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区块链是如何运作的?

2021-9-17 14:31

关于加密货币能源使用的讨论有很多方面,需要几篇文章来涵盖(尽管我的一位同事确实对争议进行了深入的探讨),但可以肯定地说,区块链在环保方面的确存在很大负面隐患。

部分原因是一种称为“工作证明”的系统,许多区块链(尤其是加密货币)出于安全和信任目的而采用该系统。如果区块链使用工作量证明来验证区块,那么它需要大量的计算能力来完成交易。由于计算机需要能量来运行,交易最终会白白浪费大量能量。

值得注意的是,它不一定是这样:区块链本身并不需要消耗大量能源,而且还有工作量证明的替代方案。我们稍后会解释为什么会这样。但是,无论如何,目前人们熟悉的大多数区块链技术应用程序,如比特币以太坊,都使用工作量证明。

要理解为什么工作量证明模型需要计算机如此努力地工作,我们首先必须了解区块链技术的其他部分是如何运作的。

区块链一开始是一个完全空的列表,根本没有任何信息。然后,创建者将创建一个称为创世块的东西,它只是链中的第一个块。与其他所有块不同,它不指向任何东西。随着时间的推移,人们可以将信息添加到该列表中——但是,这些信息的样子取决于区块链的用途:如果它是一个加密货币区块链,它将是一堆交易。如果它是一个用于跟踪lettuce的区块链,它可能看起来有点不同。

如果您必须想象区块链的实际外观,请想象将一堆收据订购到盒子中,这些收据都绑在一起。每隔一段时间,就会添加一个新盒子,其中包含自上一个盒子添加到链中以来收集的收据。

在这个例子中,收据是交易,盒子是区块。在交易发生时对其进行管理,然后再将其发送到区块链,是一个计算机网络,通常称为节点,这些计算机运行一种特殊的软件,用于相互通信。

当用户进行任何类型的交易或更改时,他们都会向整个网络发送消息,节点正在监听这些消息。让我们使用一个虚构的加密货币,完全随机地命名为 MitchellCoin。如果我想向某人发送 5 个 MitchellCoin,我会将其广播出去。

当节点看到消息时,他们会对其进行一些检查,他们会检查以确保它是由我进行数字签名的消息没有被篡改,以确认冒充者没有花我的钱。实际签名的制作过程是一个相当复杂的过程,但最终结果是一条可验证由特定人发送的消息,几乎不可能伪造(与真实签名不同)。这可以防止不道德的人错误地声称其他人向他们发送了 MitchellCoin。节点还将检查以确保交易有效(例如,通过检查我实际上有五个 MitchellCoins 可以花费,或者向区块链添加一批生菜的人是否被授权这样做),但交易不会立即完成,他们必须等待下一个区块被添加到链中,这个时间段可能因区块链而异。在一个区块被创建并成为区块链的一部分之后,其中包含的所有交易也将成为区块链的一部分,竞争创建该区块的过程称为“挖矿”。

区块的开采方式取决于区块链运行的模型,我们将在稍后介绍。在挖矿节点创建一个区块后,它将向全世界广播它。其他节点将检查以确保它是一个有效的块,然后将其添加到自己的分类帐中。可以同时创建多个区块,但网络最终会在一个区块之上构建比另一个区块更多的区块,从而使该区块成为官方链的一部分。
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