編碼數據，以證明他們對升級的支持。

Taproot是一個軟分叉，它改進了比特幣的腳本以增強隱私并增加網絡的匿名性。當用戶不使用Taproot時，任何人都可以檢測到交易。使用Taproot時，他們可以“隱藏”他們的交易。Taproot甚至可以完全隱藏比特幣腳本的運行。自2020年10月起，Taproot與比特幣核心庫合并。

網絡最顯著的變化之一是用Schnorr簽名替代比特幣當前的橢圓曲線數字簽名技術(ECDSA)。ECDSA技術從隨機生成的私鑰生成公鑰，這使得無法從比特幣地址或公鑰中確定私鑰。此外，Schnorr簽名將通過使交易更快、更小來釋放比特幣網絡上的空間和帶寬。

通過允許離散日志合約(DLC)，Schnorr簽名可以幫助簡化比特幣區塊鏈上的復雜智能合約。DLC是一項向比特幣添加智能合約實施的提議，允許建立簡單、安全且易于使用的區塊鏈預言機。

它還可能有助于擴展第二層支付渠道，例如閃電網絡，它允許在比特幣網絡上進行即時交易。

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