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详解区块链如何运作,又如何将改变世界

2018-5-13 18:01

来源: 链门户

工作证明机制如何确保比特币的安全性?


首先,让我们更具体一点地了解公共区块链试图采用工作证明机制来解决的问题。在这个开放的对等网络中,矿工——任何运行比特币代码的人——都会收到相关的交易信息;而通过收集信息,矿工可以创建新的区块。他们会互相竞争,因为第一个创建出有效区块的矿工会得到相应的奖励(以比特币的形式)。在这种情况下,当新区块被添加后,又是什么阻止了矿工不去删除区块链中之前的交易信息呢?尽管这种机制让矿工无法窃取货币,但却无法阻止他们重复使用货币。例如,我可以去一些不知情的小店,点一杯咖啡,然后使用比特币买单。如果我是一名矿工,那么我随后便可修改自己的比特币区块链、删除交易记录、向其他人发送修改后的区块链;这样那些原本被我花掉的比特币就又回到了我的钱包中。

因此,比特币网络上所有的矿工均需持有相同的区块链副本,且所有的更改与交易均不可撤销。这两点是至关重要的。“为了让音乐更动听一些,他们需要演奏同一首音乐。这一点具有重要意义。”Ripple的开发者斯蒂芬•托马斯(Stefan Thomas)说道。Ripple也是一种受比特币启发的数字货币

为了统一所有演奏者的步调,比特币软件系统将添加新区块的成本(根据计算能力衡量,也就是电力)设定得十分高昂,改变历史记录中区块的成本就更高了。

任何试图添加新区块的矿工,都必须提供一份已经加密的证明。为了生成上述的加密证明,矿工必须通过几个回合的哈希函数计算来处理新加的区块。哈希函数计算是采用任意长度的数据并减去固定长度的无意义字母数字字符串的计算过程。为了让处理过程更具挑战性,区块链算法要求计算得出的哈希值开头必须是一串0。由于无法预测既定数据集将会产生何种哈希值,难题就产生了。因此,矿工要在已经验证过的区块上一遍又一遍地运行上述计算,每一次向数据集中插入一个随机数。一旦随机数发生了改变,就会生成新的哈希结果。当矿工最后得到正确数量的0时,哈希函数的运算就结束了。

第一个计算出符合要求的哈希结果的矿工会向其他矿工宣布新的区块。而接收到信息的矿工会对新加区块进行检查,并将该区块添加至区块链的完整版中。为了顺利开展这项工作,矿工会收取新比特币以及挖掘费用作为酬劳。挖掘费用由用户志愿添加到交易中,以期获得优先处理。

哈希法可被视为一种锁定区块链上各个区块的手段。假设有一把需要钥匙才能锁上的锁。你手上有大量可供使用的钥匙,但却不知道哪把钥匙才是正确的。你不得不挨个尝试。当你终于找到正确的钥匙后,你会把钥匙留在锁上,其他人都可以上前检查这把钥匙是不是正确的那把。

理论上来说,这种方式以及让矿工收到回报,均是良好行为的诱因。不论是所消耗的电力,还是所购买的软件,比特币矿工在互联网领域投入了太多的东西。因此,我们应该这样想:这些矿工也不愿意以任何形式损害比特币,包括采取重复支付等任何让人们对比特币的完整性产生质疑并降低其货币价值的措施。

类似的攻击遭到了进一步的挫败,因为向区块链中添加新的区块加剧了对原有区块内容的修改成本。一旦新区块形成后,其本身就含有前面区块的哈希结果。原有旧区块的任何改变都会让后续区块的哈希结果失效。因此,要想在旧区块中插入虚假的修改内容,就必须在其后续的所有副本中也进行修改。在这种锁定类比中,区块链终端锁定方式的设计取决于终端之前的所有锁定情况。如此一来,一旦改变区块链中间某块的锁定情况,就意味着在做出更改之后,必须为之后的每个锁定找到新的密钥。

比特币“阻止了行为不当方的出现,因为其损害行为受到了计算能力的约束”。康奈尔大学加密货币及合约计划(IC3)的主任埃明•古恩•希拉尔(Emin Gün Sirer)如是说。

通过迫使矿工提供成本高昂的证明,并在之后报答他们的工作——中本聪发明了首个可行的点对点数字货币。中本聪也解决了一个困扰计算机科学家数十年的更加普遍的问题:舆论。在过去的8年里,不论是哪个重要时期,比特币从未离线,一直激励网络中潜在的不诚信交易者处理相关的交易,并确保这些交易项目单一版本的安全性。最终,形成了一个日益增加的数据链。只要连接了网络,每个人都可以对数据链进行检查并添加数据;而且该数据链不会受到任何攻击的影响。

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